DE19739885A1 - Surface qualification device for quality control - Google Patents

Surface qualification device for quality control

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DE19739885A1
DE19739885A1 DE19739885A DE19739885A DE19739885A1 DE 19739885 A1 DE19739885 A1 DE 19739885A1 DE 19739885 A DE19739885 A DE 19739885A DE 19739885 A DE19739885 A DE 19739885A DE 19739885 A1 DE19739885 A1 DE 19739885A1
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Bernd Klose
Thomas Schmidt
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Abstract

The device determines a characteristic signature value, which is composed of the topography of the sample surface and the optical characteristics of the sample material. The technique may involve measuring the light reflecting and absorbing characteristics of solid, liquid or gaseous materials.

Description

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft eine kostengünstige und robuste Anordnung für die optische Qualifizierung von lichtreflektierenden und/oder lichtabsorbieren­ den Oberflächen auf der Basis von vergleichenden Signaturmessungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an inexpensive and robust arrangement for the optical qualification of light reflecting and / or light absorbing according to the surfaces based on comparative signature measurements the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art Thematische EinordnungThematic classification

Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines Werkstoffs werden nicht nur von seinem inneren Molekül- bzw. Kristallgefüge bestimmt, sondern sie hängen ebenfalls in starkem Maß von seiner diskreten Oberflächenbeschaffen­ heit (= Topographie) ab. Gezielte Oberflächenbehandlungen wie beispielsweise Eloxieren oder Schleifen und Polieren oder aber auch das Beschichten mit ande­ ren Materialien (= Verbundwerkstoff) bewirken generell eine Veränderung der physikalischen Grenzparameter.The mechanical and physical properties of a material not only determined by its internal molecular or crystal structure, but it also depend heavily on its discreet surface finish unit (= topography). Targeted surface treatments such as Anodizing or grinding and polishing or also coating with others other materials (= composite material) generally cause a change in physical limit parameters.

Damit eine gezielte und in erster Linie auch reproduzierbare Oberflächenbe­ handlung erfolgen kann, muß mit geeigneten Meßverfahren die Beschaffenheit einer Oberfläche bestimmt werden (= Qualifizierung). Ein hierfür häufig heran­ gezogener Parameter ist die sog. Oberflächenrauheit. Gängige Rauheitsmeßme­ thoden, im folgenden eingehender beschrieben, bedienen sich elektromechani­ scher, optischer oder physikalischer Gesetzmäßigkeiten (Tastschnittverfahren, laseroptische Fokusmessung, Licht-, Rasterelektronen- und Rasterkraftmikro­ skopie, Röntgenologie oder eine Kombinationen der genannten Prinzipien).So that a targeted and primarily reproducible surface finish can take place, the condition must be measured using suitable measuring methods a surface can be determined (= qualification). A frequently approached for this The pulled parameter is the so-called surface roughness. Common roughness measurements methods, described in more detail below, use electromechani shear, optical or physical laws (tactile cut method, laser-optical focus measurement, light, scanning electron and scanning force micro scopie, radiology or a combination of the above principles).

TastschnittverfahrenTactile cut method

Mechanisches, zeilenweises Abtasten der Oberflächento­ pograpie mittels feiner Diamantspitze (2D-Messung). Einziges weltweit genorm­ tes Verfahren zur Erfassung von Oberflächenmikrostrukturen. Mehrere parallel erfaßte Linienmessungen erlauben zusätzlich eine graphische Wiedergabe der Oberflächentopographie als Gitterdarstellung.Mechanical, line-by-line scanning of the surface to photography using a fine diamond tip (2D measurement). The only one worldwide standardized method for the detection of surface microstructures. Several in parallel detected line measurements additionally allow a graphic representation of the Surface topography as a grid representation.

Laseroptische FokusmessungLaser optical focus measurement

Berührungsloses, zeilenweises, äquidistantes Abtasten der Probenoberfläche mittels Laserstrahl, indem der ca. 1 µm große Brennpunkt an jedem Meßpunkt auf die jeweilige Probenhöhe fokussiert wird. Es sind Zeilen- und Flächenmessungen möglich (2D- und 3D-Messung) und mit ent­ sprechender computergestützter Software graphisch darstellbar.Non-contact, line by line, equidistant Scanning the sample surface using a laser beam using the approx. 1 µm large Focus at each measuring point is focused on the respective sample height. It line and area measurements are possible (2D and 3D measurement) and with ent speaking computer-aided software can be represented graphically.

Rasterelektronenmikroskopie (REM)Scanning electron microscopy (SEM)

Analog zur laseroptischen Fokusmes­ sung läßt sich die Oberflächentopographie zeilenweise mit einem Elektronen­ strahl abtasten und mittels computergestützter Bildanalyse-Software auswerten. Die Auflösung und insbesondere die Tiefenschärfe liegen dabei höher als beim Laserverfahren, da der Elektronenstrahl zusätzliche Elektronen (Sekundärelek­ tronen) in der Probenoberfläche aktiviert. Zur Vermeidung von elektrostatischen Aufladungen nichtleitender Oberflächen, müssen diese vor dem Meßvorgang mit einer dünnen Metallschicht überzogen werden (sputtern).Analogous to laser-optical focus measurement solution, the surface topography can be row by row with an electron Scan the beam and evaluate it using computer-aided image analysis software. The resolution and in particular the depth of field are higher than in the  Laser process because the electron beam has additional electrons (secondary electr tronen) activated in the sample surface. To avoid electrostatic Charges of non-conductive surfaces must be carried before the measuring process be covered with a thin layer of metal (sputter).

Rasterkraftmikroskopie (AFM)Atomic force microscopy (AFM)

Das Rasterkraftmikroskop tastet ähnlich dem Tastschnittverfahren die Probenoberfläche mit einer feinen Spitze ab, ohne je­ doch auf ihr aufzusetzen. Die auftretenden Wechselwirkungskräfte zwischen Na­ delspitze und Probe werden über eine Laseroptik erfaßt und computergestützt weiterverarbeitet. Kraftmikroskope sind in der Lage Bilder in atomarer Auflö­ sung zu liefern.The atomic force microscope feels similar to that Tactile cut the sample surface with a fine tip, without ever but to put on it. The interaction forces between Na delspitze and sample are captured by laser optics and computer-aided processed further. Force microscopes are capable of images in atomic resolution solution.

Energiedispersive Röntgenanalyse (EDX)Energy dispersive X-ray analysis (EDX)

Kombiniert mit einem Rasterelek­ tronenmikroskop ermöglicht die energiedispersive Röntgenanlyse neben der To­ pograhieabbildung die Bestimmung von Elementenverteilungen in einer Oberflä­ che. Dies erfolgt durch den Beschuß mit sehr energiereichen Elektronenstrahlen, die zu charakteristischen Wechselwirkungen mit der Probe führen.Combined with a raster elek Tron microscope enables energy-dispersive X-ray analysis next to the To pograhi picture the determination of element distributions in a surface che. This is done by bombardment with very high-energy electron beams, which lead to characteristic interactions with the sample.

