DE2448288B1

DE2448288B1 - Qualititative classification of compsn. of structured glossy surfaces - pattern projected onto surface for coincidence with reference

Info

Publication number: DE2448288B1
Application number: DE19742448288
Authority: DE
Inventors: Volker Dr-Phys Teubner
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1974-10-10
Filing date: 1974-10-10
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2448288C2

Abstract

The process provides a means of classifying objectively and qualitatively the composition of glossy surfaces, partic. those of motor vehicles, where the aesthetic appearance of the painted surface can be spoiled by "orange-peel" undulations. The process consists firstly in the preparation of diapositive slides (3, 9) of two geometrically similar, highly contrasted patterns. A bright light of constant intensity is projected through a collimator (2) onto one of the diapositives (3) and then onto the glossy surface (7) which is arranged at a defined angle to the light path. The image (31) of the diapositive reflected from the glossy surface is projected by a lens system (8) onto the plane of the second diapositive (9) and the latter is adjusted so that both patterns coincide as far as possible.

Description

Diese Methode ist aber für eine objektive Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit und für eine reproduzierbare Zuordnung einer Bewertungszahl zu einer bestimmten Oberflächenbeschaffenheit ungeeignet.However, this method is for an objective assessment of the surface quality and for a reproducible assignment of a rating number to a specific one Surface quality unsuitable.

Auch die Zurverfügungstellung einer Staffel vonAlso the provision of a season of

Vergleichsproben mit jeweils unterschiedlich starker Ausprägung der Oberfläche in Richtung auf eine Orangenschalen-Struktur bringt keine wesentliche Abhilfe, da die Einzelproben der Staffel ihrerseits sich reproduzierbar bewerten und herstellen lassen müßten.Comparative samples each with different degrees of the Surface in the direction of an orange peel structure brings no essential Remedy, since the individual samples of the relay for their part evaluate themselves reproducibly and have to have them manufactured.

Im übrigen kann der subjektive Eindruck einer Probetafel einerseits und einer größeren Oberfläche eines lackierten Werkstückes andererseits je nach Lichteinfall, Oberflächengröße oder -wölbung bei objektiv gleicher Oberflächenbeschaffenheit zwischen Werkstück und Vergleichsprobe gleichwohl unterschiedlich ausfallen.In addition, the subjective impression of a sample board can be on the one hand and a larger surface of a painted workpiece on the other hand depending on Incidence of light, surface size or curvature with objectively identical surface properties between the workpiece and the reference sample nevertheless differ.

Bewertungsverfahren mit dem Ziel einer irgendwie gearteten grafischen Reproduktion der an sich räumlichen Oberflächenstruktur in einer zweidimensionalen Zeichenebene und einer Ermittlung eines Zahlenwertes aus dieser Grafik als Meßwert für die Oberflächenbeschaffenheit scheitern in der Praxis an einem zeitlichen und instrumentellen Auswertungsaufwand der Grafik. Assessment process with the aim of some kind of graphic Reproduction of the spatial surface structure in a two-dimensional Drawing level and a determination of a numerical value from this graphic as a measured value for the surface texture fail in practice due to a temporal and instrumental evaluation of the graphic.

Bei subjektiver Beurteilung der Grafik durch geübte Personen tritt das oben angesprochene Problem der Objektivität der Beurteilungsperson wiederum auf.In the case of a subjective assessment of the graphic by experienced people, it occurs the above-mentioned problem of the objectivity of the appraiser on.

Es gibt verschiedene Verfahren für die objektive Beurteilung glänzender Oberflächen, die kleine Abweichungen von einer Regelfläche aufweisen. Die meisten liefern aber gewissermaßen eine topografische Erschließung der Oberfläche in Form von Höhenlinienmustern, also eine individuelle Aussage über jede einzelne Sollformabweichung, nicht aber eine pauschale Bewertungsziffer eines ganzen Flächenausschnittes. There are several methods for objectively judging glossier Surfaces that have small deviations from a ruled surface. Most but to a certain extent provide a topographical development of the surface in form of contour line patterns, i.e. an individual statement about every single target form deviation, but not a general evaluation number for an entire area.

In der DT-OS 21 39 836 und in dem im wesentlichen inhaltsgleichen Zeitschriftenartikel in »Applied Optics«, Vol. Nr. 2, Juli 1973, S. 1552 bis 1557, ist beispielsweise ein interferometrisch arbeitendes Verfahren zum Messen von Unebenheiten beschrieben. Hierbei wird durch Bestrahlen eines Beugungsgitters mit gut kohärentem Licht ein Interferenzfeld erzeugt, dieses Interferenzfeld an der zu untersuchenden Fläche gespiegelt und zu dem Beugungsgitter zurückgeworfen und das zurückgespiegelte Interferenzfeld an dem Beugungsgitter erneut gebeugt. Hierbei entsteht entsprechend den Unebenheiten der Spiegelfläche ein Interferenzliniensystem, welches gewissermaßen als topografisches Höhenliniensystem der Flächenunebenheiten gedeutet und entsprechend - auch quantitativ -ausgewertet werden kann. Dieses Verfahren ist aber für die Ziele der Erfindung völlig ungeeignet, da mit diesem Verfahren keine pauschale reproduzierbare Bewertungsziffer für strukturierte Oberflächen gewonnen werden kann, sondern nur quantitative Informationen über individuelle Unebenheiten gegeben werden. In DT-OS 21 39 836 and in essentially the same content Journal article in "Applied Optics", Vol. No. 2, July 1973, pp. 1552 to 1557, is, for example, an interferometric method for measuring unevenness described. This is done by irradiating a diffraction grating with a well coherent Light generates an interference field, this interference field on the examined Surface reflected and reflected back to the diffraction grating and the reflected back Interference field diffracted again at the diffraction grating. This arises accordingly the unevenness of the mirror surface an interference line system, which to a certain extent interpreted as a topographical contour system of the surface unevenness and accordingly - can also be evaluated quantitatively. This procedure is for the goals though completely unsuitable for the invention, since this method cannot be reproduced across the board Rating figure for structured surfaces can be obtained, but only quantitative information about individual bumps are given.

Ein anderes interferometrisch arbeitendes Verfahren ist in der DT-AS 15 48 284 beschrieben. Dieses Verfahren ist vor allem zur quantitativen Ermittlung von kleinen Formabweichungen, die in der Größenordnung der Lichtwellenlängen liegen, von unebenen räumlichen Bezugsflächen geeignet. Hierbei wird zunächst ein Hologramm der fehlerfreien Bezugsfläche erzeugt. Mit Hilfe dieses Hologramms wird ein Interferenzliniensystem erzeugt, und zwar dadurch, daß die durch ein streng kohärentes Licht bewirkte Lichterregung der Prüflingsoberfläche und das das Hologramm durchtretende Licht überlagert werden; die beiden Lichterregungen interferieren miteinander. Die Interferenzlinien des entsprechenden Interferenzliniensystems stellen Linien gleicher Formabweichung dar und können ähnlich wie die Höhenlinien einer topografischen Karte quantitativ ausgewertet werden. Another interferometric method is in the DT-AS 15 48 284. This procedure is mainly used for quantitative determination of small deviations in shape, which are in the order of magnitude of the light wavelengths, suitable for uneven spatial reference surfaces. First a hologram is used the flawless reference surface is generated. With the help of this hologram, an interference line system is created produced by the fact that the excitation of light produced by a strictly coherent light the test object surface and the light passing through the hologram are superimposed; the two excitations of light interfere with each other. The interference lines of the corresponding interference line systems represent lines of the same shape deviation and can be similar to the contour lines of a quantitatively evaluated topographic map will.

Auch dieses Verfahren ist nicht geeignet, pauschale reproduzierbare und quantitative Aussagen über das Ausmaß einer Oberflächenstrukturierung zu geben.This method, too, is not suitable for general reproducible results and to give quantitative statements about the extent of a surface structure.

