ES2202595T3 - Procedimiento y dispositivo para la medicion del desarrollo de superficies reflectantes. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO PARA MEDIR EL RECORRIDO DE UNA SUPERFICIE REFLECTANTE (2) DE UN OBJETO, QUE COMPRENDE LOS PASOS SIGUIENTES: PROYECTAR UNA CONFIGURACION DEFINIDA DE AL MENOS DOS INTENSIDADES LUMINOSAS DIFERENTES SOBRE LA SUPERFICIE QUE SE DEBE MEDIR; OBSERVAR AL MENOS UNA SECCION (7) DE LA SUPERFICIE POR MEDIO DE AL MENOS UNA CAMARA; Y EVALUAR LA SECCION OBSERVADA SOBRE LA BASE DE LOS DATOS DE LA CAMARA. LA INVENCION PROPORCIONA UN PROCEDIMIENTO DE SIMPLE DISEÑO Y CONTROL PRECISO, DADO QUE LA CONFIGURACION PRODUCE UNA IMAGEN ESPECULAR (6) EN LA SUPERFICIE REFLECTANTE, Y PORQUE LA SECCION OBSERVADA (7) COMPRENDE UNA SECCION DE LA IMAGEN ESPECULAR DE LA CONFIGURACION. LA INVENCION SE REFIERE ADEMAS A UN DISPOSITIVO PARA DETERMINAR EL RECORRIDO DE LA SUPERFICIE REFLECTANTE DE UN OBJETO, COMPRENDIENDO DICHO DISPOSITIVO MEDIOS PARA GENERAR UNA CONFIGURACION LUMINOSA, Y TENIENDO AL MENOS UNA CAMARA PARA OBSERVAR AL MENOS UNA SECCION DE LA SUPERFICIE. LA INVENCION PROPORCIONA UN DISPOSITIVO DE SIMPLE DISEÑO Y CONTROL PRECISO, DADO QUE LA CAMARA SE AJUSTA CON EXACTITUD A UNA IMAGEN ESPECULAR DE LA CONFIGURACION DE LOS RAYOS DE LUZ.

Description

Procedimiento y dispositivo para la medición del desarrollo de superficies reflectantes.

La invención se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

Se conocen por la práctica varios procedimientos por contacto para la medición del desarrollo de superficies de objetos planos o curvados, en los que, por ejemplo, miembros de exploración desplazables pneumáticamente se desplazan hasta que hacen tope contra el objeto a medir y alimentan una señal, correspondiente al trayecto de desplazamiento, a una unidad de cálculo, que a partir de ella determina la distancia local, y partiendo de una pluralidad de tales mediciones, emite una indicación sobre el desarrollo de la superficie del objeto. El empleo de tales procedimientos de medición y de los dispositivos correspondientes es costoso, puesto que en atención a la sensibilidad del objeto a medir, el palpador de medición solamente se puede desplazar lentamente, posiblemente daña el objeto o su superficie (por ejemplo con arañazos, huellas) y, además, el intervalo de temperaturas, en el que se pueden emplear tales técnicas, es muy limitado. Por lo tanto, tales procedimientos de medición táctiles son inferiores la mayoría de las veces a los procedimientos de medición sin contacto.

El documento JP-A-61223605 muestra una instalación y un procedimiento para la inspección de una forma superficial, en los que se ilumina una placa patrón de tiras a través de una fuente luminosa y se irradia la superficie del objeto de ensayo reflectante. En un ángulo de reflexión que corresponde al ángulo de incidencia está montada una cámara, que transmite la imagen tomada a un sistema de procesamiento de imágenes, donde es comparada con un patrón de una superficie lisa que está memorizado en una unidad de procesador. Las tomas sirven para la evaluación de la planeidad de la superficie observada, y no permiten una medición cuantitativa de la superficie de objetos.

El documento DE-A-24 39 988 muestra una instalación y un procedimiento para la detección de errores limitados localmente en superficies curvadas. En este caso, se desplaza luz fuertemente concentrada, generada por un generador de luz, a lo largo de una rejilla constituida por líneas horizontales y verticales, donde un múltiplo del espesor de las líneas permanece como distancia entre las líneas vecinas. La luz es proyectada sobre la probeta y es observada bajo un ángulo diferente del ángulo de proyección por medio de una cámara de televisión. La cámara observa un fragmento de la imagen del patrón reproducido, siendo seleccionados diferentes los ángulos del láser y de la cámara. Una deformación local de la parte de la carrocería es determinada a través de desviaciones en el desarrollo de la línea observada.

El Artículo de Kiyasu y col. "Measurement of the 3-D Shape of Specular Polihedrons Using an M-Array Coded Light Source", publicado en "IEEE

\hbox{Transactions}

on Instrumentation and Measurement", vol. 44, Nº 3 (Junio de 1995), páginas 775-778 muestra un banco de medición para la medición de objetos tridimensionales poligonales, en el que la imagen de una instalación de iluminación plana sobre una superficie reflectante es registrada por una cámara CCD de acuerdo con un procedimiento adecuado para superficies no reflectantes. La evaluación de la imagen determina para cada punto de la imagen, a partir de un vector normal a calcular, la orientación de una faceta poligonal.

El Artículo de Corner, K. Y col. "Schnelle Planitätmessung von glo\betaflächigen Objekten", MSR-Magazin, 11-12/1995, páginas 16-18, describe un procedimiento de medición óptica para la medición de la planeidad de cristales finos. En este caso, a partir de una fuente luminosa, se reproduce de forma nítida una rejilla de líneas sobre una placa de cristal fino, formando el eje óptico un ángulo grande (84i) con respecto a la perpendicular de la placa de cristal fino. Esta reproducción es observada bajo un ángulo igualmente grande por una cámara de líneas CCD, a partir de cuya observación se calcula, a través de algoritmos de evaluación de fases, una información sobre la altura o bien sobre la planeidad del cristal fino. Entre la rejilla de líneas y la placa de cristal fino está prevista, en el eje óptico de incidencia, una primera fase de reproducción, y en el eje de reflexión óptica entre la placa de cristal fino y la cámara de líneas está prevista una segunda fase de reproducción. La primera fase de reproducción reproduce de forma nítida el patrón de líneas de la rejilla de líneas sobre el lado delantero del cristal, mientras que la segunda fase de reproducción proporciona de nuevo una reproducción nítida de la imagen sobre la cámara de líneas. La técnica conocida presenta varias deficiencias: por una parte, la disposición geométrica de los componentes es costosa, puesto que los ejes ópticos desde las fases de reproducción inciden muy planos sobre la placa de cristal fino. La luz que sale desde la rejilla de líneas es reproducida a través de la primera fase de reproducción sobre la placa de cristal; la rejilla de líneas propiamente dicha está inclinada con respecto al eje óptico, de manera que las distancias entre las líneas aparecen diferentes. En el caso de modificaciones ligeras en la posición de la placa de cristal fino, que se mide precisamente y, por lo tanto, no se puede presuponer como constante, debe ajustarse de nuevo toda la instalación. Pero al menos los valores calculados están sujetos a una tolerancia de error grande. Puesto que las desviaciones mínimas en la planeidad a media de una superficie plana ideal provocan ya una distorsión fuerte de la imagen de la rejilla de líneas, la resolución del aparato es limitada. Además, un dispositivo de tiempo requiere un espacio muy grande, de manera que se producen costes de espacio grandes, cuando se utiliza un dispositivo de este tipo para la medición en-línea. Especialmente en el caso de reequipamiento de dispositivos de este tipo se plantean problemas de espacio. Por último, hay que indicar todavía que la cámara de líneas es muy sensible a la luz dispersa, por lo que debe preverse un blindaje costoso; esto es debido a que la imagen se reproduce de forma muy nítida sobre la cámara, estando dispuesta la cámara bajo un ángulo con respecto a la superficie del cristal, en el que el punto de medición se encuentra, por lo demás, fuera del campo de visión, de manera que la cámara puede ser influenciada también por otra luz (y por sus oscilaciones). Para la evaluación de las mediciones deben ser conocidas y deben ser tenidas en cuenta las condiciones de la reproducción. Si se quiere realizar una medición tridimensional con la técnica conocida, esto solamente es posible desplazando la placa de cristal con respecto al fragmento de la imagen, que observa la cámara, y realizando varias mediciones de forma sucesiva. La técnica no está diseñada para la medición en varios lugares de la superficie al mismo tiempo, puesto que solamente en una región se lleva a cabo una reproducción nítida de la rejilla de líneas. De esta manera, las mediciones exactas, según la disposición de las magnitudes, dura desde uno hasta varios minutos. Para la medición de superficies con radios mayores, no se puede evaluar ya el patrón reproducido.

