DE8417621U1 - Gerät zur Reflexionsmessung an farbigen Objekten - Google Patents
Gerät zur Reflexionsmessung an farbigen ObjektenInfo
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Description
Vi; _
• zur Reflexlonsmeasunq.
• ' an farbigen Objekten
Die Neuerung betrifft ein Gerät zur Reflex Ionsmessung
* an farbigen Objekten gemäß Oberbegriff des Hauptanspruches.
0er Refle xionsmessung an farbigen Objekten liegen
1m wesentlichen zwei Aufgaben zugrunde. Die erste besteht darin, den Farbort von Körperfarben zu bestimmen,
wobei der Farbort durch zwei Farbkoordinaten und eine Helligkeitekoordinateeindeutig definiert
1st. Farbmessungen dieser Art fallen hauptsächlich dort an, wo eine bestimmte und gleichbleibende
Farbgebung an Industriellen Serienprodukten gewährleistet werden soll. Die zweite Aufgabe hat Farbdichtemessungen
zum Ziel. Hierbei wird das Refle -Λ
xions- bzw. Absorptionsvermögen von Farben 1m Verhältnis
zur farblos weißen Fläche festgestellt. Diese Art der Messung hat Ihre wichtigste Anwendung
1n der Druckindustrie und In der Druckformherstellung gefunden. Dabei geht es Im Wesentlichen darum,
anhand der Heßfelder einer Kontroll-Leiste, die ständig mitgedruckt wird, die Obereinstimmung zwischen
Andruck und Auflagendruck zu überwachen, wobei der Andruck das verbindliche Muster darstellt.
Besonders für den zuletzt genannten Anwendungsbereich sind schon leistungsfähige Geräte entwickelt
worden, darunter vor allem auch leichte, kompakte Handgeräte. Eine Normung der grundlegenden Meßbedingungen
hat die notwendigen Voraussetzungen geschaffen, daß mit verschiedenen Gerätetypen vergleichbare Meßergebnisse erzielbar sind. Bei diesem
Stand der Technik sind die Bemühungen hauptsächlich
darauf gerichtet, die Bedienbarkeit der Geräte hinsichtlich einer schnellen und fehlerfreien Handhabung
zu verbessern.
Ein wesentlicher Mangel solcher vorbekannten Geräte besteht darin, daß sie mit einem Filterrad bestückt
sind, das von Hand für die Messung einer bestimmten Farbe in eine entsprechende Filterposition gedreht
werden muß. Die manuelle Einstellung der Filterposition ist besonders umständlich in Verbindung
mit der sog. Nullkalibrierung. Das ist jener Meßvorgang, bei dem die Farbdichte der Meßfilter für
das unbedruckte Papierweiß ermittelt und gespeichert wird. Hierbei ist es notwendig, das Filterrad
nacheinander in alle Filterpositionen einschl. der filterlosen Weißposition zu drehen. Die Nullkalibrierung,
die mit Rücksicht auf die Sicherheit der Meßwerte möglichst oft und vor jeder größeren Meüreihe durchgeführt werden sollte, wird
dadurch zu einem umständlichen und auch zeitraubenden Prozeß.
: : .J 6
Unter diesem Aspekt sind Geräte entwickelt worden, die ein motorisch angetriebenes, ständig rotierendes
Filterrad aufweisen. Dadurch entfällt die manuelle Anwahl, und die Farbdichten der verschiedenen Meßfilter
stehen in kurzer zeltlicher Folge abrufbereit zur Verfügung. Unbefriedigend an dieser vorbeitannten
Lösung bleibt jedoch der dafür notwendige mechanische Aufwand und die damit verbundene Störanfälligkeit.
Außerdem verkürzt der Stromverbrauch des Antriebsmotors die Betriebsdauer der heute üblicherweise
mit kleinen Akkumulatoren gespeisten Handmeßgeräte.
Aus dieser Erkenntnis heraus sind Versuche unternommen worden, das Filterrad ganz zu umgehen. Das
Ergebnis sind Geräte, die in Verbindung mit einer 0/45°-Meßgeometrie für die Lichtsammlung unter 45°
zur Meßfläche mit mehreren im Kreisverband angeord-
f~\ neten Fotoelementen versehen sind. Für jede Filter
farbe sind mehrere, bspw. drei Fotoelemente vorgesehen,
wobei vor das Fenster jedes Fotoelements e.n entsprechendes Filter gestellt wird, was für die
drei Filterfarben und weiß und für drei Fotoelemente pro Farbe insgesamt zwölf Fotoelemente ergibt.
