DE19950588A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen, wobei die Vorrichtung wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle aufweist, die Licht unter einem vorbestimmten Winkel auf die Meßfläche richtet. Eine Vielzahl von wenigstens drei Meßeinrichtungen ist vorgesehen, wobei jede Meßeinrichtung unter einem unterschiedlichen vorbestimmten Winkel zur Meßfläche ausgerichtet ist und ein Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts aufnimmt. Jede Meßeinrichtung weist wenigstens einen Fotosensor auf, der ein elektrisches Meßsignal ausgibt, das für das von der Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist. Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung mit wenigstens einer Prozessoreinrichtung und einer Speichereinrichtung steuert den Meßablauf, wertet die Meßergebnisse aus und leitet daraus eine Kenngröße ab, welche die Oberfläche charakterisiert. Eine Ausgabeeinrichtung dient zur Ausgabe der Kenngröße oder der Meßergebnisse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen. Die Qualität bzw. die visuellen Eigenschaften ei­ ner Oberfläche ist bei zahlreichen Produkten ein wichtiges Merkmal für den Gesamteindruck des Produktes. Um eine hohe Re­ produzierbarkeit bei der Fertigung, Nachbesserung bzw. Repara­ tur von Gegenständen zu erzielen, werden deshalb Messungen zur Qualitätskontrolle an den Produkten durchgeführt, bei denen ei­ ne oder mehrere Kenngrößen (wie z. B.: Farbe, Glanz, Glanz­ schleier, Orange Peel und dergleichen mehr) bestimmt werden.

Insbesondere, aber nicht nur bei lackierten Oberflächen, können sich die visuellen Eigenschaften in Abhängigkeit vom Blickwin­ kel bzw. Beleuchtungswinkel verändern. Derartige Oberflächen werden goniochromatisch genannt.

Beispiele für solche Oberflächen sind Oberflächen mit Effekt-, Metallic- oder Perlglanzlacken, beschichtete Oberflächen sowie Interferenzfarboberflächen oder auch Kunststoffoberflächen mit eingelagerten transparenten Partikeln oder dergleichen.

Lackierte Oberflächen mit eingelagerten Metallpartikeln können z. B. FLOP-Effekte aufweisen, so daß eine Farbänderung in Ab­ hängigkeit vom Betrachtungswinkel beobachtbar ist. Solche Ef­ fekte können z. B. durch Aluminiumteilchen ausgelöst werden, die in der Oberfläche eingelagert sind und als Spiegel wirken.

Um den Verbrauchern Produkte in neuen Farben anbieten zu kön­ nen, werden neue Lacke entwickelt, die dann spezielle Eigen­ schaften aufweisen können.

Bei vielen Effektlacken gibt es einen bestimmten Beobachtungs­ winkel, unter dem eine Kenngrößenänderung erfolgt. Wird die Oberfläche unter einem geringfügig kleineren Winkel betrachtet, kann z. B. ein erster Farbeindruck beobachtet werden, während bei Beobachtung bzw. Messung unter einem geringfügig größeren Winkel ein zweiter Farbeindruck beobachtet wird, der sich unter Umständen erheblich von dem ersten Farbeindruck unterscheidet.

Im Stand der Technik sind Meßgeräte bekannt geworden, bei denen eine Meßfläche unter einem Winkel ausgeleuchtet wird, und bei denen das in zwei festgelegte Winkelbereiche reflektierte Licht gemessen wird, um die Farbe einer zu untersuchenden Oberfläche unter diesen zwei Beobachtungswinkeln zu bestimmen. Weiterhin sind goniometrische Meßgeräte im Stand der Technik bekannt ge­ worden, bei denen z. B. unter einem festen Winkel die Oberflä­ che ausgeleuchtet wird und der Fotosensor über den gesamten Winkelbereich verfahren wird, um die Farbe der Oberfläche als Funktion des Beobachtungswinkels zu erhalten.

Nachteilig bei den goniometrischen Vorrichtungen ist aller­ dings, daß zur Bestimmung der Farbfunktion bei jeder Messung der Sensor über den gesamten Winkelbereich verfahren werden muß und eine mechanische Dejustage der Gerätes nicht immer ausge­ schlossen werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, so daß eine Qualitätskontrolle von Oberflächen und insbesondere lackierten Oberflächen erfolgen kann.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe ist es, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der wenigstens eine visuelle Eigen­ schaft einer Oberfläche bestimmt werden kann, wobei diese Ober­ fläche auch mit neuartigen Lacken oder dergleichen versehen sein kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren ist Gegenstand des Anspruchs 17.

Zur bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen umfaßt eine Beleuchtungs­ einrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle. Das von der Be­ leuchtungseinrichtung ausgestrahlte Licht ist unter einem vor­ bestimmten Winkel auf die Meßfläche gerichtet. Weiterhin ist eine Vielzahl von wenigstens drei, vorzugsweise wenigstens fünf Meßeinrichtungen vorgesehen, die jeweils wenigstens einen Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts aufnehmen. Jede Meßeinrichtung weist wenigstens einen Fotosensor auf, der we­ nigstens ein elektrisches Meßsignal ausgibt, wobei das elektri­ sche Meßsignal für das von der Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist.

Weiterhin ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung mit wenigstens einer Pro­ zessor und wenigstens einer Speichereinrichtung vorgesehen, um den Meßablauf zu steuern und die Meßergebnisse auszuwerten und aus den Meßsignalen wenigstens eine Kenngröße abzuleiten, wel­ che die Oberfläche charakterisiert. Von einer Ausgabeeinrich­ tung werden die Meßergebnisse ausgegeben bzw. weitergeleitet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat viele Vorteile:
Durch die Anordnung einer Vielzahl von Meßeinrichtungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die jeweils unter einem unter­ schiedlichen Winkel zur Meßfläche ausgerichtet sind, wird es ermöglicht, daß die Auswerteeinrichtung aus den Meßsignalen der einzelnen Meßeinrichtungen eine Kenngröße ableitet, die die Oberfläche charakterisiert.

Vorzugsweise wird wenigstens eine charakteristische Kenngröße der vermessenen Oberfläche bestimmt, wobei diese Kenngröße die Farbe, der Glanz, der Glanzschleier, der Orange Peel und die Abbildungsschärfe der Meßfläche sein kann. Es ist weiterhin möglich, daß zwei oder drei unterschiedliche Kenngrößen be­ stimmt werden, und/oder daß z. B. von zwei, drei oder allen Meßeinrichtungen jeweils wenigstens eine Kenngröße bestimmt wird.

