DE4139107C1

DE4139107C1 - Establishing and evaluating surface alterations at test pieces - using electronic camera to photograph at specified time intervals before and during natural or artificial weathering

Info

Publication number: DE4139107C1
Application number: DE4139107A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr. Dr. 4150 Krefeld De Dietzel
Original assignee: Individual
Current assignee: Atlas Material Testing Technology GmbH
Priority date: 1991-11-28
Filing date: 1991-11-28
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2011-11-29

Abstract

The photography is undertaken under selective and reproducible illumination and imaging conditions. The images are digitalised and stored in a computer. Intermediate tonal or shading value histograms of the images are produced by the computer. The surface alterations are determined as a functioning of the weathering, by difference forming between the shade of grey histograms: of the unweathered test piece or a standard reference frame and the weathered test piece. The alteration can be reproduced graphically or in tabular form. ADVANTAGE - Quickly and exactly reproduces measurement results, which can be evaluated, independently of distance between place of weathering and place of evaluation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen und Auswerten von Oberflächenveränderungen an natürlicher oder künstlicher Bewitterung ausgesetzten Probestücken.The invention relates to a method and an apparatus for Detect and evaluate surface changes exposed to natural or artificial weathering Test pieces.

Die Haltbarkeit von Materialien, die der natürlichen Bewitterung ausgesetzt sind, wie z. B. Anstrichfarben oder Lacke für Gebäude, Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, Schiffe oder andere Kunstbauten, die vor Witterungseinflüssen geschützt werden müssen, wie z. B. Brücken oder Bohrinseln, wird durch natürliche oder künstliche Bewitterung ermittelt. Während sich die künstliche Bewitterung im Labormaßstab, z. B. in Klimakammern mit künstlichem Sonnenlicht, Wärme, Kälte, einstellbarer Luftfeuchtigkeit usw. durchführen läßt, sind für die natürliche Bewitterung bestimmte, geographisch bevorzugte Orte vorgeschrieben, z. B. Florida oder Arizona. Für die Dauer derartiger Bewitterungstests wird ein bis zwei Jahre angesetzt. Demgegenüber wird die künstliche Bewitterung als beschleunigter Bewitterungstest durchgeführt, ergibt jedoch nicht immer dieselben, mit der natürlichen Bewitterung vergleichbaren Ergebnisse.The durability of materials that match natural weathering are exposed to e.g. B. paints or varnishes for buildings, Vehicles, especially motor vehicles, ships or others Structures that need to be protected from the weather, such as B. bridges or oil rigs, is natural or artificial weathering determined. While the artificial Weathering on a laboratory scale, e.g. B. in climatic chambers with artificial Sunlight, heat, cold, adjustable humidity, etc. are intended for natural weathering, geographic preferred locations prescribed, e.g. B. Florida or Arizona. For the duration of such weathering tests, a to scheduled for two years. In contrast, artificial weathering carried out as an accelerated weathering test, however results not always the same, with natural weathering comparable results.

Beiden Bewitterungstests ist gemeinsam, daß Veränderungen erst nach längerer Bewitterungsdauer erkennbar werden, was die Feststellung, ob ein neu entwickeltes Material geeignet ist oder nicht, sehr verzögert.Both weathering tests have in common that changes only after longer periods of weathering, whether a newly developed material is suitable or not, very much delayed.

Bei den natürlichen Bewitterungsverfahren an den genannten Orten kommt die Schwierigkeit hinzu, daß diese in großer Entfernung zum Ort des Materialherstellers liegen.With natural weathering methods at the locations mentioned Added to this is the difficulty that this is at a great distance from the Location of the material manufacturer.

Üblicherweise werden daher die Probestücke durch Testinstitute in Florida oder Arizona der Bewitterung nach den Angaben des Herstellers der Probestücke ausgesetzt. Der Versand dieser Probestücke dauert wegen der Zollformalitäten üblicherweise bis zu drei Wochen. Fordert nun der Hersteller seine Probestücke in regelmäßigen Abständen zu einer Zwischenprüfung zurück, so kann er hierdurch zwar Veränderungen relativ schnell feststellen, jedoch gehen durch die häufigen Unterbrechungen der Bewitterung aufgrund des Hin- und Hertransports der Probestücke bis zu 30% der Bewitterungsdauer verloren bzw. muß die Bewitterungsdauer um diesen Betrag verlängert werden, wobei auch noch zu berücksichtigen ist, daß ein Transport im Sommer erheblich größeren Einfluß auf die Verlängerung der Bewitterungsdauer hat als ein Transport im Winter.The test pieces are therefore usually tested by test institutes in Florida or Arizona weathering according to the Manufacturer of the test pieces exposed. Shipping this Samples usually take up to due to customs formalities three weeks. Now the manufacturer requests his test pieces in back to an intermediate examination at regular intervals, so he can this will determine changes relatively quickly, however go through the frequent interruptions due to weathering transporting the samples back and forth up to 30% of the Weathering time lost or must the weathering time around this amount will be extended, while also increasing take into account that transportation in summer is significant has a greater influence on the extension of the weathering period as a winter transport.