Es ist ein weiteres interferometrisch arbeitendes Verfahren bekannt (vgl. US-PS 37 17 415), welches zur Untersuchung schnell ablaufender Vorgänge geeignet ist. Hierbei wird - ebenfalls mit streng kohärentem Licht - ein Hologramm von einem Objekt zu einem bestimmten Zeitpunkt - z. B. Zeitpunkt x - als Sofortbild im Nanosekundenbereich erzeugt und der für die Erzeugung des Hologramms verwendete Lichtblitz über eine Leerlaufstrecke definierter relativ großer Länge und mit einem Spiegel an deren Ende geschickt. Another interferometric method is known (See. US-PS 37 17 415), which is suitable for examining fast-running processes is. Here - also with strictly coherent light - a hologram is created by one Object at a specific point in time - e.g. B. Time x - as an instant image in the nanosecond range generated and the light flash used to generate the hologram via a Idle distance of defined relatively large length and with a mirror at their Sent at the end.

Der vom Spiegel zurückgeworfene Lichtblitz fällt nach einer der doppelten Länge der Leerlaufstrecke entsprechenden Zeit t zunächst auf das Hologramm, auf dem das Objekt zum Zeitpunkt x festgehalten ist, und dann auf das Objekt selber, welches sich nunmehr im Zeitpunkt x+ t befindet. Die Lichterregungen des Objektes zum Zeitpunkt x und die zum Zeitpunkt x+ t interferieren miteinander, und es kann ein Interferenzlinienmuster daraus gewonnen werden, aus welchem Schlüsse auf die Veränderung des Objektes im Zeitintervall t möglich sind. Auch dieses Verfahren ist aber zur Erzeugung einer pauschalen Bewertungsziffer strukturierter Oberflächen nicht geeignet.The flash of light reflected by the mirror falls after one of the double ones Length of the idle distance corresponding time t initially on the hologram which the object is held at time x, and then to the object itself, which is now at time x + t. The light excitement of the object at time x and those at time x + t interfere with each other, and it can an interference line pattern can be obtained from which conclusions on the Changes to the object in the time interval t are possible. This procedure too however, it is used to generate a blanket rating number for structured surfaces not suitable.

Die US-PS 37 82 827 offenbart ein Verfahren, bei dem eine strukturierte glänzende Oberfläche punktweise mit einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit über die Probenoberfläche laufenden Lichtstrahl kohärenten Lichtes vollständig abgetastet wird. Der von der Oberfläche reflektierte Lichtstrahl wird eingefangen und seine Lichtintensität laufend gemessen und aufgespeichert. Je nach Neigung der vom Lichtpunkt getroffenen tatsächlichen Oberfläche gegenüber der Bezugsfläche ist der Lichtstrahl in seiner Intensität geschwächt. Der Lichtstrahl schwankt also in seiner Lichtintensität entsprechend den Strukturerhebungen der Oberfläche. Das aufgezeichnete schwankende Lichtintensitätssignal wird einer Frequenzanalyse unterworfen und die spektrale Verteilung der Frequenz in dem Lichtintensitätssignal ermittelt und als ein Kurvenzug aufgeschrieben. Diese Kurve stellt gewissermaßen ein Spektrogramm der Strukturierung der Oberfläche dar. Zwar ist hierin eine pauschale Information über die Strukturierung gelegen. Das Verfahren ist aber gleichwohl nicht für die vorliegenden Zwecke geeignet, da eine geeignete Aussage allenfalls in der Form der Spektrogrammkurve gelegen wäre. Es müßte also erst noch mittels einer noch zu schaffenden Methode aus dem Spektrogramm ein Zahlenwert ermittelt werden, der dem subjektiven Eindruck von den Oberflächenstrukturen entspricht. Abgesehen von dieser Schwierigkeit - das Problem ist nicht gelöst, sondern allenfalls verlagert - ist das Verfahren sowohl von der apparativen Seite als auch vom erforderlichen Zeitaufwand her gesehen sehr aufwendig. The US-PS 37 82 827 discloses a method in which a structured shiny surface point by point with a constant speed over the surface of the sample moving light beam of coherent light is completely scanned will. The light beam reflected from the surface is captured and his Light intensity continuously measured and stored. Depending on the inclination of the point of light The actual surface hit in relation to the reference surface is the light beam weakened in intensity. The light beam fluctuates in its light intensity according to the structural elevations of the surface. The recorded fluctuating Light intensity signal is subjected to a frequency analysis and the spectral Distribution of the frequency in the light intensity signal is determined and as a curve written down. In a sense, this curve represents a spectrogram of the structuring of the surface. Although this is general information about the structuring located. The procedure is nevertheless not suitable for the present purposes, since a suitable statement would at best be in the form of the spectrogram curve. So it would first have to be created from the spectrogram using a method that has yet to be created a numerical value can be determined, which gives the subjective impression of the surface structures is equivalent to. Aside from this difficulty - the problem is not solved, but rather at best relocated - the process is both in terms of equipment and Very expensive in terms of the time required.

In der DT-OS 22 30 650 ist ein Verfahren, welches die Interferometrie und eine Art der Korrelation anwendet, beschrieben. Hierbei werden mittels einer Fernsehkamera zwei mit kohärentem Licht angestrahlte Proben - ein Prüfling und eine Referenzprobe - gleichzeitig aufgenommen. Die Lichterregungen der beiden Prüflinge interferieren; dabei entsteht auf der lichtempfindlichen Platte der Fernsehkamera ein Interferenzlinienmuster. Auf Grund der Wirkungsweise der Fernsehkamera wird das zweidimensionale Interferenzlinienmuster in ein eindimensionales zeitliches elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Zeitsignal wird elektromagnetisch gespeichert Anschließend wird ein zweites Interferenzlinienmuster erzeugt, wobei jedoch der eine Prüfling einer Formveränderung, z. B. einer mechanischen Belastung, unterworfen wird. Das gewonnene zweite Interferenzlinienmuster sieht in der Regel etwas anders aus, als das erste. Auch dieses zweite Interferenzlinienmuster wird mit einer Fernsehkamera in ein Zeitsignal umgewandelt. Während das Zeitsignal des zweiten Interferenzlinienmusters abläuft, wird gleichzeitig das gespeicherte Zeitsignal des ersten Interferenzlinienmusters ablaufen gelassen, so daß beide Zeitsignale gleichzeitig in eine Auswerteinheit gegeben werden können. Die beiden Zeitsignale können einer Korrelation unterworfen werden, oder es kann eine Differenzbildung gemacht werden. Aus dem Korrelogramm oder aus dem Differenzsignal, die ebenfalls elektrische Zeitsignale darstellen und die mittels eines Oszillographen in ein Bild zurückverwandelt werden können, können Aussagen über die Formveränderung der Probe gewonnen werden. Auch dieses im übrigen apparativ und zeitlich sehr aufwendige Verfahren ist - wie auch die bereits erwähnten interferometrisch arbeitenden Verfahren - für die Zielsetzung der Erfindung untauglich, weil damit nicht eine allgemeine Bewertungszahl der Probenoberfläche gebildet wird. In the DT-OS 22 30 650 is a method that interferometry and applies some kind of correlation. Here are a TV camera two samples illuminated with coherent light - one specimen and one Reference sample - recorded at the same time. The excitement of lights from the two test subjects interfere; this arises on the light-sensitive plate of the television camera an interference line pattern. Due to the way the television camera works, the two-dimensional interference line pattern into a one-dimensional temporal electrical signal converted. This time signal becomes electromagnetic stored A second interference line pattern is then generated, with however, the one test specimen of a change in shape, z. B. a mechanical load, is subjected. The second interference line pattern obtained usually sees a little different than the first. This second interference line pattern will also converted into a time signal with a television camera. While the time signal of the second interference line pattern expires, the stored time signal is simultaneously of the first interference line pattern is allowed to elapse, so that both time signals can be given into an evaluation unit at the same time. The two time signals can be subjected to a correlation, or a difference can be formed be made. From the correlogram or from the difference signal, that too represent electrical time signals and use an oscilloscope in an image can be converted back, statements can be made about the change in shape of the sample be won. This process is also very expensive in terms of equipment and time is - like the already mentioned interferometric methods - for the objective of the invention is unsuitable because it is not a general evaluation number the sample surface is formed.