Nachteile des Stands der TechnikDisadvantages of the prior art

Im folgenden werden die Nachteile der unterschiedlichen Meß- und Prüfverfah­ ren dargestellt, wobei der erste Abschnitt Nachteile beschreibt, die für alle ge­ schilderten Varianten gleichermaßen zutreffen.The following are the disadvantages of the different measurement and test procedures ren shown, the first section describes disadvantages that apply to all ge described variants apply equally.

Übergeordnete NachteileOverall disadvantages

Allen geschilderten Meß- und Prüfverfahren gemeinsam ist der prinzipbedingte hohe apparative Aufwand. Vakuumkammern, empfindliche Feinmechanik, compu­ tergestützte Steuerungen und computergestützte Bildauswertung machen die Vorrich­ tungen zur Oberflächenqualifizierung sehr kapital- und kostenintensiv (Stand 1997: mehrere 10 000,- bis mehrere Millionen DM). Die häufig schweren und vo­ luminösen Anlagen müssen erschütterungsfrei und zumeist in klimatisierten Räumlichkeiten aufgestellt werden, was eine In-situ-Vermessung von Werkstücken absolut unmöglich macht. Zudem verfügen die Anlagen nur über relativ kleine Meßtische und eine stark begrenzte Meßfläche, weshalb häufig nur Probenteil­ stücke vermessen werden können. Die Zerstörung des Werkstücks ist oft unver­ meidlich.Common to all the measurement and test methods described is the principle-based one high expenditure on equipment. Vacuum chambers, sensitive precision engineering, compu Supported controls and computer-aided image evaluation make the Vorrich surface qualifications very capital and cost intensive (Stand 1997: several 10,000 to several million DM). The often heavy and vo Luminous systems must be vibration-free and mostly in air-conditioned Premises are set up, which is an in-situ measurement of workpieces absolutely impossible. In addition, the systems have only relatively small ones Measuring tables and a very limited measuring area, which is why often only part of the sample pieces can be measured. The destruction of the workpiece is often not avoidable.

Sämtliche Meßverfahren bedienen sich dem zeilenweisen Abtasten der Oberflä­ che, wodurch sich die Darstellung einer dreidimensionalen Oberflächentopogra­ phie aus mehr oder weniger lückenlos aneinandergereihten Punkt- bzw. Linien­ messungen zusammensetzt, die nur bedingt die reale Oberfläche wiedergeben können. D.h., die mit hohem maschinellen Aufwand und mit hoher Präzision punk­ tuell ermittelten Meßwerte können im Anschluß lediglich für eine genäherte Ober­ flächendarstellung und für die Errechnung genäherter Oberflächengrößen verwen­ det werden. Die Ursachen für die Inkaufrahme des Genauigkeitsverlusts ist zum einen in der begrenzten Leistungsfähigkeit heutiger Rechnerkapazitäten begrün­ det, und zum anderen würde sich eine kontinuierliche, lückenlose, hochauflö­ sende Abtastung äußerst zeit- und kostenintensiv gestalten.All measuring methods use line-by-line scanning of the surface che, whereby the representation of a three-dimensional surface topography phie from more or less seamlessly lined up dots or lines measurements that only partially reflect the real surface can. That is, the punk with high mechanical effort and with high precision Measured values that are currently determined can subsequently only be used for an approximate upper Area display and use for the calculation of approximate surface sizes be det. The causes for the inaccuracy of the loss of accuracy is to green one in the limited performance of today's computing capacities on the other hand, a continuous, gapless, high-resolution would result Send scan extremely time and cost intensive.

Ebenfalls bedingt durch das zeilenweise Abtasten der Proben gestaltet sich die Vermessung von gewölbten, schrägen oder grob unebenen Flächen als äußerst schwierig bis sogar absolut unmöglich.This is also due to the line-by-line scanning of the samples Measurement of curved, sloping or roughly uneven surfaces as extreme difficult or even absolutely impossible.

Keins der Verfahren eignet sich zur Qualitätskontrolle in der Serienfertigung, aus den genannten Gründen des hohen Zeitaufwands, der begrenzten Meßfläche und der geforderten Meßumgebung (Vakuum, konst. Raumparameter, Staubfreiheit o. ä.). None of the processes is suitable for quality control in series production the reasons mentioned for the high expenditure of time, the limited measuring area and the required measuring environment (vacuum, constant room parameters, freedom from dust or similar).  

Die ermittelten absoluten Meßwerte, wie beispielsweise Rauheitswerte, stellen le­ diglich Näherungswerte bzw. Tendenzen dar und dürfen daher, streng genommen, nur miteinander verglichen werden, wenn sie durch Meßanordnungen gleicher Bauart bei gleicher Auflösung und für Proben desselben Materials bestimmt wur­ den. Aus diesem Grund sind, vom Tastschnittverfahren abgesehen, alle anderen Verfahren derzeit nicht genormt.The determined absolute measured values, such as roughness values, represent le only approximate values or tendencies and, strictly speaking, can only be compared with each other if they are the same due to measuring arrangements Design with the same resolution and for samples of the same material was determined the. For this reason, apart from the tactile method, all others are Process currently not standardized.

Ein weiterer gemeinsamer Nachteil der verfügbaren Meßvorrichtungen liegt in der Tatsache begründet, daß einmal vermessene, repräsentative Meßorte nicht ohne weiteres exakt relokalisiert werden können, was die exakte Reproduzierbarkeit von Meßwerten erschwert bzw. unmöglich macht.Another common disadvantage of the available measuring devices lies in based on the fact that once measured, representative measuring locations are not without further can be exactly relocated, which is the exact reproducibility of measured values makes it difficult or impossible.

Verfahrenscharakteristische NachteileProcess-related disadvantages

Neben den geschilderten gemeinsamen Nachteilen, birgt jedes Meßprinzip noch weitere, charakteristische Nachteile, von denen im folgenden exemplarisch einige diskutiert werden:In addition to the common disadvantages described, each measuring principle still harbors further, characteristic disadvantages, some of which are exemplary below to be discussed:

TastschnittverfahrenTactile cut method

Da es sich beim Tastschnittverfahren um ein sog. taktiles Verfahren handelt, bei dem eine Diamantspitze in mechanischem Kontakt mit der Probe steht, besteht die Gefahr der Obeiflächenbeschädigung. Hinzu kommt das begrenzte Auflösungsvermögen durch den vorhandenen Radius der Tastspitze. Darüber hinaus lassen sich mit dem Tastschnittverfahren keine Hinterschneidun­ gen in der Probenoberfläche erfassen, was das quantitative Ausmessen von porö­ sen Oberflächen unmöglich macht.Since the tactile cut method is a so-called tactile Process involves a diamond tip in mechanical contact with the If there is a sample, there is a risk of surface damage. On top of that comes the limited resolution due to the radius of the probe tip. In addition, no undercuts can be made with the tactile cut method conditions in the sample surface, what the quantitative measurement of porö makes surfaces impossible.