Verbleibt das Probestück während der gesamten Bewitterungsdauer am Bewitterungsort, braucht die Bewitterungsdauer zwar nicht um die Transportzeit verlängert zu werden, jedoch erfährt der Hersteller des Probestücks erst nach Abschluß der vorgeschriebenen Bewitterungsdauer, ob das Probestück dem praktischen Einsatz genügt.The sample remains on during the entire weathering period Weathering location, the weathering duration does not need to be Transport time to be extended, however, the manufacturer learns of the specimen only after completion of the prescribed Duration of weathering, whether the test piece for practical use enough.

Zwar besteht die Möglichkeit, die Probestücke durch Personal der Testinstitute vor Ort untersuchen zu lassen, jedoch stößt diese Verfahrensweise auf Bedenken der Hersteller der Probestücke, die befürchten müssen, daß die Geheimhaltung gegenüber Wettbewerbern nicht gewahrt bleibt.It is possible to have the specimens by staff of the Having test institutes examined on site, however, comes across this Procedure based on concerns of the manufacturers of the specimens that have to fear that secrecy from competitors is not preserved.

Schließlich besteht auch die Möglichkeit, Personal des Herstellers der Probestücke in regelmäßigen Abständen an den Bewitterungsort zu entsenden, jedoch wird diese Möglichkeit wegen zu hoher Reisekosten und der häufig sehr großen Anzahl der Probestücke nur in geringem Maße wahrgenommen.Finally, there is also the possibility of personnel of the manufacturer of the specimens at regular intervals to the weather site to send, but this possibility is too high because of Travel expenses and the often very large number of test pieces only perceived to a small extent.

In der deutschen Offenlegungsschrift DE 27 54 597 A1 sind die Verfahren und eine Anordnung zur quantitativen Erfassung von Oberflächenveränderungen unter Bewitterungseinflüssen bekannt, bei denen die Probestücke vor und während der Bewitterung unter definierten Bedingungen farbmetrisch und mit einem Goniophotometer aufgenommen werden. Die Meßwerte werden in Bezug zu einem Referenzwert, nämlich einem unbelasteten Blindwert oder einer Vergleichsserie, gesetzt. Daraus wird der Oberflächenzustand als Funktion der Bewitterung ermittelt. In der deutschen Offenlegungsschrift DE 35 41 891 A1 sind des weiteren ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Oberfläche von Objekten beschrieben. Die Vorrichtung weist eine elektronische Kamera, eine Beleuchtungsvorrichtung, eine Digitalisiervorrichtung, wenigstens einen Rechner und wenigstens ein Darstellungsgerät auf.The processes are described in German Offenlegungsschrift DE 27 54 597 A1 and an arrangement for the quantitative detection of Surface changes under the influence of weathering known which the test pieces before and during the weathering under defined conditions colorimetrically and with a goniophotometer be included. The measured values are related to a Reference value, namely an unloaded blank value or a Comparative series, set. From this the surface condition is called Function of weathering determined. In the German Patent application DE 35 41 891 A1 are also a method and a device for detecting the surface of objects described. The device has an electronic camera, a Lighting device, a digitizing device, at least a computer and at least one display device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen und Auswerten von Oberflächenveränderungen an natürlicher oder künstlicher Bewitterung ausgesetzten Probestücken zu schaffen, die schnell und genau arbeiten, reproduzierbare Meßergebnisse liefern und unabhängig von der Entfernung zwischen dem Ort der Bewitterung und dem Ort der Auswertung arbeiten können.The invention is based, a method and a task Device for determining and evaluating Surface changes on natural or artificial To create exposed specimens that are quick and weatherproof work precisely, deliver reproducible measurement results and regardless of the distance between the place of weathering and the location of the evaluation can work.

Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem erfindungsgemäß die Probestücke vor der Bewitterung und während der Bewitterung in vorgebbaren zeitlichen Abständen mittels einer elektronischen Kamera unter definierten und reproduzierbaren Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen aufgenommen, die Bilder digitalisiert, in einem Rechner gespeichert, mittels des Rechners Graustufenhistogramme der Bilder hergestellt, durch Differenzbildung zwischen den Graustufenhistogrammen des unbewitterten Probestücks oder eines genormten Referenzfeldes und des bewitterten Probestücks die Oberflächenveränderung als Funktion der Bewitterung ermittelt und die Veränderung graphisch und numerisch dargestellt und archiviert werden.Based on this task, a procedure is created proposed, according to the invention, the test pieces before the Weathering and during the weathering in predefinable time Distances using an electronic camera under defined and reproducible lighting and imaging conditions recorded, the images digitized, in a computer saved, using the computer grayscale histograms of the images manufactured by difference between the Grayscale histograms of the weathered specimen or one standardized reference field and the weathered specimen Surface change determined as a function of weathering and the change is shown graphically and numerically and be archived.

