DE2638397A1

DE2638397A1 - Pruefstation fuer farbmessungen

Info

Publication number: DE2638397A1
Application number: DE19762638397
Authority: DE
Inventors: Herbert Malcolm Demsky; Einar Skau Mathisen; Robert Carl Millevoy; Jun Paul August Schumann; Alvin Hu Tong
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-10-10
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1977-04-21
Also published as: GB1530946A; JPS5247786A; JPS6038645B2; US3999860A; CA1066085A

Description

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Aktenzeichen der Αηϊ-^lticria. t'O jl^ O3O

Prüfstation für Farbmessungen

Die Erfindung betrifft eine Prüfstation für Farbmessungen nach. Patent (.. Patentanmeldung .. P 26 36 420.5) mit einem Prüfkopf und mit einem Probenhebetisch, sowie mit Lichtleitfaserbündeln zum Zuführen der die Probe beleuchtenden Strahlung und zum Leiten der von der Probe diffus reflektierten Strahlung an ein auswertendes Meßgerät.

Im Hauptpatent wird eine Prüfstation für Farbmessungen, insbesondere für Farbmessungen an Textiiproben beschrieben, bei der durch, eine besondere Anordnung der das an den Meßobjekten reflektierte oder gestreute, d.h. remittierte Licht aufnehmenden Lichtleiter und durch eine besondere Ausgestaltung des Meßkopfes und der Meßtischflächen vermieden wird, daß an den zu untersuchenden Proben gerichtet reflektiertes Licht, das bekanntlich zu fehlerhaften Meßergebnissen führen kann, im nennenswerten Umfang zu den auswertenden Meßgeräten gelangt bzw. daß die Farbeigenschaften

: der Meßtischoberfläche die Meßergebnisse verfälschen. Insbesondere die zuletzt genannten Störungen wurden weitgehend dadurch ausgeschlossen, daß Meßtische mit weißen oder schwarzen Flächen

\ verwendet werden. Es hat sich aber gezeigt, daß für Präzisionsmessungen eine Berücksichtigung dieser Komponenten in der Regel nicht zu vermeiden ist.

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Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Prüfstation für Farbmessungen anzugeben, bei der auch bei sehr schmalen oder sehr dünnen und in gewissen^ Umfang für die Meßstrahlung durchlässigen Proben Verfälschungen der Meßergebnisse durch von der Meßtischfläche ausgehende Störungen weitgehend vermieden werden. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst.

Während bei den bekannten Prüfstationen der oben beschriebenen Art auf zum Teil sehr aufwendige Verfahren zur Berücksichtigung der von der Meßtischfläche ausgehenden Störungen nicht verzichtet werden konnte, werden bei der erfindungsgemäßen Prüfstation diese Störungen durch eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung und Ausbildung des Meßtisches oder der Probenunterlage weitgehend ■

unterdrückt. j

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläu- j tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines i

bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Vorderansicht des

in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 eine maßstäblich vergrößerte Schnittansicht

eines im Zusammenhang mit dem in den Fign. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zu verwendenden Prüfkopfes.

Wie aus den Fign. 1 und 2 ersichtlich, ist an einem metallischen Geräterahmen 10 ein Prüfkopf 11 oberhalb eines Probenhebetisches

12 angeordnet. Der Rahmen 10 besteht aus einer Reihe von Platten

13 bis 17, die in gebräuchlicher Weise miteinander verbunden sind

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Zwischen zwei horizontalen Platten 13 und 14 erstreckt sich eine vordere vertikale Platte 15. Am vorderen Ende der oberen horizontalen Platte 14 ist der Prüfkopf 11 befestigt. Die untere horizontale Platte 13 trägt den Probenhebetisch 12. Seitlich befinden sich vertikale Platten 16 und 17, die so eingerichtet sind, daß das Gerät beispielsweise auf einer Tischplatte so stehen kann, daß eine Bedienungsperson bequem die au untersuchenden Prober», wie Texti!proben, zwischen dem Probenhebetisch 12 und dem Prüfkopf 11 einlegen kann. Der Probenhebetisch 12 enthält einen vertikalen zylindrischen Stempel 23 mit verbreitetem Ober-

