DE19733775A1

DE19733775A1 - Measuring surface roughness of reflective material, e.g. paper

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Publication number: DE19733775A1
Application number: DE1997133775
Authority: DE
Inventors: Hans-Richard Dipl Ing Syre
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1999-02-18

Abstract

The method involves illuminating the surface with a parallel light beam incident at an acute angle. A sensor, e.g. a camera (18), detects the light reflected from the material surface at a perpendicular angle, providing the basis for the measurement of the distribution of the light density (I(x)) amplitudes and also a ratio between light and dark regions. An Independent claim for a system using the method is also given.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung von Eigenschaften einer Materialoberfläche nach dem Gattungsbegriff der unabhängigen Ansprüche sowie auf Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.The present invention relates to a method for measuring properties a material surface according to the generic term of the independent claims and Devices for performing these methods.

In diesem Zusammenhang ist es beispielsweise aus der US-A-3 922 093 bekannt, die Rauhigkeit einer Materialoberfläche zu messen, indem diese unter einem spitzen Winkel mit parallelem Licht beleuchtet wird und ein unter dem gleichen Winkel im reflektierten Licht angeordneter lichtempfindlicher Detektor, z. B. in Form einer TV-Kamera, das Intensitätsmaximum des reflektierten Lichts und zwei Orte ermittelt, an denen die Intensität auf einen bestimmten Bruchteil des Intensitätsmaximums abgefallen ist. Der Abstand zwischen diesen zwei Punkten ist sodann ein Maß für die Rauhigkeit der Materialoberfläche.In this connection it is known for example from US-A-3 922 093 which Measure roughness of a material surface by taking it at an acute angle is illuminated with parallel light and one reflected at the same angle in the Light arranged light sensitive detector, e.g. B. in the form of a TV camera that Intensity maximum of the reflected light and two locations where the Intensity has dropped to a certain fraction of the maximum intensity. Of the The distance between these two points is then a measure of the roughness of the Material surface.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, bei dem im wesentlichen die optischen Streueigenschaften der Materialoberfläche der Messung zugrunde gelegt werden, ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren anzugeben, bei denen beispielsweise auch die Rauhtiefe der Materialoberfläche ermittelt wird.Starting from this prior art, in which essentially the optical Scattering properties of the material surface on which the measurement is based, it is the Object of the present invention to provide methods in which, for example, also the roughness of the material surface is determined.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.This problem is solved in accordance with the characteristic features of independent claims. Devices for performing the invention Methods can be found in the dependent claims.

Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnungen seien im folgenden die erfindungsgemäßen Verfahren sowie Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren näher erläutert. Es zeigen:Based on the figures of the accompanying drawings, the following are The inventive method and embodiments of devices for Implementation of these procedures explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Materialoberfläche und ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der Rauhigkeitsmessung; FIG. 1 is a section through a material surface and a diagram for explaining the principle of roughness;

Fig. 2a, b der Fig. 1 entsprechende Darstellungen zur Erläuterung des Einflusses der Rauhtiefe; FIG. 2a, b corresponding to Figure 1 are views for explaining the influence of roughness.

Fig. 3 einen Schnitt durch eine Materialoberfläche und ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips der Glättemessung; Fig. 3 is a section through a material surface and a diagram for explaining the principle of measurement of smoothness;

Fig. 4a, b, c das Prinzip der Messung von Oberflächenfehlern; FIG. 4a, b, c the principle of measurement of surface defects;

Fig. 5 eine Vorrichtung zur Messung der Rauhigkeit;5 shows a device for measuring the roughness.

Fig. 6 eine Vorrichtung zur Messung der Glätte; Fig. 6 shows a device for measuring the smoothness;

Fig. 7 eine Vorrichtung zur Messung der Oberflächen-Formfehler; Fig. 7 shows a device for measuring the surface shape error;

Fig. 8 eine Vorrichtung zur wahlweisen Messung der Rauhigkeit oder der Glätte; Fig. 8 shows a device for selective measurement of the roughness or the smoothness;

Fig. 9 eine weitere Vorrichtung zur Messung der Rauhigkeit; und9 shows a further device for measuring the roughness. and

Fig. 10 eine weitere Vorrichtung zur Messung der Glätte. Fig. 10 shows a further device for measuring the smoothness.

