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Verfahren zum Bestimmen der Reflexionsfähigkeit Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Bestimmen der Reflexionsfähigkeit. Das Verfahren beruht auf der
bekannten Tatsache, daß jede rauhe Fläche, je nachdem unter welchem Winkel sie betrachtet
wird, verschieden reflektiert. Der Blickwinkel ist in der weiteren Beschreibung
Glanzwinkel genannt; er ist das Komplement des Lichteinfallswinkels. Bis zu einem
bestimmten Glanzwinkel werden die von einem Objekt ausgehenden Lichtstrahlen an
einer rauhen Fläche regulär reflektiert. Die Abbildung des Objekts erfolgt scharf
wie in einem guten Spiegel. Mit der Vergrößerung des Glanzwinkels macht sich dann
von einer bestimmten Winkelstellung an neben der regulären die diffuse Reflexion
bemerkbar. Je mehr der Winkel wächst, um so mehr nimmt auch der diffuse Anteil der
Reflexion zu.
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Bei immer weiterer Vergrößerung des Glanzwinkels wird das Objektbild
ganz verschwommen, bis es völlig verschwindet.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art hat man bisher die Reflexionsfähigkeit
einer spiegelnden Fläche aus dem Winkel bestimmt, bei dem die Abbildung der Marke
unscharf zu werden beginnt. Die Bestimmung dieses Winkels ist aber sehr schwierig,
da sie in weitem Maße vom Beobachter abhängt, weil es sehr schwierig festzustellen
ist, wann ein Bild noch scharf ist und wairn es gerade zu verschwimmen beginnt.
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Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß bei einem Verfahren
zum Bestimmen der Reflexionsfähigkeit, bei dem eine Beobachtungseinrichtung, die
Prüffläche und eine Einstellmarke relativ zueinander gedreht werden und die Güte
des Spiegelbildes der Einstellmarke gemessen wird, die genannten Teile so lange
zueinander gedreht werden, bis das Spiegelbild der Marke auf der Prüffläche infolge
diffuser Reflexion völlig verschwindet.
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Die Wald dieses Winkels hat den Vorteil, daß er größer ist als der
entsprechende Winkel nach dem bekannten Vorschlag. Und vor allem ist die Bestimmung
dieses Winkels nicht in dem Maße vom Empfinden des Beobachters abhängig, wie angestellte
Versuche einwandfrei bewiesen haben. Durch den Vorschlag der Erfindung wird also
einmal der Fortschritt erzielt, daß es möglich ist, nach dem -Glanzwinkelverfahren
Oberflächen großer Rauhigkeit zu prüfen, und zum anderen ist die Bestimmung des
Winkels, bei dem die reguläre Reflexion gerade völlig verschwindet, genauer, vom
Beobachter unabhängiger iu bestimmen.
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Um das vorliegende Verfahren insbesondere zum Prüfen der Oberflächenrauhigkeit
verwenden zu können, sind folgende bauliche Ausgestaltungen zweckmäßig: Bei dem
bekannten Gerät zum Bestimmen des Grenzwinkels, wo die reguläre Reflexion gerade
aufzuhören beginnt, hat man bereits als Objekt, dessen Bild von der rauhen Fläche
reflektiert werden soll, eine Skala verwendet.
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Auch für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens ist es vorteilhaft,
Skalen zu verwenden. Die scheinbare Flächenverkleinerung verläuft nach einer Cosinusfunktion
des Glanzwinkels. Daraus ergibt sich, daß bei gleichartig beschaffenen Einstellmarken
der Skala der Winkel, unter dem ein deutliches Spiegelbild beobachtet wird, keine
lineare Funktion der Rauhigkeit ist. Zum Erreichen eines linearen Maßstabes für
die Rauhigkeit, d. h. zum Erzielen eines konstanten Verhältnisses Rauhigkeitsuntersc.
hied zu Skalenstrecke ist also das Winkelgradmaß ungeeignet. Die Winkelunterteilung
muß vielmehr so beschaffen sein, daß mit zunehmendem Glanzwinkel auch die Abstände
der Skalenteile (Einstellmarke) sich gegeneinander vergrößern. Um Oberflächen mit
innerhalb eines größeren Bereiches liegenden Rauhigkeiten messen zu können, müssen
sich die Skalen über einen größeren Winkelbereich erstrecken. Dieser Bereich kann
jedoch nicht größer als go0 sein, da die Reflexion nur bei Einfalls- bzw. Reflexionswinkeln
zwischen oO und 900 stattfindet. Zur Erweiterung des Meßbereiches wird bei dem neuen
Meßverfahren eine in gleichen Abständen unterteilte Kreisskala benutzt, deren Skalenmarken
mit wachsendem Glanzwinkel aus einer zunehmenden Anzahl von Einzelheiten bestehen,
so z. B. können als Skalenmarken gerasterte Striche versendet werden, deren Rasterung
nach einer bestimmten Funktion verfeinert wird. Nach einer weiteren Ausführung werden
die Skalenmarken in gleichem Abstand voneinander angeordnet, besitzen aber verschiedene
Strichstärken.