■ teil 24, in welchem ein Andruckkissen oder eine Unterlage 25 \ eingebettet ist. Die durch den Rand des Oberteils 24 und die Unterlage 25 gebildete ebene Fläche liegt horizontal. Der Stempel 23 ist verschiebbar in einer zylindrischen Ausdrehung 26 eines kegelförmigen Keils 27 angeordnet _f der unterhalb des Prüfkopfes 11 auf der Bodenplatte 13 befestigt ist. Lager 28 führen den Stempel 23 bei seiner vertikalen Bewegung zwischen der durch ausgezogene Linien dargestellten unteren Endlage und der durch

; gestrichelte Linien dargestellten oberen Endlage. Das untere Ende des Stempels 23 enthält einen Schlitz 29, in den das Ende eines radialen Hebels 30 eingreift, der mit einer Welle 31 verkeilt ist und sich mit ihr bewegt.

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Die Welle 31 erstreckt sich durch die sie tragenden seitlichen vertikalen Platten 16 und 17 und besitzt ein verbreitertes Ende 46, das mit einem Handhebel 40 verbunden ist. Eine Rasterauslösestange 20 erstreckt sich längs durch das Innere des Handhebels und weist einen auf sein oberes Ende aufgeschraubten Kopf 42 auf. Das obere Ende der Rasterauslösestange taucht aus dem Kopf 42 heraus und dient dazu, von Hand gedrückt zu werden, um eine Rasteinrichtung auszulösen. Eine im Kopf 42 angeordnete Druckfeder 43 spannt die Rastauslösestange 20 nach oben in der Weise vor, daß deren Spitze als Betätigungsknopf hervorsteht. Das untere Ende dieser Stange ist geschlitzt und enthält winkelhebe!artige

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Rastnase 44, die an einem an der Seitenplatte 17 angebrachten Anschlagbalken 45 einrasten kann. In rückwärtiger Richtung erstreckt sich von der Welle 31 ein zweiter radialer Hebel 33, der gegen das untere Ende eines senkrechten Druckbolzens 34 stößt. Der untere Teil dieses Druckbolzens durchdringt verschiebbar die Bodenplatte 13, sein oberes Ende von verringertem Durchmesser ist verschiebbar in einer Gewindehülse 35, die in ein Gewindestück 36 eingeschraubt ist/ das seinerseits mit der oberen Platte 14 fest verbunden ist. Durch Drehen der Gewindehülse 35 kann sie in senkrechter Richtung verschoben werden, um die Vorspannung einer Druckfeder 38 einzustellen, die sich zwischen dem unteren Ende der Gewindehülse 35 und der Schulter des Druckbolzens 34 abstützt. Auf dem oberen Ende der Gewindehülse 35 befindet sich eine Kontermutter 37 als Schraubsicherung.

Der Probenhebetisch 12 kann mittels der Rasteinrichtung in seiner unteren Endlage arretiert werden. In dieser in Fig. 1 durch ausgezogene Linien dargestellten Lage befindet sich der Rand des Oberteils 24 des Stempels gerade oberhalb des oberen Randes des kegelförmigen Teiles 27. In dieser Lage spannt die Druckfeder 38 die Welle 31 in einer Richtung vor, in der die Rastnase 44 gegen den Anschlagbalken 45 gedrückt wird und so eine Aufwärtsbewegung des Probenhebetisches 12 verhindert. Dieser Tisch kann gehoben werden, indem man den Hebel 40 ergreift, leicht anzieht und dann die Rastauslösestange nach unten drückt. Dadurch dreht sich die Rastnase 44 vom Anschlagbalken 45 weg und der Handhebel kann nach vorne gestoßen werden oder man erlaubt ihm diese Bewegung dank der Vorspannung der Druckfeder 38 auszuführen, bis die Rastnase 44 vom Anschlagbalken 45 freikommt. Danach kann man die Auslösestange loslassen und der Probenhebetisch 12 kann sich in die obere Endlage bewegen, wie in der Fig. 1 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Der Probenhebetisch wird nach unten gefahren, indem man den Handhebel 40 zurückzieht, bis die Rastnase 44 über den Anschlagbalken 45 zu liegen kommt und so die Raststellung einnimmt.