Auf diese Weise lassen sich selbst geringfügige Oberflächenveränderungen durch Differenzbildung feststellen und rechnerisch auswerten, so daß der Hersteller des Probestücks sehr schnell Aufschluß über die eintretenden Veränderungen erhält und ggf. neue Probestücke mit geänderten Rezepturen herstellen und erneut einer Bewitterung aussetzen kann.In this way, even minor ones Determine surface changes by forming differences and evaluate mathematically, so that the manufacturer of the sample very much quickly get information about the changes that occur and if necessary, produce new test pieces with modified recipes and can be exposed to weathering again.

Die Probestücke müssen zwar am Ort der Bewitterung durch die elektronische Kamera aufgenommen werden, jedoch kann die Auswertung der digitalisierten Bilder an einem beliebig entfernten Ort zu einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, ohne daß Personen am Bewitterungsort an der Auswertung beteiligt werden müssen.The test pieces have to be weathered by the electronic camera can be recorded, however, the Evaluation of the digitized images on an arbitrary remote Place at any time without people on Weathering location must be involved in the evaluation.

Der Hersteller der Probestücke hat jederzeit per ISDN Zugriff zu dem am Ort der Bewitterung abgespeicherten abgemusterten Probestücken ohne einen Ortswechsel vornehmen zu müssen.The manufacturer of the test pieces has ISDN at all times Access to the one stored at the weather site patterned samples without changing location have to.

Auf diese Weise erhält der Hersteller der Probestücke die Möglichkeit, bereits nach erheblich kürzerer Bewitterungszeit als bisher üblich darüber Aufschluß zu erhalten, ob die entwickelte Rezeptur für das Probestück den Ansprüchen genügt oder nicht.In this way, the manufacturer of the test pieces receives the Possibility, after much shorter weathering time than Up to now it has been common to find out whether the developed The recipe for the test piece meets or does not meet the requirements.

Der Bewitterungstest läßt sich auf diese Weise erheblich beschleunigen und ermöglicht dem Hersteller des Probestücks, auf Rückstellmuster zurückzugreifen und ggf. Unterschiede zwischen zwei theoretisch gleichen Rezepturen analytisch zu klären.The weathering test can be done considerably in this way accelerate and enables the manufacturer of the specimen to Fallback patterns and any differences between to clarify two theoretically identical recipes analytically.

Es lassen sich somit auf diese Weise erhebliche Kosten bei der Entwicklung neuer Produkte bzw. Rezepturen einsparen.In this way, considerable costs can be incurred Save development of new products or recipes.

Die definierten und reproduzierbaren Beleuchtungs- und Abbildungsbedingungen lassen sich vorteilhafterweise dadurch erreichen, daß die Probestücke mit gerichtetem, konstantem Licht einer vorgebbaren Farbtemperatur beleuchtet werden.The defined and reproducible lighting and Imaging conditions can be advantageously achieve that the specimens with directed, constant light a predefinable color temperature are illuminated.

Vorzugsweise werden die Probestücke unter einem Winkel von 45° bis 60° zur Achse der Kamera beleuchtet.The test pieces are preferably at an angle of 45 ° to Illuminated 60 ° to the axis of the camera.

Um eine gleichmäßige Ausleuchtung des jeweiligen Probestücks zu erreichen, lassen sich in den Strahlengang der Beleuchtung eingebrachte, asymmetrische transparente Absorber, vorzugsweise Graukeile, verwenden, die einen Intensitätsausgleich zwischen dem lichtquellennächsten und dem lichtquellenfernsten Strahl mit Bezug auf das Probestück einzustellen gestatten.To ensure uniform illumination of the respective specimen can be reached in the beam path of the lighting introduced, asymmetrical transparent absorbers, preferably Gray Wedges, use an intensity balance between the next to the light source and the most distant beam with reference allow to adjust to the specimen.

Die Auswertung farbiger Proben erfolgt durch getrennte Auswertung des roten, grünen und blauen Signals, wobei je nach Probenart die Differenzbildung der Graustufenhistogramme zwischen den einzelnen roten, grünen und blauen Signalen erfolgt.Colored samples are evaluated by separate evaluation of the red, green and blue signals, whereby the Difference between the grayscale histograms red, green and blue signals.

Während der Bewitterungszeit werden die atmosphärischen Zustände wie Sonnenscheindauer, Intensität der ultravioletten Strahlung, Niederschläge registriert und digitalisiert und den Graustufenhistogrammen der Oberflächenveränderungen zugeordnet, was eine exakte Auswertung der Beständigkeit von Probenstücken gegenüber den verschiedenen Bewitterungsbelastungen ermöglicht.During the weathering period, the atmospheric conditions like duration of sunshine, intensity of ultraviolet radiation, Precipitation registered and digitized and the Assigned grayscale histograms of surface changes, which is an exact evaluation of the stability of Samples of the various weathering loads enables.