Besonders bevorzugt ist die zu bestimmende Kenngröße eine Farbe der Meßfläche, wobei es möglich ist, daß ein Satz von Farbkenn­ werten bestimmt wird, indem z. B. mit jeder Meßeinrichtung ein Farbkennwert erfaßt wird. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Vorrichtung eine Vielzahl von Halte­ einrichtungen vorgesehen, an welchen jeweils eine Meßeinrich­ tung angeordnet werden kann. Besonders bevorzugt ist die Anzahl der Halteeinrichtungen größer oder gleich groß als die Anzahl der Meßeinrichtungen, so daß z. B. zehn Halteeinrichtungen vor­ gesehen sind, wobei an fünf dieser zehn Halteeinrichtungen Meßeinrichtungen angeordnet sind.

Eine größere Anzahl an Halteeinrichtungen gegenüber der Anzahl von Meßeinrichtungen ist sehr vorteilhaft, da es ermöglicht wird, die Position einer Meßeinrichtung von einer ersten Halte­ einrichtung zu einer zweiten Halteeinrichtung, an der noch kei­ ne Meßeinrichtung angeordnet war, zu verändern.

Mit einer solchen Vorrichtung können die einzelnen Positionen der Meßeinrichtungen im wesentlichen jederzeit verändert wer­ den, so daß es ermöglicht wird, die Vorrichtung an veränderte Bedingungen anzupassen.

Die Halteeinrichtungen dienen zum Halten oder Stützen der Meßeinrichtungen bzw. von Teilen der Meßeinrichtungen und sind vorzugsweise als konventionelle Halteeinrichtungen, wie im Stand der Technik bekannt, ausgeführt.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Win­ kelabstand zwischen wenigstens drei benachbarten Halteeinrich­ tungen jeweils gleich, und besonders bevorzugt sind im wesent­ lichen alle Winkelabstände der benachbarten Halteeinrichtungen im wesentlichen gleich. Bei dieser Weiterbildung sind bei­ spielsweise über einen Winkelbereich von 180° mehr als 30 Halteeinrichtungen vorgesehen, deren Abstand jeweils 5° be­ trägt, wobei zwischen einem ersten Bereich der Halteeinrichtun­ gen und einem zweiten Bereich der Halteeinrichtungen auch ein größerer Winkelabstand vorliegen kann. Ebenso ist es möglich, die gesamte Anzahl der Halteeinrichtungen auf z. B. drei Win­ kelbereiche aufzuteilen, in denen die Winkelabstände von einer zur nächsten jeweils gleich sind, wobei zwischen den einzelnen Bereichen größere Winkelabstände vorliegen.

Diese Weiterbildung ist besonders vorteilhaft. Werden die Hal­ teeinrichtungen beispielsweise in einem Abstand von 3° oder 5° voneinander positioniert, so wird es ermöglicht, den Winkel, unter dem eine Meßeinrichtung einen Teil des von der Oberfläche reflektierten Lichts aufnimmt, in kleinen Schritten einzustel­ len. Werden bei der Produktion der Vorrichtung die Halteein­ richtungen direkt mit angeordnet, so kann eine Meßeinrichtung mit relativ geringem Aufwand von einer Halteeinrichtung zu ei­ ner anderen Halteeinrichtung gebracht werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenig­ stens eine Meßeinrichtung eine optische Lichtleitereinrichtung und eine Spektraleinrichtung auf, wobei die optische Lichtlei­ tereinrichtung einen Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts aufnimmt und der Spektraleinrichtung zuführt. Der vorbe­ stimmte Winkel, unter dem die Meßeinrichtung in dieser Weiter­ bildung zu der Meßfläche ausgerichtet ist, entspricht in diesem Falle dem Winkel, mit dem die Lichtleitereinrichtung zur Meß­ fläche ausgerichtet ist, während Teile der Meßeinrichtung, wie z. B. die Spektraleinrichtung dann unter beliebigen Winkeln ausgerichtet sein können. Die Ausgestaltung wenigstens einer Meßeinrichtung (vorzugsweise im wesentlichen aller Meßeinrich­ tungen) mit Lichtleitereinrichtungen ist sehr vorteilhaft, da es ermöglicht wird, einen kleinen optischen Block in der Vor­ richtung anzuordnen, der z. B. die Größe einer Streichholz­ schachtel oder eines Taschenbuches aufweisen kann. Dadurch kann die Größe der Vorrichtung klein gehalten werden, so daß sie für den Benutzer tragbar ist.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nehmen wenig­ stens zwei, vorzugsweise im wesentlichen alle Meßeinrichtungen im wesentlichen gleichzeitig Meßsignale bei der Messung der Oberfläche auf, so daß Verfälschungen der Meßergebnisse, z. B. durch zeitliche Schwankungen der ausgestrahlten Lichtintensität der Beleuchtungseinrichtung im wesentlichen ausgeschlossen wer­ den. Weiterhin hat diese Weiterbildung den Vorteil, daß die Meßzeit verkürzt wird, da das aufgenommene Licht in den Meßein­ richtungen parallel analysiert werden kann.

In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden von wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen allen Meßein­ richtungen die Meßsignale im wesentlichen nacheinander aufge­ nommen. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, daß für ein­ zelne Meßeinrichtungen die Beleuchtungsintensität der Oberflä­ che verändert werden kann, so daß z. B. bei Messungen mit Meßeinrichtungen, die unter Winkeln zur Oberflächen angeordnet sind, in die wenig Licht reflektiert wird, die Beleuchtungsin­ tensität vergrößert werden kann, während umgekehrt die Beleuch­ tungsintensität für die Meßeinrichtungen, die in einem Winkel­ bereich angeordnet sind, in den viel Licht reflektiert wird, die Beleuchtungsintensität verringert werden kann. Dadurch wird es ermöglicht, die Sensoren jeweils in hochauflösenden Betrieb­ spunkten zu betreiben, so daß ein hohes Signal-/Rauschverhält­ nis erzielbar ist.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Filtereinrichtung vorgesehen, die im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und wenigstens einem Fotosensor angeordnet ist. Die Filtereinrichtung verändert die spektrale Charakteristik einfallenden Lichts gemäß bestimmter Filtereigenschaften der­ art, daß eine spektrale Charakteristik weitergeleiteten Lichts einer vorbestimmten spektralen Verteilung angenähert wird.

Durch die Verwendung einer Filtereinrichtung wird es ermög­ licht, die spektrale Verteilung des zur Messung verwendeten Lichts an Vorgaben anzupassen.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist diese vorbestimmte spektrale Verteilung eine Standardvertei­ lung, welche z. B. in wenigstens einem Wellenlängenbereich eine konstante Intensität aufweist oder eine Verteilung, wie sie z. B. die Normlichtart C, die Normlichtart D 65, die Normlicht­ art A oder dergleichen mehr aufweist. Dann kann bei einer Mes­ sung direkt mit Normbedingungen ausgeleuchtet bzw. gemessen werden.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine spektrale Meßcharakteristik proportional zu einer vorbestimmten spektra­ len Verteilung, wobei diese z. B. einem konstanten Wert über dem interessierenden Wellenlängenbereich oder einer Gauss- Verteilung oder der spektralen Augenempfindlichkeit der mensch­ lichen Auges entsprechen kann. Die spektrale Meßcharakteristik bestimmt sich dabei als ein Produkt des auf die Meßfläche auf­ treffenden Lichts und der spektralen Empfindlichkeit des Foto­ sensors.

