DE19819755A1 - Verfahren zum Erfassen der Oberflächeneigenschaften von Werkstücken - Google Patents

Abstract

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erfassen der Oberflächeneigenschaften von Werkstücken (3) durch Messen der gerichteten Reflexion auftreffender Strahlen (2) ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Glanzgrades vor dem Meßvorgang auf der Werkstückoberfläche eine glänzende Beschichtung (9) aufgebracht und nach dem Meßvorgang wieder entfernt wird. Damit lassen sich auch bei Werkstückoberflächen mit einem an sich nur geringen Glanzgrad zuverlässige Meßergebnisse erzielen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erfassen der Oberflächen­ eigenschaften von Werkstücken durch Messen der gerichteten Reflexion auftreffender Strahlen.

Die Struktur von Oberflächen kann mit Geräten erfaßt werden, die ermitteln, unter welchem Winkel sichtbares Licht, insbesondere Laserlicht, das auf die Oberfläche strahlt, reflektiert wird. Je größer z. B. dieser Winkel streut, desto welliger ist die Oberfläche.

Die Messung dieser gerichteten Reflexion wird im allgemeinen Sprachge­ brauch als "Strukturmessung" bezeichnet; die entsprechenden Geräte sind unter der Bezeichnung "Reflektometer" in Gebrauch. Handhabung solcher Geräte und weitere Hintergrundinformationen gehen u. a. aus entsprechen­ den Betriebsanleitungen von im Handel befindlichen Geräten aus, vgl. bei­ spielsweise Betriebsanleitung zum Meßgerät "Wave-Scan-Plus" von BYK- Gardner GmbH, DE.

Damit dieses Meßverfahren, das u. a. bei Automobilherstellern zur Lack­ oberflächenstrukturbestimmung eingesetzt wird, zu aussagekräftigen Ergebnissen führt, muß die Oberfläche einen Glanzgrad von mindestens 85% aufweisen. Der Glanzgrad der Grundierung, des Füllers und des Basislackes, also der ersten Beschichtungen einer Anzahl von Oberflächenbeschichtungen für Kraftfahrzeugkarosserien, erfüllen dieses Kriterium nicht, inbesondere dann, wenn der Basislack ein sogenannter "Wasserlack" ist. Dabei wäre aber wichtig, die Entwicklung der Oberflächenqualität bereits in einer frühen Stufe des Beschich­ tungsprozesses zu ermitteln, um entsprechende Maßnahmen zur Optimierung ergreifen zu können.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zum Erfassen der Oberflächeneigenschaften von Werkstücken gemäß Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 so zu verbessern, daß auch bei Oberflächen mit einem wesentlich geringeren Glanzgrad zuverlässige Meßergebnisse erzielbar sind.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Verfahrensweise gemäß dem Kenn­ zeichen des Patentanspruches 1 erreicht.

Durch das erfindungsgemäße vorherige Aufbringen einer glänzenden Folie oder dergleichen, insbesondere eines Klebefilmes, kann das Meßverfahren sehr frühzeitig eingesetzt bzw. auch bei solchen Oberflächen verwendet werden, bei denen dies mangels Vorliegens eines entsprechenden Glanzgrades bisher nicht möglich war. Bereits durchgeführte Versuche ha­ ben ergeben, daß bei Verwenden eines Klebebandes mit einer sehr gerin­ gen Eigenstruktur und einer Schichtdicke < 50 µm besonders gute Ergeb­ nisse zu erzielen sind. Das Klebeband der Firma Nitto-Deutschland GmbH, Ratingen, mit der Produktbezeichnung 31B erwies sich als besonders ge­ eignet.

Zwar ist es im Stand der Technik bereits bekannt (DE 40 06 420 A1, DE 40 19 066 A1), für Vorrichtungen zum optischen Erfassen von Fremdkörpern oder eines Belages auf einer Scheibe transparente Folien einzusetzen, die zwischen einer Sensorik und der Scheibenoberfläche angeordnet sind, An­ regungen für die vorliegende Erfindung sind aus diesem Stand der Technik aber nicht ableitbar.