Ähnlich wie das eben geschilderte Verfahren arbeitet das einer weiteren Veröffentlichung entnehmbare Verfahren, mit dem auf optischem Wege laufend die in einem belasteten Bauteil herrschenden Spannungen ermittelt werden können (E. M a r o m, »Real-Time Strain Measurements by Optical Correlation« in Applied Optics, Vor.9, Juni 1970, S. 1385 bis 1391). Another one works in a similar way to the method just described Process that can be found in the publication, with which the in stresses prevailing in a loaded component can be determined (E. M a r o m, "Real-Time Strain Measurements by Optical Correlation" in Applied Optics, 9 June 1970, pp. 1385 to 1391).

Apparativ arbeitet das Verfahren jedoch völlig anders als das oben geschilderte. Für dieses Verfahren ist es zunächst erforderlich, ein Hologramm von dem jeweils zu untersuchenden Bauteil in unbelastetem Zustand anzufertigen. Es wird dann eine Korrelation des mit kohärentem Licht bestrahlten belasteten Bauteils und des Hologramms durchgeführt. Das Korrelogramm hat wenigstens ein Helligkeitsextremum, welches wertmäßig ermittelt wird. Das Ausmaß der gemessenen Helligkeit ist ein bauteilspezifischer eichfähiger Wert für die mechanische Belastung des Bauteiles. Nachteilig hieran ist im Hinblick auf die Zielsetzung der Erfindung, daß von jeder zu untersuchenden Probe ein Hologramm angefertigt werden muß und daß das Verfahren mit kohärentem Licht, also mit Laserlicht, durchgeführt werden muß. Die Erzeugung von Laserlicht ist apparativ etwas aufwendig, und die Anwendung von Laserlicht ist nicht ganz ungefährlich. Es kann allzu leicht ein Laserstrahl ins geöffnete Auge treffen und Schädigungen an der Netzhaut hervorrufen. Im übrigen kann mit dem Verfahren eine pauschale Bewertungsziffer über das Ausmaß der Strukturierung von Oberflächen nicht gewonnen werden.In terms of apparatus, however, the process works completely differently than the above described. For this procedure it is first necessary to have a hologram from to be made for the component to be examined in an unloaded state. It will then a correlation of the exposed component irradiated with coherent light and of the hologram. The correlogram has at least one brightness extremum, which is determined in terms of value. The extent of the measured brightness is component-specific Calibratable value for the mechanical load on the component. Disadvantageous here is in view of the objective of the invention that of each to be examined Sample a hologram must be made and that the process with coherent Light, so with laser light, must be carried out. The generation of laser light is somewhat complex in terms of equipment, and the use of laser light is not entirely harmless. A laser beam can all too easily hit the open eye and cause damage on the retina. In addition, the procedure can be used to create a general valuation number cannot be obtained from the extent to which surfaces are structured.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Ausmaß der Beeinträchtigung von glänzenden Oberflächen durch Strukturierung möglichst genau und vor allem reproduzierbar erfassen zu können und mit irgendeinem Zahlenwert in einen eindeutigen Zusammenhang bringen zu können. Dies ist vor allem für eine genaue Erforschung der Entstehungsursachen der Orangenschalen-Struktur einer lackierten Oberfläche wichtig. The object of the invention is the extent of the impairment of Shiny surfaces as precisely as possible and, above all, reproducible through structuring to be able to capture and with any numerical value in a clear context to be able to bring. This is especially important for a precise investigation of the causes the orange peel structure of a painted surface is important.

Wünschenswert ist dabei natürlich, daß diese Zuordnung ohne große Auswertungsarbeit möglich ist; diese Forderung stellt sich vor allem auch seitens der Produktionskontrolle. Daneben ist es aber auch wünschenswert, andersartig strukturierte glänzende Oberflächen quantitativ beurteilen zu können, z. B.It is of course desirable that this assignment should be without major Evaluation work is possible; these Above all, there is a demand on the part of the company of production control. In addition, however, it is also desirable to have a different structure to be able to quantitatively assess shiny surfaces, e.g. B.

mechanisch bearbeitete und oberflächenveredelte Werkstücke, in denen sich das Bearbeitungsmuster mehr oder weniger scharfkantig und zum Teil mit orientierter Neigung der Unebenheitsflanken abzeichnet.mechanically processed and surface-refined workpieces in which the processing pattern is more or less sharp-edged and partly with more oriented The slope of the unevenness flanks is evident.

Ausgehend von einer solchen Problemstellung wird zur Lösung erfindungsgemäß in der Weise verfahren, daß mit einem von der Oberfläche eines zu untersuchenden Prüflings reflektierten virtuellen Bild eines hinsichtlich seiner Form und seiner Helligkeit bekannten Ausgangsmusters und mit einem weiteren, dem Ausgangsmuster geometrisch ähnlichen, im Strahlengang angeordneten Referenzmuster eine inkohärentoptische Kreuzkorrelation durchgeführt wird, wobei die beiden Muster in eine solche Relativlage zueinander und zum Strahlengang einjustiert werden, daß das hinter dem Referenzmuster gewinnbare Korrelogramm insgesamt eine möglichst große Helligkeit aufweist und daß das oder ein bestimmtes örtliches Extremum der Helligkeit des Korrelogramms wertmäßig ermittelt und als Maß für das Ausmaß der Strukturierung der Prüflingsoberfläche verwendet wird. Starting from such a problem, the solution is according to the invention proceed in such a way that with one of the surface of one to be examined Test specimen reflected a virtual image in terms of its shape and its Brightness known output pattern and with another, the output pattern geometrically similar reference pattern arranged in the beam path is an incoherent optical one Cross-correlation is carried out, with the two patterns in such a relative position be adjusted to each other and to the beam path that the one behind the reference pattern obtainable correlogram has overall the greatest possible brightness and that that or a certain local extreme of the brightness of the correlogram in terms of value determined and as a measure of the extent of the structuring of the test object surface is used.

Das Verfahren einer sogenannten Korrelation zweier Muster ist vor allem aus der Nachrichtentechnik bekannt (vgl. z. B. Nachrichtentechnische Fachberichte, Nr.3, 1956, S. 40 ff., oder Nachrichtentechnische Zeitschrift, 1972, S. 474 f.). Dort wird es zur Verarbeitung, Trennung oder besseren Erkennung von Informationen benutzt, z. B. für die Identifikation von Fingerabdrücken. Die Korrelation ist aber - wie oben bereits erwähnt - auch in der Optik angewandt. The method of a so-called correlation of two patterns is available mainly known from communications engineering (see e.g. communications technical reports, No. 3, 1956, p. 40 ff., Or Nachrichtenentechnische Zeitschrift, 1972, p. 474 f.). There it is used to process, separate or better recognize information used, e.g. B. for the identification of fingerprints. But the correlation is - as already mentioned above - also used in optics.

Mathematisch etwas vereinfacht ausgedrückt ist das Korrelogramm eine Funktion, die aus dem Integral über das additiv variierte Produkt der ebenfalls Funktionen darstellenden Partner bzw. Muster entsteht. Diese Rechenvorschriften können z.B. in einem optischen Analogon durchgeführt werden. Bei der inkohärent-optischen Korrelation wird die Multiplikation der Partner dadurch bewirkt, daß beide von einem Strahlengang nacheinander durchtreten werden (optische Multiplikation). Und zwar gibt es zwei Möglichkeiten zur Durchführung der inkohärent-optischen Korrelation. In mathematical terms, to put it in a somewhat simplified way, the correlogram is one Function that comes from the integral over the additively varied product of the also Functions representing partner or pattern emerges. These arithmetic rules can for example be done in an optical analog. In the incoherent-optical Correlation is the multiplication of partners effected by having both of one Beam paths are traversed one after the other (optical multiplication). In fact there are two ways of performing the incoherent optical correlation.

