DE19950588B4

DE19950588B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen

Info

Publication number: DE19950588B4
Application number: DE19950588A
Authority: DE
Inventors: Peter Schwarz
Original assignee: BYK Gardner GmbH
Current assignee: BYK Gardner GmbH
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2013-07-18
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: DE19950588A1; JP2001174335A; US6631000B1

Abstract

Vorrichtung (1, 101) zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen mit: wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (2), die wenigstens 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 wenigstens fünf, Meßeinrichtungen (10, 10a, 10b, 10c); wobei jede Meßeinrichtung jeweils in einem unterschiedlichen vorbestimmten Winkel (17) zu dieser Meßfläche ausgerichtet ist, und einen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts aufnimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches Meßsignal ausgibt, 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 Meßergebnisse vorgesehen ist und die wenigstens eine Prozessoreinrichtung (60) und wenigstens eine Speichereinrichtung (61) aufweist; einer Ausgabeeinrichtung (65); wobei diese Auswerteeinrichtung (60) diese Meßsignale auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche charakterisiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen. Die Qualität bzw. die visuellen Eigenschaften einer Oberfläche ist bei zahlreichen Produkten ein wichtiges Merkmal für den Gesamteindruck des Produktes. Um eine hohe Reproduzierbarkeit bei der Fertigung, Nachbesserung bzw. Reparatur von Gegenständen zu erzielen, werden deshalb Messungen zur Qualitätskontrolle an den Produkten durchgeführt, bei denen eine oder mehrere Kenngrößen (wie z. B.: Farbe, Glanz, Glanzschleier, Orange Peel und dergleichen mehr) bestimmt werden.
Insbesondere, aber nicht nur bei lackierten Oberflächen, können sich die visuellen Eigenschaften in Abhängigkeit vom Blickwinkel 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 Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel beobachtbar ist. Solche Effekte 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 können, werden neue Lacke entwickelt, die dann spezielle Eigenschaften aufweisen können.
Bei vielen Effektlacken gibt es einen bestimmten Beobachtungswinkel, 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 geworden, bei denen z. B. unter einem festen Winkel die Oberfläche 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 allerdings, 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 ausgeschlossen werden kann.
Die US 5,387,977 A offenbart ein Spektrophotometergerät zum Messen optischer Eigenschaften farbiger Oberflächen mit Metall- oder Perlglanzteilchen, bei dem eine Vielzahl optischer Faserbündel jeweils einen Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts an unterschiedlichen vorbestimmten Winkeln aufnimmt und nacheinander einer gemeinsamen Photodiodenanordnung zuführt.
Die DE 87 04 679 U1 offenbart ein Meßgerät für Oberflächen mit bunten Glanzeffekten, bei dem von einer Probe remittierte Strahlung mittels dreier Diodenzeilenspektrometer gleichzeitig unter drei verschiedenen Winkeln gemessen wird und mittels eines vierten Diodenzeilenspektrometers gleichzeitig das Spektrum der die Probe beleuchtenden Strahlung gemessen 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 Eigenschaft einer Oberfläche bestimmt werden kann, wobei diese Oberfläche 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 Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 17.
Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen umfaßt eine Beleuchtungseinrichtung mit wenigstens einer Lichtquelle. Das von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlte Licht ist unter einem vorbestimmten 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 wenigstens ein elektrisches Meßsignal ausgibt, wobei das elektrische Meßsignal für das von der Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist.
Weiterhin ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung mit wenigstens einer Prozessor- und wenigstens einer Speichereinrichtung vorgesehen, um den Meßablauf zu steuern und die Meßergebnisse auszuwerten und aus den Meßsignalen wenigstens eine Kenngröße abzuleiten, welche die Oberfläche charakterisiert. Von einer Ausgabeeinrichtung 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 unterschiedlichen 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 bestimmt 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 Farbkennwerten 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 Halteeinrichtungen vorgesehen, an welchen jeweils eine Meßeinrichtung 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 vorgesehen 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 Halteeinrichtung zu einer zweiten Halteeinrichtung, an der noch keine Meßeinrichtung angeordnet war, zu verändern.