Gemäß Fig. 1 ist eine rauhe Materialoberfläche eines Meßgutes 10 im Querschnitt dargestellt. Die Rauhigkeit der Materialoberfläche stellt eine mikroskopische Landschaft dar, die sich in Berge und Täler unterteilen läßt. Wird diese Topographie schräg angestrahlt, wie dies durch die Lichtstrahlen u, v und w dargestellt ist, so werden die Erhebungen beleuchtet und die dahinterliegenden Vertiefungen abgeschattet. Weiterhin tritt eine erhöhte Reflexion an den direkt im Schräglicht liegenden Hängen auf. Das Meßgut 10 wird hierbei unter einem Winkel α mit parallelem Licht beleuchtet. Ein Beobachter 12, der die Leuchtdichte I(x) beurteilt, blickt senkrecht auf die Oberfläche des Meßgutes 10. Er beobachtet hierbei eine Verteilung der Leuchtdichte, die sich in zwei Bereiche aufteilen läßt. Der Bereich a besitzt eine erhöhte Leuchtdichte, weil durch den Licht zugeneigten Hang eine günstige Winkellage entsteht, die Licht zu dem Beobachter 12 reflektiert, was durch den Teilstrahl z angedeutet ist. Der mittlere Teilstrahl trifft auf eine weniger günstig gelegene Winkellage der Oberfläche, so daß der Beobachter 12 in Form des reflektierten Teilstrahles y einen Rückgang der reflektierten Lichtmenge beobachtet. Noch ungünstiger werden die Verhältnisse bezüglich des Teilstrahles u, der als Grenzstrahl in Richtung des Strahles x reflektiert wird. Im abgeschatteten Bereich b erfolgt ein starker Abfall der Leuchtdichte, da die Kante den dahinterliegenden Teil der Vertiefung abschattet. Referring to FIG. 1, a rough surface of a material to be measured material 10 is shown in cross section. The roughness of the material surface represents a microscopic landscape that can be divided into mountains and valleys. If this topography is illuminated at an angle, as represented by the light rays u, v and w, the elevations are illuminated and the depressions behind them are shaded. Furthermore, there is an increased reflection on the slopes directly in the slope. The material to be measured 10 is illuminated at an angle α with parallel light. An observer 12 , who assesses the luminance I (x), looks perpendicularly at the surface of the measured material 10 . He observes a distribution of the luminance, which can be divided into two areas. The area a has an increased luminance, because the slope inclined towards the light creates a favorable angular position which reflects light to the observer 12 , which is indicated by the partial beam z. The middle partial beam strikes a less favorable angular position of the surface, so that the observer 12 observes a decrease in the reflected light quantity in the form of the reflected partial beam y. The situation with regard to the partial beam u, which is reflected as a boundary beam in the direction of the beam x, becomes even more unfavorable. In the shaded area b there is a sharp drop in the luminance, since the edge shadows the part of the depression located behind it.

Das unter dem Meßgut 10 aufgetragene Diagramm zeigt die Verteilung der Leuchtdichte I(x) über der Ausdehnung des Meßgutes x mit entsprechend großen Amplituden im Bereich und entsprechend kleinen Amplituden im Bereich b.The diagram plotted under the material 10 to be measured shows the distribution of the luminance I (x) over the extent of the material to be measured x with correspondingly large amplitudes in the region and correspondingly small amplitudes in the region b.

Der Einfluß unterschiedlicher Rauhtiefen auf die Leuchtdichteverteilung kann den Fig. 2a und 2b entnommen werden. Liegt eine relativ kleine Rauhtiefe wie in Fig. 2a vor, so werden zum einen die Amplituden der Leuchtdichte I(x) gering sein und weiterhin wird die Verteilung der Hell/Dunkelbereiche a, b zu Ungunsten des Bereiches b verschoben. Dieses Verhältnis ändert sich, wenn, wie in Fig. 2b gezeigt, die Rauhtiefe größer wird. Ebenfalls werden dann die Steilheiten der der Lichtquelle zugewandten Hänge größer, wodurch auch die zu dem Beobachter hin reflektierte Lichtmenge größer wird. Bei der meßtechnischen Verarbeitung der Leuchtdichteverteilung gemäß der Erfindung gehen sowohl die Amplitude der Leuchtdichte als auch das Verhältnis der Hell/Dunkelbereiche a, b ein.The influence of different roughness depths on the luminance distribution can be seen in FIGS. 2a and 2b. If there is a relatively small roughness as in FIG. 2a, on the one hand the amplitudes of the luminance I (x) will be low and the distribution of the light / dark areas a, b will be shifted to the disadvantage of the area b. This ratio changes when, as shown in Fig. 2b, the roughness increases. The slopes of the slopes facing the light source then also become larger, as a result of which the amount of light reflected toward the observer also increases. When measuring the luminance distribution according to the invention, both the amplitude of the luminance and the ratio of the light / dark areas a, b are included.