El documento US-A-5 110 200 muestra un procedimiento y un dispositivo para la observación o bien para la medición de la córnea humana. En este caso, se investiga una imagen de vídeo de una reflexión de un anillo iluminado para determinar discontinuidades en la claridad de la imagen para la determinación del contorno de la córnea. Pero este procedimiento no es adecuado para objetos que se mueven, como cintas continuas, puesto que cuando aparecen al mismo tiempo una pluralidad de modificaciones, fracasa la evaluación. Además, el procedimiento tampoco es adecuado para la evaluación de objetos, que reflejan la luz varias veces, como es el caso para las dos superficies de un disco de cristal. El procedimiento conocido no puede determinar tampoco desviaciones en la planeidad de una superficie. Por último, el procedimiento conocido es muy intensivo de tiempo, de manera que no es adecuado para la aplicación industrial.

El documento DE-A-44 01 541 muestra igualmente un procedimiento para la determinación de la estructura superficial de la córnea. En este caso, una cámara dispuesta detrás de una pantalla perforada detecta la luz emitida por un diodo luminoso, que circula sobre órbitas circulares con radios variables, y que es reflejada por la retina del ojo. A través de las desviaciones de la luz reflejada con respecto a la forma circular se deducen errores locales en la retina. A través de la observación realizada con interrupción temporal, también en el caso de reflexiones que se encajan entre sí o reflexiones interrumpidas, éstas pueden ser asociadas al radio de salida respectivo del diodo luminoso. El procedimiento conocido es costoso de tiempo y, por lo tanto, no se puede aplicar a escala industria. Tampoco es adecuado para materiales doblemente reflectantes. Tampoco es posible superponer al movimiento de la fuente luminosa un movimiento de un objeto a medir.

El cometido de la invención es indicar un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 y un dispositivo según el preámbulo de la reivindicación 19, que están constituidos de forma sencilla y se pueden controlar con precisión.

Este cometido se soluciona en el procedimiento mencionado al principio con los rasgos característicos de la reivindicación 1. Este cometido se soluciona en el dispositivo mencionado al principio con los rasgos característicos de la reivindicación 19.

La técnica según la invención permite especialmente la medición del desarrollo de una superficie reflectante de un objeto, que está constituido por un material parcialmente transparente al menos para luz de determinadas longitudes de ondas, que refleja esta luz en al menos otro área dispuesto detrás de la superficie. Tales objetos son, por ejemplo, placas de cristal, láminas de plástico, superficies reflectantes provistas con un revestimiento transparente, cristales laminados para automóviles, etc. Con preferencia se separan las reflexiones a superponer entre sí de al menos dos superficies, de manera que se consiguen mediciones de una precisión no alcanzada hasta ahora.

Tanto es conveniente que la cámara observe directamente la imagen de espejo como que la cámara observe indirectamente la imagen de espejo sobre una disposición de espejo.

De manera más conveniente, en el primer caso los ejes (planos) ópticos forman entonces entre el patrón y la imagen de espejo, por una parte, y entre la imagen de espejo y la cámara, por otra parte, un ángulo que es menor que 90º, con preferencia (mucho) más pequeño. Los dos ejes ópticos están dispuestos con preferencia de tal manera que forman, como ángulo de incidencia y ángulo de reflexión de luz reflejada, con respecto a la perpendicular de una superficie plana, el mismo ángulo a ambos lados de las perpendiculares, por lo tanto proporciona, en la suma, el ángulo incluido. Es posible y preferido que este ángulo incluido sea muy pequeño. El ángulo de apertura entre el patrón y la cámara es el ángulo (en la superficie plana) entre aquellos planos, en los que están dispuestos la cámara de líneas y el fragmento observado de la imagen de espejo, por una parte, y el patrón de luz y el fragmento observado, por otra parte. En el caso de una cámara de matriz, los ángulos correspondientes para cada línea están con preferencia estrechamente adyacentes.

En el segundo caso, en el que se prevé una disposición de espejo, esta última comprende con preferencia un espejo parabólico, que reproduce siempre la imagen de espejo observada, independientemente de la distancia entre la superficie reflectante y el espejo parabólico, de forma nítida en un punto, en el que se dispone entonces la cámara.

Un patrón fácil de realizar presenta franjas de luz equidistantes, alternativamente claras y obscuras; pero también son adecuadas como patrones otras secuencias de claro-obscuro alternativas, definidas geométricamente, por ejemplo los patrones con franjas que presentan más de dos intensidades de luz diferentes, patrones de tablero de ajedrez, patrones a cuadros. Especialmente ventajoso es un patrón, que está constituido por franjas obscuras (claras) que se cruzan entre sí en un ángulo recto, que forman cuadrados claros (obscuros), cuya longitud de los cantos corresponde a la anchura de las franjas.