Deren Anordnung im Kreis ist derart getroffen, daß die Filterfarbe von Fotoelement zu Fotoelement
wechselt. Hierin besteht der grundlegende Mangel dieser vorbekannten Geräteausbildung. Die aus
mehreren Gründen vorteilhafte und in den einschlä-
• ·
U·.:»· 12-65
gigen Normen vorgeschriebene ringförmige Beleuchtung
oder Lichtsammlung existiert nämlich nicht mehr, sondern ist auf drei oder maximal.4 Punkte pro Farbe
reduziert.
Hinzu kommt der Aufwand von zwölf oder mehr Foto-. elementen einschl. deren Filter, das Problem einer
raumsparenden und geometrisch exakten Anordnung und die Notwendigkeit, die unterschiedlichen Empfindlichkeiten
der Fotoelemente innerhalb einer Farbe korrigieren zu müssen.
- Der Neuerung Hegt demgemäß die Aufgabe zugrunde,
ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, bei grundsätzlich zu fordernder einfacher
Handhabung des Gerätes durch spezielle Anordnung mehrerer Fotozellen die"gle1chtnäß1ge Ru
umbeleuchtung der Meßöffnung unbeeinträchtigt zu lassen und die Zahl von Fotozellen und Farbmeß-
"^ filtern auf das notwendige Maß zu reduzieren und
damit die Möglichkeit zu schaffen, ggf. weitere Zusatzfilter für alle Fotozellen geme1nsam-w1rkend
anordnen zu können.
Diese Aufgabe 1st mit einem Gerät der eingangs genannten Art nach der Neuerung durch die 1m Kennzeichen
des Hauptanspruches angeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich
nach den Unteransprüchen.
Grundlage für diese Lösung ist die Anwendung der gleichfalls normentsprechenden 45/0° Meßgeometrie,
einer Heßanordnung bei der die Beleuchtung unter
45° und die Lichtsammlung senkrecht zur Meßflache
erfolgen. Hierbei kann für die ringförmige Beleuchtung auf bekannte und kostengünstige Lösungen zu·
rückgegriffen werden. Voraussetzung dafÜY 1st aber die erfindungsgemäße Konzentration aller notwendigen
Fotozellen im Zentrum des Meßkopfes über der Meßöffnung, wobei durch die Lichtführungselemente
fUr eine gleichmäßige Beaufschlagung der Fotozellen
mit dem Meßlicht gesorgt 1st, verbunden mit dem Vorteil, Zusatzfilter in den nur einen von der Meß-.
öffnung in das innere des Meßkopfes gehenden Meßlichtstrahl einschalten zu müssen, der erst danach
auf die Fotozellen aufgeteilt wird.
Das - neuartige ;.v. Gerät wird nachfolgend anhand
der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Es zeigen schematisch
F1g.1y das Gerät in perspektivischer Darstellung;
F1g.1y das Gerät in perspektivischer Darstellung;
Flg. 2/ eins V/orderaneicht '[.'^ ... des Gerätes
und
Fig.1-3. Schnitte zu verschiedenen AusfUhrungsformen
des Meßkopfes.
Zunächst wird auf die Fig. 3-5 Bezug genommen und der Meßkopf erläutert. Für die ringförmige Beleuchtung
der Meßfläche 1 wird das bekannte Prinzip einer Kondensorlichtquelle 3 benutzt, die aus
einem Parabolspiegel '2. einer gasgefüllten Wolframlampe und einer asphärischen Linse .4. besteht.
Die genannten Elemente sind in einem Metalltubus 5 angeordnet, der zur Meßfläche hin mit einer
Blende .6 abschließt, die das Meßfeld begrenzt und gegen das Raumlicht abschirmt. Der Metalltubus 5
ist Teil des gesamten Meßkopfes. Für die Lichtsammlung sind vier Fotozellen .7 bzw. Fotodioden vorgesehen,
von denen allerdings nur zwei dargestellt sind. Drei der Fotozellen haben y/or ihrem Eingangsfenster
jeweils ein Farbmeßfilter stehen, wobei
für Farbmessungen an Druckkontrollstreifen im allgemeinen genormte, schmalbandige Filter mit den Farben
Rot, Grün und Blau verwendet werden. Die vierte Fotozelle ist für Weißmessungen bestimmt und trägt kein
Filter. Für die Lichtverteilung dient ein vierstrangiger Glas- oder Kunststofflichtleiter .8., der im
Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 das Lichtführungselement 13 bildet. Die Querschnitte der Stränge
und der Querschnitt des gemeinsamen Teils werden zweckmäßiger Weise kreisförmig ausgebildet. Um
Lichtverluste klein zu halten, sind die Austrittsflächen der Lichtleitarme unmittelbar an das Filter
und an das Fenster der Fotozellen herangeführt. Die Fläche des lichtempfindlichen Gitters der Fotodioden
wird etwas größer als die Lichtaustrittsfläche gewählt.