Die Anpassung der spektralen Verteilung oder der spektralen Meßcharakteristik an vorbestimmte spektrale Verteilungen ist sehr vorteilhaft. Wenn die spektrale Verteilung an die Empfind­ lichkeit der menschlichen Auges angepaßt wird, so ist es mög­ lich, die Meßbedingungen an einen Durchschnittsmenschen anzu­ passen. Wird hingegen die spektrale Meßcharakteristik an eine im wesentlichen konstante spektrale Verteilung angepaßt, so wird die Meßgenauigkeit erhöht, da ein höheres Signal- /Rauschverhältnis erzielt wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Be­ leuchtungseinrichtung wenigstens zwei Lichtquellen auf, wobei diese Lichtquellen vorzugsweise als konventionelle, im Stand der Technik bekannte Lichtquellen ausgeführt sind. Es ist z. B. möglich, konventionelle Glüh-, Halogen-, Leuchtstoff- oder/und Halbleiterlichtquellen zu verwenden. Besonders bevorzugt weisen wenigstens zwei der Lichtquellen der Beleuchtungseinrichtung eine unterschiedliche spektrale Charakteristik auf. Die zweite Lichtquelle kann dann z. B. besonders in Strahlungsbereichen Licht emittieren, in denen die erste Lichtquelle nur eine ge­ ringe oder gar keine Intensität ausstrahlt, so daß die spektra­ le Verteilung der Strahlungsintensität beider Lichtquellen we­ niger ausgeprägte Minima aufweist. Besonders bevorzugt ist, bei Verwendung von wenigstens zwei Lichtquellen, daß wenigstens ei­ ne dieser Lichtquellen eine Leuchtdiode ist. Der Einsatz von Leuchtdioden als Lichtquellen in der Beleuchtungseinrichtung ist sehr vorteilhaft, da Leuchtdioden einer geringeren Alterung unterliegen als herkömmliche thermische Strahlungsquellen und da sie weiterhin eine zeitlich relativ stabile Lichtintensität ausstrahlen. In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist in der Beleuchtungseinrichtung eine Kontroll- /Meßeinrichtung vorgesehen, der, wenigstens zeitweise, ein Teil des von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlten Lichts zuge­ führt wird. Mit einer Kontrollmeßeinrichtung, die ein Maß für das von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlte Licht be­ stimmt, kann die Reproduzierbarkeit der Messung erhöht werden, da Schwankungen in der Lichtintensität berücksichtigt werden können.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenig­ stens ein (vorzugsweise alle) Fotosensor eine Vielzahl von fo­ tosensitiven Elementen auf, die vorzugsweise benachbart ange­ ordnet sind. Besonders bevorzugt wird eine Zeile von Fotodioden oder ein CCD-Array eingesetzt. Insbesondere bei Verwendung von Spektraleinrichtungen in den Meßeinrichtungen ist es sehr vor­ teilhaft, eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen auf einem oder jedem Fotosensor vorzusehen, da die Spektraleinrichtung aufgenommenes Licht wellenlängenabhängig aufspalten kann, und somit einzelnen fotosensitiven Elementen des Fotosensors Licht unterschiedlicher Wellenlängen zuleiten kann, so daß die spek­ trale Verteilung der aufgenommenen Strahlung bestimmt werden kann.

Besonders bevorzugt sind die Spektraleinrichtungen der Meßein­ richtungen als beugende optische Elemente ausgeführt, wobei diese sowohl als transmittierende als auch als reflektierende Elemente ausgeführt sein können.

In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung einer oder aller der zuvor beschriebenen Weiterbildungen ist wenigstens in un­ mittelbarer Nähe wenigstens einer Lichtquelle und/oder wenig­ stens eines Fotosensors wenigstens eine Temperaturmeßeinrich­ tung angeordnet, um die charakteristische Temperatur der jewei­ ligen Lichtquelle bzw. des jeweiligen Fotosensors zu bestimmen, so daß eine temperaturkorrigierte Bestimmung dieser wenigstens einen Kenngröße erfolgen kann.

Besonders bevorzugt ist dabei, daß bei mehreren oder einem Fo­ tosensoren eine derartige Temperaturmeßeinrichtung angeordnet ist, um durch die temperaturkorrigierte Bestimmung der Meßer­ gebnisse die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Messung zu erhöhen.

Die Temperaturmeßeinrichtung kann dabei insbesondere auch das elektrische Bauelement selbst sein, insbesondere bei Halblei­ terbauelementen wie konventionellen Fotosensoren. Dabei ist es möglich, durch Bestimmung der Leerlaufspannung, der Stromstärke oder anderer elektrischer Eigenschaften die Temperatur des Bau­ elements abzuleiten. Die Bestimmung der Temperatur eines sol­ chen Bauelements mit dem Bauelement selbst ist sehr vorteil­ haft, da diese durch die geringe Zeitdifferenz zwischen Tempe­ raturmessung und der Lichtmessung (bzw. bei Lichtquellen zwi­ schen der Temperaturmessung und der Lichtausstrahlung) sehr zu­ verlässig ist, da keine bzw. vernachlässigbar geringe Wärmeka­ pazitäten die Bestimmung der Temperatur bei dynamischen Vorgän­ gen verfälschen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine der zuvor be­ schriebenen Ausgestaltungen der Meßvorrichtung verwendet, die eine Vielzahl von Meßeinrichtungen aufweist, wobei benachbarte Meßeinrichtungen vorzugsweise den gleichen Winkelabstand von­ einander haben. Vorzugsweise sind wenigstens zehn, besonders bevorzugt bis zu 60 oder mehr Meßeinrichtungen bei dieser Vor­ richtung vorgesehen, die jeweils in unterschiedlichen vorbe­ stimmten Winkeln zu der Meßfläche ausgerichtet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise zur Festle­ gung von wenigstens einem, vorzugsweise zwei, drei, vier, fünf oder mehreren Beobachtungswinkeln eines Oberflächentyps.

Durch Messung mit einer ersten Meßvorrichtung, die vorzugsweise besonders für den Laborbetrieb ausgelegt ist, werden an einer Vielzahl von Winkeln Kennwerte für die zu untersuchende Ober­ fläche bestimmt. Durch eine Auswertung dieser Vielzahl von Kennwerten können charakteristische 1, 2, 3 oder mehr Beobach­ tungswinkel festgelegt werden, die den zu untersuchenden Ober­ flächentyp charakterisieren.

Bei sogenannten Effektlacken ist dies z. B. ein Winkel eines Perlessenzeffekts oder eines FLOP-Effekts, daß heißt z. B. ein Winkel, bei dem eine Farbänderung beobachtbar ist.