Die folgenden Verfahren gehören ausnahmslos zur Gruppe der berührungslo­ sen Meßverfahren, denen prinzipbedingt ein Nachteil gemein ist. Da die Vermes­ sung der Oberfläche mit mehr oder weniger langwelliger elektromagnetischer Strahlung erfolgt, lassen sich materialbedingte Wechselwirkungen mit der Probe nicht ausschließen. Die Effekte reichen dabei von passiven, rein optischen Er­ scheinungen, wie Interferenz, Absorption, Streuung, Lumineszenz o. ä. bis hin zu aktiven Wechselwirkungen röntgenologischer oder radiologischer Natur. Aus die­ sem Grund ist ein uneingeschränkter Vergleich quantitativer Meßwerte, bei­ spielsweise Rauheitsmeßwerte, unzulässig. Es muß immer die Eventualität von Wechselwirkung mit dem Probenmaterial in Betracht gezogen werden, wodurch eine Normung der berührungslosen Meßverfahren nahezu unmöglich ist.The following procedures are all part of the contactless group sen measuring methods, which are inherently disadvantageous. Because the Vermes solution of the surface with more or less long-wave electromagnetic Radiation occurs, there are material-related interactions with the sample do not exclude. The effects range from passive, purely optical Er phenomena such as interference, absorption, scattering, luminescence or the like up to active interactions of radiological or radiological nature. From the This is the reason for an unrestricted comparison of quantitative measurements, at for example roughness measurements, impermissible. The eventuality of Interaction with the sample material can be considered it is almost impossible to standardize the non-contact measurement methods.

LaserfokusmessungLaser focus measurement

Die zumeist im Bereich des sichtbaren Lichts arbeitenden Fokusmeßverfahren unterliegen den Einflüssen der optischen Eigenschaften des Probenmaterials und der Materialgrenzschichten. Dies erlaubt prinzipiell ledig­ lich den Vergleich von Meßwerten bezogen auf das selbe Probenmaterial. Hinzu kommt der Effekt der Totalreflexion des Meßstrahls an Kanten, der meßprinzipbe­ dingt fälschlicherweise als Lokalität starker Rauheit interpretiert wird und somit leicht zu verfälschten Meßergebnissen führen kann. Der Fehler wirkt sich dabei umso stärker aus, je grober die Schrittweite für die Meßpunkte gewählt wird.Those who mostly work in the field of visible light Focus measurement methods are subject to the influences of the optical properties of the Sample material and the material boundary layers. In principle, this allows single Lich the comparison of measured values based on the same sample material. In addition comes the effect of total reflection of the measuring beam on edges, the measuring principle is mistakenly interpreted as a location of strong roughness and thus can easily lead to falsified measurement results. The error affects this The coarser the step size for the measuring points, the stronger.

RasterelektronenmikroskopScanning electron microscope

Speziell für die Untersuchung von nichtleitenden Materialien müssen die Proben zur Vermeidung statischer Aufladung mit einer sehr dünnen Metallschicht überzogen werden (Sputtern). Dies allein ist bereits mit recht hohem finanziellen und apparativen Aufwand verbunden. Darüber hinaus wird die Probe durch die Metallschicht für eine weitere Untersuchung mit Hilfe anderer Verfahren unbrauchbar.Especially for the investigation of non-conductive Materials must be used to avoid static electricity with a sample very thin metal layer can be coated (sputtering). This alone is already with quite a lot of money and equipment. Furthermore the sample is passed through the metal layer for further investigation other methods unusable.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine handliche, platzsparende, ro­ buste und kostengünstige Meßvorrichtung zu schaffen, die eine schnelle, verglei­ chende In-situ-Qualifizierung von Oberflächenbeschaffenheiten, Oberflächen­ homogenitäten und/oder von Oberflächenfärbungen auf der Basis von optisch erfaßten Signaturwerten ermöglicht.The object of the invention is to provide a handy, space-saving, ro bust and inexpensive measuring device to create a quick, compare  Appropriate in-situ qualification of surface textures, surfaces homogeneities and / or of surface colors based on optical enabled signature values.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Diese Aufgaben werden durch die Anordnung des Anspruchs 1 gelöst.These tasks are solved by the arrangement of claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermittelt auf optischem, berührungslosen Weg einen für das Material und die Oberflächentopographie charakteristischen Signa­ turwert, der zudem unter definierten Randbedingungen eine Proportionalität zur Mittenrauheit Ra aufweist. Dabei ist die Mittenrauheit definiert als das betrags­ mäßige, natürliche Flächenintegral unterhalb einer aufgenommenen Topogra­ phielinienkurve. Im Gegensatz zu den bereits geschilderten Verfahren, liefert die Erfindung keine genäherten und iterierten Werte, sondern einen echten dreidi­ mensionalen Signaturwert einer Oberfläche, in den zusätzlich die optischen Eigen­ schaften des Probenmaterials in Form eines Offset- bzw. Proportionalitäts-Wertes einfließen. Somit erhält man einen Meßwert, der für eine bestimmte Oberflä­ chenrauheit oder -färbung, in Verbindung mit dem Probenmaterial selbst, eine sehr charakteristische Größe darstellt. Da es sich bei dem Verfahren um ein rein komparatives Prinzip handelt, sind Rückschlüsse vom Signaturwert auf die Ober­ flächenrauheit oder -färbung nur möglich, indem materialkompatible Referenzpro­ ben mit eindeutig definierter Topographie bzw. Färbung hinzugezogen werden. Allerdings ist der reine Homogenitäts-Nachweis einer Oberfläche durch den Ver­ gleich mehrerer Meßorte auch ohne Referenzproben möglich.The device according to the invention uses an optical, non-contact path to determine a signature value that is characteristic of the material and the surface topography and that, under defined boundary conditions, also has a proportionality to the center roughness R a . The center roughness is defined as the natural surface integral below a recorded topography line curve. In contrast to the methods already described, the invention does not provide approximate and iterated values, but rather a true three-dimensional signature value of a surface, in which the optical properties of the sample material also flow in the form of an offset or proportionality value. This gives a measured value which represents a very characteristic variable for a certain surface roughness or coloration in connection with the sample material itself. Since the method is a purely comparative principle, conclusions from the signature value on the surface roughness or surface coloring can only be made by using material-compatible reference samples with a clearly defined topography or coloring. However, the pure homogeneity detection of a surface by comparing several measuring locations is also possible without reference samples.