Mit einer solchen Vorrichtung können die einzelnen Positionen der Meßeinrichtungen im wesentlichen jederzeit verändert werden, 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 Winkelabstand zwischen wenigstens drei benachbarten Halteeinrichtungen jeweils gleich, und besonders bevorzugt sind im wesentlichen alle Winkelabstände der benachbarten Halteeinrichtungen im wesentlichen gleich. Bei dieser Weiterbildung sind beispielsweise über einen Winkelbereich von 180° mehr als 30 Halteeinrichtungen vorgesehen, deren Abstand jeweils 5° beträgt, wobei zwischen einem ersten Bereich der Halteeinrichtungen 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 Winkelbereiche 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 Halteeinrichtungen 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 einzustellen. Werden bei der Produktion der Vorrichtung die Halteeinrichtungen direkt mit angeordnet, so kann eine Meßeinrichtung mit relativ geringem Aufwand von einer Halteeinrichtung zu einer anderen Halteeinrichtung gebracht werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens eine Meßeinrichtung eine optische Lichtleitereinrichtung und eine Spektraleinrichtung auf, wobei die optische Lichtleitereinrichtung einen Teil des von der Meßfläche reflektierten Lichts aufnimmt und der Spektraleinrichtung zuführt. Der vorbestimmte Winkel, unter dem die Meßeinrichtung in dieser Weiterbildung zu der Meßfläche ausgerichtet ist, entspricht in diesem Falle dem Winkel, mit dem die Lichtleitereinrichtung zur Meßfläche 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 Meßeinrichtungen) mit Lichtleitereinrichtungen ist sehr vorteilhaft, da es ermöglicht wird, einen kleinen optischen Block in der Vorrichtung anzuordnen, der z. B. die Größe einer Streichholzschachtel 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 wenigstens 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 werden. Weiterhin hat diese Weiterbildung den Vorteil, daß die Meßzeit verkürzt wird, da das aufgenommene Licht in den Meßeinrichtungen parallel analysiert werden kann.
In einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden von wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen allen Meßeinrichtungen die Meßsignale im wesentlichen nacheinander aufgenommen. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, daß für einzelne Meßeinrichtungen die Beleuchtungsintensität der Oberfläche verändert werden kann, so daß z. B. bei Messungen mit Meßeinrichtungen, die unter Winkeln zur Oberfläche angeordnet sind, in die wenig Licht reflektiert wird, die Beleuchtungsintensität vergrößert werden kann, während umgekehrt die Beleuchtungsintensität für die Meßeinrichtungen, die in einem Winkelbereich angeordnet sind, in den viel Licht reflektiert wird, die Beleuchtungsintensität verringert werden kann. Dadurch wird es ermöglicht, die Sensoren jeweils in hochauflösenden Betriebspunkten zu betreiben, so daß ein hohes Signal-/Rauschverhältnis 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 derart, daß eine spektrale Charakteristik weitergeleiteten Lichts einer vorbestimmten spektralen Verteilung angenähert wird.
Durch die Verwendung einer Filtereinrichtung wird es ermöglicht, die spektrale Verteilung des zur Messung verwendeten Lichts an Vorgaben anzupassen.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist diese vorbestimmte spektrale Verteilung eine Standardverteilung, 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 Normlichtart A oder dergleichen mehr aufweist. Dann kann bei einer Messung direkt mit Normbedingungen ausgeleuchtet bzw. gemessen werden.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine spektrale Meßcharakteristik proportional zu einer vorbestimmten spektralen Verteilung, wobei diese z. B. einem konstanten Wert über dem interessierenden Wellenlängenbereich oder einer Gauss-Verteilung oder der spektralen Augenempfindlichkeit des menschlichen Auges entsprechen kann. Die spektrale Meßcharakteristik bestimmt sich dabei als ein Produkt des auf die Meßfläche auftreffenden Lichts und der spektralen Empfindlichkeit des Fotosensors.