Um Abweichungen durch elektronische Schwankungen zu verringern und Hintergrundrauschen zu vermeiden, können die Probestücke vor und während der Bewitterung im Abstand von 1 bis 5 Sekunden mehrmals aufgenommen werden, wobei jedes Bild bis zu achtmal aufaddiert und erst dann gespeichert wird.To reduce deviations caused by electronic fluctuations and To avoid background noise, the specimens can be placed in front of and several times during weathering at intervals of 1 to 5 seconds are recorded, with each image added up to eight times and only then is saved.

Jedes Probestück kann vorteilhafterweise eine elektronisch lesbare Adresse, z. B. in Form eines auf dem Probestück angebrachten Strich-Codes, aufweisen, so daß sich bei der Aufnahme eines Probestücks die Adresse mit den Kenndaten unter dem Namen des Herstellers des Probestücks speichern läßt.Each sample can advantageously be an electronically readable Address, e.g. B. in the form of an attached to the specimen Have bar codes, so that when recording a Sample the address with the identification data under the name of the Manufacturer of the specimen can be saved.

Die digitalisierten Bilder lassen sich mittels Datenfernübertragung in Echtzeit oder aus dem Speicher an eine oder mehr räumlich entfernte Auswertestationen übertragen, wofür sich auch über größte Entfernungen eine digitale Telefonverbindung eignet.The digitized images can be created using Remote data transmission in real time or from memory to one or transmit more remote evaluation stations, for which a digital is available even over great distances Telephone connection is suitable.

Um zu vermeiden, daß unterschiedliche Hersteller über eine digitale Telefonverbindung an nicht ihnen gehörige Bilder der Probestücke gelangen, können den unterschiedlichen Auswertestationen die diesen gehörenden Probestücke über deren Adressen zugeordnet sein, so daß die entsprechenden digitalisierten Bilder nur über diese Adresse, die z. B. auch ein Kennwort beinhalten können, abrufbar sind. To avoid that different manufacturers have one digital phone connection to non-owned pictures of the Samples can reach the different Evaluation stations the test pieces belonging to them over their Addresses must be assigned so that the corresponding digitized pictures only via this address, which e.g. B. also a Password can be retrievable.

Ausgehend von der vorerwähnten Aufgabenstellung wird des weiteren eine Vorrichtung vorgeschlagen, die erfindungsgemäß aus einer elektronischen Kamera, die für das Herstellen von Bildern der Probestücke vor und während der Bewitterung in vorgebbaren zeitlichen Abständen und für die Ausgabe entsprechender Bildsignale ausgebildet ist, einer Beleuchtungsvorrichtung, die für das Beleuchten der Probestücke unter definierten und reproduzierbaren Bedingungen ausgebildet ist, einer mit der elektronischen Kamera verbundenen Digitalisiervorrichtung, die für die Umwandlung der Bildsignale in digitalisierte Bilddaten ausgebildet ist, wenigstens einem Rechner, der für das Speichern der digitalisierten Bilddaten und für das Erstellen von Graustufenhistogrammen der Bilder ausgebildet ist und wenigstens einem Darstellungsgerät, das für die graphische oder tabellarische Anzeige der Oberflächenveränderung der bewitterten Probestücke als Funktion der Bewitterung ausgebildet ist, besteht.Based on the aforementioned task, further proposed a device according to the invention from a electronic camera used for taking pictures of the Test pieces before and during weathering in pre-definable time intervals and for the output corresponding Image signals is formed, a lighting device, the for illuminating the test pieces under defined and reproducible conditions is formed, one with the electronic camera connected digitizing device for the conversion of the image signals into digitized image data is formed, at least one computer that is used for storing the digitized image data and for the creation of Grayscale histograms of the images is formed and at least a display device that is used for graphical or tabular Display of the surface change of the weathered specimens as Function of weathering is formed.

Bei dieser Vorrichtung brauchen nur die elektronischen Kamera, die Beleuchtungsvorrichtung und die Digitalisiervorrichtung am Ort der Bewitterung vorhanden zu sein, während der Rechner und das Darstellungsgerät in beliebiger Entfernung über eine Datenübertragungsverbindung mit dem Ort der Bewitterung verbunden sein können, wenn nur eine Auswertestation mit der Bewitterungsstation in Verbindung treten kann.In this device, only the electronic camera need the Lighting device and the digitizing device at the site Weathering to be present while the calculator and that Display device at any distance via a Data transmission link connected to the place of weathering can be, if only one evaluation station with the Weather station can contact.