Da pro Messung der gesamte Meßort zeitgleich abgetastet wird, dauert der Meßvor­ gang lediglich wenige Sekunden, unabhängig von der Größe der Meßfläche. Der zeitlich sehr kurze Meßvorgang und der einfache und robuste Aufbau machen die Anordnung zudem unempfindlich gegenüber Vibrationen und Erschütterungen. Die absolute Meßfläche läßt sich mit Hilfe diskreter Lochblenden vordefinieren. Aufgrund der Einfachheit der Anordnung läßt sich aus ihr ein äußerst leichtes, kom­ paktes und gut handhabbares Produkt entwickeln, das zudem sehr preisgünstig her­ zustellen ist.Since the entire measurement location is scanned at the same time for each measurement, the measurement takes time only a few seconds, regardless of the size of the measuring surface. Of the very short measurement process and the simple and robust construction make the The arrangement is also insensitive to vibrations and shocks. The absolute measuring area can be predefined with the help of discrete pinhole diaphragms. Due to the simplicity of the arrangement, it can be extremely light, com develop a compact and easy-to-use product that is also very inexpensive is to be delivered.

Die leichte Handhabbarkeit, das geringe Gewicht und die geringen Abmessungen des Geräts bzw. des Meßkopfs ermöglichen a) die zerstörungsfreie und darüber hinaus b) die In-situ-Vermessung von Werkstücken.The easy handling, the low weight and the small dimensions the device or the measuring head enable a) the non-destructive and above b) the in-situ measurement of workpieces.

Mit Hilfe einer speziellen Markierungsvorrichtung am Sensorkopf lassen sich re­ präsentative Meßorte auf dem Werkstück markieren, was das Wiederauffinden ei­ ner Meßlokalität ermöglicht.With the help of a special marking device on the sensor head, right Mark presentative measuring locations on the workpiece, which makes finding them easier ner measurement locality enabled.

Zusätzlich ist auch im gewissen Umfang die Charakterisierung von bewegten und von weichen, flüssigen oder gasförmigen Proben möglich.In addition, the characterization of moving and of soft, liquid or gaseous samples possible.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung basiert gemäß Fig. 1a auf den Grundprinzipien der optischen Re­ flexion (5), der Streuung (6) und der Absorption (7): Eine Lichtquelle (1), bei­ spielsweise Laser, LED, Halogenlampe, Gasentladungslampen, Quecksilber­ dampflampe, Glühwendellampe etc., sendet Lichtwellen (9) aus, die von der Probenoberfläche (3) teilweise reflektiert (5), absorbiert (7) oder gestreut (6) werden. Der reflektierte Lichtanteil (5) wird von einem Sensor (2) aufgenommen und in eine elektrische Größe umgewandelt. Die Lichtquelle besitzt vorzugsweise ein gleichmäßiges und vollständiges Wellenspektrum mit relativ hoher Intensität, jedoch eignen sich ebenfalls monochrome Lichtquellen. Die geforderte Gleich­ mäßigkeit der Lichtquelle macht eine stabilisierte Stromversorgung erforderlich. Der Winkel (θ) zwischen der Flächennormalen (4) und den ausgesendeten Licht­ strahlen (9) kann im Bereich von 0° bis < 90° liegen. Der Winkel θ' zwischen (4) und (5) besitzt vorzugsweise den selben Betrag wie θ (Reflexionsgesetz), jedoch eignet sich auch jeder andere Winkel θ' im Bereich von 0° bis < 90°. Dabei nimmt bei einer konkreten Realisierung (siehe Beispieldarstellungen Fig. 2a bis c) der Bereich sehr spitzer Winkel (ca. 0° bis 5°) eine gesonderte Stellung ein. Licht­ quelle (1) und Sensor (2) werden hintereinander angeordnet, indem gemäß Fig. 2c die Lichtwellen (9) durch eine Öffnung (14) im Sensor (2) auf die Probe (3) gelangen oder indem gemäß Fig. 2b die Lichtquelle (1) auf oder vor dem Sensor (2) angeordnet ist.The invention is based on Fig. 1a on the basic principles of optical re flexion ( 5 ), scattering ( 6 ) and absorption ( 7 ): a light source ( 1 ), for example laser, LED, halogen lamp, gas discharge lamps, mercury vapor lamp, incandescent lamp etc., emits light waves ( 9 ) which are partially reflected ( 5 ), absorbed ( 7 ) or scattered ( 6 ) by the sample surface ( 3 ). The reflected light portion ( 5 ) is picked up by a sensor ( 2 ) and converted into an electrical quantity. The light source preferably has a uniform and complete wave spectrum with a relatively high intensity, but monochrome light sources are also suitable. The required uniformity of the light source requires a stabilized power supply. The angle (θ) between the surface normal ( 4 ) and the emitted light rays ( 9 ) can be in the range from 0 ° to <90 °. The angle θ 'between ( 4 ) and ( 5 ) preferably has the same amount as θ (law of reflection), but any other angle θ' in the range from 0 ° to <90 ° is also suitable. The area of very acute angles (approx. 0 ° to 5 °) assumes a separate position in the case of a concrete implementation (see example representations Fig. 2a to c). Light source ( 1 ) and sensor ( 2 ) are arranged one behind the other in that the light waves ( 9 ) reach the sample ( 3 ) through an opening ( 14 ) in the sensor ( 2 ) according to FIG. 2c or by the light source according to FIG. 2b ( 1 ) is arranged on or in front of the sensor ( 2 ).

Als Sensor (2) eignet sich jede Form photosensibler Komponenten (z. B. lichtemp­ findliche Widerstände (LDR), Solarzellen, Photodioden, Phototransistoren oder Photoelemente), die eine gute Empfindlichkeit gegenüber dem Wellenlängen­ spektrum der Lichtquelle besitzen. Die lichtabhängige Änderung von ohmschem Widerstand, elektrischem Strom oder elektrischer Spannung läßt sich beispiels­ weise per digitaler Anzeige als Zahlenwert darstellen (Fig. 1b). Es eignen sich ebenfalls handelsübliche elektronische oder elektromechanische Meßgeräte (Multimeter) für die Visualisierung des Signaturwerts. Zusätzlich lassen sich die Werte per Analog-/Digitalwandlung computergestützt visualisieren und weiter­ verarbeiten.Any form of photosensitive components (e.g. light-sensitive resistors (LDR), solar cells, photodiodes, phototransistors or photo elements), which have a good sensitivity to the wavelength spectrum of the light source, are suitable as sensors ( 2 ). The light-dependent change in ohmic resistance, electrical current or electrical voltage can be shown, for example, on a digital display as a numerical value ( FIG. 1b). Commercial electronic or electromechanical measuring devices (multimeters) are also suitable for the visualization of the signature value. In addition, the values can be visualized and processed further using computer / analog conversion.