Bei der einen Verfahrensweise wird das im Strahlengang an zweiter Stelle angeordnete Muster etwas im Abstand hinter dem ersten beleuchteten Muster angeordnet Dadurch wird das zweite Muster mit einer Helligkeitsverteilung gemäß dem ersten Muster ausgeleuchtet, wobei hinter dem zweiten Muster eine neue Helligkeitsverteilung entsteht, die bei Einhaltung bestimmter Abstandsbedingungen auf einer Projektionsebene als reeles Bild, welches im allgemeinen von beiden Mustern abweicht, sichtbar gemacht werden kann. Dieses Bild ist das Korrelogramm der beiden Muster oder deren integrierte Produktfunktion. Das Korrelogramm kann wenigstens ein örtliches Extremum der Helligkeit aufweisen, welches um so ausgeprägter und um so größer ist, je größer die Übereinstimmung der Muster ist und welches bei Mustern mit großer Ähnlichkeit bei geeigneter Justierung im Bereich der optischen Achse der Anordnung liegt. Das Extremum ist ein Helligkeitsmaximum, wenn beide Muster hinsichtlich ihrer Schwarz/Weiß-Tönung positiv zueinander sind, d. h. wenn sie an einer entsprechenden Stellen eine etwa gleiche Lichtdurchlässigkeit bzw. Helligkeit aufweisen; das Extremum ist hingegen ein Helligkeitsminimum, wenn die Muster in diesem Sinne negativ zueinander sind. Bei der eben erwähnten Verfahrensweise der Korrelation wird die additive Variation des Produkts dadurch selbsttätig bewirkt, daß auf Grund der Lichtbeugung an den Punkten des ersten Musters jeder Punkt des ersten Musters zu jedem Punkt des zweiten Musters Licht ausstrahlt. Der Integrationsvorgang dieses Produkts wird ebenfalls selbsttätig dadurch bewirkt, daß jeder Punkt des zweiten Musters von allen Flächenpunkten des ersten Musters angestrahlt worden ist und nach Maßgabe dieser aufgefangenen Lichtintensitäten seinerseits mehr oder weniger stark leuchtet. In one procedure, this becomes the second in the beam path Place arranged patterns slightly behind the first illuminated pattern Thereby the second pattern is arranged with a brightness distribution according to the first pattern illuminated, with a new brightness distribution behind the second pattern arises that when certain distance conditions are observed on a projection plane made visible as a real image, which generally deviates from both patterns can be. This image is the correlogram of the two patterns or their integrated Product function. The correlogram can have at least one local extreme of the brightness have, which is the more pronounced and the greater, the greater the agreement the pattern is and which of patterns with great similarity with suitable adjustment lies in the area of the optical axis of the arrangement. The extremum is a brightness maximum, if both patterns are positive to one another in terms of their black / white tint, d. H. if they have approximately the same light transmission at a corresponding point respectively. Have brightness; the extremum, on the other hand, is a brightness minimum if the Patterns are negative to one another in this sense. With the procedure just mentioned the correlation automatically causes the additive variation of the product, that due to the diffraction of light at the points of the first pattern, each point of the first pattern emits light to each point of the second pattern. The integration process this product is also automatically brought about by the fact that every point of the second pattern has been illuminated from all surface points of the first pattern and according to the light intensities picked up in turn more or less shines strongly.

Wird eine solche Verfahrensweise der Korrelation -im folgenden Beugungslichtverfahren genannt - dem erfindungsgemäßen Meßverfahren zugrunde gelegt, so ist dergestalt zu verfahren, daß mit der örtlichen Helligkeitsverteilung des virtuellen Bildes das Referenzmuster ausgeleuchtet wird und daß die lichtempfindliche Stelle eines opto-elektrischen Wandlers örtlich an die Stelle des Helligkeitsextremums des Korrelogramms gebracht und der Wert des Extremums durch wenigstens mittelbares Anlegen des elektrischen Signals des Wandlers an ein Anzeigeinstrument sichtbar und meßbar gemacht wird. Such a method of correlation becomes in the following diffraction light method called - the measurement method according to the invention is based, so is such to proceed that with the local brightness distribution of the virtual image the reference pattern is illuminated and that the light-sensitive point of a opto-electrical converter locally in place of the brightness extremum of the correlogram brought and the value of the extremum by at least indirect application of the electrical Signal from the transducer to a display instrument is made visible and measurable.

Es gibt aber noch - wie schon angedeutet - eine andere Verfahrensweise, wie man ein Korrelogramm ermitteln kann. Hierbei wird das erste Muster mit einer Linse oder einem Linsensystem scharf auf die Bildebene des zweiten Musters projeziert. Die durch das zweite Muster hindurch gegangene Lichterregung stellt -mathematisch gesehen - eine zweidimensionale Produktfunktion der beiden Muster dar, die ihrerseits zweidimensionale Ortfunktionen darstellen. Diese Produktfunktion ist im Hinblick auf das Korrelogramm nur relevant für einen Punkt des Korrelogramms, und zwar für denjenigen Punkt, der der Relativlage der beiden Muster in bezug auf die optische Achse entspricht. Die Produktfunktion ist optisch eine flächige Helligkeitsverteilung, deren Helligkeit über die ganze Fläche hinweg integriert werden muß und deren Integralwert einen örtlichen Wert des Korrelogramms darstellt. Die Integration kann durch Sammeln der durch das zweite Muster hindurchgegangenen Lichtintensitäten durch eine Linse und durch Fokussieren auf einen Punkt erfolgen. Die additive Variation des Produkts bzw. der Produktfunktion kann durch Parallelverschieben der Muster relativ zueinander entlang der Koordinatenachsen erfolgen. Die Aufzeichnung eines vollständigen Korrelogramms könnte in der Weise erfolgen, daß in der Fokussierebene eine querbewegliche lichtempfindliche Platte angebracht und diese Platte gemeinsam mit dem zweiten Muster über alle Bildpunkte hinweg quer zum Strahlengang bewegt wird. Der fokussierte hinsichtlich seiner Helligkeit dem Integralwert einer jeweils einem einzelnen Bildpunkt des Korrelogramms zuzuordnenden Produktfunktion entsprechende Lichtpunkt zeichnet dann zeilenweise das vollständige Korrelogramm auf die Platte. Diese Verfahrensweise bei der Korrelation sei nachfolgend kurz Projektionslichtverfahren genannt. But there is - as already indicated - another procedure, how to determine a correlogram. Here the first pattern is marked with a Lens or a lens system projected sharply onto the image plane of the second pattern. The excitation of lights that passed through the second pattern represents - mathematically seen - represent a two-dimensional product function of the two patterns, which in turn represent two-dimensional position functions. This product feature is in view on the correlogram is only relevant for one point of the correlogram, namely for that point which is the relative position of the two patterns in relation to the optical Axis corresponds. The product function is optically a flat distribution of brightness, whose brightness must be integrated over the entire surface and whose integral value represents a local value of the correlogram. Integration can be done by collecting of the light intensities passed through the second pattern through a lens and done by focusing on a point. The additive variation of the product or the product function can be achieved by shifting the pattern in parallel relative to one another take place along the coordinate axes. The recording of a full correlogram could be done in such a way that a transversely movable light-sensitive in the focussing plane Plate attached and this plate together with the second pattern over all pixels is moved across the beam path. The focused one in terms of its brightness the integral value of one to be assigned in each case to a single pixel of the correlogram The light point corresponding to the product function then draws the complete line by line Correlogram on the plate. This correlation procedure is the following called projection light method for short.