Según la invención, el patrón es reflejado directamente en la superficie reflectante. Los errores de planeidad (es decir, las elevaciones pequeñas) en la superficie reflectante medida bi o tridimensional provocan distorsiones en la imagen de espejo, donde una subida o bajada ligera en la superficie induce una imagen de espejo más ancha o más estrecha, siendo concentrada o dispersada un poco más intensamente la luz incidente. Por medio de la cámara es posible detectar con exactitud para cada punto de imagen de la imagen de espejo la modificación de la intensidad (o bien el desarrollo) en la imagen de espejo clara-obscura y de esta manera evaluar ya las modificaciones mínimas en el grado de claridad y, por ejemplo, a través de una formación de la diferencia con una imagen de espejo ideal es posible sacar conclusiones sobre las oscilaciones en la superficie a medir. Partiendo de modificaciones límite en las dimensiones, observadas por la cámara, de las distancias claro-obscuro, se calculan las diferencias locales de la inclinación. A través de la constitución sencilla del dispositivo según la invención o bien a través del procedimiento compacto y directo según la invención se puede detectar de una manera extremadamente rápida y fiable el desarrollo de la superficie. La luz incide, partiendo del patrón, paralelamente sobre la superficie a medir. La secuencia claro-obscuro del patrón se refleja en la superficie. De acuerdo con ello, en el caso de una superficie subordinada totalmente plana -cuando el desplazamiento lateral no es demasiado grande- resultaría una imagen de espejo exactamente proporcional al patrón claro - obscuro. Puesto que se conoce su estructura (distancias, etc.), la disposición según la invención posibilita de una manera más ventajosa realizar el cálculo de las desviaciones de una imagen idean no en comparación con una imagen tomada de una superficie normal, sino con relación a las dimensiones conocidas del retículo de líneas, con lo que se mejora la exactitud de la evaluación. Se mide la medida de la distorsión de una franja de la imagen de espejo observada y a partir de ella se determina su inclinación con respecto a una superficie plana, pudiendo expresarse la inclinación como ángulo. Para cada franja del patrón se puede determinar de esta manera en la imagen de espejo la inclinación de la porción correspondiente de la superficie; si se yuxtaponen estas porciones (integración), partiendo de un punto definido (por ejemplo, a través de un tope) sobre la superficie, se obtiene adicionalmente una información sobre el aumento sucesivo de la altura que se produce debido a las inclinaciones, por lo que se puede "seguir" el desarrollo.

Un caso especial muy interesante de la medición del desarrollo de una superficie es la medición de una superficie plana para la determinación de su planeidad. Esta información se necesita en una pluralidad de empresas de mecanización. Por lo tanto, el procedimiento según la invención y el dispositivo según la invención son adecuados para ello. En principio, se puede emplear la misma evaluación; sin embargo, con preferencia se lleva a cabo una consideración del valor límite, en el que se determina la modificación del ángulo de inclinación sobre el trayecto. Entonces se puede investigar también una superficie inclinada para determinar la exactitud de su mecanización de la superficie, sin que el chaflán como tal sea evaluado como una inclinación no deseada. También se podría derivar a partir de ello el ángulo de inclinación medio. La evaluación descrita anteriormente se puede emplear con relación a la investigación de la lisura de todas las superficies "constantes", por ejemplo también para la investigación de la esfericidad de una esfera. Los mínimos, los máximos y los puntos de inflexión en las diferenciaciones muestran con alta sensibilidad puntos no desarrollos "no lisos" o bien no planos.

El patrón se puede realizar tanto a buen precio a través de la disposición de una fuente de luz y de un retículo físico uno detrás de otro, como también por medio de una matriz de una pluralidad de LEDs.

Según una primera variante preferida, en el patrón de luz, que se emplea, se trata de una estructura de al menos dos intensidades de luz diferentes dispuestas alternando de forma regular. Para obtener un contraste óptimo, de acuerdo con un primer desarrollo preferido, se utiliza una rejilla de líneas formada por líneas equidistante, que son alternativamente opacas (permeabilidad de la luz aproximadamente 0%) y transparentes (permeabilidad de la luz aproximadamente 100%), de manera que la luz que parte desde una fuente de luz, que pasa a través de la línea transparente que está paralela a la superficie reflectante, genera con la luz impedida a través de la línea opaca en el paso a través del retículo de luz, una secuencia de líneas o franjas claras y obscuras alternativas, que se reflejan en la superficie. Se entiende que la permeabilidad a la luz puede estar limitada a luz de una determinada longitud de onda o de una intervalo de longitudes de onda. Pero según una variante alternativa ventajosa, también es posible configurar el retículo de luz de tal forma que presenta en secuencias más de dos permeabilidades a la luz diferentes, por ejemplo 0% - 50% - 100% o 1% - 10% - 100%.

En función de la distancia de la cámara, que es con preferencia una cámara de líneas o cámara de matriz, con respecto a la imagen resulta para cada punto de imagen (píxel) en la cámara un valor de medición, que es expresado o bien a través de una línea obscura observada o una línea clara observada de la imagen de espejo o en la región de transición entre dos líneas por un valor de gris. Si se comparan estos valores medidos con los valores de una reproducción ideal (y se divide un desarrollo paralelo de la luz, lo que es admisible en una primera aproximación sin pérdida de exactitud), entonces se obtiene sin más desviaciones que se pueden definir localmente con respecto a un patrón de luz acorde con la escala. En virtud de estas desviaciones se pueden calcular con exactitud ya inclinaciones mínimas, que se desvían de una superficie plana, y se pueden determinar en una unidad de evaluación, por ejemplo con la ayuda de una rutina de software. En este caso se lleva a cabo de manera más ventajosa una evaluación de la posición relativa de la secuencia claro-obscuro observada, de manera que una eventual inclinación en la disposición de la superficie por lo demás plana en sí misma no perjudica la medición.

De acuerdo con una segunda variante, en el retículo de luz se trata de un retículo cruzado, que aparece esencialmente como un retículo de líneas, en el que, por ejemplo, las líneas opacas se extienden igualmente perpendiculares a la primera dirección de las líneas. Por lo tanto, se obtiene un retículo cruzado, que es permeable a la luz en una cuarta parte y es impermeable a la luz en tres cuartas partes. No obstante, de forma alternativa, es posible incrementar en el retículo de luz la superficie permeable a la luz rodeada por rectángulos impermeables a la luz, de tal forma que la relación claro/obscuro es aproximadamente igual. También aquí es posible, además, prever más de dos permeabilidades a la luz. Para la observación de la imagen de espejo se utiliza en este caso una cámara superficial, es decir, una cámara de matriz, que observa un fragmento rectangular, bidimensional de la superficie y, por lo tanto, posibilita una medición 3D (la desviación, calculada a partir de los valores medidos, en la planeidad (inclinación, ondulación, altura) de la superficie corresponde a una primera dimensión; este valor es medido a través de las coordenadas en dirección longitudinal y en dirección transversal, de manera que la superficie se puede representar como imagen tridimensional; una medición con la cámara de líneas sería una medición 2D: desarrollo sobre la longitud, lo que es conveniente, por ejemplo, en ciertas chapas de la carrocería de vehículos).

De acuerdo con una tercera variante, es posible configurar el retículo de luz como estructura de tablero de ajedrez, en el que están configurados de forma alterna cuadrados opacos y transparentes.

De acuerdo con una cuarta variante, las secuencias de intensidades de la luz obtenidas en las variantes precedentes son generadas a través de una matriz de LEDs, que puede estar configurada de una manera similar a una representación de un estadio en un campo de deportes.

Los procedimientos descritos anteriormente tienen en común que comparan la imagen de espejo observada con respecto a la dimensión conocida del retículo, y a partir de las desviaciones observadas deducen el ángulo en el que la superficie está inclinada, por ejemplo, con respecto a una superficie plana.

Se puede conseguir una medición de alta precisión de la planeidad o bien de la lisura y de la ondulación de la superficie de una superficie reflectante, cuya exactitud y resolución están mejoradas de nuevo en la medida de un factor de 10 a 50 a través de una forma de realización ventajosa: la imagen de espejo del retículo es observada igualmente a través de una cámara de líneas o cámara de matriz, pero de tal forma que se reproduce en cada caso para cada dimensión una secuencia claro-obscuro de la matriz, con preferencia una pareja claro-obscuro equidistante, que es generada, por ejemplo, a través de un retículo de luz ocaso y transparente como el retículo cruzado mencionado anteriormente, sobre un número de puntos de imagen de la cámara, que es un múltiplo de número entero de la secuencia. De esta manera se forman en la "rejilla" de la cámara interferencias Moiré que permiten, con la ayuda de procedimientos de evaluación de las fases, manifestaciones extremadamente exactas sobre desviaciones en la planeidad. Durante la evaluación, la imagen Moiré detectada es transformada en una curva sinusoidal típica para la imagen Moiré (o bien otra curva cíclica) y a partir de las desviaciones de las fases, por una parte, y de los aplanamientos u dilataciones de la curva sinusoidal calculada, por otra parte, se pueden deducir errores de planeidad, ondulación y similares.