Wird die rauhe Oberfläche des Meßgutes 10 bearbeitet, wie z. B. durch Schleifen oder Polieren bei Metallen oder Kalandrieren bei Papier, so werden die Bergspitzen abgetragen und an ihre Stelle treten Planflächen. Da diese Planflächen parallel zur Gesamtoberfläche liegen, wird lotrecht einfallendes Licht an diesen Planflächen zurückgeworfen, während es an den verbleibenden Vertiefungen gestreut wird. Die Planflächen besitzen die Funktion von Mikrospiegeln und je mehr die Gesamtfläche von diesen Mikrospiegeln bedeckt ist, umso glänzender erscheint die Oberfläche. In Fig. 3 sind wiederum drei einfallende Lichtstrahlen u, v und w dargestellt, die je nach Oberflächenbeschaffenheit unterschiedlich als Lichtstrahlen x, y und z reflektiert werden.If the rough surface of the measured material 10 is processed, such as. B. by grinding or polishing metals or calendering paper, the mountain peaks are removed and flat surfaces take their place. Since these flat surfaces are parallel to the total surface, perpendicularly incident light is reflected on these flat surfaces, while it is scattered on the remaining depressions. The flat surfaces have the function of micromirrors and the more the total area is covered by these micromirrors, the more shiny the surface appears. In Fig. 3, three incident light beams in turn are u, v and w are shown, the different x-rays as the light depending on the surface texture, y and z are reflected.

Unter dem Meßgut 10 ist wiederum die Leuchtdichte I(x) über der Längserstreckung x des Meßgutes aufgetragen, wobei erkennbar ist, daß die Leuchtdichte über den Mikrospiegelzonen a deutlich höhere Werte mit einem plateauförmigen Verlauf gegenüber den Talzonen b mit verminderter Intensität und einer gewissen Rauschüberlagerung aufweisen. Gibt man einen geeigneten Schwellwert I(s) für die Leuchtdichte vor, so können bei der Verarbeitung der Bildsignale die streuenden und reflektierenden Flächen voneinander getrennt werden. Für den von oben auf die Materialoberfläche blickenden Beobachter 12 ergibt sich das Maß der Glätte aus dem Verhältnis der gut reflektierenden Flächen zur Gesamtfläche. Under the material 10 , the luminance I (x) is in turn plotted over the longitudinal extent x of the material to be measured, it being evident that the luminance above the micromirror zones a has significantly higher values with a plateau-shaped course compared to the valley zones b with reduced intensity and a certain noise overlay . If a suitable threshold value I (s) is specified for the luminance, the scattering and reflecting surfaces can be separated from one another when processing the image signals. For observer 12 , who looks at the material surface from above, the degree of smoothness results from the ratio of the well-reflecting surfaces to the total surface.