Wird zur Datenfernübertragung eine digitale Telefonverbindung verwendet, die ein Anwählen der Bewitterungsstation von mehreren Auswertestationen aus gestattet, ist am Bewitterungsort zusätzlich ein Rechner erforderlich, der über eine ISDN-Schnittstelle anwählbar ist und die gespeicherten Daten nach Prüfung der Zugriffsberechtigung abgibt. Dabei ist es sowohl möglich, den Rechner am Bewitterungsort nicht nur zum Speichern der Bildsignale, sondern auch zum Erstellen der Graustufenhistogramme der Bilder und zur Differenzbildung zu verwenden, so daß am Auswerteort nur noch eine graphische Anzeige der Oberflächenveränderungen der bewitterten Probestücke als Funktion der Bewitterung notwendig ist, als auch den Rechner am Bewitterungsort nur zum Speichern der Bildsignale und zum Prüfen der Zugriffsberechtigung zu verwenden, so daß die gesamte Umsetzung der Bilddaten und deren Auswertung in der Auswertestation stattfinden.A digital telephone connection is used for remote data transmission used one of several weather stations Evaluation stations are permitted at the weather site a computer is required that has an ISDN interface can be selected and the stored data after checking the Gives access authorization. It is both possible to Computer at the weather site not only for storing the Image signals, but also for creating the grayscale histograms to use the images and to form the difference, so that on Evaluation location only a graphic display of the Surface changes of the weathered specimens as a function weathering is necessary, as well as the computer on Weathering location only for storing the image signals and for checking of access authorization so that the entire Implementation of the image data and their evaluation in the Evaluation station take place.

Wird die elektronische Kamera so angeordnet, daß ihre optische Achse senkrecht auf der Oberfläche des Probestücks steht und die Beleuchtungsvorrichtung das Probestück unter einem Winkel von 45° bis 60° zur optischen Achse der Kamera anstrahlt, werden die Oberflächenveränderungen für die elektronische Kamera besonders deutlich erkennbar, wobei dieser Effekt durch eine optisch "harte" Beleuchtung, die auch kleinste Details des Probestücks heraushebt, verstärkt wird, indem die Kamera und die Beleuchtungsvorrichtung in einem lichtdichten Gehäuse mit reflektionsfreien Innenflächen und einem Fenster zum Auflegen eines Probestücks angeordnet sind. Im Strahlengang der Beleuchtungsvorrichtung können dabei Blenden angeordnet sein, die die Beleuchtung auf das Fenster begrenzen. Da bei einer schrägen Beleuchtung des Probestücks aufgrund der unterschiedlichen Entfernungen der Lichtstrahlen zu dem Probestück eine gleichmäßige Ausleuchtung nicht gewährleistet ist, können im Strahlengang der Lichtquelle wenigstens ein einstellbarer, asymmetrischer, transparenter Absorber, vorzugsweise in Form eines Graukeils, angeordnet sein, der einen Intensitätsausgleich zwischen dem lichtquellennächsten und dem lichtquellenfernsten Strahl erzeugt und sich z. B. von Hand oder ferngesteuert solange verschieben läßt, bis die Beleuchtungsintensität über das ganze Probenfeld auf etwa 5% gleich eingestellt ist.The electronic camera is arranged so that its optical Axis is perpendicular to the surface of the specimen and the Illumination device the specimen at an angle of 45 ° shines up to 60 ° to the optical axis of the camera Surface changes especially for the electronic camera clearly recognizable, this effect by an optical "Hard" lighting, including the smallest details of the specimen stands out, is reinforced by the camera and the Lighting device in a light-tight housing with reflection-free inner surfaces and a window to hang up a sample are arranged. In the beam path of the Illumination device can be arranged in this case limit the lighting to the window. Because at an oblique Illumination of the specimen due to the different Distances of light rays to the specimen are uniform Illumination is not guaranteed, can be in the beam path of the Light source at least one adjustable, asymmetrical, transparent absorber, preferably in the form of a gray wedge, be arranged, the intensity compensation between the generated next to the light source and the most distant beam and z. B. move by hand or remotely leaves until the illumination intensity over the whole sample field about 5% is set equal.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigtThe invention is based on one in the drawing illustrated embodiment of the closer explained. In the Drawing shows

Fig. 1 eine Blockdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Datenfernübertragung und Fig. 1 is a block diagram of the device according to the invention with remote data transmission and

Fig. 2 eine schematische, schnittbildliche Darstellung einer Aufnahmevorrichtung für ein Probestück. Fig. 2 is a schematic, sectional view of a receiving device for a sample.

Ein Probestück 1, das einem Bewitterungstest unterzogen werden soll, wird von einer elektronischen Kamera 2 aufgenommen, während es durch eine Beleuchtungsvorrichtung 3 unter einem Winkel zwischen 45° und 60° zur optischen Achse der Kamera 2 angestrahlt wird. Das Probenstück 1 wird zunächst vor Beginn der Bewitterung aufgenommen, die Bildsignale der elektronischen Kamera 2 werden in einer Digitalisiervorrichtung 4 digitalisiert und einem Rechner 5 mit Speicher zugeleitet. Das Probestück 1 ist mit einer für die elektronische Kamera 2 erkennbaren Adresse, z. B. einem Strich-Code, versehen, sowie einer Markierung des gespeicherten ausgewerteten Bildausschnitts, der eine Kennung des Herstellers des Probestücks 1 enthält, so daß die digitalisierten Bilddaten nur für den jeweiligen Hersteller des Probestücks 1 zugänglich sind.A test piece 1 which is to be subjected to a weathering test is recorded by an electronic camera 2 , while it is illuminated by an illumination device 3 at an angle between 45 ° and 60 ° to the optical axis of the camera 2 . The sample 1 is first recorded before the weathering begins, the image signals from the electronic camera 2 are digitized in a digitizing device 4 and sent to a computer 5 with memory. The test piece 1 is provided with an address recognizable for the electronic camera 2 , e.g. B. a bar code, and a mark of the stored evaluated image section, which contains an identifier of the manufacturer of the specimen 1 , so that the digitized image data are only accessible to the respective manufacturer of the specimen 1 .