Soll das Projektionslichtverfahren dem erfindungsgemäßen Meßverfahren zugrunde gelegt werden, so ist zweckmäßigerweise in der Weise zu verfahren, daß das virtuelle Bild deckungsgleich und scharf auf die Bildebene des Referenzmusters projeziert wird und daß die durch das Referenzmuster hindurchtretende flächige Helligkeitsverteilung über die ganze Fläche des Musters hinweg integriert, vorzugsweise, daß sie mit einer Linse oder einem Linsensystem auf die lichtempfindliche Stelle eines opto-elektrischen Wandlers fokussiert wird und der Integralwert der Helligkeit durch wenigstens mittelbares Anlegen des elektrischen Ausgangssignals des Wandlers an ein Anzeigeinstrument sichtbar und meßbar gemacht wird. Da für die vorliegenden Zwecke nicht das ganze Korrelogramm ermittelt zu werden braucht, sondern lediglich das oder ein charakteristisches Helligkeitsextremum wertmäßig bestimmt werden muß, werden bei der erfindungsgemäßen Anwendung des Projektionslichtverfahrens die Muster nicht gegeneinander verschoben, sondern lediglich in eine solche Relativlage zum Strahlengang einjustiert, daß der Lichtdurchgang ein Extremum, beispielsweise bei positiven Mustern ein Maximum ist und in dieser Relativlage festgehalten. Wenn die zu messende Oberfläche stets in genau gleicher Relativlage zum Korrelographen gebracht wird, ist die Justage nur einmal auszuführen. Should the projection light method match the measuring method according to the invention are used as a basis, it is expedient to proceed in such a way that the virtual image is congruent and sharp on the image plane of the reference pattern is projected and that the surface area passing through the reference pattern Brightness distribution integrated over the entire surface of the pattern, preferably that it is integrated with a Lens or a lens system on the light-sensitive point of an opto-electrical Converter is focused and the integral value of the brightness by at least indirect Applying the electrical output signal of the converter to a display instrument visible and is made measurable. As for the present purposes not the full correlogram needs to be determined, but only that or a characteristic brightness extremum must be determined in terms of value when using the projection light method according to the invention the patterns are not shifted against each other, but only in such a relative position adjusted to the beam path that the passage of light is an extreme, for example is a maximum in the case of positive patterns and is held in this relative position. if the surface to be measured always in exactly the same position relative to the correlograph is brought, the adjustment only has to be carried out once.

Erfindungsgemäß wird also die Abbildungstreue der strukturierten glänzenden Oberfläche als Ausgangspunkt für die Messung gewählt. Dieser Ansatz bietet den großen Vorteil, daß die ermittelten Meßwerte dem vom Menschen subjektiv empfundenen Eindruck von der Oberfläche entsprechen, da der subjektive Eindruck im wesentlichen ebenfalls durch die Abbildungstreue entsteht. Die Abbildungstreue wiederum wird quantitativ mit den Methoden der Korrelation erfaßt. Mit Hilfe der optischen Korrelation wird das an der zu untersuchenden Oberfläche gespiegelte Spiegelbild eines Ausgangsmusters mit dem entsprechenden ungestörten Muster als Referenzmuster kreuzkorreliert. Und zwar wird das Ausmaß des Helligkeitsextremums als charakteristische Größe für das Maß der Übereinstimmung der Partner der Korrelation angesehen. According to the invention, the mapping fidelity of the structured shiny surface was chosen as the starting point for the measurement. This approach offers the great advantage that the measured values obtained correspond to those perceived subjectively by humans Impression of the surface, as the subjective impression is essentially the same also arises from the fidelity of the image. The image fidelity in turn is recorded quantitatively with the methods of correlation. With the help of optical correlation becomes the mirror image of an initial pattern mirrored on the surface to be examined cross-correlated with the corresponding undisturbed pattern as a reference pattern. and It is true that the extent of the extreme brightness is seen as a characteristic variable for the Degree of agreement of the partners of the correlation viewed.

Durch das Projektionslichtverfahren der Korrelation kann im Hinblick auf die erfindungsgemäße Anwendung auch noch die Streuwirkung oder Bildverfälschung der Oberfläche erfaßt werden. Bei dieser Verfahrensweise wird ja das mehr oder weniger stark durch die wellige Oberfläche verfälschte virtuelle Bild oder Spiegelbild des Ausgangsmusters möglichst deckungsgleich und scharf auf die Ebene des transparenten Referenzmusters projeziert und der durchgehende Lichtanteil gemessen. Da durch ein zum Ausgangsmuster positives Referenzmuster praktisch nur der Nicht-Streulichtanteil oder Kernlichtanteil des Spiegelbildes des Ausgangsmusters hindurchgeht, der Streulichtanteil dieses Spiegelbildes aber ausgeblendet wird, stellt die Menge des Durchgangslichtes mittelbar ein Maß für das Streulicht, also die Streuwirkung oder die Bildverfälschung der Oberfläche dar. Bei der Verwendung von zueinander negativen Mustern ist es umgekehrt. Hierbei wird der Kernlichtanteil des Spiegelbildes des Ausgangsmusters durch das Referenzmuster ausgeblendet und der Streulichtanteil selber durchgelassen. By the projection light method of the correlation can with regard to on the application according to the invention also the scattering effect or image falsification the surface can be detected. With this procedure it will be more or less the virtual image or mirror image of the strongly falsified by the wavy surface The initial pattern is as congruent and sharp as possible on the plane of the transparent one Reference pattern is projected and the continuous light component is measured. Because through one Reference pattern positive to the initial pattern, practically only the non-scattered light component or core light component of the mirror image of the output pattern passes through, the scattered light component but this mirror image is faded out, represents the amount of transmitted light indirectly a measure of the scattered light, i.e. the scattering effect or the image falsification the surface. When using mutually negative patterns, the reverse is true. Here, the core light component of the mirror image of the output pattern is transmitted through the Reference pattern faded out and the stray light portion itself let through.

Für das Ausgangsmuster und das Referenzmuster können sowohl beim Beugungslichtverfahren als auch beim Projektionslichtverfahren normale Diapositive -seien sie positiv oder negativ zueinander - verwendet werden. Dann bestehen für die Wahl der zu verwendeten Lichtart keine Einschränkungen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, daß für das Referenzmuster ein Hologramm verwendet wird. Ein Hologramm ist -vereinfacht ausgedrückt - ein fotografisch festgehaltenes lnterferenzlinienmuster, welches durch Interferenz der von einem mit kohärentem Licht angestrahlten Aufnahmeobjekt ausgehenden Strahlen mit einem in der Phasenlage unbeeinflußten Referenzlichtstrahl derselben Lichtquelle und etwa gleichem Laufweg auf der Ebene der Aufnahmeplatte entsteht. Das Hologramm eines für die Zwecke der Erfindung geeigneten Musters, welches z. B. in der Fläche verteilt angeordnete scharfkantige Hell/Dunkel-Grenzen enthält, enthält an jeder Stelle eine Beugungsstruktur des gesamten Musters. Die Verwendung eines Hologramms als Referenzmuster hat den Vorteil gegenüber der Verwendung eines Diapositivs, daß die Lichtausbeute des Korrelogramms größer ist. Die Verwendung eines Hologramms ist insbesondere bei der Anwendung des Beugungslichtverfahrens für die Korrelation ratsam. Both the Diffraction light method as well as normal slides in the projection light method -be they positive or negative to each other - are used. Then insist for the choice of the type of light to be used has no restrictions. But it also exists the possibility that a hologram is used for the reference pattern. A hologram is - to put it simply - a photographically recorded interference line pattern, which by interference that of one illuminated with coherent light Rays emanating from the object to be recorded with a reference light beam which is unaffected in terms of its phase position the same light source and approximately the same path on the plane of the mounting plate arises. The hologram of a pattern suitable for the purposes of the invention, which z. B. contains sharp-edged light / dark borders distributed across the area, contains a diffraction structure of the entire pattern at each point. The usage a hologram as a reference pattern has the advantage over using a Slide that the light yield of the correlogram is greater. The usage of a hologram is particularly useful when using the diffraction light method advisable for correlation.

Die Verwendung eines Hologramms setzt allerdings voraus, daß wenigstens bezüglich desjenigen Teiles des Strahlenganges, der das Hologramm durchtritt, monochromatisches oder quasi-monochromatisches (Schmalbandleuchten im Spektrum) Licht verwendet wird. Vorteilhafterweise wird man dann von vornherein eine entsprechende Lichtquelle, z. B. eine Natriumdampflampe, verwenden, da dann ein möglichst großer Lichtanteil der zunächst aufgebrachten Lichtenergie verwendet wird. Im Fall der Ausfilterung eines quasi-monochromatischen Lichtes aus einer weißen Lichtquelle würde bei diesem Ausfiltern ein großer Anteil der zunächst aufgewendeten Lichtenergie verlorengehen.The use of a hologram assumes that at least with respect to that part of the beam path which passes through the hologram, monochromatic or quasi-monochromatic (narrow band lights in the spectrum) light is used. A corresponding light source is then advantageously used from the outset, z. B. a sodium vapor lamp, because then as much light as possible the initially applied light energy is used. In the case of filtering a quasi-monochromatic light from a white light source would with this Filtering out a large proportion of the light energy initially expended is lost.