Es especialmente preferida la relación de una pareja claro/obscuro a tres, alternativamente también a cuatro o cinco puntos de imagen. En virtud de los altos costes para la cámara de matriz, es conveniente reducir al mínimo el número de los puntos de imagen por secuencia claro/obscuro.

Por ejemplo, en el caso de un retículo con patrón en forma de tablero de ajedrez formado por cuadros claros y obscuros y de una cámara de matriz, esto significa que sobre cuatro cuadrados llegan nueve puntos de imagen. Los puntos de imagen están dirigidos sobre la imagen de tal forma que en el caso ideal, un punto de imagen observa un lugar totalmente claro y otro punto de imagen observa un lugar totalmente obscuro, mientras que el punto de imagen que se encuentra en medio detecta un tono gris. Si se producen ahora modificaciones en la planeidad de la superficie, entonces se desplaza la imagen en función de la oscilación y los valores claro/obscuro, que son detectados por los puntos de imagen, son desplazados en un valor absoluto determinado en una u otra dirección. Este valor absoluto se puede determinar de una manera especialmente sencilla a partir de las intensidades que miden los puntos de imagen, y se pueden atribuir, a través de procedimientos de evaluación sencillos, a un desplazamiento del ángulo que es una expresión de la planeidad. Debido a los fenómenos de la imagen Moiré, que se producen como consecuencia de la superposición del retículo de la luz y de la "rejilla" de la cámara de líneas, se pueden determinar informaciones sobre la planeidad con resolución esencialmente más elevada.

También es posible reproducir la imagen de espejo de una secuencia claro/obscuro exactamente sobre dos puntos de imagen, con lo que la cámara, especialmente una cámara de matriz, es mucho más barata. No obstante, entonces el retículo de luz debe configurarse de tal forma que se generan secuencias de líneas que se repiten en al menos tres intensidades de luz diferentes. También a partir de esta relación se puede determinar una curva sinusoidal, cuyo desplazamiento de fases se puede aplicar en la interferencia Moiré que se forma para la determinación de errores de la planeidad.

Por último, también es posible reproducir la imagen de espejo de una secuencia claro-obscuro, especialmente también de una pareja, sobre un punto de imagen o una pluralidad de ellos; sin embargo, se necesitan tres tomas, en las que el patrón está desplazado en cada caso un tercio de una secuencia claro-obscuro. Este desplazamiento se puede realizar fácilmente con la matriz de LEDs ya descrita.

En el caso de materiales al menos parcialmente transparentes, partiendo de una medición separada del rayo de luz reflejado en el lado inferior y en el lado superior del cristal, además de realizar análisis de la altura y de la ondulación, se pueden sacar conclusiones también sobre los índices de refracción óptica del material, que en otra caso solamente son posibles con procedimientos de transmisión. Así, por ejemplo, según un modo de realización especialmente preferido de la invención, es posible aislar, a partir de una reflexión, que está compuesta por una pluralidad de ellas superpuestas, aquella reflexión que procede del lado trasero del material, y en la que el patrón de iluminación (o bien las partes iluminadas del patrón) han pasado a través del material. Esta reflexión en el "lado trasero" incide más débilmente (por ejemplo, debido a una pérdida de luz no reflejada), de manera que se puede aislar fácilmente. Pero la reflexión en el lado trasero proporciona, además, después de la diferenciación, una manifestación sobre la óptica de reflexión del material.

La medición con el procedimiento y el dispositivo según la invención, respectivamente, es muy rápida y dura solamente, en cuanto al orden de magnitud, algunos milisegundos. Por lo tanto, es posible de una manera ventajosa observar y medir también material "en flujo", por ejemplo en la salida de una instalación de laminación de vidrio o trenes de laminación sin fin de acero reflectante. En el caso de utilización de un retículo cruzado con una cámara de matriz, hay que observar en este caso que, en oposición a la cámara de líneas, que lee los puntos de imagen en paralelo, las cámaras de matriz los leen, en general, en serie. Puesto que el intervalo de tiempo entre dos procesos de lectura es demasiado grande posiblemente a altas velocidades de trasporte de la superficie a medir, es posible acortar la iluminación a través del retículo de luz por medio de estroboscopio o rayo. En cambio, cuando la superficie está parada, se puede explorar con preferencia con una cámara de líneas sobre toda la superficie, y a partir de ello se puede determinar una representación casi tridimensional.

Con preferencia, en la etapa de evaluación, se tiene en cuenta que la distancia de la cámara de líneas con respecto a la superficie a medir sobre la línea de la cámara no es totalmente uniforme, puesto que la cámara de líneas tiene una extensión más corta que la extensión de la imagen de espejo observada. De acuerdo con ello, la cámara presenta en la dirección de la imagen de espejo un ángulo de apertura, que es, en general, muy pequeño, pero conduce a una cierta inexactitud de la medición (debido a la falta de nitidez y debido a la distancia mayor), que se tiene en cuenta en la evaluación de la imagen y que se compensa esencialmente ya a través de la relación de reproducción sobre la cámara. Lo indicado anteriormente se aplica también para ambas dimensiones, cuando se emplea una cámara de matriz.

De acuerdo con un desarrollo especialmente preferido de la invención, es posible medir también materiales de espejo transparentes, por ejemplo tubos de la imagen, pantallas, cristal plano, espejos, cristal curvado o cristal de seguridad pretensado o compuesto. Tales materiales tienen la propiedad de que reflejan la luz incidente tanto en su superficie como también en su lado inferior y, por lo tanto, emiten una imagen doble. La imagen del lado superior, cuya intensidad es, en general, ligeramente más fuerte que la imagen del lado interior, se superpone con la imagen del lado inferior. Mientras que en el estado de la técnica se trata de eliminar la imagen del lado inferior a través de ángulos de incidencia lo más planos posible, están previstos con preferencia medios que posibilitan una consideración de la imagen del lado inferior durante la evaluación.

De acuerdo con una primera variante de estos medios, esto se realiza de tal forma que la reproducción de la imagen sobre la cámara se efectúa confusa, de modo que se tienen en cuenta ambas imágenes reflejadas con su intensidad resultante y la cámara detecta una señal, que procede en cada caso de ambas imágenes de espejo. En este caso, hay que tener en cuenta que en función del espesor del cristal, el recorrido de la trayectoria de la luz tiene una longitud diferente y, por lo tanto, se produce un desplazamiento correspondientes, que se manifiesta porque entre una zona clara (reflexión que se superpone de la franja transparente) y una zona obscura (reflexiones que se superponen de la región opaca del retículo) existen regiones "turbias", en las que la "flexión" de una región obscura (dicho más exactamente, no se realiza ninguna reflexión de la obscuridad, sino que la franja obscura correspondiente está delimitada por dos franjas claras reflejadas) de uno de los lados del cristal se superpone con la reflexión de la región clara del otro lado del cristal (y a la inversa). La distancia entre estas dos regiones depende del ángulo, en el que se observan; este ángulo es conocido y debe tenerse en cuenta durante la evaluación. A este respecto, en el caso de reflexión de una región clara del retículo sobre el lado superior, la intensidad de la imagen detectada es ligeramente mayor que en el caso inverso.