Nach Bestimmung wenigstens einen charakteristischen Winkels für den zu untersuchenden Oberflächentyp wird in einer zweiten Meß­ vorrichtung eine Meßeinrichtung unter dem mit der ersten Meßeinrichtung bestimmten Winkel angeordnet bzw. eine Meßvor­ richtung gebaut, in der dieser Winkel realisiert wird.

Bevorzugterweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren we­ nigstens drei unterschiedliche Winkel mittels der ersten Meß­ vorrichtung (Laborgerät) ausgewählt und auf diese zweite Meß­ vorrichtung (Feldmeßgerät) übertragen, so daß drei unterschied­ liche Meßeinrichtungen in der zweiten Meßvorrichtung unter dem­ entsprechenden Winkeln ausgerichtet sind.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens weist die zweite Meßvorrichtung eine Anzahl von Halte­ einrichtungen auf, die größer als die Anzahl der Meßeinrichtun­ gen der zweiten Meßvorrichtung ist. Bevorzugt ist der Winkelab­ stand benachbarter Halteeinrichtungen im wesentlichen gleich. Nach Bestimmung charakteristischer Winkel mit der ersten Meß­ vorrichtung können dann die Meßeinrichtungen der zweiten Meß­ vorrichtung in die entsprechenden Positionen gebracht werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens ist die Anordnung der Halteeinrichtungen der zweiten Meßvorrichtung (Feldmeßgerät) gleich einer Anordnung der, Halte­ einrichtung der ersten Meßvorrichtung (Labormeßgerät).

Bevorzugt ist, daß in dem Feldmeßgerät im wesentlichen identi­ sche optische Verhältnisse vorliegen wie in dem Labormeßgerät. Dann ist eine einfache Übertragbarkeit der geometrischen Ver­ hältnisse gewährleistet, und es kann eine hohe Reproduzierbar­ keit der Meßergebnisse erzielt werden. Die Halteeinrichtungen des Hand- bzw. Feldmeßgeräts können anders ausgeführt sein als die Halteeinrichtungen des Labormeßgeräts. Ebenso ist es auch möglich, daß die Beleuchtungseinrichtungen und die Meßeinrich­ tungen von Handmeßgerät und Labormeßgerät nicht identisch sind, da z. B. an Labormeßgeräte oft höhere Genauigkeitsanforderungen gestellt werden.

Besonders bevorzugt ist auch, daß der optische Block, an dem die Halteeinrichtungen angeordnet sind, in beiden Meßvorrich­ tungen im wesentlichen gleich ist, wobei eine Fertigungstole­ ranz der ersten Meßvorrichtung genauer sein kann als eine Fer­ tigungstoleranz der zweiten Meßvorrichtung.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist, daß im wesentlichen keine bewegten Teile in der Meßvorrichtung verwendet werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist, daß im wesentlichen keine bewegten Teile in der Meßvorrichtung verwendet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vor­ liegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen.

Darin zeigen:

Fig. 1 Den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung gemäß ei­ nem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung;

Fig. 2 den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3a die spektrale Verteilung ausgestrahlten Lichts;

Fig. 3b die spektrale Intensitätsverteilung des von einer Meßeinrichtung aufgenommenen Lichts;

Fig. 3c eine spektrale Signalverteilung eines Sensorsignals und

Fig. 4 einen prinzipiellen schaltungstechnischen Aufbau aller zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.

Ein erstes Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf die Fig. 1 beschrieben.

In der Orientierung gemäß Fig. 1 ist im linken Teil eine Un­ teransicht des Gehäuses 100 der erfindungsgemäßen Meßvorrich­ tung 1 abgebildet. Durch eine Öffnung 7 in der Unterseite des Gehäuses 100 wird Licht der Beleuchtungseinrichtung 2 auf die Meßfläche 8 der zu untersuchenden Oberfläche ausgestrahlt und das reflektierte Licht wird von Meßeinrichtungen 10 aufgenom­ men.

Auf der rechten Seite ist in Fig. 1 ein Schnitt durch die sche­ matisch dargestellte Meßvorrichtung 1 abgebildet.

In dem Gehäuse 100 der Meßvorrichtung 1 ist ein Optikblock 40 angeordnet, der in der Zeichnungsebene einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.

Meßvorrichtungen dieses Ausführungsbeispiels eignen sich beson­ ders gut für Labormeßgeräte, bei denen oft eine hohe Genauig­ keit erwünscht ist.

Die Meßeinrichtung weist eine Beleuchtungseinrichtung 2 auf, die die Lichtquellen 3a und 3b umfaßt. Im Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 3a als Leuchtdiode ausgeführt, während die Lichtquelle 3b ein thermischer Strahler und speziell eine Halo­ genlichtquelle ist. Es ist aber ebenso möglich, daß beide dar­ gestellte Lichtquellen Leuchtdioden sind. Hier werden zwei spektral unterschiedliche Lichtquellen eingesetzt, um die spek­ trale Intensität des insgesamt ausgestrahlten Lichts in Spek­ tralbereichen anzuheben, in denen die erste bzw. die zweite Lichtquelle nur wenig Intensität ausstrahlt. Dadurch wird eine gleichförmigere Strahlungsintensität über dem relevanten Be­ reich des Spektrums, der hier der sichtbare Teil des Spektrums ist, erzielt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Lichtquellen im wesentlichen rechtwinklig zueinander angeordnet und strahlen Licht auf einen ersten Strahlteiler 30 aus, der unter 45° zu beiden Lichtquellen ausgerichtet ist, so daß das weitergeleitete Licht sich aus Anteilen des von der ersten und von der zweiten Lichtquelle ausgestrahlten Lichts zusammen­ setzt.

Im weiteren Strahlengang ist eine Filtereinrichtung 6 angeord­ net, die gezielt bestimmte Spektralbereiche durch Reflektion oder Absorption beeinflußt, um das Spektrum des transmittierten Lichts an ein vorbestimmtes Spektrum anzupassen. Durch die An­ passung des ausgestrahlten Spektrums an eine vorbestimmte spek­ trale Charakteristik kann eine höhere Meßgenauigkeit erzielt werden, da z. B. Spektralbereiche mit besonders hoher Intensi­ tät gezielt gedämpft werden können, so daß ein Intensitätsun­ terschied zwischen maximaler und minimaler spektraler Intensi­ tät gering wird und somit das Signal-/Rauschverhältnis erhöht wird.

Weiterhin ist im Strahlenverlauf ein zweiter Strahlteiler 30 angeordnet, der einen Teil des ausgestrahlten Lichts über einen optischen Lichtleiter 25 der Meßeinrichtung 11 zuführt, die ei­ ne Spektraleinrichtung 15 und einen Fotosensor 13 aufweist. Die Meßeinrichtung 11 ist eine Kontrollmeßeinrichtung, um das auf die Meßfläche 8 ausgestrahlte Licht in Intensität und spektra­ ler Verteilung zu kontrollieren. Die Meßergebnisse der Meßkon­ trolleinrichtung können wiederum zur Regelung der Lichtquel­ len 3a und 3b in Form einer Rückkopplung verwendet werden, um die Intensität und die spektrale Verteilung des ausgestrahlten Lichts zu stabilisieren.