Die Erfindung ist nachstehend weiter erläutert, wobei die zugehörigen Fig. 1a und 1b zum besseren Verständnis heranzuziehen sind.

Gemäß Fig. 1a beleuchtet eine Laserpunktlichtquelle 1 bzw. deren Laser­ strahl 2 eine Oberflächenstruktur eines Werkstückes 3 bezogen auf die Werkstückebene 10 unter einem Winkel γ, beispielsweise 30°, bzw. Winkel α1, beispielsweise 60°. Ausgehend von einer Normalen 4 (Winkel β1) befin­ det sich unter dem gleichen Winkel α1 auf der zur Laser-Punktlichtquelle 1 gegenüberliegenden Seite ein Detektor 5, der den reflektierten Laserstrahl 6 aufnimmt. Dem Detektor 5 ist eine Blende 7 vorgeschaltet, so daß es dem reflektierenden Laserstrahl 6 nur bei relativ geringer Abweichung (Streubereich 8) des Reflexionswinkels α1 möglich ist, auf den Detektor 5 zu treffen.

Das Meßgerät zum Erfassen der Oberflächenstruktur des Werkstückes 3 wird für den Meßvorgang über eine gewisse Strecke entlang dieser Oberflä­ che bewegt und von Punkt zu Punkt die Reflexion gemessen. Je nach Aus­ richtung der Oberflächennormalen 4 (β1, β2) und Reflexionswinkel (α1, α2) des betrachteten Strukturelementes tritt eine hohe (Fig. 1a) oder niedrige (Fig. 1b) Lichtmenge in den Detektor 5. Man erhält so ein Profil der reflek­ tierten Lichtintensität und damit ein Maß für die Oberflächenstruktur des Werkstückes 3.

Um auch bei Werkstückoberflächen mit relativ geringem Glanzgrad ein brauchbares Meßergebnis zu erzielen, wird vor dem Meßvorgang auf die Werkstückoberfläche eine glänzende Klebefolie 9 aufgebracht. Denkbar wäre auch die Verwendung eines aufstreichbaren oder in sonstiger Weise aufbringbaren Klebefilmes, der nach dem Meßvorgang als Folie wieder abgezogen werden kann. Beim Auftragen muß darauf geachtet werden, daß die Werkstückoberfläche staubfrei ist, weil alle Partikel unter dem Klebefilm bzw. der Klebefolie 9 den Struktureindruck und damit das Meßergebnis verfälschen können. Auch ist der Einschluß von Gasbläschen zu vermeiden. Zum Auftragen eines Klebefilmes haben sich in praktischen Versuchen Spachteln aus weichem Kunststoff bewährt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Einschätzung der Ver­ laufseigenschaften (Eigenstruktur) von Beschichtungsstoffen (z. B. Lacke) eingesetzt werden. Dazu kann beispielsweise der Beschichtungsstoff auf ein poliertes Blech appliziert und nach Aufbringen des Klebefilmes bzw. der Klebefolie 9 untersucht werden.

Der Vorteil der Applikation des Lackes auf ein poliertes Blech ist, daß so die Struktur der Oberfläche ermittelt werden kann, die von dem Material alleine erzeugt wird. Polierte Bleche haben praktisch keine Oberflächenstruktur; sie sind eben wie ein Spiegel. Die nach dem Lackauftrag gemessene Struktur stammt zweifelsfrei vom aufgetragenen Material. Bei Messungen auf vorher bereits beschichteten Teilen überlagert sich die Ausgangsstruktur mit der vom neuen Material erzeugten Struktur so, daß eine Aussage über Eigen­ strukturen von Materialien nicht getroffen werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zum Erfassen der Oberflächeneigenschaften von Werkstücken durch Messen der gerichteten Reflexion auftreffender Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Glanzgrades vor dem Meßvor­ gang auf die Werkstückoberfläche eine glänzende Beschichtung (9) aufgebracht und nach dem Meßvorgang wieder entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Klebefolie (9).

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines aufstreichbaren Klebefilmes.

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Beschichtung (9) mit geringer Eigenstruktur.

5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Beschichtung (9) mit einer Schichtdicke < 50 µm.