In beiden oben erwähnten Fällen - normales Diapositiv oder Hologramm als Referenzmuster - soll nicht kohärentes, sondern inkohärentes Licht verwendet werden. In both cases mentioned above - normal slide or hologram as a reference pattern - should not use coherent, but incoherent light will.

Die beiden zu verwendenden Muster - Ausgangsmuster und Referenzmuster - müssen wenigstens annähernd geometrisch ähnlich sein und in Umfangsrichtung winkelgleich im Strahlengang angeordnet werden. Sie können natürlich auch gleich groß sein. The two patterns to use - starting pattern and reference pattern - must be at least approximately geometrically similar and have the same angle in the circumferential direction be arranged in the beam path. They can of course also be the same size.

Stärkere Abweichungen von der geometrischen Ähnlichkeit untereinander beeinträchtigen die Ausprägung des Helligkeitsmaximums des Korrelogramms und damit die mögliche Justiergenauigkeit dieses Maximums. Es ist zur Erzielung reproduzierbarer Meßergebnisse erforderlich, vor einer Messung stets die gleiche Relativlage der beiden Muster zueinander bzw. zum Strahlengang zu justieren. Je stärker das Helligkeitsmaximum bei Relativverschiebung der Muster relativ zueinander bzw. quer zum Strahlengang ausgeprägt ist, um so genauer läßt sich die erforderliche Relativlage justieren. Zur Erzielung eines möglichst stark ausgeprägten Maximums der Helligkeit des Korrelogramms bei der Justage der beiden Muster relativ zueinander bzw. zum Strahlengang trägt es auch bei, wenn die Muster kontrastreiche, scharf konturierte flächig verteilt angeordnete Linien, Raster, Punkthaufen od. dgl.Stronger deviations from the geometric similarity to each other affect the expression of the maximum brightness of the correlogram and thus the possible adjustment accuracy of this maximum. It is more reproducible to achieve Measurement results required, always the same relative position of the before a measurement to adjust both patterns to each other or to the beam path. The stronger the brightness maximum when the patterns are shifted relative to one another or transversely to the beam path is pronounced, the more precisely the required relative position can be adjusted. To achieve a maximum of the brightness of the correlogram that is as pronounced as possible when adjusting the two patterns relative to one another or to the beam path it also applies when the patterns are distributed over a high-contrast, sharply contoured surface arranged lines, grids, clusters of points or the like.

aufweisen. Es ist vor allen Dingen vorteilhaft, wenn die Linien oder ein großer Teil der Linien quer zur Verschieberichtung des oder der Muster beim Justieren verlaufen.exhibit. It is especially beneficial if the lines or a large part of the lines at right angles to the direction of movement of the pattern or patterns Adjustments proceed.

Das Ausmaß des Helligkeitsextremums des Korrelogramms ist, abgesehen von der orangenschalenartigen oder sonstigen Strukturierung der Oberfläche, vom optischen Absorptionsverhalten und vor allem durch das Streuverhalten im Feinbereich (wesentlich mitbestimmt durch die Mattigkeit) der Oberfläche abhängig. The extent of the extreme brightness of the correlogram is apart from the orange peel-like or other structuring of the surface, from optical absorption behavior and above all due to the scattering behavior in the fine range (largely determined by the mattness) of the surface.

Es soll aber - losgelöst von der Absorption und der Mattigkeit der Oberfläche - eine Aussage isoliert über das Ausmaß der Oberflächenstrukturierung gewonnen werden. Zur Ausschaltung der Störungen durch Absorption und Oberflächenmattigkeit der Probe bei der Messung des Ausmaßes der Oberflächenstrukturierung kann so verfahren werden, daß im Bereich des zu untersuchenden Flächenausschnittes auf der Oberfläche der Probe eine an sich bekannte Glanzgradmessung durchgeführt wird und daß nach Maßgabe des festgestellten Glanzgrades die Intensität des optischen Strahlenganges oder des elektrischen Signals des Verfahrensablaufes der Messung des Ausmaßes der Oberflächenstrukturierung an wenigstens einer Stelle darin gegensinnig analog zur Abweichung des Glanzgrades gegenüber einem festen Bezugswert verändert bzw. beeinflußt wird, vorzugsweise, daß die Verstärkung des Signals des opto-elektrischen Wandlers verändert wird.But it should - detached from the absorption and the languor of the Surface - a statement in isolation about the extent of the surface structure won will. To eliminate the disturbances caused by absorption and surface mattness of the sample when measuring the extent of the surface structuring can proceed in this way that in the area of the area to be examined on the surface the sample is carried out a known degree of gloss measurement and that after Depending on the degree of gloss determined, the intensity of the optical beam path or the electrical signal of the process flow of measuring the extent of the Surface structuring in at least one point therein in opposite directions analogous to Deviation of the degree of gloss compared to a fixed reference value changed or influenced is, preferably that the amplification of the signal of the opto-electrical converter is changed.

Durch die an sich bekannte Glanzgradmessung wird der resultierende Gesamteinfluß von Mattigkeit, optischem Absorptionsverhalten u. dgl. erfaßt. Je geringer der Glanzgrad einer Probe bei - unterstellt -gleichbleibendem Ausmaß der Oberflächenstrukturierung ist, ein um so größeres Ausmaß der Welligkeit od. dgl. würde vorgetäuscht werden und umgekehrt. Je geringer der Glanzgrad und somit die Intensität des reflektierten Lichtes ist, um so mehr muß die Intensität des verarbeiteten Signals - sei es Lichtintensität oder elektrisches Signal - angehoben werden und umgekehrt, um zu vergleichbaren Meßergebnissen zu gelangen. Diese Beeinflussung kann auf vielfältige Weise erfolgen, z. B. durch Variierung der Helligkeit der Lampe vor dem Ausgangsmuster, durch Verändern einer Blende oder Verschieben eines stufenlos sich verändernden Graufilters im Strahlengang oder durch Beeinflussung des Verstärkungsgrades eines Meßverstärkers, mit dem das Ausgangssignal des opto-elektrischen Wandlers vor dessen Anzeige auf einem Instrument ohnehin verstärkt werden muß. By measuring the degree of gloss, which is known per se, the resulting Overall influence of dullness, optical absorption behavior and the like recorded. Ever lower the degree of gloss of a sample with - assuming - constant extent of Surface structuring is, the greater the degree of waviness or the like. would be faked and vice versa. The lower the gloss level and thus the Intensity of the reflected light is, the more so must the intensity of the processed Signal - be it light intensity or electrical signal - can be increased and vice versa, in order to obtain comparable measurement results. This influencing can be done in a number of ways, e.g. B. by varying the brightness of the lamp in front of the starting pattern, by changing an aperture or moving a steplessly changing gray filter in the beam path or by influencing the gain a measuring amplifier with which the output signal of the opto-electrical converter must be amplified anyway before being displayed on an instrument.

Die Erfindung ist an Hand der Zeichnung im folgenden erläutert; dabei zeigt Fig. 1 schematisch den grundsätzlichen optischen Aufbau einer Einrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Oberflächenmeßverfahrens unter Zugrundelegung des Projektionslichtverfahrens, Fig.2 eine entsprechende Darstellung für den Aufbau unter Zugrundelegung des Beugungslichtverfahrens, F i g. 3 und 4 je ein Diagramm, in welchem Meßwerte der Oberflächenbeschaffenheit von zwei Probenreihen der subjektiven Beurteilung der Probenreihen gegenübergestellt sind. The invention is explained below with reference to the drawing; included Fig. 1 shows schematically the basic optical structure of a device for carrying out the surface measuring method according to the invention on the basis of of the projection light method, FIG. 2 shows a corresponding representation for the structure on the basis of the diffraction light method, F i g. 3 and 4 each have a diagram, in which measured values of the surface quality of two sample series of the subjective Assessment of the sample series are compared.