Die Anpassung der spektralen Verteilung oder der spektralen Meßcharakteristik an vorbestimmte spektrale Verteilungen ist sehr vorteilhaft. Wenn die spektrale Verteilung an die Empfindlichkeit des menschlichen Auges angepaßt wird, so ist es möglich, die Meßbedingungen an einen Durchschnittsmenschen anzupassen. 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 Beleuchtungseinrichtung 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 geringe oder gar keine Intensität ausstrahlt, so daß die spektrale Verteilung der Strahlungsintensität beider Lichtquellen weniger ausgeprägte Minima aufweist. Besonders bevorzugt ist, bei Verwendung von wenigstens zwei Lichtquellen, daß wenigstens eine 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 zugeführt wird. Mit einer Kontrollmeßeinrichtung, die ein Maß für das von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlte Licht bestimmt, kann die Reproduzierbarkeit der Messung erhöht werden, da Schwankungen in der Lichtintensität berücksichtigt werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens ein (vorzugsweise alle) Fotosensor eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen auf, die vorzugsweise benachbart angeordnet sind. Besonders bevorzugt wird eine Zeile von Fotodioden oder ein CCD-Array eingesetzt. Insbesondere bei Verwendung von Spektraleinrichtungen in den Meßeinrichtungen ist es sehr vorteilhaft, 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 spektrale Verteilung der aufgenommenen Strahlung bestimmt werden kann.
Besonders bevorzugt sind die Spektraleinrichtungen der Meßeinrichtungen 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 unmittelbarer Nähe wenigstens einer Lichtquelle und/oder wenigstens eines Fotosensors wenigstens eine Temperaturmeßeinrichtung angeordnet, um die charakteristische Temperatur der jeweiligen 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 Fotosensor eine derartige Temperaturmeßeinrichtung angeordnet ist, um durch die temperaturkorrigierte Bestimmung der Meßergebnisse die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit der Messung zu erhöhen.
Die Temperaturmeßeinrichtung kann dabei insbesondere auch das elektrische Bauelement selbst sein, insbesondere bei Halbleiterbauelementen wie konventionellen Fotosensoren. Dabei ist es möglich, durch Bestimmung der Leerlaufspannung, der Stromstärke oder anderer elektrischer Eigenschaften die Temperatur des Bauelements abzuleiten. Die Bestimmung der Temperatur eines solchen Bauelements mit dem Bauelement selbst ist sehr vorteilhaft, da diese durch die geringe Zeitdifferenz zwischen der Temperaturmessung und der Lichtmessung (bzw. bei Lichtquellen zwischen der Temperaturmessung und der Lichtausstrahlung) sehr zuverlässig ist, da keine bzw. vernachlässigbar geringe Wärmekapazitäten die Bestimmung der Temperatur bei dynamischen Vorgängen verfälschen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine der zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der Meßvorrichtung verwendet, die eine Vielzahl von Meßeinrichtungen aufweist, wobei benachbarte Meßeinrichtungen vorzugsweise den gleichen Winkelabstand voneinander haben. Vorzugsweise sind wenigstens zehn, besonders bevorzugt bis zu 60 oder mehr Meßeinrichtungen bei dieser Meßvorrichtung vorgesehen, die jeweils in unterschiedlichen vorbestimmten Winkeln zu der Meßfläche ausgerichtet sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient vorzugsweise zur Festlegung 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 Oberfläche bestimmt. Durch eine Auswertung dieser Vielzahl von Kennwerten können charakteristische 1, 2, 3 oder mehr Beobachtungswinkel festgelegt werden, die den zu untersuchenden Oberflächentyp 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 eines charakteristischen Winkels für den zu untersuchenden Oberflächentyp wird in einer zweiten Meßvorrichtung eine Meßeinrichtung unter dem mit der ersten Meßeinrichtung bestimmten Winkel angeordnet bzw. eine Meßvorrichtung gebaut, in der dieser Winkel realisiert wird.