Das durch den zweiten Strahlteiler 30 durchtretende Licht wird durch eine Linse 5 auf die Meßfläche 8 gebündelt. Es ist auch möglich, daß das durchgehende Licht parallelisiert wird.

Ein Teil des von der Meßfläche 8 reflektierten Lichts trifft unter einem Winkel 17 zur Normalen der Meßfläche auf eine Lichtaufnahmeeinrichtung eines optischen Lichtleiters 25, der Teil einer Meßeinrichtung 10 ist.

Die optische Meßeinrichtung 10 umfaßt in diesem Ausführungsbei­ spiel einen faseroptischen Lichtleiter 25, der in diesem Bei­ spiel einen Durchmesser von 125 µm aufweist und als Einzelfaser ausgeführt ist. Es ist aber ebenso möglich, daß ein Faserbündel mit abweichendem Durchmesser eingesetzt wird.

An dem lichtaufnehmenden Ende der optischen Faser 25 ist der Lichtleiter durch eine metallische Hülse bzw. Ferrule gefaßt und wird in einer Halteeinrichtung 20 des optischen Blocks 40 festgehalten. Die Halteeinrichtung 20 weist eine Bohrung auf, in die die optische Faser 25 mit der Hülse eingeschoben wird. Gehalten wird die Faser z. B. durch Preßpassung, Klebstoff, ei­ ne Schraubenverbindung oder dergleichen in der Bohrung der Hal­ teeinrichtung. Im Ausführungsbeispiel sind die Bohrungen der Halteeinrichtungen 20 in Bezug zur Meßfläche ausgerichtet, wäh­ rend die Fotosensoren 13 nahezu beliebig angeordnet sein kön­ nen, da das von den Fasern 25 aufgenommene Licht dorthin trans­ portiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl derartiger optischer Meßeinrichtungen 10 im Optikblock 40 ange­ ordnet, die alle in einer Ebene ausgerichtet sind. Diese Ebene wird definiert durch die auf die Meßfläche gerichteten und von dort gerichtet reflektierten Lichtstrahlen.

Der optische Block 40 erstreckt sich halbkreisförmig in dieser Ebene und weist über seinem Umfang im gleichmäßigen Winkelab­ stand angeordnet Halteeinrichtungen 20 für Meßeinrichtungen 10 auf. Achsen durch die Halteeinrichtungen 20 sind jeweils auf die Meßfläche 8 bzw. den Meßpunkt ausgerichtet.

Der Übersichtlichkeit halber wurde in Fig. 1 nur eine Meßein­ richtung 10 dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß in jeder der Halteeinrichtungen 20 eine solche Meßeinrich­ tung 10 angeordnet sein kann, so daß das von der Oberfläche in unterschiedliche Winkelrichtungen reflektierte Licht durch un­ terschiedliche Meßeinrichtungen 10 erfaßbar ist. In diesem Aus­ führungsbeispiel ist der Winkelabstand 21 bzw. 22 zwischen ei­ ner ersten Meßeinrichtung ZO und einer zweiten Meßeinrich­ tung 10 5°, so daß über den halbkreisförmigen Umfang der Meß­ vorrichtung 1 bis zu 36 Meßeinrichtungen angeordnet sind, wobei in einem kleinem Winkelbereich, in dem die Beleuchtungseinrich­ tung angeordnet ist, keine Meßeinrichtungen angeordnet sind. In diesem Bereich ist der Winkelabstand einer Meßeinrichtung auf der einen Seite der Beleuchtungseinrichtung und einer Meßein­ richtung auf der anderen Seite der Beleuchtungseinrichtung et­ was, größer und beträgt im Ausführungsbeispiel 20°.

Ausgehend von 0° zur Meßflächennormale sind zu beiden Seiten symmetrisch Meßeinrichtungen alle 5° angeordnet bis zu einem Winkel von 85°. Berücksichtigt man die drei ausgelassenen (an der Position der Beleuchtungseinrichtung), so ergibt sich eine Gesamtzahl von 32 Meßeinrichtungen.

Eine solche Vielzahl von Meßeinrichtungen ist besonders vor­ teilhaft, da das von der Oberfläche im wesentlichen in jeden Winkelbereich reflektierte Licht von unterschiedlichen Meßein­ richtungen aufgenommen und analysiert wird.

Vorzugsweise weist jede Meßeinrichtung 10 einen faseroptischen Lichtleiter 25, eine Spektraleinrichtung 15 sowie einen Foto­ sensor 13 auf, der im Ausführungsbeispiel als Diodenzeile aus­ geführt ist und eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen 26 umfaßt.

Die Spektraleinrichtung 15 ist im Ausführungsbeispiel ein opti­ sches Transmissionsgitter, welches das von der Faser 25 auf die Spektraleinrichtung 15 ausgestrahlte Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt und zu dem Fotosensor 13 leitet, wobei un­ terschiedliche Wellenlängen auf unterschiedliche fotosensitive Elemente 26 gelangen. Dadurch kann, durch Aufnahme des Signals des Fotosensors 13, die spektrale Verteilung des mit der Meß­ einrichtung 10 aufgenommenen Lichts erfolgen. Diese kann in Be­ zug zu der spektralen Verteilung des von der Kontrollmeßein­ richtung 11 aufgenommenen Spektrums gesetzt werden, um die Far­ be der Meßfläche 8 zu bestimmen.

Die Spektraleinrichtungen sind Kleinspektrometer und vorzugs­ weise Mikrospektrometer, die vorzugsweise die Größe einer Büro­ klammer oder einer Streichholzschachtel aufweisen. Damit wird ein kompaktes und tragbares Meßgerät ermöglicht.

In diesem Ausführungsbeispiel wird mit jeder der Vielzahl von Meßeinrichtungen 10 jeweils eine Farbe der Meßfläche 8 be­ stimmt, so daß nach der Messung für jeden unterschiedlichen Meßwinkel 17 ein Farbwert der zu untersuchenden Oberfläche 8 vorliegt. Durch Vergleich der einzelnen Farbwerte ist es dann möglich, einzelne Winkel 17 zu bestimmen, die den Typ der zu untersuchenden Oberfläche charakterisieren. Insbesondere bei sogenannten Farbeffektlacken können Farbumschläge in Abhängig­ keit vom Beobachtungswinkel beobachtet werden.

Bei neuartigen Lacken kann ein solcher Farbumschlag bzw. Farb­ wechsel unter einem anderen Winkel erfolgen, als bei den bisher bekannten. Deshalb ist ein solches erfindungsgemäßes Labormeß­ gerät sehr vorteilhaft, da unter den unterschiedlichsten Win­ keln eine Farbkennwertbestimmung erfolgt. Durch Analyse der einzelnen bestimmten Farbkennwerte können deshalb Beobachtungs­ winkel festgelegt werden, die sich zur Charakterisierung eines solchen Lacktyps bzw. Oberflächentyps eignen.