In dem in F i g. 1 schematisch angedeuteten Aufbau ist eine hell und mit zeitlich konstanter Intensität leuchtende punktförmige Lichtquelle 1 angeordnet, deren Licht über einen Kondensator oder über einen Kollimator 2 parallel auf das als Ausgangsmuster dienende Diapositiv 3 geleitet wird. In definiertem und justierbarem Abstand zum Diapositiv 3 bzw. in definierter Winkellage zum Strahlengang 4 bzw. 5 ist eine Probe 6 gehalten, deren zu untersuchende glänzende Oberfläche 7 dem Strahlengang zugekehrt ist. Das Muster des Diapositivs 3 spiegelt sich in der orangenschalenartig strukturierten glänzenden Oberfläche und wird als mehr oder weniger getreues virtuelles Bild 3' des Diapositivs 3 (Strahlengang 4') hinter der Probe 6 erkennbar. Dieses Bild wird mit der Linse bzw. In the one shown in FIG. 1 schematically indicated structure is a bright and arranged point-like light source 1 shining with constant intensity over time, their light through a capacitor or through a collimator 2 parallel to the Slide 3 serving as a starting pattern is directed. In defined and adjustable Distance to slide 3 or in a defined angular position to beam path 4 or 5, a sample 6 is held, the shiny surface 7 of which to be examined corresponds to the beam path is facing. The pattern of slide 3 is reflected in the orange peel structured glossy surface and is considered more or less faithful virtual Image 3 'of the slide 3 (beam path 4') behind the sample 6 can be seen. This Image is taken with the lens or

dem Linsensystem 8 auf die Ebene eines weiteren im Strahlengang 5 angeordneten Diapositivs 9 scharf abgebildet.the lens system 8 on the plane of another in the beam path 5 arranged slide 9 shown in focus.

Das Muster des Diapositivs 9 ist mit dem des Diapositivs 3 geometrisch in allen Einzelheiten ähnlich. The pattern of the slide 9 is geometrical with that of the slide 3 similar in every detail.

Es kann z. B. ein Kreuzraster von scharf konturierten weißen Linien auf schwarzem Grund gewählt werden.It can e.g. B. a cross grid of sharply contoured white lines be chosen on a black background.

Das Diapositiv 9 ist so einjustiert, daß die Abbildung des virtuellen Bildes 3' auf der Ebene des Diapositivs 9 genau deckungsgleich ist mit den Konturen dieses Musters, soweit dies bei dem etwas verzerrten Bild 3' möglich ist. Die Übereinanderlage kann dadurch festgestellt werden, daß die Lichtmenge hinter dem Diapositiv 9 bei Koinzidenz ein deutliches Maximum zeigt. Dies ist um so ausgeprägter, je kontrastreicher die Muster sind.The slide 9 is adjusted so that the image of the virtual Image 3 'on the plane of the slide 9 is exactly congruent with the contours this pattern, as far as this is possible with the somewhat distorted image 3 '. The overlay can thus be determined that the amount of light behind the slide 9 at Coincidence shows a clear maximum. This is all the more pronounced, the higher the contrast the patterns are.

Die durch das Diapositiv 9 hindurchgegangene Lichterregung ist mathematisch als das Produkt der beiden jeweils eine zweidimensionale Ortsfunktion darstellenden Bilder 3' und 9 aufzufassen, und zwar als eine örtliche, nämlich der justierten Relativlage der Bilder entsprechende Produktfunktion. Diese flächig verteilte Lichterregung wird durch die Linse bzw. das Linsensystem 10 eingefangen und auf die lichtempfindliche Stelle einer Fotodiode 11 fokussiert. Das elektrische Ausgangssignal der Fotodiode wird in dem Meßverstärker 12 verstärkt und mittelbar in dem Zeigerinstrument 13 zur Anzeige gebracht. Der am Anzeigeinstrument ablesbare Skalenwert ist ein direktes Maß für das Ausmaß der orangenschalenartigen oder sonstigen Strukturierung der Oberfläche 7. The excitation of light which has passed through the slide 9 is mathematical as the product of the two each representing a two-dimensional position function Images 3 'and 9 to be understood as a local one, namely the adjusted one Relative position of the images corresponding product function. This spread of light excitement is captured by the lens or the lens system 10 and onto the photosensitive Place a photodiode 11 focused. The electrical output of the photodiode is amplified in the measuring amplifier 12 and indirectly in the pointer instrument 13 brought to the display. The scale value that can be read on the display instrument is a direct one Measure of the extent of the orange peel-like or other structuring of the surface 7th

Von der Lichtquelle 1 kann eine kleine Lichtmenge in dem Kondensor 14 gesammelt und über den Spiegel 15 auf eine Stelle nahe des zu untersuchenden Flächenbereiches der Probe 6 geleitet werden (Strahlengang 16). From the light source 1, a small amount of light can enter the condenser 14 collected and via the mirror 15 to a point near the to be examined Area of the sample 6 are guided (beam path 16).

Diese definierte Lichtintensität wird von der Oberfläche 7 reflektiert (Strahlengang 17). Die reflektierten Strahlen 17 werden mit einer Linse 18 auf die empfindliche Stelle 19 einer weiteren Diode 19 fokussiert, die die Intensität des reflektierten Lichtes in ein elektrisches Signal umwandelt. Damit ist eine Glanzgradmessung bewirkt, denn die Größe des Ausgangssignals an der Fotodiode 19 ist ein direktes Maß für den Glanzgrad der Oberfläche 7. Dieses glanzgradanaloge Signal wird dem Meßverstärker 12 zugeleitet und darin dergestalt verarbeitet, daß umgekehrt analog zur Größe des Glanzgrades bzw. dessen Signals der Verstärkungsgrad des Meßverstärkers verändert wird. Hierdurch werden Verfälschungen des Meßergebnisses der Orangenschalen-Struktur durch den Glanzgrad der Oberfläche ausgeschaltet, und zwar sowohl was die Absorption als auch was die Mattigkeit oder sonstige Einflüsse der Oberfläche anbelangt.This defined light intensity is reflected from the surface 7 (Beam path 17). The reflected rays 17 are with a lens 18 on the sensitive point 19 of a further diode 19 focused, the intensity of the converts reflected light into an electrical signal. This is a gloss level measurement causes, because the size of the output signal at the photodiode 19 is a direct one Measure for the gloss level of the surface 7. This gloss level analog signal is the Measuring amplifier 12 supplied and processed therein in such a way that vice versa analog for the magnitude of the gloss level or its signal, the gain of the measuring amplifier is changed. This will falsify the measurement result of the orange peel structure switched off by the degree of gloss of the surface, both in terms of absorption as well as what concerns the dullness or other influences of the surface.

Der in F i g. 2 schematisch dargestellte Verfahrensaufbau entspricht weitgehend dem gemäß Fig. 1. Für gleiche Teile der Darstellung sind gleiche Bezugszahlen verwendet worden, so daß hinsichtlich der Übereinstimmungen der beiden Verfahrensaufbauten auf die voraufgegangene Beschreibung verwiesen werden kann. The in F i g. 2 corresponds to the process structure shown schematically largely that according to FIG. 1. The same reference numbers are used for the same parts of the illustration has been used, so that with regard to the similarities of the two process structures reference can be made to the preceding description.