Sensor und Lichtquelle können als mechanisch getrennte Einzelmodule (16) rea­ lisiert werden (Fig. 3) oder kompakt und platzsparend in einem gemeinsamen Meßkopf (17) integriert werden (Fig. 2a bis c).Sensor and light source can be realized as mechanically separate individual modules ( 16 ) ( FIG. 3) or integrated in a compact and space-saving manner in a common measuring head ( 17 ) (FIGS . 2a to c).

Die Meßfläche wird mit Hilfe einer Lochblende (10), die dicht über der Probeno­ berfläche (3) angeordnet ist, definiert. Dabei ist der Blendendurchmesser kleiner oder gleich dem Lichtkegeldurchmesser der Lichtquelle (1) zu wählen. Das Blen­ denmaterial muß sehr dünnwandig sein oder es muß, wie in Fig. 2a zu sehen ist, die sensor- und lichtquellenzugewandte Bohrungsseite eine ausgeprägte Fase (15) besitzen. Bei der Verwendung unterschiedlicher Lichtquellen und den damit einhergehenden variablen Lichtkegeldurchmessern sind jeweils korrespondie­ rende Blendendurchmesser nötig, was alternativ durch die Integration einer ver­ stellbaren Irisblende gelöst werden kann. Der Innenraum des Sensorkopfs ist zur Absorption von Streulicht lichtreflexionsarm ausgelegt; vorzugsweise matt­ schwarz.The measuring surface is defined with the help of a pinhole ( 10 ), which is arranged close to the surface of the sample ( 3 ). The aperture diameter should be smaller than or equal to the light cone diameter of the light source ( 1 ). The Blen denmaterial must be very thin-walled or it must, as can be seen in Fig. 2a, the sensor and light source facing bore side have a pronounced chamfer ( 15 ). When using different light sources and the associated variable light cone diameters, corresponding diaphragm diameters are required, which can alternatively be solved by integrating an adjustable iris diaphragm. The interior of the sensor head is designed to absorb stray light with little light reflection; preferably matt black.

Die Blendenöffnung läßt sich mit Hilfe einer lichtdurchlässigen, entspiegelten Scheibe (13) abdecken.The aperture can be covered with the help of a translucent, anti-reflective pane ( 13 ).

Die Kontaktfläche zwischen Sensorkopf (17) bzw. Lochblende (10) und Probe (3) ist mit einem elastischen, ringförmigen Pufferelement (11) versehen.The contact surface between the sensor head ( 17 ) or pinhole ( 10 ) and the sample ( 3 ) is provided with an elastic, annular buffer element ( 11 ).

Zum Zweck der absoluten Oberflächenqualifizierung dienen handelsübliche Re­ ferenzproben mit definierten homogenen Topographie- und/oder optischen Ei­ genschaften.Commercial Re are used for the purpose of absolute surface qualification Reference samples with defined homogeneous topography and / or optical egg properties.

AusführungsvariantenDesign variants

Prinzipbedingt sind, je nach Anwendungsart, -ort und -ziel zahlreiche Ausfüh­ rungsvarianten dank einer äußerst flexiblen Modularisierung der Erfindung denkbar: Im folgenden werden die erfindungsgemäßen Einzelkomponenten in ih­ ren möglichen Ausführungsvarianten diskutiert. Depending on the type of application, location and destination, there are numerous executions tion variants thanks to an extremely flexible modularization of the invention conceivable: In the following, the individual components according to the invention are described in ih possible design variants are discussed.  

Variation 1)Variation 1) MeßanordnungMeasuring arrangement (Leuchtmittel)(Illuminant)

Wie bereits geschildert, eignen sich verschiedene Leuchtmittel mit unterschiedlichen Wellenlängenspektren. Wichtig sind lediglich eine ausrei­ chende Lichtintensität, ein homogener Lichtkegel und falls erforderlich eine kompakte Bauweise. In Kombination mit der Forderung einer Niedrigkostenlö­ sung führen die genannten drei Argumente vorzugsweise auf leuchtstarke weiße Leuchtdioden (LED) als Lichtquelle.As already described, various illuminants are suitable with different wavelength spectra. The only important thing is enough appropriate light intensity, a homogeneous cone of light and, if necessary compact design. In combination with the demand for a low cost solution solution, the three arguments mentioned preferably refer to bright white Light emitting diodes (LED) as a light source.

(Sensor)(Sensor)

Es gibt prinzipbedingt zwei verschiedene photo- bzw. optoelektronische Bauelementetypen, die sich als Lichtwellenempfänger verwenden lassen. Die Gruppe der Photowiderstände, Photodioden oder Phototransistoren verändert in Abhängigkeit von der Lichteinstrahlung ihren ohmschen Widerstand. Die Gruppe der Photoelemente oder Solarzellen hingegen wandelt Lichtenergie in elektrische Energie um und liefert einen Strom, proportional zur Lichtintensität (Kurzschlußbetrieb). Photoelement und Solarzelle sind zwar herstellungsbedingt teurer, jedoch besitzen sie im Gegensatz zum Photowiderstand einen stabileren Arbeitspunkt, den sie zudem erheblich schneller erreichen, was sie zu erfindungs­ gemäß bevorzugten Bauelementen macht.In principle, there are two different photo- and optoelectronic ones Component types that can be used as light wave receivers. The Group of photoresistors, photodiodes or phototransistors changed into Dependence on the light radiation their ohmic resistance. The Group of photo elements or solar cells, however, converts light energy into electrical energy and delivers a current proportional to the light intensity (Short circuit operation). The photo element and solar cell are production-related more expensive, however, in contrast to the photoresistor, they are more stable Working point, which they also achieve much faster, which is why they are inventive according to preferred components.

(Einzelmodule)(Single modules)

Für den Fall, daß sich aufgrund häufig wechselnder Meßanord­ nungen feste Winkel zwischen Lichtquelle und Sensor als ungeeignet erweisen, sind Lichtquelle, Sensor und Lochblende in mechanisch getrennten Einzelmodu­ len (16) untergebracht (Fig. 3). Die Module werden vor Ort mittels Stativen in die jeweils optimale Winkelzuordnung gebracht und fixiert. Bei größerem Abstand zur Probe muß zur Abschirmung von Fremdlicht der Meßvorgang an einem kon­ stant abgedunkelten Ort stattfinden.In the event that fixed angles between the light source and sensor prove unsuitable due to frequently changing measuring arrangements, the light source, sensor and pinhole are housed in mechanically separated individual modules ( 16 ) ( Fig. 3). The modules are brought into the optimum angle assignment and fixed on site using tripods. At a greater distance from the sample, the measuring process must take place at a constantly darkened place to shield external light.