Bevorzugterweise werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wenigstens drei unterschiedliche Winkel mittels der ersten Meßvorrichtung (Laborgerät) ausgewählt und auf diese zweite Meßvorrichtung (Feldmeßgerät) übertragen, so daß drei unterschiedliche Meßeinrichtungen in der zweiten Meßvorrichtung unter dementsprechenden Winkeln ausgerichtet sind.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die zweite Meßvorrichtung eine Anzahl von Halteeinrichtungen auf, die größer als die Anzahl der Meßeinrichtungen der zweiten Meßvorrichtung ist. Bevorzugt ist der Winkelabstand benachbarter Halteeinrichtungen im wesentlichen gleich. Nach Bestimmung charakteristischer Winkel mit der ersten Meßvorrichtung können dann die Meßeinrichtungen der zweiten Meßvorrichtung in die entsprechenden Positionen gebracht werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Anordnung der Halteeinrichtungen der zweiten Meßvorrichtung (Feldmeßgerät) gleich einer Anordnung der Halteeinrichtungen der ersten Meßvorrichtung (Labormeßgerät).
Bevorzugt ist, daß in dem Feldmeßgerät im wesentlichen identische optische Verhältnisse vorliegen wie in dem Labormeßgerät. Dann ist eine einfache Übertragbarkeit der geometrischen Verhältnisse gewährleistet, und es kann eine hohe Reproduzierbarkeit 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 Meßeinrichtungen 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 Meßvorrichtungen im wesentlichen gleich ist, wobei eine Fertigungstoleranz der ersten Meßvorrichtung genauer sein kann als eine Fertigungstoleranz der zweiten Meßvorrichtung.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ist, daß im wesentlichen keine bewegten Teile in der Meßvorrichtung verwendet werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
Darin zeigen:
1: den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2: den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3a: die spektrale Verteilung ausgestrahlten Lichts;
3b: die spektrale Intensitätsverteilung des von einer Meßeinrichtung aufgenommenen Lichts;
3c: eine spektrale Signalverteilung eines Sensorsignals und
4: einen prinzipiellen schaltungstechnischen Aufbau aller zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele.
Ein erstes Ausführungsbeispiel wird nun in Bezug auf die 1 beschrieben.
In der Orientierung gemäß 1 ist im linken Teil eine Unteransicht des Gehäuses 100 der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung 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 aufgenommen.
Auf der rechten Seite ist in 1 ein Schnitt durch die schematisch 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 besonders gut für Labormeßgeräte, bei denen oft eine hohe Genauigkeit erwünscht ist.
Die Meßvorrichtung 1 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 Halogenlichtquelle ist. Es ist aber ebenso möglich, daß beide dargestellten Lichtquellen Leuchtdioden sind. Hier werden zwei spektral unterschiedliche Lichtquellen eingesetzt, um die spektrale Intensität des insgesamt ausgestrahlten Lichts in Spektralbereichen anzuheben, in denen die erste bzw. die zweite Lichtquelle nur wenig Intensität ausstrahlt. Dadurch wird eine gleichförmigere Strahlungsintensität über dem relevanten Bereich 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 zusammensetzt.