Como una alternativa a ello y con preferencia es posible prever dos cámaras de líneas o cámaras de matriz dispuestas una detrás de la otra, que observan con preferencia el mismo fragmento de la imagen, estando ajustada de forma nítida en cada caso una cámara sobre la imagen de espejo reflejada por un lado respectivo del material transparente (enfoque sobre el retículo). La evaluación individual se puede realizar entonces conociendo el espesor del objeto.

A través de la previsión de dos cámaras, con preferencia a diferente altura y/o bajo ángulo diferente con respecto a la superficie, se puede discriminar, además, -tanto en el caso de superficies transparentes como también en el caso de superficies opacas-, si una modificación del número de las secuencias claro-obscuro observadas en un fragmento de la imagen es atribuible a la curvatura de la superficie (efecto de lente), o a una modificación de la posición de la altura, en la que está dispuesta la superficie reflectante (con lo que se influye sobre el factor de proporcionalidad entre el patrón definido y la imagen de espejo).

En principio, se prefiere separar las señales de reflexión en materiales de doble reflexión, como el cristal. Entonces, además de la información individual más exacta, que posibilita una manifestación sobre la superficie "delantera", se obtiene también a través de diferenciación de los valores de medición, que fueron reflejados por la superficie "trasera", a través de una etapa de diferenciación una manifestación sobre la óptica de reflexión en el lugar del material a medir, respectivamente.

Es posible un tipo especialmente conveniente de la observación del mismo fragmento cuando se prevé un espejo semitransparente, que posibilita la observación del mismo fragmento con diferentes cámaras desde diferentes distancias. Si se observa, por ejemplo, en un fragmento de la imagen una elevación del número de las franjas claras y obscuras, entonces en el supuesto de una posición fija de la altura de la superficie, esto indicaría una curvatura en la superficie a modo de una lente colectora. En el supuesto de una superficie totalmente plana, que está sujeta, sin embargo, a una oscilación en su distancia con respecto al patrón y a la cámara, la elevación del número de las franjas observadas en un fragmento indicaría un aumento de la distancia con respecto al patrón o cámara en virtud de la prolongación de la trayectoria de los rayos implicada con ello. Lo mismo se aplica de una manera correspondiente cuando se comprueba una disminución del número observado. En la práctica, especialmente cuando el objeto con la superficie a medir es medido durante su movimiento, se superponen los dos factores de influencia, pero para el cálculo del desarrollo es especialmente ventajoso que se puedan eliminar los errores en virtud de las oscilaciones en la posición de la altura. A este respecto, hay que observar que las cámaras para la observación del mismo fragmento de la imagen desde diferente distancia presentan una apertura correspondientemente diferente. Pero esto significa que en el caso de una desviación de la posición de la altura de la superficie, el número de las franjas observadas por cada una de las dos cámaras varía proporcionalmente a la relación entre desviación y distancia.

Entonces, de una manera preferida, la evaluación del fragmento de la imagen observado por las dos cámaras se puede realizar de tal forma que la desviación entre sí en el número de las franjas observadas absoluta es utilizada en una primera etapa para la determinación de la posición real de la altura, y el número de los lugares observados por al menos una de las cámaras, con relación al número esperado en la posición determinada de la altura, teniendo en cuenta el factor de proporcionalidad correspondiente, es utilizado en otra etapa para la determinación de una curvatura.

La evaluación según la invención de la superficie de un objeto al menos parcialmente reflectante por medio de una cámara de matriz es, en efecto, favorable desde el punto de vista de la evaluación, pero las cámaras de matrices son muy caras en la adquisición a partir de ciertos órdenes de magnitud. Si se miden materiales esencialmente planos, por lo que la medición se refiere en primer término a la investigación de la planeidad, se puede conseguir casi la misma expresividad que con una cámara de matriz a través de un desarrollo especialmente preferido de la invención, para el que se necesitan solamente dos cámaras de líneas. En este caso, la reflexión de dos retículos de luz, respectivamente, es observado en el mismo lugar de la superficie por una cámara respectiva. Pero las secuencias claro-obscuro de los retículos de luz están dispuestas inclinadas, con preferencia 45º con respecto a la dirección de transporte del material, y están inclinadas en un ángulo complementario hasta 90º, por lo tanto con preferencia de nuevo de 45º, con respecto a su eje longitudinal. Además, las inclinaciones de los dos retículos de luz son exactamente opuestas, por lo tanto se cruzan con preferencia en torno a 90º, por lo que están inclinadas con respecto al eje de espejo con la cámara. Cuando se produce en la superficie una modificación (típica ideal) de la reflexión, de tal manera que la reflexión en una dirección de la superficie es desviada transversalmente con respecto a la extensión longitudinal del retículo, entonces (según la relación trigonométrica) la imagen detectada por una de las cámaras se desplaza en una dirección perpendicular a la dirección de desviación en la medida de un factor proporcional, mientras que la otra cámara detecta un desplazamiento en la dirección opuesta a ella, perpendicular a la dirección de desviación. En otro caso (típico ideal), en el que se detecta un aplanamiento o bien una dilatación en la reflexión en la dirección longitudinal del retículo, se puede determinar el efecto de lente en el que se basa esta modificación con un efecto de evaluación de las fases como hasta ahora. Puesto que ambas cámaras observan el mismo fragmento del material, se pueden discriminar sin más los dos tipos de desviación (ideales) y se pueden atribuir al lugar correspondiente de la reflexión, de manera que es posible realizar una "topografía" de la superficie. Se entiende que en el caso de una exploración continua con un dispositivo configurado de esta manera, la superficie puede permanecer también inmóvil. Esta variante según la invención es especialmente adecuada para mediciones en objetos, que se desplazan especialmente sin fin por debajo del dispositivo de medición.

Además, se contemplan evaluaciones, en las que se tienen en cuenta las intensidades en diferentes longitudes de ondas, especialmente por medio de una cámara de color para las intensidades rojas, azules y verdes o bien en el caso de cristal tintado, la luz de diferente color o longitud de onda es absorbida con diferente intensidad.

Hay que observar que la invención y sus desarrollos son adecuados tanto para la medición de superficies reflectantes planas como cristal plano como también para superficies reflectantes, por ejemplo superficies pulidas, que presentan una esfera multidimensional, por ejemplo cristales de vehículos, piezas estampadas, tubos de la imagen, objetos revestidos con una capa reflectante y similares, donde los objetos pueden estar constituidos, además de cristal laminado, cristal estirado o cristal flotante, por cristal acrílico o PVC.

Otros desarrollos ventajosos de la invención se deducen a partir de la descripción siguiente y de las reivindicaciones dependientes.

A continuación se explica en detalle la invención con la ayuda de un ejemplo de realización representado en las figuras adjuntas.

La figura 1 es una representación esquemática de un ejemplo de realización de la invención.