(Kombimeßkopf)(Combination measuring head)

Der Kombimeßkopf (17), in dem Lichtquelle, Sensor und Loch­ blende starr zueinander angeordnet sind, erlaubt eine sehr kompakte Bauweise und ermöglicht unkomplizierte und schnelle Meßvorgänge.The combination measuring head ( 17 ), in which the light source, sensor and aperture are arranged rigidly to one another, allows a very compact design and enables uncomplicated and fast measuring processes.

Variation 2)Variation 2) LochblendePinhole (Blendensatz)(Aperture set)

Da die gemessenen Signaturwerte nicht nur von der Probe, der Lichtquelle und dem Sensortyp abhängen, sondern ebenfalls von der Größe der Meßfläche, ist es wichtig Rundlochblenden (10) mit definierten Durchmessern zu verwenden. Ein Satz mit unterschiedlichen, diskreten Blendendurchmessern er­ laubt eine einfache Anpassung an die Probengeometrie. An dieser Stelle soll der Durchmesser von 11,284 Milimetern bzw. Zentimetern besonders hervorgehoben werden, da dieser Wert für eine resultierende Meßfläche von 100 mm2 bzw. 100 cm2 steht, was für eine einfache mathematische Weiterverarbeitung von Vorteil ist.Since the measured signature values do not only depend on the sample, the light source and the sensor type, but also on the size of the measuring surface, it is important to use circular perforated diaphragms ( 10 ) with defined diameters. A set with different, discrete diaphragm diameters allows easy adaptation to the sample geometry. At this point, the diameter of 11.284 millimeters or centimeters should be emphasized, since this value stands for a resulting measuring area of 100 mm 2 or 100 cm 2 , which is advantageous for simple mathematical processing.

(Irisblende)(Iris diaphragm)

Anstatt eines Blendensatzes mit diskreten Lochdurchmessern läßt sich ebenfalls eine Irisblende integrieren, die über eine Rastung für markante Meßflächengrößen verfügt.Instead of a set of orifices with discrete hole diameters also integrate an iris diaphragm, which has a catch for striking Measuring area sizes.

Variation 3)Variation 3) Energieversorgungpower supply (Netzteil)(Power adapter)

Die Energieversorgung ist ein sehr wichtiger Aspekt. Damit die Signa­ turwerte eines Meßzyklus' konstante Randbedingungen besitzen, muß die Licht­ quelle von einer stabilisierten Spannungsquelle versorgt werden. Die Versorgung aus dem Netz stellt im weitesten Sinne eine solche Spannungsquelle dar.The energy supply is a very important aspect. So that the Signa light values of a measuring cycle must have constant boundary conditions source are supplied by a stabilized voltage source. The supply In the broadest sense, such a voltage source from the network represents this.

(Batterie/Akkumulator)(Battery / accumulator)

Für den drahtlosen, mobilen Betrieb werden Batterien oder Akkumulatoren verwendet. Da hierbei die Versorgungsspannung, vom La­ dezustand der Batterien oder der Akkumulatoren abhängig, stark variieren kann, wird sie durch eine einfache elektronische Reglung (21) konstant gehalten. Batteries or accumulators are used for wireless, mobile operation. Since the supply voltage can vary greatly depending on the state of charge of the batteries or the accumulators, it is kept constant by a simple electronic control ( 21 ).

Variation 4)Variation 4) VisualisierungVisualization (LCD-Anzeige)(LCD display)

Die Darstellung des Meßwerts erfolgt mit Hilfe einer 4- oder mehrstelligen Digitalanzeige. In Abhängigkeit vom verwendeten Sensorbaustein muß das Anzeigemodul el. Strom, el. Spannung oder ohmschen Widerstand visua­ lisieren. Das Anzeigemodul (19) kann als eigenständiges Modul oder als Einbau in das Gehäuse einer anderen Komponente (z. B. Energieversorgung) realisiert werden (Fig. 4).The measured value is displayed using a 4 or more digit digital display. Depending on the sensor module used, the display module must visualize el. Current, el. Voltage or ohmic resistance. The display module ( 19 ) can be implemented as an independent module or as an installation in the housing of another component (e.g. power supply) ( FIG. 4).

(Extern)(External)

Zur Realisierung einer Low-cost-Variante läßt sich als Visualisierungs­ gerät auch ein handelsübliches Multimeter mit ausreichend hoher Empfindlich­ keit und Auflösung verwenden. In diesem Fall verfügt das Meßkopf- oder Sensor­ modul über einen entsprechenden Multimeteradapteranschluß.To implement a low-cost variant can be used as a visualization also a commercially available multimeter with a sufficiently high sensitivity Use speed and resolution. In this case the measuring head or sensor module via a corresponding multimeter adapter connection.

Variation 5)Variation 5) BauweiseConstruction (Kabelverbindung)(Cable connection)

Wie bereits beschrieben, lassen sich zahlreiche Komponenten in Einzel- oder in Kombinationsmodulen unterbringen. Die Verbindung zwischen den Einzelmodulen erfolgt über flexible Mehrdrahtleitungen.As already described, there are numerous components accommodate in single or in combination modules. The connection between the individual modules are made using flexible multi-wire cables.

(Kombigerät)(Combination device)

Neben einer Anordnung, bestehend aus zahlreichen funktionalen Einzelmodulen, lassen sich sämtliche Komponenten auch in einem kompakten Koinbigehäuse (Fig. 4), beispielsweise in Form und Größe einer Taschenlampe (23), unterbringen. Batterien oder Akkumulatoren (18) liefern eine elektronisch stabilisierte (21) Spannung. Mit Hilfe eines Schalters (20) läßt sich die Energie­ versorgung an- und abschalten.In addition to an arrangement consisting of numerous functional individual modules, all components can also be accommodated in a compact Koinbi housing ( FIG. 4), for example in the shape and size of a flashlight ( 23 ). Batteries or accumulators ( 18 ) supply an electronically stabilized ( 21 ) voltage. With the help of a switch ( 20 ), the energy supply can be switched on and off.