Im weiteren Strahlengang ist eine Filtereinrichtung 6 angeordnet, die gezielt bestimmte Spektralbereiche durch Reflexion oder Absorption beeinflußt, um das Spektrum des transmittierten Lichts an ein vorbestimmtes Spektrum anzupassen. Durch die Anpassung des ausgestrahlten Spektrums an eine vorbestimmte spektrale Charakteristik kann eine höhere Meßgenauigkeit erzielt werden, da z. B. Spektralbereiche mit besonders hoher Intensität gezielt gedämpft werden können, so daß ein Intensitätsunterschied zwischen maximaler und minimaler spektraler Intensität 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 eine Spektraleinrichtung 15 und einen Fotosensor 13 aufweist. Die Meßeinrichtung 11 ist eine Kontrollmeßeinrichtung, um das auf die Meßfläche 8 ausgestrahlte Licht in Intensität und spektraler Verteilung zu kontrollieren. Die Meßergebnisse der Kontrollmeßeinrichtung 11 können wiederum zur Regelung der Lichtquellen 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 Ausführungsbeispiel einen faseroptischen Lichtleiter 25, der in diesem Beispiel 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, eine Schraubenverbindung oder dergleichen in der Bohrung der Halteeinrichtung. Im Ausführungsbeispiel sind die Bohrungen der Halteeinrichtungen 20 in Bezug zur Meßfläche ausgerichtet, während die Fotosensoren 13 nahezu beliebig angeordnet sein können, da das von den Fasern 25 aufgenommene Licht dorthin transportiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl derartiger optischer Meßeinrichtungen 10 im Optikblock 40 angeordnet, 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 Winkelabstand 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 1 nur eine Meßeinrichtung 10 dargestellt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß in jeder der Halteeinrichtungen 20 eine solche Meßeinrichtung 10 angeordnet sein kann, so daß das von der Oberfläche in unterschiedliche Winkelrichtungen reflektierte Licht durch unterschiedliche Meßeinrichtungen 10 erfaßbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Winkelabstand 21 bzw. 22 zwischen einer ersten Meßeinrichtung 10 und einer zweiten Meßeinrichtung 10 5°, so daß über den halbkreisförmigen Umfang der Meßvorrichtung 1 bis zu 36 Meßeinrichtungen angeordnet sind, wobei in einem kleinem Winkelbereich, in dem die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, keine Meßeinrichtungen angeordnet sind. In diesem Bereich ist der Winkelabstand einer Meßeinrichtung auf der einen Seite der Beleuchtungseinrichtung und einer Meßeinrichtung auf der anderen Seite der Beleuchtungseinrichtung etwas 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 vorteilhaft, da das von der Oberfläche im wesentlichen in jeden Winkelbereich reflektierte Licht von unterschiedlichen Meßeinrichtungen aufgenommen und analysiert wird.
Vorzugsweise weist jede Meßeinrichtung 10 einen faseroptischen Lichtleiter 25, eine Spektraleinrichtung 15 sowie einen Fotosensor 13 auf, der im Ausführungsbeispiel als Diodenzeile ausgeführt ist und eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen 26 umfaßt.
Die Spektraleinrichtung 15 ist im Ausführungsbeispiel ein optisches 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 unterschiedliche Wellenlängen auf unterschiedliche fotosensitive Elemente 26 gelangen. Dadurch kann, durch Aufnahme des Signals des Fotosensors 13, die spektrale Verteilung des mit der Meßeinrichtung 10 aufgenommenen Lichts erfolgen. Diese kann in Bezug zu der spektralen Verteilung des von der Kontrollmeßeinrichtung 11 aufgenommenen Spektrums gesetzt werden, um die Farbe der Meßfläche 8 zu bestimmen.
Die Spektraleinrichtungen 15 sind Kleinspektrometer und vorzugsweise Mikrospektrometer, die vorzugsweise die Größe einer Büroklammer 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 bestimmt, 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 Abhängigkeit vom Beobachtungswinkel beobachtet werden.
Bei neuartigen Lacken kann ein solcher Farbumschlag bzw. Farbwechsel unter einem anderen Winkel erfolgen, als bei den bisher bekannten. Deshalb ist ein solches erfindungsgemäßes Labormeßgerät sehr vorteilhaft, da unter den unterschiedlichsten Winkeln eine Farbkennwertbestimmung erfolgt. Durch Analyse der einzelnen bestimmten Farbkennwerte können deshalb Beobachtungswinkel 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 ausgewählten Winkel auf eine zweite Meßvorrichtung zu übertragen, indem 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 unterschiedlichen Winkeln erfolgt. Mit den gemessenen Farbkennwerten kann mit einer Datenbank die Farbzusammensetzung bestimmt werden, 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 bestimmten Beobachtungswinkeln, während unter anderen ein Beobachter einen anderen Farbeindruck wahrnimmt.
