DE19503763C2 - Vorrichtung zur Farbmessung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, zur Farbmessung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung kann z. B. der EP 0 242 725 B1 entnommen werden.

Ferner zeigt die EP 0 240 610 B1 eine Vorrichtung zur Messung der Feuchte und Dichte eines blattförmigen Materials, bei der kohärente, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Frequenz auf das Material gerichtet und die reflektierte und transmittierte Strahlung ausgewertet wird. Die emittierte und eingestrahlte Strahlung wird hierbei nicht erfaßt.

Ferner sind aus der DE 33 39 435 A1, der DE 33 15 377 A1, der EP 03 35 192 A2 und der US-A 39 36 189 Farbmeß- bzw. Farbüberwachungsgeräte bekannt, die die Oberfläche eines Gegenstandes bzw. einer Materialbahn mit einer Lichtquelle beleuchten und das reflektierte Licht vorzugsweise über Filter mit Sensoren erfassen, um z. B. nach dem Tristimulus- Verfahren die Farbe des Gegenstandes bzw. der Materialbahn zu ermitteln. Bei den Vorrichtungen gemäß DE 33 39 435 A1 und der US-A 39 36 189 wird zusätzlich das durch die Materialbahn hindurchtretende Licht erfaßt, um die Lichtdurchlässigkeit der Materialbahn zu ermitteln.

Wenn das Meßgut, wie beispielsweise Papier, nicht völlig opak ist, so bereitet die Farbmessung einige Schwierigkeiten. Unter Laborverhältnissen ist es möglich, das Meßgut mehrfach zu falten, damit eine völlige Opazität erreicht wird, während dies an laufenden einlagigen Bahnen in Papiermaschinen nicht möglich ist. Stand der Technik in diesem Zusammenhang ist es daher, einen künstlichen Hintergrund zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden Farbkacheln, deren Farbe auf das zu messende Gut abgestimmt ist, hinter das Meßgut gebracht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß schon durch geringe Abstände zwischen Meßgut und Farbkachel ein Fehler in der Farbmessung entsteht. Darüber hinaus ist oftmals die Vielfalt der Papiere, die auf einer Maschine erzeugt werden, sehr groß und es kann daher nicht immer die Farbkachel mit der richtigen Farbe hinterlegt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Farbmessung anzugeben, die unabhängig von der Opazität und ohne das Erfordernis der Hinterlegung des Meßgutes eine genaue Farbmessung ermöglicht.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden das der Erfindung zugrundeliegende Problem und seine Lösung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das spektrale Reflexionsvermögen eines Meßgutes in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts mit der Schichtdicke als Parameter;

Fig. 2 das spektrale Reflexionsvermögen eines Meßgutes in Abhängigkeit von der Wellenlänge mit dem Abstand einer Hinterlegung desselben als Parameter;

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Farbmessung gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Farbmessung.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß über den bei der Farb­ messung interessierenden spektralen Wellenlängenbereich das Reflexionsvermögen, welches bei der Farbmessung ausgewertet wird, stark unterschiedliche Werte in Abhängigkeit von der Schichtdicke des zu messenden Materials aufweist.

In gleicher Weise zeigt Fig. 2, daß bei einer Hinterlegung des Meßgutes mit einer ausgewählten Farbkachel das Reflexionsvermögen stark unterschiedliche Werte aufweist, je nachdem, wie groß der Abstand zwischen Meßgut und Farbkachel ist.

Fig. 3 zeigt eine bekannte Vorrichtung zur Farbmessung, die mit den vorstehend erwähnten Nachteilen behaftet ist.

Eine Materialbahn 10, vorzugsweise aus Papier, verläuft zwischen dem Unterteil 12 und dem Oberteil 14 eines Meßkopfes, der quer zu der laufenden Materialbahn 10 bewegt wird oder stationär zu dieser angeordnet ist. In dem Oberteil 14 sind auf einem Oktogon Farbkacheln 16 unterschiedlicher Farbe angeordnet, die über eine Hintergrund-Steuerung 18 in eine Position gebracht werden können, wo sie die Materialbahn 10 hinterlegen.