Variation 6)Variation 6) ErweiterungenExtensions

Die Erfindung läßt sich um etliche elektronische und mechanische Optionen er­ weitern:
The invention can be extended by a number of electronic and mechanical options:

  • a) Die Erweiterung um einen Analog-/Digitalwandler, kombiniert mit einer Steu­ erlogik, einem Speicherbaustein, einer Speicher- und Resettaste, einer Signal­ leuchte und einer PC-Schnittstelle erlauben noch schnellere, zuverlässigere und protokollierbare Meßvorgänge. So ist beispielsweise für die Bestimmung einer Oberflächenhomogenität nicht der absolute Signaturwert von Interesse, sondern vielmehr die maximal zulässigen Toleranzen zwischen mehreren Meßorten. Diese lassen sich durch Lokalisieren und Abspeichern des größten und des kleinsten ak­ zeptablen Signaturwerts programmieren. Während der anschließenden In-situ-Mes­ sungen werden aktuell aufgenommene Meßwerte mit den abgespeicherten Toleranzwerten verglichen und per Signalleuchte (= innerhalb bzw. außerhalb der Toleranz) direkt bewertet. Sämtliche Messungen können protokolliert abgespei­ chert, erneut abgefragt und an einen PC übertragen, weiterverarbeitet werden.a) The expansion by an analog / digital converter, combined with a control logic, a memory module, a memory and reset button, a signal light and a PC interface allow even faster, more reliable and recordable measuring processes. For example, for determining one Surface homogeneity is not the absolute signature value of interest, but rather the maximum permissible tolerances between several measuring locations. This can be found by locating and storing the largest and the smallest ac Program acceptable signature value. During the subsequent in situ measurement solutions are currently recorded measured values with the stored ones Tolerance values compared and by signal light (= inside or outside the Tolerance) directly assessed. All measurements can be logged saved, queried again and transferred to a PC, further processed.
  • b) Eine hilfreiche Ergänzung zur elektronischen Erweiterung ist die Markierungs­ einrichtung, die in die Kontaktfläche zwischen Lochblende und Probe integriert werden kann. Mittels Pulver- oder Naßfarbe läßt sich so beispielsweise ein cha­ rakteristischer Meßort eindeutig kennzeichnen, wiederauffinden und einem Si­ gnaturwert eindeutig zuordnen. Die Markierungseinrichtung besteht in der ein­ fachsten Ausführung beispielsweise aus einem Gummikranz (= Stempel) in Verbindung mit handelsüblicher Stempelfarbe oder Magnesiapulver.b) The marking is a helpful addition to the electronic extension device that integrates into the contact surface between the pinhole and the sample can be. Using a powder or wet paint, for example, a cha clearly identify the characteristic measuring location, find it again and a Si Assign natural value clearly. The marking device consists of a most specialized version, for example from a rubber ring (= stamp) in Connection with standard stamping ink or magnesia powder.
  • c) Für den Fall von gewölbten oder stark unebenen Oberflächen muß entweder der Meßkopf der Oberfläche angepaßt gefertigt werden oder der Standardkopf um einen entsprechend flexiblen Faltenbalg erweitert werden. c) In the case of curved or very uneven surfaces either the measuring head can be made to match the surface or the standard head be expanded by a correspondingly flexible bellows.  
  • d) Für den Einsatz in Gasen, Flüssigkeiten oder staubigen Umgebungen, läßt sich der Meßkopf mit Hilfe eines entspiegelten, lichtdurchlässigen Verschlusses kap­ seln und somit die empfindliche Meßelektronik vor Feuchtigkeit und Nieder­ schlägen schützen.d) For use in gases, liquids or dusty environments, can the measuring head with the help of an anti-reflective, translucent cap seln and thus the sensitive electronics from moisture and low protect blows.
AnwendungsbeispieleExamples of use

Aufgrund der kompakten, robusten und mobilen Bauweise läßt sich die Erfindung in zahlreichen Prozeßschritten unterschiedlichster Industriezweige in-situ einset­ zen. Dabei erstreckt sich der Bereich von der Oberflächenqualifizierung über die Erfassung optischer Materialeigenschaften bis hin zur Farb- und Mustererken­ nung.
Due to the compact, robust and mobile design, the invention can be used in numerous process steps in a wide variety of industries in situ. The area extends from surface qualification to the detection of optical material properties to color and pattern recognition.

  • 1) Die Qualitätsbeurteilung von Oberflächen spielt bei der Herstellung von Mehr­ lagensystemen auf Adhäsionsbasis eine große Rolle. Nur Oberflächen mit opti­ maler und homogen verteilter Rauheit (= maximaler reaktiver Oberfläche) ga­ rantieren eine maximale Haftfestigkeit zwischen den Einzellagen. Mehrlagensysteme sind beispielsweise Lackschichten, aufgebracht auf einem be­ liebigen Untergrund, chemisch, galvanisch, thermisch oder physikalisch aufge­ brachte Metallschichten, Klebersysteme oder allgemein formuliert, Beschichtun­ gen aller Art, deren Haftfestigkeit von einem maximalen Aufschluß des Haftgrunds abhängt.
    → Beispiele: Chemische Metallisierung von Kunststoff, Lackierungen.    1) The quality assessment of surfaces plays an important role in the production of multi-layer systems based on adhesion. Only surfaces with optimally and homogeneously distributed roughness (= maximum reactive surface) guarantee maximum adhesive strength between the individual layers. Multi-layer systems are, for example, lacquer layers, applied to any surface, chemically, galvanically, thermally or physically brought up metal layers, adhesive systems or generally formulated, coatings of all kinds, the adhesive strength of which depends on a maximum digestion of the primer.
    → Examples: Chemical metallization of plastic, painting.
  • 2) Darüber hinaus eignet sich die Erfindung als schnelle und zuverlässige Endkon­ trolle von Oberflächenvergütung und Homogenität, wie beispielsweise bei Zellu­ loseschichten, Lackschichten, Kunststoffschichten, Metallschichten, Glasuren, Textil etc. und Oberflächen von gesägten, gedrehten, gewalzten, gegossenen, po­ lierten oder geschliffenen Werkstücken beliebiger Materialien.
    →Beispiele: Lackherstellung und -verarbeitung, Steinbearbeitung, Schleifereie, Glasindustrie, Galvanik, Schleifmittelherstellung, Spritzgießerei, Papierherstellung, spanende Metallverarbeitung.    2) In addition, the invention is suitable as a quick and reliable end control of surface treatment and homogeneity, such as in cellulose layers, lacquer layers, plastic layers, metal layers, glazes, textiles etc. and surfaces of sawn, turned, rolled, cast, polished or polished ground workpieces of any materials.
    → Examples: paint production and processing, stone processing, grinding, glass industry, electroplating, abrasive production, injection molding, paper production, metal cutting.
  • 3) Eine weitere Einsatzmöglichkeit besteht in der Messung von Trübungen und Färbungen von Flüssigkeiten oder Gasen.
    → Beispiele: Qualitätskontrolle bei der Getränkeherstellung. Umweltschutz, Ge­ wässerkontrolle, Gewässerreinigung, Rußpartikelmessung.    3) Another application is the measurement of turbidity and coloration of liquids or gases.
    → Examples: Quality control in beverage production. Environmental protection, water control, water purification, soot particle measurement.
  • 4) Neben der Qualitätskontrolle sind ebenfalls Erkennungs- und Sortiervorrich­ tungen auf Basis von Färbungen, Farbcodes, punktsymmetrischen Mustern oder unterschiedlichen Rauheiten denkbar.
    → Beispiel: Sortierung von verschiedenfarbigen Pfandflaschen.    4) In addition to quality control, detection and sorting devices based on colors, color codes, point-symmetrical patterns or different roughness are also conceivable.
    → Example: Sorting different colored deposit bottles.