Dann ist es möglich, die 1, 2, 3, 4, 5 oder auch mehr ausge­ wählte Winkel auf eine zweite Meßvorrichtung zu übertragen, in­ dem eine entsprechende Anzahl von Meßeinrichtungen 10 unter entsprechenden Winkeln in der zweiten Meßvorrichtung angeordnet werden. Wird nun anschließend ein solcher Oberflächentyp mit der Meßvorrichtung vermessen, so erhält der Benutzer in der Praxis ausreichende Informationen, um z. B. den Farbkennwert solcher Oberflächen zu bestimmen. Üblicherweise wird, z. B. bei Nachbesserungen oder Ausbesserungen beschädigter Produkte, die Farbzusammensetzung der Oberfläche des entsprechenden Produktes bestimmt, wobei dafür z. B. eine Messung unter drei unter­ schiedlichen Winkeln erfolgt. Mit den gemessenen Farbkennwerten kann mit einer Datenbank die Farbzusammensetzung bestimmt wer­ den, und es kann eine dementsprechende Farbe produziert bzw. gemischt werden.

Bei neuartigen Lacken kann dieses herkömmliche Verfahren, bei dem unter 2 oder 3 fest eingestellten Winkeln gemessen wird, versagen, da neuartige Lacke eine Messung unter anderen Winkeln erfordern können. Dann stimmt z. B. der Farbton nur unter be­ stimmten Beobachtungswinkeln, während unter anderen ein Beob­ achter einen anderen Farbeindruck wahrnimmt.

Das erfindungsgemäße Labormeßgerät kann die wesentlichen Beob­ achtungswinkel zur Farbmessung einfach, schnell und zuverlässig bestimmen. Goniometrische Meßverfahren, bei denen z. B. ein Sensor über die relevanten Winkelbereiche verfahren wird, haben demgegenüber den Nachteil, daß durch mechanische Dejustage eine Verfälschung der Meßergebnisse vorliegen kann.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Winkel 18, unter dem das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgestrahlte Licht in Bezug zur Oberflächennormalen der Meßfläche 8 ausgerichtet ist, 45°. Es ist jedoch auch möglich, unter 0° zur Normalen der Meßfläche 8 oder unter einem anderen Winkel, wie in den Meß­ standards definiert, die zu messende Oberfläche auszuleuchten.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Meßvorrichtung dargestellt, wobei der linke Teil der Fig. 2 das Gehäuse 101 der Meßvorrichtung zeigt und im rechten Teil ein Schnitt durch eine derartige Meßvorrichtung abgebildet ist.

Komponenten, die gleich oder ähnlich wie Komponenten in dem er­ sten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, haben in dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen bzw. sind nicht näher bezeichnet.

In diesem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Vor­ richtung ebenfalls eine Beleuchtungsvorrichtung 2 auf, die Licht auf die zu untersuchende Meßfläche ausstrahlt.

Genauso wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist eine Viel­ zahl von Halteeinrichtungen 20 vorgesehen, die jeweils in einem Winkelabstand 21 in dem optischen Block 40 vorgesehen sind.

Im Unterschied zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel sind in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel nur wenige Meßeinrichtungen 10a, 10b und 10c vorgesehen, wobei die Zahl der Meßeinrichtungen gleich 3, 4, 5, 6, 7 oder auch mehr sein kann. Bevorzugt sind 3 bis 6 Meßeinrichtungen.

Jede dieser Meßeinrichtungen bzw. lichtaufnehmenden optischen Fasern 25 ist in einem unterschiedlichen Winkel zur Meßfläche 8 ausgerichtet und nimmt deshalb einen unterschiedlichen Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts auf.

Obwohl jeder der Meßeinrichtungen 10a, 10b und 10c in den Hal­ teeinrichtungen 20 angeordnet sind, kann ein Winkelabstand voh einer Meßeinrichtung 10a zu einer zweiten Meßeinrichtung 10b kleiner sein als ein Winkelabstand zwischen einer Meßeinrich­ tung 10b und einer Meßeinrichtung 10c, da im dargestellten Bei­ spiel zwischen der Meßeinrichtung 10b und der Meßeinrich­ tung 10c eine Anzahl von drei Halteeinrichtungen frei bleibt.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Winkel 17 bzw. 17a, unter denen die ein­ zelnen Meßeinrichtungen angeordnet werden, durch Messung mit einer Labormeßvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt. So können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ge­ mäß dem ersten Ausführungsbeispiel die relevanten Win­ kel 17, 17a, 17b sowie 17c bestimmt werden, unter denen die einzelnen Meßeinrichtungen der Meßvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Bezug zur zu messenden Oberfläche ange­ ordnet werden müssen.

Obwohl die Halteeinrichtungen und die Meßeinrichtungen im zwei­ ten Ausführungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen wurden wie im ersten Ausführungsbeispiel, müssen die einzelnen Komponenten nicht identisch sein, sondern es ist auch möglich, unterschiedlich gestaltete Halterungen und unterschiedliche Meß- und Beleuchtungseinrichtungen in den Meßgeräten gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel zu verwenden. Bevor­ zugt ist aber daß im wesentlichen übereinstimmende und beson­ ders bevorzugt identische optische Verhältnisse in dem Handmeß­ gerät, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und dem Labormeß­ gerät, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, realisiert sind.

In einem zweiten Schritt können Meßeinrichtungen der Meßvor­ richtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels in ihrer Posi­ tion verändert werden, so daß die Winkel 17a, 17b und 17c, mit denen die einzelnen Meßeinrichtungen angeordnet sind, angepaßt werden. Eine solche Anpassung kann unter Umständen vom Benutzer selbst erfolgen oder aber durch den Hersteller vorgenommen wer­ den.

Wenn eine Vielzahl von Halteeinrichtungen in der erfindungsge­ mäßen Meßvorrichtung vorgesehen ist, ist die Meßvorrichtung be­ sonders flexibel einsetzbar. Der Abstand 21 bzw. 22 von einer ersten Halteeinrichtung zu einer zweiten Halteeinrichtung kann dabei zwischen 1° und 15° und bevorzugterweise 3°, 5°, 6° oder 10° betragen.

In den Fig. 3a, 3b und 3c sind unterschiedliche spektrale Ver­ teilungen dargestellt, wie sie in den Ausführungsbeispielen ge­ mäß Fig. 1 und Fig. 2 vorgesehen sein könnten.