Im Unterschied zu dem in F i g. 1 angedeuteten Projektionslichtverfahren wird bei dem in Fig.2 gezeigten Beugungslichtverfahren durch das von dem virtuellen Bild 3' des Ausgangsmusters 3 das Referenzmuster 9a - das vorzugsweise ein Hologramm eines solchen Musters ist - unmittelbar angeleuchtet. In der sich hinter dem Referenzmuster 9a einstellenden Helligkeitsverteilung, dem vollständigen Korrelogramm, ist im Bereich der strichliert angedeuteten optischen Achse des Systems ein Helligkeitsmaximum anzutreffen. Zweckmäßigerweise ist bei Verwendung eines Diapositivs das Referenzmuster etwas kleiner als das Ausgangsmuster (Verkleinerungsfaktor k). Der Abstand b der das Helligkeitsmaximum feststellenden Fotodiode 11a von dem Referenzmuster 9a ist dabei so zu wählen, daß die Gleichung b = a I; - k erfüllt ist, worin a den Abstand des Referenzmusters 9a von der Ebene des virtuellen Bildes 3' bedeutet. Wenn der Verkleinerungsfaktor k=0,5 gewählt wurde, so ist b= a zu wählen. Das Helligkeitsmaximum kann in üblicher Weise durch Verstärkung des Signals der Fotodiode und Anzeige auf dem Instrument 13 wertmäßig sichtbar gemacht werden. Dabei ist die Messung an der Fotodiode 11a flächenmäßig auf einen kleinen Fleck zu beschränken, um nicht Lichtintensitäten außerhalb des Maximums mit zu erfassen. In contrast to that in FIG. 1 indicated projection light method is in the diffraction light method shown in Fig.2 by that of the virtual Image 3 'of the initial pattern 3, the reference pattern 9a - which is preferably a hologram of such a pattern is - lit immediately. In the behind the reference pattern 9a adjusting brightness distribution, the complete correlogram, is in the range the optical axis of the system indicated by dashed lines has a maximum brightness to be found. The reference pattern is expedient when using a slide slightly smaller than the original pattern (reduction factor k). The distance b the the photodiode 11a detecting the maximum brightness of the reference pattern 9a to be chosen so that the equation b = a I; - k is satisfied, where a is the distance of the reference pattern 9a from the plane of the virtual image 3 'means. If the If the reduction factor k = 0.5 has been selected, then b = a is to be selected. The brightness maximum can be done in the usual way by amplifying the signal of the photodiode and displaying it on the instrument 13 are made visible in terms of value. The measurement is on the Restrict photodiode 11a in terms of area to a small spot so as not to light intensities to be recorded outside the maximum.

In den Fig.3 und 4 ist das Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. Es wurden zur Gewinnung der Diagramme sieben ( F i g. 3) bzw. fünf (Fig.4) Proben mit untereinander unterschiedlich stark ausgebildeter orangenschalenartiger Oberfläche zunächst jeweils einem Einzelnen aus einer Gruppe von insgesamt zehn geübten Testpersonen zur Beurteilung vorgelegt. Jede Person mußte die Probe in eine Reihenfolge hinsichtlich des Ausmaßes der orangenschalenartigen Strukturierung einordnen und außerdem jeweils noch angeben, wie groß sie den Unterschied zweier benachbarter Proben beurteilt, nämlich als klein, mittel oder als groß. Auf diese Weise ergab sich nach einer Mitteilung des subjektiven Beurteilungsergebnisses von zehn Personen die Zuordnung der sieben bzw. fünf Punkte auf der Abszissenachse, die jeweils einer Probe entsprechen. Die den Abszissenpunkten der Proben zugeordneten Ordinatenwerte wurden durch eine erfindungsgemäße objektive Messung des Ausmaßes der orangenschalenartigen Strukturierung der Oberfläche ermittelt Man erkennt deutlich, daß ein linearer Zusammenhang zwischen subjektiver Beurteilung und objektiver Messung der Probenoberfläche besteht. Das erfindungsgemäße Meßverfahren stellt demgemäß ein brauchbares Verfahren zur objektiven Ermittlung eines der Oberflächenstruk turierung zuzuordnenden Zahlenwertes dar. The result of the method according to the invention is shown in FIGS. 3 and 4 illustrated. Seven (FIG. 3) and five were used to obtain the diagrams (Fig. 4) Samples with differently developed orange peel-like Surface initially to an individual from a group of ten submitted to experienced test persons for assessment. Each person had to put the sample in a Classify the order in terms of the extent of the orange peel-like structure and also state how big the difference between two neighboring ones is Samples assessed, namely as small, medium or large. In this way revealed according to a communication of the subjective assessment results of ten people the assignment of the seven or five points on the abscissa axis, each one Sample match. The ordinate values associated with the abscissa points of the samples were obtained by an objective measurement of the degree of orange peel-like according to the present invention Structuring of the surface determined One can clearly see that there is a linear relationship exists between a subjective assessment and an objective measurement of the sample surface. The measuring method according to the invention accordingly provides a useful method objective determination of a numerical value to be assigned to the surface structure represent.

Claims

Claims: 1. Method for objective qualitative classification the nature of shiny structured, especially wavy surfaces, d a d u r c h characterized that with one of the surface (7) one to be examined Test specimen (6) reflected a virtual image (3 ') with regard to its shape and its brightness known output pattern (3) and with a further the output pattern (3) Geometrically similar reference patterns (9, 9a) arranged in the beam path (5) an incoherent-optical cross-correlation is performed, with the two patterns (3 'and 9 or 3' and 9a) in such a relative position to one another and to the beam path (4, 4 ', 5 or 4, 4', 5a) are adjusted so that the one behind the reference pattern (9, 9a) obtainable correlogram has overall the greatest possible brightness and that the or a certain local extreme of the brightness of the correlogram determined in terms of value and as a measure of the extent to which the test object surface is structured (7) is used.

2. The method according to claim 1, characterized in that for the Starting pattern (3) and for the reference pattern (9 or 9a) slides and for the Beam path (4, 5 or 4, 5a) any light is used.

3. The method according to claim 1, characterized in that for the Starting pattern (3) a slide and a hologram for the reference pattern (9a) of the pattern and for the beam path at least that passing through the hologram (9a) Part (5a) of the light is incoherent but monochromatic or quasi-monochromatic Light is used.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that as patterns (3 and 9 or 3 and 9a) that are geometrically similar to one another and rich in contrasts sharply contoured lines, grids, clusters of points arranged over a large area od. The like. Having slides or holograms can be used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in, that for the exit. (3) and for the reference pattern (9 or 9a) with regard to the Black / white tint positively associated slides or holograms are used and that the value of the maximum brightness setting as a measure of the Surface texture is determined.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that for the output (3) and for the reference pattern (9 and 9a) in terms of Black / white tint negatively associated slides or holograms are used and that the value of the minimum brightness setting as a measure of the Surface texture is determined.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, in particular according to Claim 3, characterized in that with the local brightness distribution of the virtual image (3 ') the reference pattern (9a) is illuminated and that the light-sensitive point of an opto-electrical converter (Ila) locally at the point of the extremum of brightness of the correlogram and the value of the extremum by at least indirect application of the electrical signal from the converter (via) to a Display instrument (13) is made visible and measurable.

8. The method according to any one of claims 1, 2 and 4 to 6, characterized in that that the virtual image (3 ') is congruent and sharp on the image plane of the reference pattern (9) is projected and that the surface area passing through the reference pattern (9) Brightness distribution is integrated over the entire surface of the pattern, preferably that they are with a lens or a lens system (10) on the photosensitive Place of an opto-electrical converter (11) is focused and the integral value the brightness by at least indirect application of the electrical output signal of the transducer (11) is made visible and measurable on a display instrument (13).

9. The method according to any preceding claim, characterized in that that in the area of the area to be examined on the surface (7) of the Sample (6) a known degree of gloss measurement is carried out (14 to 19) and that according to the determined degree of gloss, the intensity of the optical beam path (4, 5 or 4, 5a) or the electrical signal of the measurement process sequence the extent of the surface structuring in at least one point therein in opposite directions changed analogously to the deviation of the gloss level compared to a fixed reference value or is influenced, preferably that the amplification of the signal of the opto-electrical Converter (11 or 11a) is changed.

The invention relates to a method for objective qualitative Classification of the nature of shiny structured, especially wavy surfaces.

Namely in paint shops or painting departments z. B. from automobile plants lacquered surfaces are to be assessed with regard to their surface quality. It can under certain circumstances occur that a glossy paint surface in itself should be as smooth as a mirror, unwantedly given a finely wavy texture (so-called Orange peel appearance). When painting the exterior of passenger cars, one is such surface quality unreasonable; but there are still borderline cases of this kind Surface impairments that are still reasonable. The causes of its occurrence such an orange peel surface are not yet complete clarified. Because such an orange peel structure of the paint surface is aesthetically pleasing Above all, that is what is disturbed by the impression of the painted surface on the viewer To determine the extent to which this aesthetic impression is impaired.

In this context, there is an assessment of paint surfaces first of all the subjective examination by experienced inspectors. Consider this one reflected in the glossy lacquer surface, sharply contoured in nature Light-dark border and based on their experience in the mirror image or

its sharpness inferring the quality of the surface.