Neben den vorgehend beschriebenen Eigenschaften der Materialoberfläche eines Meßgutes gibt es Fehler, die von den Ausmaßen her eine Größenordnung darüber liegen, wie z. B. konvexe oder konkave Beulen. Solche Fehler treten z. B. bei Metallbahnen auf wobei jedoch ansonsten die eigentliche Glätte erhalten bleibt. In Fig. 4a ist schematisch ein solcher Formfehler an einem Meßgut 10 durch eine Wölbung dargestellt. Von oben auf das Meßgut 10 lotrecht gerichtete Lichtstrahlen u, v und w werden außerhalb des Formfehlers lotrecht als Strahlen x und z zurückreflektiert, während der Formfehler eine Ablenkung des reflektierten Lichtes y um einen bestimmten Winkel hervorruft. Diese Ablenkung kann durch eine entsprechende Meßanordnung detektiert werden. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang, das auftreffende Lichtbündel beispielsweise durch eine Lochmaske gemäß Fig. 4b zu strukturieren und (eine Abweichung des Lochmusters im reflektierten Licht festzustellen (Fig. 4c), was durch den Beobachter leicht beobachtbar ist bzw. durch eine Meßanordnung im Wege eines Vergleichs festgestellt werden kann.In addition to the properties of the material surface of a measured material described above, there are errors that are of an order of magnitude larger, such as. B. convex or concave bumps. Such errors occur e.g. B. with metal tracks, but otherwise the actual smoothness is retained. In Fig. 4a, such a form of error is shown on a material to be measured 10 by a buckle schematically. Light rays u, v and w directed vertically from above onto the material 10 to be measured are reflected perpendicularly outside of the shape error as rays x and z, while the shape error causes the reflected light y to be deflected by a certain angle. This deflection can be detected by an appropriate measuring arrangement. In this context, it is advantageous to structure the incident light bundle, for example, using a shadow mask according to FIG. 4b and (to determine a deviation of the hole pattern in the reflected light ( FIG. 4c), which is easily observable by the observer or by a measuring arrangement by way of a Comparative can be determined.

Gemäß Fig. 5 ist eine Anordnung zur Messung der Rauhigkeit dargestellt. Hierbei beleuchtet eine Lichtquelle 14 unter einem Winkel α die zu messende Materialoberfläche des Meßgutes 10. Der Winkel α ist hierbei an die Meßaufgabe anzupassen. Die Beleuchtung kann je nach Anwendungsfall durch Glühlampen, Leuchtstofflampen oder lichtemittierende Dioden vorgegeben werden. Ebenfalls ist Laserlicht zur Beleuchtung einsetzbar. Zur Verbesserung der Beleuchtungsqualität formt eine Optik 16 das aus der Quelle 14 austretende Licht zu einem parallelen Strahl. Auf dem Meßgut 10 werden nun, wie im Prinzip bereits vorher beschrieben, die Reflexions- und Schatteneffekte wirksam. Anstelle eines Beobachters ist nunmehr eine Kamera 18 angeordnet, auf deren Oberfläche über eine Linse 20 bzw. ein Objektiv die Oberfläche des Meßgutes scharf abgebildet wird. Die Kamera 18 muß nicht notwendigerweise mit einer zweidimensionalen Bildaufnahmefläche versehen sein; es genügt auch eine eindimensionale Bildaufnahmefläche (Zeilenkamera). Je nach der Größenordnung der zu messenden Rauhigkeit wird eine vergrößernde oder verkleinernde Abbildung der Materialoberfläche auf die lichtempfindliche Schicht der Kamera gewählt. Die Abstände zwischen Meßgut 10, Optik 20 und Kamera 18 errechnen sich nach Art der gewählten Abbildung. FIG. 5 shows an arrangement for measuring the roughness. Here, a light source 14 illuminates the material surface of the material to be measured 10 at an angle α. The angle α is to be adapted to the measurement task. Depending on the application, the lighting can be specified by incandescent lamps, fluorescent lamps or light-emitting diodes. Laser light can also be used for lighting. To improve the lighting quality, an optical system 16 forms the light emerging from the source 14 into a parallel beam. As previously described in principle, the reflection and shadow effects are now effective on the material to be measured 10 . Instead of an observer, a camera 18 is now arranged, on the surface of which the surface of the measured material is sharply imaged via a lens 20 or an objective. The camera 18 does not necessarily have to be provided with a two-dimensional image recording surface; a one-dimensional image recording area (line scan camera) is also sufficient. Depending on the magnitude of the roughness to be measured, an enlarging or reducing image of the material surface on the light-sensitive layer of the camera is selected. The distances between the material to be measured 10 , optics 20 and camera 18 are calculated according to the type of image selected.

Die Kamera 18 formt aus der Intensitätsverteilung der empfangenen optischen Signale auf ihrer lichtempfindlichen Schicht ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird weitergeleitet einer Bildeinzugseinheit 22 (Framegrabber), die das aufgenommene Bild taktweise digitalisiert und positionsrichtig gemäß einer Matrix in einem elektronischen Speicher abspeichert, auf den eine nachgeschaltete Datenverarbeitungseinheit 24 Zugriff besitzt.The camera 18 forms an electrical signal from the intensity distribution of the received optical signals on its light-sensitive layer. This signal is forwarded to an image acquisition unit 22 (frame grabber) which digitizes the captured image in cycles and stores it in the correct position in accordance with a matrix in an electronic memory to which a downstream data processing unit 24 has access.