Es ist auch möglich, die Differenzbildung zwischen den Graustufenhistogrammen eines genormten Referenzfeldes und des bewitterten Probestücks durchzuführen. In diesem Fall lassen sich aus der Europaskala nach DIN 16 539 abgeleitete Referenzfelder verwenden.It is also possible to find the difference between the Grayscale histograms of a standardized reference field and the perform weathered specimen. In this case, Reference fields derived from the European scale according to DIN 16 539 use.

Während der Bewitterungszeit wird das Probestück 1 in regelmäßigen Abständen wiederholt aufgenommen, und die Bilddaten werden im Rechner 5 gespeichert. Über eine Eingabevorrichtung oder einen Sensor 16 für die atmosphärischen Bedingungen während der Witterungszeit gelangen entsprechende Daten in den Rechner 5, die den jeweiligen Aufnahmen des Probestücks 1 zugeordnet werden und dazu dienen, eine schnelle und genaue Auswertung der Beständigkeit von Probestücken mit Bezug auf unterschiedliche Bewitterungsbelastungen durchzuführen. Die Daten der atmosphärischen Bedingungen sind für alle Benutzer der Bewitterungsstation zugänglich, im Gegensatz zu den Bilddaten der einzelnen Probestücke, die nur den Herstellern dieser Probestücke zugänglich sind.During the weathering period, the test piece 1 is recorded repeatedly at regular intervals, and the image data are stored in the computer 5 . Via an input device or a sensor 16 for the atmospheric conditions during the weather period, corresponding data arrive in the computer 5 , which are assigned to the respective recordings of the test piece 1 and are used to carry out a quick and precise evaluation of the resistance of test pieces with respect to different weathering loads . The data of the atmospheric conditions are accessible to all users of the weather station, in contrast to the image data of the individual test pieces, which are only accessible to the manufacturers of these test pieces.

Um die Abweichungen durch elektronische Schwankungen zu verringern, wird jedes Probestück 1 im Abstand von einer bis fünf Sekunden mehrmals aufgenommen und jedes Bild wird bis zu achtmal aufaddiert und erst dann im Speicher des Rechners 5 gespeichert.In order to reduce the deviations due to electronic fluctuations, each sample 1 is recorded several times at intervals of one to five seconds and each image is added up to eight times and only then is it stored in the memory of the computer 5 .

Es ist nicht erforderlich, daß ein während der Bewitterungszeit mehrmals aufgenommenes Probestück 1 jeweils paßgenau in die optische Achse der elektronischen Kamera 2 gebracht wird. Da nämlich die Abbildungsgröße aufgrund des gewählten Systems immer die gleiche ist, kann der Hersteller des Probestücks 1 bei der Auswertung verschiedener Aufnahmen desselben Probestücks 1 die verschiedenen Bilder elektronisch pixelgenau gegeneinander verschieben und paßgenau übereinanderlegen. Dadurch ist es möglich, auch kleinste Unterschiede zwischen zwei zeitlich nacheinander aufgenommenen Probestücken 1 zu erkennen und mittels eines Graustufenhistogramms auszuwerten. It is not necessary that a test piece 1 recorded several times during the weathering period is brought into the optical axis of the electronic camera 2 with a precise fit. Because the image size is always the same due to the selected system, the manufacturer of the specimen 1 can electronically shift the different images against each other when evaluating different recordings of the same specimen 1 and overlay them with a precise fit. This makes it possible to recognize even the smallest differences between two specimens 1 recorded one after the other and to evaluate them using a grayscale histogram.

Im dargestellten Beispiel läßt sich der Rechner 5 über eine ISDN-Schnittstelle 6 und eine digitale Telefonverbindung anwählen. Es sind dazu an jedem Auswerteort eine weitere ISDN-Schnittstelle 7a-7e vorhanden, an die sich ein Rechner 8a -8e anschließen läßt, der mit einem Darstellungsgerät 9a-9e verbunden ist.In the example shown, the computer 5 can be dialed via an ISDN interface 6 and a digital telephone connection. There are at each Auswerteort to another ISDN interface 7 7 a- e present, a computer 8 a to the - can connect 8 e which is provided with a display device 9 connected a- 9 e.