In Fig. 3a ist die relative spektrale Intensität des auf die Oberfläche ausgestrahlten Lichts nach dem Durchgang durch den spektralen Filter 6 aufgezeichnet, wobei diese spektrale Ver­ teilung 46 im wesentlichen mit der spektralen Augenempfindlich­ keit V_λ übereinstimmt, so daß das von der Beleuchtungseinrich­ tung 2 ausgestrahlte Licht im wesentlichen proportional zu der spektralen Augenempfindlichkeit eines Menschen ist.

In Fig. 3b ist die spektrale Intensität 43, des auf den Foto­ sensor 13 fallenden Lichts über der Wellenlänge 41 dargestellt, wenn zur Messung eine ideal reflektierende Oberfläche verwendet wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Fil­ den, wenn man bedenkt, daß Signalverhältnisse zwischen minima­ lem und maximalem Bereich ohne Filtereinrichtungen 6 von 1 : 2, 1 : 3, 1 : 10, 1 : 100 oder mehr möglich sind.

Durch eine relativ konstante spektrale Signalverteilung des Sensorsignals 44 wird erzielt, daß das Signal-/Rauschverhältnis einen möglichst großen Wert annimmt, so daß die Meßgenauigkeit erhöht werden kann. Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 und Fig. 2 können derartige Filterelemente bzw. Filtereinrichtun­ gen 6 aufweisen, wie sie in Bezug auf die Fig. 3a, 3b und 3c beschrieben worden sind.

In Fig. 4 ist der prinzipielle schaltungstechnische Aufbau der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele dargestellt.

Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 60 umfaßt eine Prozes­ soreinrichtung 60 und dient zur Steuerung des Meßablaufs über ein in der Speichereinrichtung 61 abgelegtes Programm. In der Speichereinrichtung 61 werden ebenfalls die Meßergebnisse abge­ legt, die auch an den externen Computer 66 übertragen werden können. Mit einer Eingabevorrichtung 62 wird die Meßvorrichtung gesteuert und eine Ausgabeeinrichtung 65 ist vorgesehen, die in diesem Ausführungsbeispiel als LCD-Display ausgeführt ist. Be­ vorzugt ist, daß die Ausgabeeinrichtung 65 eine elektrische Schnittstelle umfaßt, die die Meßergebnisse weiterleiten kann.

Der Prozessor 60 steuert die Beleuchtungseinrichtung mit den darin enthaltenen Lichtquellen 3a, 3b und nimmt die von den Meßeinrichtungen 10a, 10b aufgenommenen Meßsignale zur Weiter­ verarbeitung auf. Jede der Meßeinrichtungen 10a, 10b weist je­ weils einen Fotosensor 13 mit fotosensitiven Elementen 26 auf, deren Fotosignale jeweils einzeln bestimmbar sind.

Wird eine Meßvorrichtung als Laborgerät dazu verwendet, die charakteristischen Beobachtungswinkel eines neuartigen Lacks zu bestimmen, so kann über die Eingabeeinrichtung 62 ein speziell dafür vorgesehenes Programm gestartet werden, mit dem die Meß­ signale der Vielzahl von Meßeinrichtungen 10 aufgenommen werden und in der Speichereinrichtung 61 abgelegt werden.

Nach Bestimmung der einzelnen Farbkennwerte der entsprechenden Meßeinrichtungen wird aus diesen eine Anzahl charakteristischer Kennwerte ausgewählt, die den Oberflächentyp der gemessenen Meßfläche charakterisieren. Weiterhin werden die dazugehörigen Winkel bestimmt und zusammen mit den Kennwerten auf dem Dis­ play 65 ausgegeben.

Diese Winkel können dann auf eine andere Meßvorrichtung über­ tragen werden. Zum Beispiel können solche Meßvorrichtungen ge­ baut werden, in denen diese Winkel vorgesehen sind. Oder, es werden in einer Meßvorrichtung die Winkel 17 geändert, indem z. B. die Meßvorrichtungen an anderen Bohrungen bzw. Halteein­ richtungen angeordnet werden.

Claims (20)

1. Vorrichtung (1, 101) zur Qualitätskontrolle von insbesonde­ re lackierten Oberflächen mit:
wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (2), die wenig­ stens eine Lichtquelle (3a, 3b) aufweist, deren Licht in einem vorbestimmten Winkel (18) auf eine Meßfläche, die Teil der zu messenden Oberfläche ist, gerichtet ist,
einer Vielzahl von wenigstens drei, vorzugsweise wenig­ stens fünf, Meßeinrichtungen (10, 10a, 10b, 10c);
wobei jede Meßeinrichtung jeweils in einem unterschiedli­ chen vorbestimmten Winkel (17) zu dieser Meßfläche ausge­ richtet ist, und einen Teil des von der Meßfläche (8) re­ flektierten Lichts aufnimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches Meßsignal ausgibt ist, das für das von dieser Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist;
wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (60), die zur Steuerung des Meßablaufs und zur Auswertung der Meßer­ gebnisse vorgesehen ist und die wenigstens eine Prozes­ soreinrichtung (60) und wenigstens eine Speichereinrich­ tung (61) aufweist;
einer Ausgabeeinrichtung (65);
wobei diese Auswerteeinrichtung (60) diese Meßsignale aus­ wertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, wel­ che diese Oberfläche charakterisiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese charakteristische Kenngröße dieser Meßfläche we­ nigstens eine Farbe dieser Meßfläche ist.

3. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine dieser wenigstens einen charakteristi­ schen Kenngröße einer Gruppe von Kenngrößen entnommen ist, welche Glanz, Glanzschleier, Orange Peel, Abbildungsschärfe (DOI) und Farbe dieser Meßfläche umfaßt.

4. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Hal­ teeinrichtungen (10) vorgesehen ist, wobei jede Meßeinrich­ tung an jeweils einer Halteeinrichtung (20) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vielzahl von Halteeinrichtungen (20) vorgesehen ist, wobei diese Vielzahl von Halteeinrichtungen größer oder gleich groß ist als diese Vielzahl von Meßeinrichtun­ gen (10).

6. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelabstand (21, 22) von einer ersten Halteein­ richtung (20) zu einer zweiten Halteeinrichtung (20) im we­ sentlichen gleich einem Winkelabstand (21, 22) der zweiten Halteeinrichtung (20) zu einer dritten Halteeinrich­ tung (20) ist, wobei vorzugsweise im wesentlichen alle Win­ kelabstände (21, 22) zwischen benachbarten Halteeinrichtun­ gen (20) im wesentlichen gleich sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses von wenigstens einer Meßeinrichtung (10) aufge­ nommene Licht über eine optische Lichtleitereinrich­ tung (25) einer Spektraleinrichtung (15) zugeführt wird.

8. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen alle, Meßeinrichtungen (10) im wesentlichen gleichzeitig Meßsi­ gnale aufnehmen.

9. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen alle, Meßeinrichtungen (10) im wesentlichen nacheinander Meßsi­ gnale aufnehmen.