Es hat sich gezeigt, daß Lichtleiter, die aus einzelnen Fasern bestehen, am einfachsten herzustellen
sind und eine sehr gleichmäßige Lichtverteilung gewährleisten. Die Enden der Lichtleiter
sind wie üblich durch Metallhülsen gefaßt. Auf Grund der kurzen Lichtleitwege und der damit generell kleinen
Lichtverluste werden mit Lichtleitern aus Glas und Kunststoff gleichgute Werte erreicht. Grundsätzlich
können auch monomassive Lichtleiter vtrwendet werden, die aus vier Glas- oder Kunststoffstäben gebildet
sind. Um den öffnungswinkel der Lichtsammlung auf den genormten Winkel von maximal 10° zu
begrenzen, stecken die Lichtleiter in einem Metallrohr, das die Lichtabschirmblende 9 bildet und dessen
Durchmesser und Länge entsprechend abgestimmt
ί sind. Im oberen Teil ist das Metallrohr als Träger
für die Fotodioden ausgebildet.
Eine weitere Vereinfachung des Meßkopfes ist erreichbar,
wenn anstelle von vier Fotoelementen nur drei Fotoelemente für die Messung der Farbsignale
verwendet werden w><! auf ein eigenes Fotoelement
für das Weißsignal verzichtet wird. In diesem Fall wird das Weißsignal durch eine geeignete elektronische
Auswertung der drei Farbsignale gewonnen.
Zusätzlich zu den Farbfiltern vor den Fotoelementen werden in den Strahlengang des von der Prüffläche
ankommenden Lichts häufig weitere Filter eingefügt. Zweck dieser Filter 1st es, das ankommende Licht
Insgesamt (also fUr alle vier oder drei Fotoelemente
gemeinsam) 1n einer bestimmten Welse zu beeinflussen. Derartige Filter 10 werden deshalb zweckmäßigerweise
unmittelbar vor der Eintrittsfläche des Lichtleiters angeordnet. Im wesentlichen kommen
drei Filterarten in Betracht:
1. Polarisationsfilter, insbesondere Zirkularpolarisationsfilter,
die dazu beitragen, daß an nassen und getrockneten Druckfarben gleichhohe Dichtewerte gemessen werden;
2. Filter zur Korrektur der Farbtemperatur des Meßlichts, bspw. auf den von der Norm vorgeschriebenen
Wert und
3. Filter zur Anpassung der spektralen Helligkeitsempfindlichkeit der Fotoelemente an die HeIHgkeitsempfindlichkeit
des menschlichen Auges oder bestimmter Fotomaterialien.
Das Ausführungsbeispiel gem. Fig. 3 ist geeignet, die Funktion eines Filterrades voll zu ersetzen
und dessen Nachteile zu vermeiden. Neben dem Fortfall jeglicher beweglicher Teile besteht ein zusätzlicher
Vorteil darin, daß die Fotoelemente und ihre Filter hermetisch nach außen abgeschlossen sind und
demgemäß sind Staub und Beschädigungen jeglicher Art
an den Filtern und an den Eingangsfenstern der Fotozellen ausgeschlossen. Alle vier Fotodioden werden
vom Licht der Meßfläche gleichmäßig und gleichzeitig beaufschlagt. Damit sind die Meßwerte für alle
Farben jederzeit durch einfachen Tastendruck abrufbereit oder können gleichzeitig angezeigt werden.
Durch eine geeignete elektronische Auswertung der Meßsignale kann eine automatische Farbbestim-α
mung ermöglicht werden.
In diesem Fall wird die Anzeige der Dichtewerte automatisch mit der Angabe der entsprechenden
Filterfarbe ergänzt.