Das erfindungsgemäße Labormeßgerät kann die wesentlichen Beobachtungswinkel 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 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 Meßstandards definiert, die zu messende Oberfläche auszuleuchten.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung dargestellt, wobei der linke Teil der 2 das Gehäuse der Meßvorrichtung 101 zeigt und im rechten Teil ein Schnitt durch eine derartige Meßvorrichtung abgebildet ist.
Komponenten, die gleich oder ähnlich wie Komponenten in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind, haben in dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 die gleichen Bezugszeichen bzw. sind nicht näher bezeichnet.
In diesem Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls eine Beleuchtungsvorrichtung 2 auf, die Licht auf die zu untersuchende Meßfläche ausstrahlt.
Genauso wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine Vielzahl von Halteeinrichtungen 20 vorgesehen, die jeweils in einem Winkelabstand 21 in dem optischen Block 40 vorgesehen sind.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in dem in 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 jede der Meßeinrichtungen 10a, 10b und 10c in den Halteeinrichtungen 20 angeordnet ist, kann ein Winkelabstand von einer Meßeinrichtung 10a zu einer zweiten Meßeinrichtung 10b kleiner sein als ein Winkelabstand zwischen einer Meßeinrichtung 10b und einer Meßeinrichtung 10c, da im dargestellten Beispiel zwischen der Meßeinrichtung 10b und der Meßeinrichtung 10c eine Anzahl von drei Halteeinrichtungen frei bleibt.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die Winkel 17 bzw. 17a, unter denen die einzelnen Meßeinrichtungen angeordnet werden, durch Messung mit einer Labormeßvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bestimmt. So können mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel die relevanten Winkel 17, 17a, 17b sowie 17c bestimmt werden, unter denen die einzelnen Meßeinrichtungen der Meßvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Bezug zur zu messenden Oberfläche angeordnet werden müssen.
Obwohl die Halteeinrichtungen und die Meßeinrichtungen im zweiten 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. Bevorzugt ist aber, daß im wesentlichen übereinstimmende und besonders bevorzugt identische optische Verhältnisse in dem Handmeßgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem Labormeßgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel realisiert sind.
In einem zweiten Schritt können Meßeinrichtungen der Meßvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in ihrer Position 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 werden.
Wenn eine Vielzahl von Halteeinrichtungen in der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung vorgesehen ist, ist die Meßvorrichtung besonders 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 3a, 3b und 3c sind unterschiedliche spektrale Verteilungen dargestellt, wie sie in den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 vorgesehen sein könnten.
In 3a ist die relative spektrale Intensität des auf die Oberfläche ausgestrahlten Lichts nach dem Durchgang durch den spektralen Filter 6 aufgezeichnet, wobei diese spektrale Verteilung 46 im wesentlichen mit der spektralen Augenempfindlichkeit V_λ übereinstimmt, so daß das von der Beleuchtungseinrichtung 2 ausgestrahlte Licht im wesentlichen proportional zu der spektralen Augenempfindlichkeit eines Menschen ist.
In 3b ist die spektrale Intensität 43 des auf den Fotosensor 13 fallenden Lichts über der Wellenlänge 41 dargestellt, wenn zur Messung eine ideal reflektierende Oberfläche verwendet wird.
In 3c ist die spektrale Signalverteilung 44 eines Fotosensors 13 über der Wellenlänge 41 dargestellt.
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 1 und 2 können derartige Filterelemente bzw. Filtereinrichtungen 6 aufweisen, wie sie in Bezug auf die 3a, 3b und 3c beschrieben worden sind.
In 4 ist der prinzipielle schaltungstechnische Aufbau der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele dargestellt.
Eine Steuer- und Auswerteeinrichtung 60 umfaßt eine Prozessoreinrichtung 60 und dient zur Steuerung des Meßablaufs über ein in der Speichereinrichtung 61 abgelegtes Programm. In der Speichereinrichtung 61 werden ebenfalls die Meßergebnisse abgelegt, 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. Bevorzugt ist, daß die Ausgabeeinrichtung 65 eine elektrische Schnittstelle umfaßt, die die Meßergebnisse weiterleiten kann.