10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Filtereinrichtung (6) vorgesehen ist, welche in dem Strahlengang zwischen dieser Lichtquelle (3a, 3b) und diesem Fotosensor (13) angeordnet ist, und welche eine spektrale Charakteristik einfallenden Lichts gemäß vorbe­ stimmter Filtereigenschaften derart verändert, daß eine spektrale Charakteristik (43, 46) weitergeleiteten Lichts im wesentlichen einer vorbestimmten spektralen Vertei­ lung (43, 46) angenähert wird.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese vorbestimmte spektrale Verteilung (43, 46) eine Standardverteilung ist, welche eine Lichtart aufweist, die einer Gruppe von Lichtstandards entnommen ist, welche die Normlichtart C, die Normlichtart D65, die Normlichtart A und dergl. mehr umfaßt.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine spektrale Meßcharakteristik (44), die ein Produkt aus der spektralen Charakteristik des auf die Meßfläche ausgestrahlten Lichts und der spektralen Empfindlichkeit des Sensors proportional zu einer vorbestimmten spektralen Verteilung (44) ist.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beleuchtungseinrichtung (2) wenigstens zwei Lichtquellen (3a, 3b), vorzugsweise unterschiedlicher spek­ traler Charakteristik, aufweist, wobei vorzugsweise wenig­ stens eine Lichtquelle als Leuchtdiode (3a) ausgeführt ist.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von dieser Beleuchtungseinrichtung (2) ausgestrahl­ te Licht wenigstens teilweise wenigstens zeitweise einer Kontroll-Meßeinrichtung (11) dieser Beleuchtungseinrich­ tung (2) zugeführt wird.

15. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer dieser Fotosensoren (13) eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen (26) umfaßt, welche benachbart angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in möglichst unmittelbarer Nähe wenigstens einer Lichtquelle (3a, 3b) und/oder wenigstens eines Fotosen­ sors (13) wenigstens eine Temperaturmeßeinrichtung ange­ ordnet ist, welche zur Bestimmung der charakteristischen Temperatur der jeweiligen Lichtquelle (3a, 3b) und/oder des jeweiligen Fotosensors (13, 26) vorgesehen ist, damit eine temperaturkorrigierte Bestimmung dieser wenigstens einen Kenngröße erfolgen kann.

17. Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackier­ ten Oberflächen, insbesondere unter Verwendung wenigstens einer Vorrichtung (1, 101) gemäß mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche, unter Verwendung
einer ersten Meßvorrichtung (1), mit
wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (2) mit wenig­ stens einer Lichtquelle (3a, 3b), die Licht in einem vorbestimmten Winkel (18) auf eine Meßfläche, die Teil der zu messenden Oberfläche ist, richtet,
einer Vielzahl von Meßeinrichtungen (10), wobei jede Meßeinrichtung jeweils in einem vorbestimmten Win­ kel (17) zu dieser Meßfläche ausgerichtet ist, und ei­ nen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts aufnimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektri­ sches Meßsignal ausgibt, welches für das von dieser Meßeinrichtung (10) aufgenommene Licht charakteristisch ist;
wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (60) mit wenigstens einer Prozessoreinrichtung (60) und we­ nigstens einer Speichereinrichtung (61), wobei die Steuereinrichtung den Meßablaufs steuert und die Meßer­ gebnisse auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche (8) charakterisiert,
einer Ausgabeeinrichtung (65) zur Ausgabe wenigstens dieser wenigstens einen Kenngröße;
bei welchem das Verfahren die folgenden Schritte in dieser oder einer anderen Reihenfolge umfaßt:

• a) diese erste Vorrichtung (1) wird in eine Meßposition in Bezug auf eine Meßfläche (8) eines zu untersuchenden Oberflächentyps gebracht;
• b) mit dieser wenigstens einen Beleuchtungseinrichtung (2) wird Licht auf die zu untersuchende Meßfläche (8) aus­ gestrahlt;
• c) von im wesentlichen jeder dieser Vielzahl von Meßein­ richtungen (10) wird jeweils aus dem von der Meßfläche reflektiertem Licht
  • 1. ein Meßsignal ausgegeben und daraus eine Kenngröße bestimmt und diese Kenngröße mit Bezug auf die je­ weilige Meßeinrichtung in einer Kenngrößentabelle dieser Speichereinrichtung (61);
• d) aus dieser Kenngrößentabelle wird wenigstens eine Kenn­ größe ausgewählt, welche geeignet ist diesen Oberflä­ chentyp zu charakterisieren;
• e) aus dieser Kenngrößentabelle wird mit der wenigstens einen ausgewählten Kenngröße der zugehörige vorbestimm­ te Winkel (17) bestimmt, mit dem die entsprechende Meßeinrichtung (10) zu der Meßfläche (8) ausgerichtet ist;
• f) Übertragung dieses wenigstens einen ausgewählten Win­ kels (17) auf eine zweite Meßvorrichtung (101), wobei diese Meßvorrichtung (101) umfaßt
  wenigsten eine Beleuchtungseinrichtung (2) mit we­ nigstens einer Lichtquelle (3a, 3b), die Licht in einem vorbestimmten Winkel (18) auf eine Meßfläche, die Teil der zu messenden Oberfläche ist, richtet,
  wenigstens eine Meßeinrichtung (10) und einen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts auf­ nimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenig­ stens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches Meßsignal ausgibt, welches für das von dieser Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakte­ ristisch ist;
  wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinrich­ tung (60) mit wenigstens einer Prozessoreinrich­ tung (60) und wenigstens einer Speichereinrich­ tung (61), wobei die Steuereinrichtung den Meßab­ lauf steuert und die Meßergebnisse auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche charakterisiert,
  einer Ausgabeeinrichtung (65) zur Ausgabe wenig­ stens dieser wenigstens einen Kenngröße,

und Anordnung dieser Meßeinrichtung (10) dieser zweiten Meßvorrichtung (101) in diesem ausgewähltem Winkel (17) zu dieser Meßfläche (8).

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß mit dieser ersten Meßvorrichtung (1) wenigstens drei unterschiedliche Winkel (17) ausgewählt und auf diese zweite Meßvorrichtung (101) übertragen werden.

19. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese zweite Meßvorrichtung (101) eine Anzahl von Hal­ teeinrichtungen (20) aufweist, die größer als eine Anzahl von Meßeinrichtungen (10) ist, wobei ein Winkelab­ stand (21, 22) benachbarter Halteeinrichtungen (20) im we­ sentlichen gleich ist, wobei wenigstens eine Meßeinrich­ tung (10) an unterschiedlichen Halteeinrichtungen (20) an­ geordnet werden kann, so daß der Winkel (17) in dem diese Meßeinrichtung zu dieser Meßfläche (8) ausgerichtet ist, in diskreten Schritten veränderbar ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, eine Anordnung dieser Halteeinrichtungen (20) dieser zwei­ ten Meßvorrichtung (101) gleich einer Anordnung dieser Halteeinrichtungen (20) dieser ersten Meßvorrichtung (1) ist.