Die Datenverarbeitungseinheit 24 übernimmt neben der Bildqualitätsverbesserung die eigentliche Meßaufgabe, d. h. die statistische Erfassung des Verlaufs der Leuchtdichte nach Amplitude und nach Hell/Dunkelbereichen, um einen entsprechenden Meßwert auszugeben.In addition to improving the image quality, the data processing unit 24 takes over the actual measurement task, ie the statistical detection of the course of the luminance according to amplitude and according to light / dark areas, in order to output a corresponding measured value.

Gemäß Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Messung der Glätte dargestellt, die weitgehendst die gleichen Elemente wie die Rauhigkeitsmeßvorrichtung nach Fig. 5 aufweist und die insoweit mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß das von der Lichtquelle 14 ausgesandte Licht über die Optik 16 parallel zum Meßgut 10 auf einen Strahlteiler 26 gerichtet wird, der einmal das auf ihn auftreffende parallele Licht lotrecht nach unten richtet und zum anderen dem reflektierten Licht den Durchtritt nach oben über die Linse 20 zu der Kamera 18 gestattet. Auch hier besteht wiederum der Sensor aus der Kamera 18, der Bildeinzugseinheit 22 und der Datenverarbeitungseinheit 24. Lediglich die Algorithmen zur Signalverarbeitung sind nunmehr anders gewählt, um die spiegelnden Flächen des Meßgutes ins Verhältnis zur Gesamtfläche zu setzen, wie dies anhand der Fig. 3 bereits beschrieben wurde. FIG. 6 shows a device for measuring the smoothness, the largely the same elements as the Rauhigkeitsmeßvorrichtung of FIG. 5 has so far and which are provided with the same reference numerals. The only difference is that the light emitted by the light source 14 is directed via the optics 16 parallel to the material to be measured 10 onto a beam splitter 26 , which directs the parallel light striking it vertically downward and the passage of the reflected light allowed above to the camera 18 via the lens 20 . Here, too, the sensor again consists of the camera 18 , the image acquisition unit 22 and the data processing unit 24 . Only the algorithms for signal processing are now chosen differently in order to set the reflecting surfaces of the measured material in relation to the total surface, as has already been described with reference to FIG. 3.

Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung zur Messung von Oberflächen-Formfehlern unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäß Fig. 6 im wesentlichen durch die Anordnung eines transparenten Prüfmusters 28 zwischen Lichtquelle 14 und Optik 16. Das Prüfmuster 28 kann z. B. aus der in Fig. 4b dargestellten Lochblende bestehen. Zur Verbesserung der Projektion des Prüfmusters kann vorteilhaft entweder ein Diffusor oder ein Kondensor zwischen Lichtquelle und Prüfmuster geschaltet werden.The device for measuring surface shape defects shown in FIG. 7 differs from the device according to FIG. 6 essentially by the arrangement of a transparent test pattern 28 between light source 14 and optics 16 . The test pattern 28 can e.g. B. consist of the pinhole shown in Fig. 4b. To improve the projection of the test pattern, either a diffuser or a condenser can advantageously be connected between the light source and the test pattern.

Eine Mattscheibe 44 ist derart positioniert, daß ein Abbild des Prüfmusters entsteht. Dieses relativ großflächige Bild wird nun durch eine Optik 20 auf der Bildaufnahmefläche der Kamera 18 abgebildet.A focusing screen 44 is positioned such that an image of the test pattern is created. This relatively large-area image is now imaged by optics 20 on the image recording surface of camera 18 .

Die Datenverarbeitungseinheit 24 kann nunmehr ein abgespeichertes Bild des Prüfmusters 28 mit dem von dem Meßgut 10 reflektierten Bild des Prüfmusters vergleichen und bei Abweichung auf entsprechende Formfehler schließen. The data processing unit 24 can now compare a stored image of the test pattern 28 with the image of the test pattern reflected by the material 10 to be measured and, in the event of a deviation, can infer appropriate shape errors.