Der Prozessor 60 steuert die Beleuchtungseinrichtung 2 mit den darin enthaltenen Lichtquellen 3a, 3b und nimmt die von den Meßeinrichtungen 10a, 10b aufgenommenen Meßsignale zur Weiterverarbeitung auf. Jede der Meßeinrichtungen 10a, 10b weist jeweils 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 Meßsignale 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 Display 65 ausgegeben.
Diese Winkel können dann auf eine andere Meßvorrichtung übertragen werden. Zum Beispiel können solche Meßvorrichtungen gebaut 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. Halteeinrichtungen angeordnet werden.

Claims

Vorrichtung (1, 101) zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen mit: wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (2), die wenigstens 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 wenigstens fünf, Meßeinrichtungen (10, 10a, 10b, 10c); wobei jede Meßeinrichtung jeweils in einem unterschiedlichen vorbestimmten Winkel (17) zu dieser Meßfläche ausgerichtet ist, und einen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts aufnimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches Meßsignal ausgibt, 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 Meßergebnisse vorgesehen ist und die wenigstens eine Prozessoreinrichtung (60) und wenigstens eine Speichereinrichtung (61) aufweist; einer Ausgabeeinrichtung (65); wobei diese Auswerteeinrichtung (60) diese Meßsignale auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche charakterisiert.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese charakteristische Kenngröße dieser Meßfläche wenigstens eine Farbe dieser Meßfläche ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine dieser charakteristischen Kenngrößen einer Gruppe von Kenngrößen entnommen ist, welche Glanz, Glanzschleier, Orange Peel, Abbildungsschärfe (DOI) und Farbe dieser Meßfläche umfaßt.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Halteeinrichtungen (20) vorgesehen ist, wobei jede Meßeinrichtung an jeweils einer Halteeinrichtung (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vielzahl von Halteeinrichtungen (20) vorgesehen ist, wobei diese Vielzahl von Halteeinrichtungen größer oder gleich groß ist als diese Vielzahl von Meßeinrichtungen (10).
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Winkelabstand (21, 22) von einer ersten Halteeinrichtung (20) zu einer zweiten Halteeinrichtung (20) im wesentlichen gleich einem Winkelabstand (21, 22) der zweiten Halteeinrichtung (20) zu einer dritten Halteeinrichtung (20) ist, wobei vorzugsweise im wesentlichen alle Winkelabstände (21, 22) zwischen benachbarten Halteeinrichtungen (20) im wesentlichen gleich sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses von wenigstens einer Meßeinrichtung (10) aufgenommene Licht über eine optische Lichtleitereinrichtung (25) einer Spektraleinrichtung (15) zugeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen alle, Meßeinrichtungen (10) im wesentlichen gleichzeitig Meßsignale aufnehmen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei, vorzugsweise im wesentlichen alle, Meßeinrichtungen (10) im wesentlichen nacheinander Meßsignale aufnehmen.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 vorbestimmter Filtereigenschaften derart verändert, daß eine spektrale Charakteristik (43, 46) weitergeleiteten Lichts im wesentlichen einer vorbestimmten spektralen Verteilung (43, 46) angenähert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, 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.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 ist, proportional zu einer vorbestimmten spektralen Verteilung (44) ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beleuchtungseinrichtung (2) wenigstens zwei Lichtquellen (3a, 3b), vorzugsweise unterschiedlicher spektraler Charakteristik, aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens eine Lichtquelle als Leuchtdiode (3a) ausgeführt ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von dieser Beleuchtungseinrichtung (2) ausgestrahlte Licht wenigstens teilweise wenigstens zeitweise einer Kontrollmeßeinrichtung (11) dieser Beleuchtungseinrichtung (2) zugeführt wird.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer dieser Fotosensoren (13) eine Vielzahl von fotosensitiven Elementen (26) umfaßt, welche benachbart angeordnet sind.
Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in möglichst unmittelbarer Nähe wenigstens einer Lichtquelle (3a, 3b) und/oder wenigstens eines Fotosensors (13) wenigstens eine Temperaturmeßeinrichtung angeordnet 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.
Verfahren zur Qualitätskontrolle von insbesondere lackierten Oberflächen, insbesondere unter Verwendung wenigstens einer Vorrichtung (1, 101) gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, unter Verwendung einer ersten Meßvorrichtung (1), mit wenigstens einer Beleuchtungseinrichtung (2) mit wenigstens 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 Winkel (17) zu dieser Meßfläche ausgerichtet ist, und einen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts aufnimmt, und wobei jede Meßeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches 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 wenigstens einer Speichereinrichtung (61), wobei die Steuereinrichtung den Meßablaufs steuert und die Meßergebnisse auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche (8) charakterisiert, einer Ausgabeeinrichtung (65) zur Ausgabe dieser wenigstens einen Kenngröße; bei welchem das Verfahren die folgenden Schritte in dieser oder einer anderen Reihenfolge umfaßt: a) diese erste Meßvorrichtung (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) ausgestrahlt; c) von im wesentlichen jeder dieser Vielzahl von Meßeinrichtungen (10) wird jeweils aus dem von der Meßfläche reflektiertem Licht c1) ein Meßsignal ausgegeben und daraus eine Kenngröße bestimmt und diese Kenngröße mit Bezug auf die jeweilige Meßeinrichtung in einer Kenngrößentabelle dieser Speichereinrichtung (61) abgelegt; d) aus dieser Kenngrößentabelle wird wenigstens eine Kenngröße ausgewählt, welche geeignet ist diesen Oberflächentyp zu charakterisieren; e) aus dieser Kenngrößentabelle wird mit der wenigstens einen ausgewählten Kenngröße der zugehörige vorbestimmte Winkel (17) ermittelt, mit dem die entsprechende Meßeinrichtung (10) zu der Meßfläche (8) ausgerichtet ist; f) Übertragung dieses wenigstens einen ausgewählten Winkels (17) auf eine zweite Meßvorrichtung (101), wobei diese Meßvorrichtung (101) umfaßt wenigsten eine Beleuchtungseinrichtung (2) mit wenigstens 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), die einen Teil des von der Meßfläche (8) reflektierten Lichts aufnimmt, wobei jede Messeinrichtung (10) wenigstens einen Fotosensor (13) aufweist, welcher ein elektrisches Meßsignal ausgibt, welches für das von dieser Meßeinrichtung aufgenommene Licht charakteristisch ist; wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung (60) mit wenigstens einer Prozessoreinrichtung (60) und wenigstens einer Speichereinrichtung (61), wobei die Steuereinrichtung den Meßablauf steuert und die Meßergebnisse auswertet und daraus wenigstens eine Kenngröße ableitet, welche diese Oberfläche charakterisiert, eine Ausgabeeinrichtung (65) zur Ausgabe dieser wenigstens einen Kenngröße, und Anordnen dieser Messeinrichtung (10) dieser zweiten Meßvorrichtung (101) in diesem ausgewählten Winkel (17) zu dieser Meßfläche (8).
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.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß diese zweite Meßvorrichtung (101) eine Anzahl von Halteeinrichtungen (20) aufweist, die größer als eine Anzahl von Meßeinrichtungen (10) ist, wobei ein Winkelabstand (21, 22) benachbarter Halteeinrichtungen (20) im wesentlichen gleich ist, wobei wenigstens eine Meßeinrichtung (10) an unterschiedlichen Halteeinrichtungen (20) angeordnet werden kann, so dass der Winkel (17), in dem diese Messeinrichtung zu dieser Meßfläche (8) ausgerichtet ist, in diskreten Schritten veränderbar ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung dieser Halteeinrichtungen (20) dieser zweiten Meßvorrichtung (101) gleich einer Anordnung dieser Halteeinrichtungen (20) dieser ersten Meßvorrichtung (1) ist.