Bei der Ausführungsform nach Fig.4 ist der Lichtleiter
gemäß Fig. 1 durch ein Linsensystem ,11. ersetzt, das im Wesentlichen aus einer Sammellinse und
einer Streulinse besteht. Die Meßfilter .12. befinden sich vor den Fotozellen .7 . Zusätzliche
Filter 10 -, die das gesamte ankommende Licht verändern,
können vor oder hinter dem Linsensystem angeordnet werden. Die Ausführungsform gemäß Fig.Λ
gewährleistet wieder eine Lichtsammlung mit einem öffnungswinkel von 10° und eine gleichmäßige Lichtverteilung
auf die vier oder drei Fotoelemente« Bis zu einem gewissen Grade nachteilig sind aber höhere
Lichtverluste, weil die Eintrittsfenster der Dioden nur mit einem Teil des gesamten verfügbaren Lichtes
beaufschlagt werden. Dabei sind die Lichtverluste
für nur drei Fotodioden kleiner als für vier Foto-
dioden, weil drei Fotodioden eine raumgünstigere
Anordnung zulassen. Versuche haben jedoch ergeben, daß auch mit dieser Ausführung bei entsprechender
Wahl der Lichtstärke der Lichtquelle hinreichend starke Meßsignale erhalten werden. In allen anderen
Punkten 1st diese Ausführungsform gleichwertig zu der gemäß Fig.3 .
Bei der Ausführungsform nach Fig.5. ist für eine wirksame
Lichtverteilung jede Fotozelle 7 mit einer eigenen Sammellinse 14 bestückt, die das von der
Meßfläche ankommende Licht auf das lichtempfindliche
Gitter der Diode fokussiert. Besonders geeignet sind lichtstarke asphärische Linsen, die mit Rücksicht
auf kleine Abmessungen eine Brennweite von wenigen Millimetern besitzen. Im Handel sind Dioden erhältlich,
die bereits mit einer solchen Linse ausgestattet sind. Derartig komplettierte Dioden stellen
eine sehr preiswerte und auch effektive Lösung dar. Allerdings wird ein optimaler Grad der Lichtausbeute
in der Regel nur mit Linsen erreicht, deren optische Werte exakt auf die geometrischen Verhältnisse des
hier vorliegenden Meßkopfes abgestimmt worden sind. Die Meßfilter 12 können vor der Sammellinse 14
oder Zwischensammellinse und Fotozelle angeordnet werden. Weiterhin können die Linsen 14 selbst mit
einer Filterschicht versehen sein, wofür im Falle plankonvexer Asphären vor allem die Planfläche in
Betracht kommt. Wie in den voran beschriebenen Aus-
führungsfcrmen können auch hier in den gemeinsamen
Strahlengang zusätzliche Filter .10 eingefügt werden, wobei diese Filter zugleich dazu benutzt werden
können, das optische System staubdicht abzuschließen. Der öffnungswinkel des ankommenden Lichtes kann wiederum
durch eine Blende oder eine gleich-wirksame Einrichtung auf einen bestimmten Wert begrenzt werden.
Die Lichtsammlung dieses Ausführungsbeispieles erreicht nicht den Wirkungsgrad der Ausführungsform
gem. Fig. 5» ist aber deutlich besser als die gemäß Fig. 4. Auch hier ist die Lichtausbeute für drei
Fotoelemente günstiger als für vier.
Allen drei Ausführungsformen ist gemeinsam, daß sie grundsätzlich auch für Transmissionsmessungen
verwendbar sind.
Hierbei ist die Funktion des optischen Systems des Meßgerätes auf die Lichtsammlung beschränkt,
d.h., die Lichtquelle 3 wird einfach niciJt eingeschaltet,
und die Beleuchtung des Meßfeldes erfolgt durcn eine Lichtquelle außerhalb des Meßgerätes.
Je nach Anforderung kann als Lichtquelle ein einfacher Leuchttisch dienen, oder es wird eine speziell
dafür konstruierte Beleuchtungseinrichtung verwendet, wobei für Farbdichtemessungen in der
Kegel Lichtquellen erforderlich sind, die ein gerichtetes und entsprechend intensives Meßlicht mit
finer bestimmten Farbtemperatur liefern.
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Unter Bezug auf Fig. 1, in der das ganze Gerät verdeutlicht ist. werden die gemessenen Werte in einem
Anzeigefeld 23 , neben dem sich entsprechende Schalttasten 24. befinden, angezeigt. Zwecks Obertragung
bestimmter Meßdaten kann das Gehäuse !15 des Gerätes mit einem Meßdaten-Sendefenster 16
versehen sein, von dem aus mittels eines dahinter im Gehäuse befindlichen Meßdatensenders die Meßda-
d.h. ahne Kabel
ten direkt/an den Empfänger bspw. eines Druckers
ten direkt/an den Empfänger bspw. eines Druckers
übertragen werden können. Vorzugsweise werden for die
Datenfernübertragung Impulse des infraroten Lichtes verwendet.
ein formangepaßter Absetzsockel .17 mit Netzanschluß-Ladungsadapter
18 , wobei in den Formanschlußflächen 21, 22 von Sockel !17 und Gehäuse
15 Ladungsstromübertragungskontakte 19, 20
angeordnet sind.