La figura 2 muestra una vista delantera esquemática de un dispositivo según la invención.

La figura 3 muestra una vista lateral esquemática del dispositivo de la figura 2.

La figura 4 muestra una representación esquemática de una sección de una señal detectada por la cámara, que es procesada adicionalmente a continuación.

La figura 5 muestra de forma esquemática en vista en planta superior otro ejemplo de realización de un dispositivo según la invención.

La figura 6 muestra de forma esquemática en vista en perspectiva el dispositivo de la figura 5.

La figura 7 muestra de forma esquemática en vista en perspectiva el dispositivo de las figuras 5 y 6.

Con referencia a las figuras 1 a 4, se designa con 1 una disposición para la medición del desarrollo de superficies reflectantes. La superficie reflectante 2 a medida es un cristal laminado curvado de 2,5 mm de espesor, que presenta una planta rectangular y una flexión en la dirección longitudinal. Sobre el cristal laminado 2 se proyecta luz a través de una fuente luminosa 3, que se extiende en un plano por encima del cristal laminado 2, cuya luz pasa a través de un retículo luminoso 4. El retículo luminoso 4 está constituido por franjas o líneas equidistantes de 5 mm de anchura, que están configuradas alternando opacas y transparentes. De esta manera, la luz paralela, que pasa a través del retículo luminoso 4, está dispuesta en franjas (claras), que están separadas por franjas no iluminadas respectivas (obscuras, de intensidad de la luz igual a cero). Hay que indicar que, puesto que la luz sale paralelamente desde el retículo 4, la anchura del retículo 4 se extiende esencialmente sobre una anchura que corresponde a la anchura del cristal 2, para recubrir el cristal 2 casi completamente con franjas iluminadas y no iluminadas. La longitud del retículo 4, es decir, aquella extensión, que se extiende transversalmente a las franjas y paralelamente a los cantos cortos de las franjas, tiene aproximadamente 2 m, de manera que están dispuestas en total 400 franjas (200 parejas claro/obscuro) unas junto a las otras.

Hacia la misma superficie del cristal 2 está dirigida una cámara de líneas 5, que detecta un fragmento de la imagen de espejo 6, que resulta a partir del retículo 4 en la superficie de la porción de cristal 2. El fragmento tiene aproximadamente 80 cm. El fragmento de la imagen de espejo observado, que está indicado en la figura 1 con la región rayada 7, se encuentra esencialmente en el centro sobre la superficie del cristal 2 y se extiende esencialmente perpendicular a la extensión de las franjas claro/obscuro en la imagen de espejo 6. Hay que establecer que las franjas equidistantes simplifican la evaluación, pero no son obligatorias en modo alguno. La cámara de líneas 5 detecta con cada uno de sus puntos de imagen con alta exactitud la posición y la intensidad de la imagen de espejo 6 observada. A tal fin, se ajusta el enfoque de la cámara 5 sobre el retículo 4.

No obstante, es posible observar la imagen de espejo 6 en la superficie 2 del cristal de manera indirecta, por ejemplo a través de espejo, en lugar de observar directamente como se ha descrito anteriormente. Con preferencia, una disposición de espejo para la observación indirecta comprende a tal fin un espejo parabólico. El espejo parabólico está dispuesto de tal manera que refleja un fragmento de la imagen de espejo 6 sobre la cámara. Por una parte, la imagen reflejada por el espejo parabólico está ajustada siempre de forma nítida sobre la cámara; por otra parte, este ajuste es independiente de la distancia del espejo parabólico con respecto al cristal 2, de manera que se reduce de una manera ventajosa el gasto del ajuste de la nitidez de la cámara.

Partiendo de una superficie totalmente plana, sería detectada por la cámara una imagen de espejo 6 proporcional o idéntica al retículo 4 correspondiente. Sin embargo, si existen diferencias de planeidad sobre la superficie del cristal 2, entonces se produce una distorsión de la imagen de espejo 6, es decir, que las distancias de las franjas entre sí, que son detectadas por la cámara 5, no están ya equidistantes. Si se producen desviaciones con respecto a una superficie totalmente plana como diferencias angulares en la superficie 2, entonces existe, por así decirlo, un perfil de montes y valles, cuyo gradiente es diferente de cero (superficie totalmente plana). La imagen de espejo 6 de una superficie 2 medida se desvía en cada caso proporcionalmente a estos gradientes. Estas desviaciones, con las que se falsifica la imagen de espejo 6 reflejada, son registradas por la cámara 5. Puesto que el retículo de luz 4 está realizado muy exacto, se pueden establecer las diferencias angulares en la superficie con exactitud en cuanto a la posición y la medida. Partiendo de estas diferencias angulares establecidas se pueden calcular en una probeta plana (teórica) tanto la planeidad como también la ondulación de la superficie 2.

En principio, las mismas regularidades se pueden aplicar para una superficie curvada (o una esfera, etc.). No obstante, la evaluación se complica porque debe detectarse todo el desarrollo de la superficie, de manera que no es suficiente llevar a cabo una consideración local de la desviación de la inclinación con respecto a una superficie ideal. En su lugar, partiendo de al menos dos puntos fijos, sobre los que se apoya, por ejemplo, el cristal laminado curvado, hay que determinar la inclinación, por así decirlo, franja por franja, de manera que a partir de la inclinación multiplicada por la anchura de la franja resulta una porción de un polígono. En esta porción se "aplica" entonces la porción siguiente con su inclinación específica y así sucesivamente. Esta evaluación proporciona una pluralidad de puntos del desarrollo, que hay que medir. Para una representación gráfica, estos puntos se pueden representar entonces como curva. Para todo el desarrollo determinado se pueden determinar entonces las coordenadas en el espacio. La evaluación se puede realizar por medio de una cámara de líneas en una dirección, por medio de una cámara de matriz en dos direcciones perpendiculares entre sí.

Puesto que se lleva a cabo una medición de las diferencias angulares, de manera ventajosa, en el caso de la medición de la planeidad, no entran en el cálculo del desarrollo aquellas diferencias de la altura (absolutas) (por ejemplo, con relación a una posición cero del dispositivo) que serían determinadas en virtud de una disposición inclinada de una superficie en otro caso plana en procedimientos convencionales, que trabajan con reproducciones nítidas, en virtud del desarrollo de la imagen. Por lo tanto, de una manera más ventajosa, las inexactitudes en la colocación del cristal 2 no perjudican, en principio, la medición. Puesto que la medición, incluida la evaluación, se lleva a cabo en un tiempo muy corto (de 0,1 a 2 segundos), y es suficiente un periodo de tiempo de consideración de la superficie 2 de algunos milisegundos para el procesamiento posterior, se pueden medir sin problemas materiales durante su transporte, por ejemplo sobre cintas transportadoras o similares, a pesar de las eventuales vibraciones sin menoscabos.