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Wie aus den Fign. 1 und 2 ersichtlich, besitzt der Prüfkopf 11 ein Gehäuse 52, an das ein erstes Lichtleitfaserbündel 53 angeschlossen ist, dessen anderes Ende (nicht dargestellt) an ein Gerät, beispielsweise an einen Spektralphotometer oder einen Kollorimeter angeschlossen ist, von dem es Licht erhält, um eine

: Probe 50 für die Untersuchung zu beleuchten. Vier weitere Lichtleitfaserbündel 54 sind an den Prüfkopf 52 angeschlossen, um von

j der Probe 50 diffus reflektiertes Licht aufzunehmen und an ein Auswertgerät weiterzuleiten. Die Lichtleitfaserbündel 54 sind rund um das Gehäuse 52 in um 90° auseinanderliegenden Richtungen angeordnet. Fig. 3 stellt einen Schnitt durch das Gehäuse und zwei der Lichtleitfaserbündel 54 dar. Jedes dieser Lichtleitfaserbündel ist von herkömmlicher Bauart und enthält eine Vielzahl von Fasern, deren Enden durch übliche Halteringe zusammengefaßt werden, wobei der Durchmesser der Bündel verringert wird und die in das Gehäuse 52 eingesteckt werden können. Die zusammengepreßten Faserenden der Bündel 54 bilden horizontale, längliche, rechteckige Lichtöffnungen. Die Enden des Lichtleitfaserbündels 53 sind ohne Verjüngung kreisförmig zusammengefaßt und dienen zur Beleuchtung der Probe 50.

Die Enden der Lichtleitfaserbündel 54 stecken in Bohrungen 60, die unter einer Neigung von 45° in das Innere des Gehäuses 52 führen. Dieses Gehäuse enthält eine nach unten geöffnete zylindrische Kammer 62, in welche von oben aus vier um 90 gegeneinander versetzten Richtungen die Bohrungen 60 einmünden. Eine kreisrunde Glasplatte 64 schließt die Kammer 62 von unten ab und ist mittels eines Metallringes 66 und eines zwischengelegten Dichtungsringes 65 an dem Gehäuse befestigt. Der Metallring 66 kann auch Teil des Gehäuses 52 sein, vorzugsweise ist er jedoch ein besonderes Teil und mit Schrauben oder anderen Befestungsmitteln an dem Gehäuse befestigt. Der Durchmesser des Metallringes 66 entspricht dem Durchmesser des Oberteils 24 des Probenhebetisches. Der Durchmesser der Unterlage 25 ist etwas größer als der Durchmesser der zylindrischen Kammer 62, so daß diese im geschlosf senen Zustand die untere öffnung der Kammer vollständig verdeckt PO 975 030

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Das Gehäuse 52 des Prüfkopfes kann aus Aluminium hergestellt ■

und zur Vermeidung von Reflexionen innen geschwärzt sein. Die !

Glasplatte 64 besteht vorzugsweise aus Quarzglas, das im Bereich j

des sichtbaren Lichtes möglichst wenig absorbiert. Ihre paralle- _:

len Flächen sind glatt und mit einem Antireflexbelag versehen, i um Reflexionsverluste durch die Glasplatte möglichst zu vermeiden.