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Durch diese Maßnahmen wird aber nicht nur eine Erweiterung des Meßbereiches
erzielt, sondern auch erreicht, daß der Glanzwinkel linear mit der Rauhigkeit verläuft.
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Unter Verzicht auf eine gleichmäßige Teilung des Maßstabes läßt sich
eine Erweiterung des Meßbereiches auch dadurch erreichen, daß zwei oder mehrere
gegeneinander auswechselbare Einstellskalen mit gleichmäßig angeordneten, aber in
verschiedenen Feinheitsgraden ausgeführten Einstellmarken angewandt werden.
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In der Zeichnung ist an Abb. I schematisch eine Vorrichtung zur Ausübung
des Verfahrens gezeigt. Die Abb. 2 zeigt eine Skala zur Verwendung in der Vorrichtung
nach Abb. I mit sich in ihrer geometrischen Form ändernden Skalenmarken, und Abb.
3 zeigt diel mit a, b und c bezeichnete andere Skalen, die untereinander auswechselbar
sind und verschieden feine Marken in verschie--dener Teilung besitzen.
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P stellt einen Prüfkörper im Schnitt serk recht zu seiner Oberfläche
dar. B ist eine Beobachtungseinrichtung, welche eine bestimmte, gegebenenfalls auch
veränderliche Blickrichtung nach der Oberfläche festlegt.
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E bedeutet die Einstellmarke, deren Spiegel bild in der Oberfläche
von P bei B beobachtet wird. Die Einstellmarke wird in eine solche Stellung gebracht,
daß sie in der durch die Beobachtungseinrichtung und durch die Stellung der Prüffläche
festgelegten Reflexionsrichtung liegt, also a' = a ist. Zweckmäßigerweise werden
mehrere Einstellmarken benutzt, die, je nachdem der Beobachter eine feste Blickrichtung
beibehält und der Glanzwinkel durch Drehung des Prüflings um eine in einer Oberfläche
liegende AcbseA verändert oder der Beobachter seine Stellung gegenüber dem feststehenden
Prüfling ändert, auf einem halbkreis- oder viertelkreisförmigen Skalenbogen S bzw.
S' angeordnet sind. Die Skala wird entweder im ganzen beleuchtet, oder eine Beleuchtungseinrichtung
ist so mit dem Prüfkörper bzw. mit der Beobachtungseinrichtung gekoppelt, daß jeweils
nur immer die in B erscheinende Einstellmarke mit bestimmter Stärke beleuchtet wird.
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Bei Beginn der Messung wird der Prüfkörper P um eine in seiner Oberfläche
liegende Achse so weit gedreht, bis die Prüffläche mit der durch die Beobachtungsein.
richtung festgelegten Beobachtungsrichtung nach dem Anfang der Skala, z. B. nach
Abb. 2, zusammenfällt (Ausgangsstellung für die Messung). Beim Durchdrehen des Prüfkörpers
P entgegen dem Uhrzeigersmn erscheinen dem Beobachter bei B in der sich scheinbar
vergrößernden Prüffläche nacheinander als Spiegelbild die Einstellmarken der Skala,
denen je eine Zahl (Rauhigkeitsmaßzahl) zugeordnet ist. Mit größer werdendem Winkel
a wird das Spiegelbild immer undeutlicher, und voii einer durch die Rauhigkeit der
Prüffläche bestimmten Stellung an tritt keine Spiegelung mehr auf. Die Rauhigkeitsmaßzahl
der Prüffläche ist die der eben noch erkennbaren Einstellmarke zugeordnete Zahl.
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Da die für die Ausführung des Verfahrens erforderliche Relativbewegung
zwischen Prüffläche, Beobachtungseinrichtung und Einstellmarke der Skala bzw. Skalenbeleuchtung
auf verschiedene Weise zu erreichen ist, läßt
sich die Vorrichtung
auch so ausbilden, daß sie auf die zu prüfende Fläche aufgesetzt werden kann, mithin
ein besonders angefertigter Prüfkörper nicht notig ist. In diesem Falle sind die
Skalenbeleuchtung und die Beobachtungseinrichtung durch entsprechende Getriebeelemente
auf Kurvenbahnen 0. dgl. so zu bewegen, daß sie immer in der jeweils einander zugeordneten
Einfalls- und Refiexionsrichtung des Lichtstrahles liegen.
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Das Rauhigkeitsmeßverfahren läßt sich nicht nur mit Strahlen des sichtbaren
Lichtes, sondern auch mit allen anderen Strahlenarten entsprechend durchführen.