Claims (20)

1. Anordnung bzw. Gerät zur Qualifizierung von Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßprinzip einen charakteristischen Signaturwert liefert, der sich aus der Topo­ graphie der Probenoberfläche und den optischen Eigenschaften des Probenmaterials zusammensetzt.1. Arrangement or device for the qualification of surfaces, characterized in that the measuring principle provides a characteristic signature value, which is composed of the topography of the sample surface and the optical properties of the sample material. 2. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Meßver­ fahren der lichtreflektierenden und lichtabsorbierenden Eigenschaften von festen, flüs­ sigen oder gasförmigen Materialien bedient.2. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that the Meßver driving the light reflecting and light absorbing properties of solid, rivers operated or gaseous materials. 3. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Homogenität einer Probenoberflächen-Topographie oder Färbung durch gleichmäßig über das Objekt verteilte Aufnahmen und Vergleiche der Signaturwerte verifizieren läßt.3. Arrangement or device according to claim 1 or 2, characterized in that the Homogeneity of a sample surface topography or staining by uniform lets recordings and comparisons of the signature values distributed over the object be verified. 4. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich In­ homogenitätsbereiche einer Probenoberflächen-Topographie oder Färbung durch das Vergleichen von regelmäßig über das Objekt verteilt aufgenommenen Signaturwerten identifizieren lassen.4. Arrangement or device according to claim 1 or 2, characterized in that In Areas of homogeneity of a sample surface topography or staining by the Comparison of signature values recorded regularly distributed over the object get identified. 5. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder meh­ rere Lichtquellen mit hoher Lichtintensität unter einem Winkel von (0° < θ < 90°) zur Flächennormalen Licht beliebiger Wellenlängen (Infrarot bis Ultraviolett) auf die Pro­ benoberfläche sendet.5. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that one or more Other light sources with high light intensity at an angle of (0 ° <θ <90 °) Area-normal light of any wavelength (infrared to ultraviolet) on the Pro user interface sends. 6. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle gemäß Anspruch 5 ein durch eine Lochblende fest definiertes Probenfeld bestrahlt.6. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that the light source irradiated according to claim 5 a sample field defined by a pinhole. 7. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lichtwellen­ sensor mit besonderer Empfindlichkeit im Wellenlängenbereich der Lichtquelle(n) nach Anspruch 5 (Infrarot bis Ultraviolett) unter einem Winkel von (0° < θ' < -90°) zur Flächennormalen reflektierte Lichtwellen vom definierten Probenfeld gemäß Anspruch 6 empfängt.7. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that a light waves sensor with particular sensitivity in the wavelength range of the light source (s) Claim 5 (infrared to ultraviolet) at an angle of (0 ° <θ '<-90 °) to Surface normal reflected light waves from the defined sample field according to claim 6 receives. 8. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils cha­ rakteristische elektrische Kenngröße des Sensors gemäß Anspruch 7 (Strom, Spannung, Widerstand) in einen Wert für ein mehrstelliges, elektronisches Anzeigefeld gewandelt wird.8. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that the respective cha characteristic electrical characteristic of the sensor according to claim 7 (current, voltage, Resistance) converted into a value for a multi-digit electronic display field becomes. 9. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß Licht­ quelle und Sensor vorzugsweise dem Reflexionsgesetz der Optik entsprechend zueinan­ der angeordnet sind (Einfallswinkel = Ausfallswinkel).9. Arrangement or device according to claim 1, 5 or 7, characterized in that light source and sensor preferably according to the law of reflection of the optics which are arranged (angle of incidence = angle of reflection). 10. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel zwi­ schen Lichtquelle und Flächennormale, sowie Flächennormale und Sensor auch jeweils 0° betragen können.10. Arrangement or device according to claim 1, characterized in that the angle between the light source and surface normals, as well as surface normals and sensors Can be 0 °. 11. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle konzentrisch in die Mitte der Sensorfläche plaziert wird; unter der Voraus­ setzung, daß dadurch nicht die gesamte Sensorfläche zugedeckt wird.11. Arrangement or device according to claim 1 or 10, characterized in that the Light source is placed concentrically in the middle of the sensor surface; under the advance setting that this does not cover the entire sensor area. 12. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle hinter dem Sensor angeordnet ist und die Lichtwellen durch eine lichtdurch­ lässige Öffnung im Sensorfeld auf die Probenoberfläche gelangen.12. Arrangement or device according to claim 1 or 10, characterized in that the Light source is arranged behind the sensor and the light waves through a light open opening in the sensor field on the sample surface. 13. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder nach Ansprüchen 5 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Lichtquelle und Sensor voneinander getrennt oder in einem gemein­ samen Gehäuse (= Meßkopf) angeordnet sein können. 13. Arrangement or device according to claim 1 or according to claims 5 to 10, characterized ge indicates that the light source and sensor are separate from each other or in one whole housing (= measuring head) can be arranged.   14. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf mit einem elastischen Dämpfungselement versehen ist.14. Arrangement or device according to claim 1 or 13, characterized in that the Measuring head is provided with an elastic damping element. 15. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement zum schonenden Aufsetzen auf feste Probenoberflächen dient.15. Arrangement or device according to claim 1, 13 or 14, characterized in that the Damping element for gentle placement on solid sample surfaces. 16. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement zusätzlich in Verbindung mit einem geeigneten Markierungsma­ terial als Markierungseinrichtung zur Relokalisierung von Meßorten dient.16. Arrangement or device according to claim 1, 13, 14 or 15, characterized in that the damping element additionally in connection with a suitable marking measure material serves as a marker for relocalization of measurement sites. 17. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenöffnung des Meßkopfs mit einem optisch durchlässigen Verschluß gekapselt werden kann.17. Arrangement or device according to claim 1, 12 or 13, characterized in that the The aperture of the measuring head is encapsulated with an optically transparent closure can be. 18. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1, 13 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf auch in Flüssigkeiten, Lösungen, Nebeln und Gasen eingesetzt werden kann.18. Arrangement or device according to claim 1, 13 or 17, characterized in that the measuring head can also be used in liquids, solutions, mists and gases can. 19. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochblende lichtquellenseitig stark angefast ist.19. Arrangement or device according to claim 1 or 6, characterized in that the Pinhole is chamfered heavily on the light source side. 20. Anordnung bzw. Gerät nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung als kompakter Meßkopf das Meßkopfinnere lichtabsorbierend und lichtre­ flexionsarm ausgelegt ist.20. Arrangement or device according to claim 1 or 13, characterized in that the Arrangement as a compact measuring head, the inside of the measuring head is light-absorbing and luminous is designed with little flexion.
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