Die richtige Anordnung der Lichtöffnungen der Lichtleitfaserbündel 54 ist wichtig, weil diese so angeordnet sein müssen, daß sie ; kein regulär oder gerichtet reflektiertes Licht sondern nur diffus ι reflektiertes Licht aufnehmen können. Gerichtet reflektiertes Licht soll, wenn überhaupt, nur nach mehrfacher Reflexion an den Innenwänden der Kamme'r 62 zu den Lichtaufnahmeflächen der Lichtleitfaserbündel 54 gelangen können.

: Die Unterlage 25 besteht aus einer weißen oder farblosen Substanz, die für Strahlung des verwendeten Spektralbereichs durchlässig ist und eine Brechzahl aufweist, die den Brechzahlen der meisten vorkommenden Textiiproben gleich ist. Diese Brechzahl liegt im allgemeinen bei 1,5. Durch die Übereinstimmung der Brechzahlen wird die Reflexion oder ganz allgemein, die Remis- ^! sion an den Übergangsflächen klein gehalten. Das eine Probe ! durchsetzende Licht beleuchtet die Unterlage 25, so daß diese die Farben der Probe annimmt oder wenigstens anzunehmen scheint, ^! was zur Folge hat, daß an ihr reflektiertes Licht dieselben Farbj eigenschaften wie die Probe hat. Die Unterlage absorbiert nicht das von der Probe kommende Licht und erzeugt eine starke Streuung des von ihr rückwärts durch die Probe reflektierten Lichtes. Die Unterlage 21 wirkt in der Art eines Transmissionsfilters. , Für die in der Praxis vorkommenden Probenabmessungen ist die J Unterlage praktisch unendlich dick und entspricht den Anforde- : rungen der bekannten Kubelka-Munk-Theorie zur Lösung von Schichtremissionen. Die tatsächliche Dicke der Unterlage beträgt 1,6 mm,

'. Dicken von 3,2 mm stellen auch befriedigende Lösungen dar.

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Selbstverständlich können derartige Unterlagen auch für andere Aufgaben,beispielsweise im Zusammenhang mit Kolorimetern oder Spektralphotometern eingesetzt werden, bei denen Licht von einer Rückwand oder Meßunterlage reflektiert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl mit veränderbarem monochromatischen als auch mit polychromatischen Licht, dessen reflektierte Komponente durch einen an sich bekannten Monochromator analysiert wird, verwendet werden. Die mit der erfindungsgemäßen Prüfstation erhaltenen Messungen können erforderlichenfalls durch geeignete Maßnahmen und unter Anwendung geeigneter Verfahren, wie sie beispielsweise in der Patentanmeldung ... PO 975 028 beschrieben werden, kompensiert werden.

Eine für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als Unterlage 25 besonders geeignete Substanz ist weißes oder farbloses Polyäthylen, das die erforderlichen optischen Eigenschaften, nämlich Durchlässigkeit für den bei der Messung verwendeten Spektralbereich und eine den zu messenden Proben angepaßte Brechzahl³ aufweist.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Prüfstation für Farbmessungen an flächenhaften Proben, mit einem Prüfkopf und mit einem Probenhebetisch, sowie mit Lichtleitfaserbündeln zum Zuführen der die Probe beleuchtenden Strahlung und zum Leiten der von der Probe remittierten Strahlung an ein auswertendes Meßgerät, nach Patent (.. Patentanmeldung .. P 26 36 420.5) dadurch gekennzeichnet,

daß die die Probe (50) aufnehmende Seite des Probenhebetisches (12) mit einer für den zur Messung verwendeten Spektralbereich durchlässigen Schicht (25) überzogen ist, deren Brechzahl angenähert gleich den Brechzahlen der zu untersuchenden Proben ist.

Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der zu untersuchenden Probe (50) zugewandte Schicht (25) aus einer weißen oder einer farblosen Substanz besteht.

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j 3. Prüfstation nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die zu prüfende Probe (50) aufnehmende Schicht als gesonderte Unterlage (25) ausgebildet ist.

Prüfstation nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- j zeichnet, daß.die Dicke der Unterlage (25) zwischen 1 mm und 3,5 mm liegt.

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