Durch diese vorteilhafte und an solchen Geräten erstmalig benutzte Ausbildung ist gewährleistet,
daß die im Gehäuse 15 angeordnete Stromquelle (nicht dargestellt),die eine kabelfUhrungsfreie
Handhabung des Gerätes ermöglicht, bei Absetzung auf den Sockel 17 ständig aufgeladen wird, was
für die einwandfreie Funktion des Gerätes bei den beschriebenen Meßvorgängen nicht unwesentlich
1st.
Claims (9)
1. Gerät zur ReflexionameBsung ' · ■ an farbigen
Objekten, bestehend aus einen in einem eine aufladbare Stromquelle enthaltenden Gehäuse angeordneten
Meßkopf mit Lichtquelle, mehreren mit vorgeschalteten Farbfiltern versehenen Fotozellen, angeordnet
oberhalb der Lichtaustrittsöffnung des auf das Objekt aufsetzbaren Meßkopfes, dadurch gekennzeichnet,
daß 1ώ Meßkopf (S1) des
Gehäuses (15) über der rundum gleichmäßig unter 45° beleuchtbaren Meßöffnung (Γ) mindestens drei
Fotozellen (7) angeordnet und zwischen der Meßöff-"—g —und den Fotozellen (7) zu deren gleichmäßigen
Meßlichtbeaufschlagung Lichtführungselemente (13) innerhalb einer rohrförmigen Lichtabschirmblende (9)
mit maximal 10° Öffnungswinkel angeordnet sind, Über denen die Fotozellen lichtdicht in die Lichtabschirmblende
(9) eingebunden sind.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die LichtfUhrungselemente (13) als für jede Fotozelle (9) separate Lichtleiter (8)
ausgebildet sind.
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die LichtfUhrungselemente (13) 1n
Form eines fUr alle Fotozellen (7) wirksamen Linsen-
2 ·
systems (11) ausgebildet sind.
4. Gerät nach Anspruch 1,da durch gekennzeichnet,
daß die Lichtführungselemente (13) in Form einer vor jeder Fotozelle (7) angeordneten
Sammellinse (14) ausgebildet sind.
5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 -A, dadurch
gekennzeichnet, daß vor den für die
Farbsignalmessung bestimmten Fotozellen (7) entsprechende Farbmeßfilter (12) angeordnet sind.
Farbsignalmessung bestimmten Fotozellen (7) entsprechende Farbmeßfilter (12) angeordnet sind.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 -5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Meßöffnung
(1') und den Lichtführungselementen (13)
ein oder mehrere zusätzliche Filter (10) wie Polarisationsfilter, Farbtemperatur-Beeinflussungsfilter, Filter zur Beeinflussung der spektralen Helligkeitsempfindlichkeit angeordnet sind.
ein oder mehrere zusätzliche Filter (10) wie Polarisationsfilter, Farbtemperatur-Beeinflussungsfilter, Filter zur Beeinflussung der spektralen Helligkeitsempfindlichkeit angeordnet sind.
7. Gerät nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Farbmeßfilter (12) als Beschicht;mgen der Sammellinsen (14) ausgebildet sind.
gekennzeichnet, daß die Farbmeßfilter (12) als Beschicht;mgen der Sammellinsen (14) ausgebildet sind.
8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß am Gehäuse (18) ein Meßdatensendefenster (16) angeordnet ist.
9. Gerät nach Anspruch 1,dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (15) an einen sepa
raten,mit Ladungsadapter (18) versehenen Absetzsockel (17) angepaßt ausgebildet ist und im Bereich
von Formanschlußflächen (21, 22) von Sockel (17) und Gehäuse (15) LadungsstromUbertragungskontakte
(19,20) angeordnet sind.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19848417621 DE8417621U1 (de) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | Gerät zur Reflexionsmessung an farbigen Objekten |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19848417621 DE8417621U1 (de) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | Gerät zur Reflexionsmessung an farbigen Objekten |
Publications (1)
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DE8417621U1 true DE8417621U1 (de) | 1986-01-16 |
Family
ID=6767752
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19848417621 Expired DE8417621U1 (de) | 1984-06-09 | 1984-06-09 | Gerät zur Reflexionsmessung an farbigen Objekten |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE8417621U1 (de) |
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- 1984-06-09 DE DE19848417621 patent/DE8417621U1/de not_active Expired
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