Jeder der Teilnehmer kann den Rechner 5 anwählen und erhält nach Angabe der Adresse, die nur ihm zugeordnet ist, die entsprechenden Daten der entsprechenden Probestücke 1 übermittelt.Each of the participants can select the computer 5 and, after specifying the address which is only assigned to him, receives the corresponding data of the corresponding test pieces 1 .

Durch die Kennung der Adressen ist gewährleistet, daß keiner der Teilnehmer fremde Bilddaten übermittelt bekommt.The identification of the addresses ensures that none of the Participant receives external image data.

Der Rechner 5 mit Speicher kann in seiner einfachsten Form so gestaltet sein, daß er nur die Zugriffsberechtigung eines Teilnehmers prüft und dann die gespeicherte Bilddatenmenge übermittelt. In diesem Fall erfolgt die gesamte Auswertung, d. h. das Erstellen der Graustufenhistogramme der Bilder, die Differenzbildung zwischen den Graustufenhistogrammen des unbewitterten Probestücks oder eines genormten Referenzfeldes und des bewitterten Probestücks zum Ermitteln der Oberflächenveränderung als Funktion der Bewitterung in den Rechner 8a-8e der Teilnehmer mit anschließender graphischer Darstellung der Veränderungen in den Darstellungsgeräten 9a-9e. In its simplest form, the computer 5 with memory can be designed in such a way that it only checks the access authorization of a subscriber and then transmits the stored amount of image data. In this case, the entire evaluation takes place, that is, the creation of the grayscale histograms of the images, the difference between the grayscale histograms of the unweathered specimen or a standardized reference field and the weathered specimen to determine the surface change as a function of the weathering in the computer 8 a- 8 e of the participants with subsequent graphical representation of the changes in the representation of devices 9 9 a- e.

Es ist jedoch auch möglich, den Rechner 5 so zu gestalten, daß die gesamte Auswertung bereits am Bewitterungsort erfolgt und durch Datenfernübertragung nur die Auswertungsergebnisse an die einzelnen Teilnehmer übermittelt werden.However, it is also possible to design the computer 5 so that the entire evaluation takes place at the weathering location and only the evaluation results are transmitted to the individual participants by remote data transmission.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer künstlichen Bewitterung von Probestücken im Labormaßstab ohne Datenfernübertragung eingesetzt, kann sich an den Rechner 5, der in diesem Fall die gesamte Auswertung vornimmt, direkt ein Darstellungsgerät 9 zur graphischen Darstellung der Oberflächenveränderungen als Funktion der Bewitterung anschließen.If the device according to the invention is used in connection with artificial weathering of test pieces on a laboratory scale without remote data transmission, a display device 9 for graphically displaying the surface changes as a function of the weathering can be connected directly to the computer 5 , which undertakes the entire evaluation in this case.

In Fig. 2 ist schematisch eine Aufnahmevorrichtung dargestellt.In Fig. 2, a recording device is shown schematically.

In einem lichtdichten Gehäuse 10 mit einem Fenster 11 für das aufzunehmende Probestück 1 sind die elektronische Kamera 2 und die Beleuchtungsvorrichtung 3 angeordnet. Die Innenoberfläche des lichtdichten Gehäuses 10 ist total lichtabsorbierend, und mattschwarz behandelt.The electronic camera 2 and the lighting device 3 are arranged in a light-tight housing 10 with a window 11 for the specimen 1 to be recorded . The inner surface of the light-tight housing 10 is totally light-absorbing and treated in matt black.

Die optische Achse der Kamera 2 steht senkrecht auf dem Probestück 1. Die Beleuchtungsvorrichtung 3 ist unter einem Winkel zwischen 45° und 60° zur optischen Achse der Kamera 2 angeordnet, wobei mittels Blenden 12, 13 der Strahlengang so beschränkt wird, daß nur das Fenster 11 beleuchtet wird. Auf diese Weise wird eine optisch harte Beleuchtung erreicht, die auch kleinste Details der Probe heraushebt, wobei die lichtabsorbierende Beschichtung des Gehäuseinneren bewirkt, daß keinerlei Reflexionen der Gehäusewände auf die Probe treffen.The optical axis of the camera 2 is perpendicular to the sample 1 . The lighting device 3 is arranged at an angle between 45 ° and 60 ° to the optical axis of the camera 2 , the beam path being restricted by means of diaphragms 12, 13 such that only the window 11 is illuminated. In this way, optically hard illumination is achieved, which highlights even the smallest details of the sample, the light-absorbing coating on the inside of the housing ensuring that no reflections of the housing walls hit the sample.