Gemäß Fig. 8 ist eine Vorrichtung dargestellt, die sowohl für die Rauhigkeitsmessung, als auch für die Glättemessung verwendet werden kann. Zu diesem Zweck sind die Lichtquelle 14 und die Optik 16 in einem schwenkbar gelagerten Gehäuse 32 angeordnet, das durch einen Antrieb 30 entweder unter einem spitzen Winkel auf das Meßgut 10 oder parallel zu diesem ausgerichtet werden kann.According to FIG. 8, a device is shown which can be used both for the roughness measurement and for the smoothness measurement. For this purpose, the light source 14 and the optics 16 are arranged in a pivotably mounted housing 32 , which can be aligned by a drive 30 either at an acute angle to the measured material 10 or parallel to it.

Da in manchen Fällen der Einsatz von Kamerasystemen mit entsprechender Bildeinzugseinheit einen zu hohen Aufwand darstellt, kann bei einem bewegten Meßgut, welches den Regelfall darstellt, auch eine Meßwertaufnahme mittels eines einzigen lichtempfindlichen Elementes erfolgen. Da die zu messende Struktur der Materialoberfläche unter der Meßanordnung hinwegbewegt wird, wandern auch die Intensitätsverteilungen mit. Bei entsprechender Abbildung und Abdeckung entsteht ein serielles Leuchtdichtesignal, das bei geeigneter Verarbeitung eine Beurteilung und quantitative Aussage über die jeweilige Oberflächeneigenschaft erlaubt.Since in some cases the use of camera systems with the appropriate Image acquisition unit represents too much effort, can with a moving material, which is the normal case, also a measured value recording by means of a single one photosensitive element. Since the structure of the Material surface is moved under the measuring arrangement, also migrate Intensity distributions with. With appropriate illustration and cover, a serial luminance signal which, when properly processed, can be used to assess and quantitative information about the respective surface properties allowed.

Gemäß Fig. 9 ist eine Meßanordnung für die Rauhigkeit der Materialoberfläche des Meßgutes 10 dargestellt, wobei analog zu Fig. 5 das Meßgut von einer Lichtquelle 14 und über eine Optik 16 mit parallelem Licht beleuchtet wird und das von der Oberfläche reflektierte Licht über eine Optik 20 auf die Meßanordnung geworfen wird.In accordance with Fig. 9 a measuring arrangement for the roughness of the material surface of the material to be measured 10 is shown, wherein similar to FIG. 5, the material to be measured from a light source 14 and via an optical system 16 with parallel light is illuminated and the light reflected from the surface light via an optical system 20 is thrown onto the measuring arrangement.

Die Meßanordnung besteht aus einem hinter einer Feldblende 34 angeordneten lichtempfindlichen elektronischen Element 36, wie beispielsweise einer Solarzelle. Fotowiderstand usw., das das einfallende Licht in ein elektrisches Signal umwandelt. Dieses serielle Signal, das dem Intensitätsverlauf der von dem Meßgut 10 reflektierten Leuchtdichte analog ist, wird sodann in einem digitalen Signalprozessor (DSP) 38 verarbeitet. Der digitale Signalprozessor 38 führt eine Analog/Digitalwandlung der zugeführten Signale aus und er verarbeitet diese Signale gemäß einem vorliegenden Programm. Auch hier wird wiederum die Rauhigkeit aus der Intensität der Leuchtdichte und dem Verhältnis der Hell/Dunkelbereiche berechnet, was durch eine Anzeigeeinheit 40 angezeigt werden kann bzw. an eine übergeordnete Datenverarbeitungseinheit 42 weitergegeben wird. The measuring arrangement consists of a light-sensitive electronic element 36 arranged behind a field diaphragm 34 , such as a solar cell. Photo resistor, etc., which converts the incident light into an electrical signal. This serial signal, which is analogous to the intensity profile of the luminance reflected by the measured material 10 , is then processed in a digital signal processor (DSP) 38 . The digital signal processor 38 carries out an analog / digital conversion of the supplied signals and processes these signals in accordance with an existing program. Here, too, the roughness is again calculated from the intensity of the luminance and the ratio of the light / dark areas, which can be displayed by a display unit 40 or passed on to a higher-level data processing unit 42 .