In dem Unterteil 12 ist eine Xenon-Blitzlicht-Ringlampe 20 angeordnet, deren Licht über einen Strahlteiler 22 einmal zu der Materialbahn 10 reflektiert wird und zum andern durch den Strahlteiler 22 auf einen Referenz- Meßort 24 fällt. Das von der Materialbahn 10 reflektierte Licht wird an einem Meßort 26 erfaßt. Da die Xenon- Blitzlicht-Ringlampe 20 ein bis in den UV-Bereich reichendes Spektrum aufweist, und die UV-Anteile im auf die Materialbahn 10 geworfenen Licht dort Licht im sichtbaren Bereich erzeugen, wenn die Materialbahn optische Aufheller enthält, das am Meßort 26 erfaßt wird und die Messung verfälscht, ist unterhalb und symmetrisch zu dem Strahlteiler 22 eine weitere Xenon-Blitzlicht- Ringlampe 20′ angeordnet und der Strahlteiler 22 ist mit der Eigenschaft eines UV-Filters versehen. Beide Ringlampen 20, 20′ werden abwechselnd betätigt, so daß sowohl am eigentlichen Meßort 26 als auch am Referenz- Meßort 24 abwechselnd Licht empfangen wird, das die UV- Anteile bzw. durch die UV-Anteile hervorgerufenes Licht nicht enthält, wodurch die Genauigkeit der Messung verbessert wird.

Die am Meßort 26 und am Referenz-Meßort 24 empfangene Lichtstrahlung wird jeweils über Faserbündel 28, 28′ und eine Faseroptik 30, 30′ auf optische Filter 32, 32′ geführt, hinter denen Photodioden 34, 34′ angeordnet sind, die die Signale in den unterschiedlichen Spektralbereichen erfassen. Über eine Signal­ behandlungseinrichtung 36 werden diese Signale einem Rechner 38 zugeführt, der das Farb-Reflexionsvermögen in den einzelnen Spektralbereichen aus dem Verhältnis der reflektierten Intensität zu der eingestrahlten Intensität berechnet. Der Rechner steuert über die Hintergrund- Steuerung 18 die Auswahl der entsprechenden Farbkachel 16. Zudem steuert er die abwechselnde Einschaltung der Ringlampen 20, 20′.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 3 durch die Anordnung eines zusätzlichen Meßortes 40 für den Empfang des durch die Materialbahn 10 transmittierten Lichtes im Oberteil 14 des Meßwagens, wobei die Meßsignale wiederum über ein Faserbündel 28′′ und eine Faseroptik 30′′ auf optische Filter 32′′ geführt werden, hinter denen Photodioden 34′′ angeordnet sind. Die Signale der Photodioden 34′′ werden ggf. nach einer entsprechenden Signalbehandlung dem Rechner 38 zugeführt, welcher das Farb-Reflexionsvermögen in den einzelnen Spektralbereichen gemäß folgender Beziehung berechnet:

Durch diese Berechnung wird das Farbreflexionsvermögen in der richtigen Weise korrigiert. Hierbei ist anzumerken, daß die Korrektur für jede Wellenlänge individuell durchgeführt wird.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Farbmessung an Materialbahnen, insbesondere an Papierbahnen, durch Messung des Farbreflexionsvermögens, mit einer Lichtquelle zur Vorgabe eines auf die Materialbahn gerichteten Lichtstrahles und zur Erzeugung eines Referenz­ lichtstrahles, sowie mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der Intensität des von der Materialbahn reflektierten Lichtes in einer Vielzahl von Spektralbereichen und einer Referenz-Meßeinrichtung zur Erfassung der Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichtes in einer Vielzahl von Spektral­ bereichen, und mit einer Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der Signale beider Meßeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Meßeinrichtung (40) zur Erfassung des durch die Materialbahn (10) hindurchtretenden Lichts angeordnet ist und daß die Auswerteeinrichtung (38) bei der Bestimmung des Farbreflexionsvermögens die in der Vielzahl von Spektralbereichen transmittierte Intensität von der eingestrahlten Intensität jeweils subtrahiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die weitere Meßeinrichtung (40) für das transmittierte Licht in einem Teil (14) eines Meßwagens angeordnet ist, dessen anderer Teil die Lichtquelle (20, 20′) und die Meßeinrichtung (26) für das reflektierte Licht sowie die Referenz-Meßeinrichtung (24) für das eingestrahlte Licht enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das reflektierte, das eingestrahlte und das transmittierte Licht jeweils über Faserbündel (28, 28′, 28′′), eine Faseroptik (30, 30′, 30′′) und optische Filter (32, 32′, 32′′) auf Photodioden (34, 34′, 34′′) geworfen wird, deren Signale der Auswerteeinrichtung (38) zugeführt werden.