Da das Probestück 1 schräg beleuchtet wird, ergeben sich für die Lichtstrahlen unterschiedliche Abstände zum Probestück 1. Aus diesem Grunde wäre der lichtquellennächste Bereich des Probestück 1 stärker ausgeleuchtet als der lichtquellenfernste Bereich, um dieses jedoch auszugleichen sind im Strahlengang der Beleuchtungsvorrichtung 3 ein oder mehrere asymmetrische transparente Absorber 14, 15 angeordnet, die z. B. aus Graukeilen bestehen können. Hiermit ist es möglich, die Beleuchtungsintensität über das ganze Probenfeld auf weniger als 5% Abweichung einzustellen, indem die Graukeile 14, 15 von Hand solange verschoben werden, das sich eine gleichmäßige Beleuchtungintensität einstellt.Since the test piece 1 is illuminated obliquely, there are different distances from the test piece 1 for the light beams. For this reason, the area of the sample 1 closest to the light source would be illuminated more strongly than the area furthest from the light source, but in order to compensate for this, one or more asymmetrical transparent absorbers 14, 15 are arranged in the beam path of the lighting device 3 . B. may consist of gray wedges. This makes it possible to adjust the illumination intensity over the entire sample field to less than 5% deviation by manually shifting the gray wedges 14, 15 until a uniform illumination intensity is obtained.

Der Abstand der Kamera 2 zum Probestück 1 und die Objektivbrennweite sind so aufeinander abgestimmt, daß nur etwa ein Feld von 1 dm² abgebildet wird.The distance between the camera 2 and the sample 1 and the focal length of the lens are matched to one another in such a way that only a field of 1 dm² is imaged.

Durch die gewählte Gestaltung der Aufnahmevorrichtung ist es auch möglich, große Probestücke, z. B. Autotüren, zu vermessen, indem die Aufnahmevorrichtung mit dem Fenster 11 direkt auf ein größeres Probestück aufgelegt wird.Due to the selected design of the receiving device, it is also possible to large specimens, for. B. car doors to measure by placing the cradle with the window 11 directly on a larger sample.

Claims

1. A method for determining and evaluating surface changes on specimens exposed to natural or artificial weathering, in which

- the specimens before the weathering and during the weathering were recorded at predefinable time intervals using an electronic camera under defined and reproducible lighting and imaging conditions,
- digitized the pictures,
- stored in a computer,
- Grayscale histograms of the images are produced using the computer,
- by forming the difference between the grayscale histograms of the unweathered specimen or a standardized reference field and the weathered specimen, the surface changes are determined as a function of the weathering and
- The change is shown graphically or in tabular form.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Test pieces with directed, constant light one predeterminable color temperature are illuminated.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the test pieces at an angle of 45 ° to 60 ° Axis of the camera are illuminated.

4. The method according to claim 3, characterized in that a uniform illumination of the respective specimen by placed in the beam path of the lighting, asymmetrical transparent absorber is set.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during the weathering period the atmospheric conditions, like sunshine duration, Intensity of ultraviolet radiation, precipitation, registered, digitized and the grayscale histograms the surface changes are assigned.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the specimens before and during weathering at intervals of one to five seconds be recorded several times, each image up to eight times is added up and then saved.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that each sample has a has electronic readable address.

8. The method according to claim 7, characterized in that the Address from one placed on the sample Bar code exists.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the digitized images via remote data transmission in real time or from the Memory to one or more spatially distant Evaluation stations are transmitted.

10. The method according to claim 9, characterized in that for remote data transmission a digital telephone connection is used.

11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that the different evaluation stations these belonging specimens are assigned via their addresses and the corresponding digitized images just over these addresses are available.

12. Device for determining and evaluating surface changes on natural or artificial weathering exposed specimens ( 1 ) with

- an electronic camera ( 2 ) which is designed for the production of images of the specimens at predefinable time intervals and for the output of corresponding image signals,
a lighting device ( 3 ) which is designed for illuminating the test pieces under defined and reproducible conditions,
a digitizing device ( 4 ) connected to the electronic camera ( 2 ) and designed for converting the image signals into digitized image data,
- at least one computer ( 5, 8 a- 8 e) or is designed for storing the digitized image data and for creating grayscale histograms of the images,
- At least one display device ( 9 a- 9 e), which is designed for the graphic or tabular display of the surface changes of the weathered specimens as a function of weathering.

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the electronic camera ( 2 ) is arranged so that its optical axis is perpendicular to the surface of the specimen ( 1 ), and that the lighting device ( 3 ) is arranged so that the direction of illumination forms an angle of 45 ° to 60 ° for the test piece with the optical axis of the camera.

14. The apparatus according to claim 13, characterized in that the camera ( 2 ) and the lighting device ( 3 ) in a light-tight housing ( 10 ) with remission-free inner surfaces and with a window ( 11 ) for placing a test piece ( 1 ) are arranged.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that screens ( 12, 13 ) are arranged in the beam path of the lighting device ( 3 ), which limit the lighting to the window ( 11 ).

16. Device according to one of claims 13 to 15, characterized in that at least one adjustable, asymmetrical, transparent absorber ( 14, 15 ) is arranged in the beam path of the light source ( 3 ).

17. The apparatus according to claim 16, characterized in that the absorber ( 14, 15 ) consists of a gray wedge.