Die Vorrichtung zur Messung der Glätte gemäß Fig. 10 verwendet wiederum die Art der Beleuchtung gemäß Fig. 6 und entspricht im übrigen im Signalverarbeitungsteil, d. h. bezüglich des Sensors der Anordnung gemäß Fig. 9, wobei zur Ermittlung der Glätte lediglich andere Algorithmen zur Anwendung gelangen.The device for measuring the smoothness according to FIG. 10 in turn uses the type of illumination according to FIG. 6 and otherwise corresponds in the signal processing part, ie with respect to the sensor of the arrangement according to FIG. 9, only other algorithms being used to determine the smoothness.

Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die vorstehend beschriebenen Meßanordnungen üblicherweise quer zu einer bewegten Bahn bewegt werden, so daß die gesamte Breite des Meßgutes bei der Messung erfaßt wird.Finally, it should also be mentioned that the measuring arrangements described above are usually moved across a moving path, so that the entire width of the Measured material is detected during the measurement.

Die beschriebenen Verfahren sind durch entsprechende Auslegung der Algorithmen in einem gewissen Maße tolerant gegen Fremdlichteinflüsse. Ist das Fremdlicht jedoch zu stark (wie z. B. direkte Sonneneinstrahlung), so muß hier Abhilfe durch geeignet angebrachte Abdeckungen geschaffen werden.The methods described can be found in the corresponding design of the algorithms in to a certain extent tolerant of external light influences. However, the extraneous light is too strong (such as direct sunlight), remedial measures must be taken here attached covers are created.

Claims

1. A method for measuring the roughness of a material surface with a light reflecting property, for example made of paper, plastic or metal, wherein the material surface is illuminated by obliquely incident parallel light and a sensor detects the reflected light, characterized in that the sensor under the illuminated material surface a perpendicular angle and that the distribution of the luminance I (x) amplitudes and a ratio between light and dark areas are used as the basis for the measurement.

2. Method for measuring the smoothness of a material surface with light reflecting Property, for example made of paper, plastic or metal, the Material surface is illuminated by perpendicular parallel light and a sensor detects the reflected light, characterized in that that the ratio of zones in which the luminance I (x) amplitudes over a threshold value S is related to the zones in which the Luminance I (x) amplitudes are below said threshold value S.

3. method for measuring surface shape defects of a material surface, for example made of metal, the surface of the material being perpendicular incident parallel light is illuminated and a sensor detects the reflected light recorded, characterized by the representation of a structure on the Material surface and by comparing the known structure with the reflected structure in the sensor.

4. Device for performing the method according to claim 1 to 3, characterized in that the sensor consists of a camera ( 18 ), an image acquisition unit ( 22 ) and a data processing unit ( 24 ).

5. The device according to claim 4, characterized by a camera with two-dimensional image recording area.

6. The device according to claim 4, characterized by a camera with one-dimensional image recording area (line scan camera).

7. Device for performing the method according to claims 1 to 3, wherein the material surface is moved, characterized in that the sensor consists of a one-element sensor ( 36 ), the measurement signals are sequentially fed to a digital signal processor (DSP) ( 38 ) in order to be displayed by a display unit ( 40 ) and / or to be further processed by a data processing unit ( 42 ).

8. The device according to claim 7, characterized by the arrangement of a field diaphragm ( 34 ) in front of the one-element sensor ( 36 ).

9. The device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a light source ( 14 ), the light of which is directed at an acute angle (α) by means of optics ( 16 ) in parallel onto the material surface ( 10 ) and through a lens ( 20 ) for imaging the illuminated material surface on a camera ( 18 ).

10. A device for carrying out the method according to claim 2, characterized by a light source (14), whose light is directed parallel to the material surface by means of optics (16) to a disposed below 45 ° beam splitter (26) and from there onto the material surface and through an objective ( 20 ) above the beam splitter ( 26 ) for imaging the illuminated material surface on a camera ( 18 ).

11. The device for carrying out the method according to claim 3, characterized by a light source ( 14 ), the light parallel to the material surface by means of an optic ( 16 ) with the interposition of a test pattern ( 28 ) on a 45 ° arranged beam splitter ( 26 ) and is directed there at the material surface and through a screen and a lens ( 20 ) above the beam splitter ( 26 ) for imaging the illuminated material surface on a camera ( 18 ).

12. Device according to claims 9 and 10, characterized by a drive device ( 30 ) for angular alignment of the arrangement, consisting of the light source ( 14 ) and the optics ( 16 ).