Los valores claro/obscuro observados por la cámara 5 son evaluados por un sistema de evaluación (no representado) conectado a continuación de la cámara. En este caso, se parte como referencia para la evaluación de las distancias del retículo de luz 4, que habría sido reflejado en una superficie totalmente plana como imagen de espejo acorde con la realidad. El sistema de evaluación determina en la imagen de espejo 6 las desviaciones del retículo de luz 4 y calcula a partir de ello el ángulo local respectivo, en el que la superficie 2 medida se desvía de una superficie ideal. Además, es posible utilizar diferencias incrementales de franjas vecinas como principio de cálculo para la ondulación de la superficie, que influye con frecuencia en gran medida en las propiedades ópticas del cristal y, por lo tanto, tiene un gran interés. Además, en el caso de previsión de una instalación configurada de manera correspondiente en una línea de cristal laminado, se puede utilizar la ondulación para la regulación de la instalación de cristal laminado. Puesto que la luz incide al menos en una primera aproximación (aquí relevante por sí sola) desde el retículo 4 en paralelo sobre el cristal 2, no es necesario de manera más ventajosa registrar la imagen de referencia, y tomarla como base para la evaluación, sino que se puede partir de la estructura conocida del retículo 4 (por lo tanto, de las distancias equidistantes del retículo 4). De esta manera, el error de medición permanece reducido y el tiempo de medición es corto.

En las figuras 2 y 3 se representan los componentes de la figura 1 en un dispositivo de medición en vista delantera y en vista lateral. Se puede reconocer que la cámara 5 y el retículo 4 están dispuestos esencialmente a la misma altura y forman un ángulo agudo 8 de 20º aproximadamente. La representación en la figura 2 muestra el retículo 4 paralelamente a la placa de cristal 2, pero ligeramente desplazado lateralmente con respecto a la misma, por lo tanto con un rayo de luz (eje óptico) que incide bajo ángulos pequeños con respecto a la perpendicular de la superficie 2, y muestra la cámara 5 en la prolongación de la luz de reflexión (eje óptico) reflejada en la superficie 2. En la figura 3 se puede reconocer que el fragmento de la imagen de espejo 6 observado por la cámara 5 depende de la apertura de la cámara 5. El fragmento observado por la cámara está elegido para que tenga 80 cm, de manera que se detectan 80 parejas claro/obscuro. Si se incrementa o se reduce el número de las franjas observadas, se deduce por el dispositivo de evaluación una curvatura correspondiente de la superficie en forma de una lente (lente colectora o lente de dispersión). También dentro de este contorno curvado se pueden medir con rapidez y exactitud las desviaciones en la planeidad. Es posible detectar en pocos milisegundos y sin empleo de partes móviles la topografía de la superficie del objeto de ensayo 2, pudiendo conseguirse en tiempos de medición de 0,1 a 2 segundos exactitudes de medición entre 0,1 y 3 \mum (ondulación) y sobre una longitud de medición de aproximadamente 800 a 1600 mm exactitudes de < 0,01 mm en el desarrollo o la planeidad.

En la práctica, de manera más ventajosa, la cámara 5 está configurada con la unidad de retículo 4 en un grupo estructural común. El retículo 4 está dispuesto entonces ligeramente desplazado lateralmente en paralelo con respecto a una posición exacta opuesta, y la cámara 5 está desplazada de una manera correspondiente en la dirección opuesta, de manera que resulta con preferencia el mismo ángulo para ambos ejes ópticos. De esta manera, se puede realizar un ángulo agudo especialmente favorable de pocos grados, por ejemplo 5º, entre los ejes ópticos; pero la invención se puede aplicar en la práctica también con ángulos de apertura mayores que 5º y menores que 90º. También es posible integrar la cámara en el retículo, y disponer ambos con preferencia sobre una perpendicular a la superficie 2.

Se entiende que con el dispositivo descrito se puede detectar el desarrollo en una dirección, a saber, en aquélla que se encuentra transversalmente a la dirección de las franjas, por lo tanto, en la dirección longitudinal (flexión) del cristal laminado 2. En el caso de una probeta esencialmente plana, por ejemplo de una sección de cristal laminado plano, sobre la que se ha impreso una decoración, se pueden utilizar las modificaciones de la inclinación en comparación con un desarrollo plano ideal como índice de medición de la planeidad. De una manera correspondiente, como se ha representado anteriormente para el desarrollo de la longitud o bien la planeidad longitudinal, se puede determinar también el desarrollo transversal o bien la planeidad transversal, sometiendo la pieza de cristal 2 a continuación a la misma medición, pero con un giro relativo de 90º (o bien el soporte o la pieza de cristal se disponen girados 90º). Así, por ejemplo, por medio de dos disposiciones 1 dispuestas una detrás de la otra, giradas 90º entre sí, se puede asegurar que también en el caso de un procedimiento continuo, como por ejemplo durante la fabricación de cristal laminado, se puedan determinar datos sobre la planeidad longitudinal y la planeidad transversal. Pero también es posible proyectar con un retículo cruzado (parejas de claro/obscuro en dos direcciones, con preferencia perpendiculares entre sí) una imagen sobre la superficie reflectante de la pieza de cristal 2, que es detectada a través de una cámara de matriz. Entonces se pueden evaluar al mismo tiempo a continuación el desarrollo y las desviaciones del desarrollo de una probeta ideal en dirección longitudinal y en dirección transversal, con lo que se pueden realizar fácilmente especialmente mediciones en superficies 2 transportadas de forma continua o de forma sincronizada.

De esta manera es posible determinar con exactitud a través de diferenciación el desarrollo de una esfera tridimensional y de la misma manera determinar las modificaciones del gradiente que se producen allí. Si la superficie 2 es plana, entonces se puede determinar de una manera muy exacta la planeidad; si la superficie 2 está doblada (o presenta una esfera definida), entonces se puede determinar de una manera muy exacta la calidad o la lisura de la flexión.

Como se representa en la figura 2 con línea de trazos, una particularidad de la placa de cristal 2 consiste en que es doblemente reflectante, es decir, que el retículo es reflejado una vez en el lado superior y una vez en el lado inferior de la placa de cristal 2. Puesto que solamente el rayo de luz no reflejado en la superficie es reflejado (parcialmente) en el lado inferior de la placa de cristal, la intensidad de la primera reflexión es un poco más fuerte que la intensidad de la segunda reflexión. Si se observa la imagen de espejo 6 que resulta de esta manera bajo un ángulo, se superponen estas dos reflexiones una sobre la otra. El ángulo en la observación de la imagen de espejo 6 está condicionado esencialmente por el tamaño compacto de la cámara 5 y por su orificio de apertura, y se modifica de acuerdo con el punto de imagen; este desplazamiento angular es tenido en cuenta en la evaluación (la modificación de la longitud del recorrido en función del ángulo es anulada esencialmente a través de la relación de los rayos de la reproducción). Debido a los puntos ligeramente difusor de la cámara 5 es posible detectar la resultante de la superposición de las dos imágenes de espejo en el cristal 2. En la figura 4 se representa la resultante de la intensidad de la luz i1 y de la intensidad de la luz i2 reflejada por el lado inferior del cristal. Puesto que i1 > i2, se puede separar fácilmente la señal resultante, de manera que se pueden evaluar por separado el lado superior y el lado inferior con respecto a su desarrollo (y otros valores derivados, como la planeidad, la ondulación, la exactitud de la flexión, la altura, el espesor, etc.).

Como una alternativa, es posible disponer una segunda cámara 5' detrás de la cámara 5, estando ajustadas nítidamente cada una de las dos cámaras sobre una de las imágenes de espejo (por lo tanto, sobre el retículo). De la misma manera, es posible accionar otras cámaras de líneas 5'' paralelamente a la cámara 7 y de esta manera detectar de forma ventajosa en funcionamiento en paralelo en una zona estrecha muchos valores de medición, y procesarlos adicionalmente a continuación. También es posible una exploración (escaneo) con una cámara de líneas sobre una región de la superficie.

La disposición de una segunda cámara 5' a una altura distinta que la cámara 5, que observa con preferencia el mismo fragmento de la imagen, tiene todavía una ventaja adicional. Una modificación del número de las franjas observadas puede ser atribuida, como ya se ha representado anteriormente, a una forma de lente de la superficie. No obstante, el mismo fenómeno se produce cuando -por cualquier motivo que sea- se modifica la altura de la superficie 2 observada y el fragmento de la imagen observada contiene un número correspondientemente mayor o menor de franjas. En virtud de las diferentes alturas de las cámaras 5, 5' se puede corregir fácilmente un error de la altura y, por lo tanto, se puede tener en cuenta durante la evaluación del desarrollo.

Se puede aplicar otra alternativa en la evaluación de materiales doblemente reflectantes, especialmente en el caso de cristal tintado, por ejemplo verde. Si se irradia cristal verde (por ejemplo, de forma alterna) con luz roja y con luz verde desde el retículo, ésta es absorbida en una medida diferente por el cristal, de manera que no se diferencia de una manera significativa la intensidad de la luz reflejada por el lado inferior. A partir de las diferentes intensidades para diferentes longitudes de ondas de luz se pueden sacar conclusiones de una manera sencilla sobre la posición de la reflexión en el lado superior y en el lado inferior del cristal. Como una alternativa, es posible emplear una cámara de color para la observación de la imagen de espejo 6, por lo que se pueden separar fácilmente los saltos en las intensidades detectadas para rojo, azul y verde y se pueden atribuir al lado correspondiente del cristal.

Con referencia a las figuras 5 a 7 se explica en detalle otro ejemplo de realización de un dispositivo según la invención. Los mismos signos de referencia designan, en principio, las mismas partes que en los ejemplos de realización anteriores, de donde se deduce también que las partes substituyentes se pueden intercambiar también recíprocamente.

A partir de la vista en planta superior de la figura 5 se puede reconocer que el dispositivo presenta dos retículos 4a, 4b extendidos alargados, que están dispuestos inmediatamente adyacentes entre sí. Los dos retículos 4a, 4b presentan ambas franjas, que se extienden inclinadas (y no perpendiculares como en el ejemplo de realización anterior) con respecto a su extensión longitudinal, en el presente ejemplo de realización bajo un ángulo de 45º. Las inclinaciones de los dos retículos 4a, 4b están desplazadas 90º entre sí.

Aproximadamente en el centro de los dos lados longitudinales alejados entre sí de los retículos 4a, 4b están dispuestas aproximadamente a la misma altura dos cámaras 5a, 5b, que observan el mismo fragmento de la imagen 7. El objeto observado es una cinta sin fin, por ejemplo de cristal plano o de una lámina de plástico parcialmente reflectante, parcialmente transparente. Las cámaras están inclinadas un poco en la dirección del fragmento de la imagen 7. Cada una de las dos cámaras 5a, 5b observa en el presente ejemplo de realización la reflexión del retículo dispuesto en su trayectoria. Como una alternativa, también sería posible disponer las cámaras en el centro entre los retículos.

La flecha A en la figura 7 indica una dirección de movimiento (corriente) de la cinta sin fin. Con X se ilustra de forma esquemática en la figura 7 un primer tipo de error, que actúa típicamente en la dirección de la flecha A, es decir, que en primer lugar al pasar el fragmento de la imagen 7 es registrada por las cámaras 5a, 5b una región de los retículos que se encuentra un poco más aguas abajo (a la izquierda en la figura). La reflexión observada se desplaza entonces de nuevo hacia atrás y hacia delante en la otra dirección (en contra de la flecha A), hasta que se puede ver de nuevo la región original de los retículos. Este tipo de desplazamiento no podría ser establecido en el retículo mostrado en las figuras 2 y 3, puesto que las cámaras habrían observado siempre la misma imagen. Sin embargo, en el presente dispositivo la cámara 5a (a la izquierda) detecta en primer lugar un desplazamiento de la imagen del retículo (no aplanada/no dilatada) hacia uno de los lados (por ejemplo, hacia la derecha, visto en la dirección de la flecha), luego en la dirección opuesta más allá del estado normal hasta otra marca de inversión y luego de nuevo una inversión de retorno a la imagen de partida. Exactamente en la dirección inversa tiene lugar el desplazamiento observado por la cámara 5b (a la derecha en la figura 5). De esta manera, por medio de dos cámaras de líneas y de dos retículos se puede determinar un error también en el plano transversalmente a la dirección de extensión del retículo. Los dos retículos 4a, 4b están provistos con este fin con franjas, que están dispuestas inclinadas tanto con respecto a la dirección de transporte A de la lámina como también con respecto al eje del espejo entre la extensión de las líneas de la cámara y la extensión longitudinal del retículo.

Un error del tipo que se indica con Y en la figura 7 es detectado por las dos cámaras de una manera fiable a través del aplanamiento o bien de la dilatación de la imagen observada, determinado, como se ha descrito, a través de un procedimiento de evaluación de las fases.

Por lo tanto, se entiende que también desarrollos superficiales o bien desarrollos de la planeidad, en los que se superponen errores de los tipos X e Y, como sucede en la realidad, se pueden determinar de una manera fiable y de coste favorable con dos cámaras de líneas.

Claims (33)

1. Procedimiento para la medición del desarrollo de una superficie reflectante de un objeto (2), que comprende las etapas

dirigir un patrón definido que consta de al menos dos intensidades de luz diferentes sobre la superficie a medir, generando el patrón una imagen de espejo (6) en la superficie reflectante,

observar al menos un fragmento de la superficie por medio de al menos una cámara (5), comprendiendo el fragmento observado un fragmento de la imagen de espejo (6) del patrón; y

evaluar el fragmento observado a partir de los datos de la cámara, caracterizado porque

la etapa de evaluación comprende una integración de los desarrollos de los ángulos entre dos puntos de medición, a partir de los cuales se puede determinar la posición geométrica de cada punto entre los dos puntos de medición, siendo determinado el desarrollo de la superficie a partir de un punto conocido a través de la yuxtaposición de secciones calculadas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara está ajustada de forma nítida directamente a la imagen de espejo (6) del patrón en la superficie.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara (5) observa la imagen de espejo (6) a través de un espejo.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cámara (5) es una cámara de líneas o cámara de matriz.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el patrón está constituido por franjas claras y obscuras paralela alternando.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el patrón dispone cuadrados claros y obscuro a modo de un tablero de ajedrez.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el patrón está constituido por líneas que se cruzan entre sí de una primera claridad y por rectángulos formados por las líneas, con preferencia cuadrados, de una segunda claridad.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el patrón es generado de forma intermitente en el tiempo.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la superficie se mueve con relación a la fuente de luz (3) y a la cámara (5).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la etapa de la observación de la imagen de espejo (6) se lleva a cabo rápidamente con respecto a la velocidad de movimiento de la superficie.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la etapa de evaluación se lleva a cabo una representación tridimensional debido a una etapa de observación realizada una sola vez.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la superficie a medir es esencialmente plana y la etapa de evaluación comprende un cálculo de la desviación local de la planeidad.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la etapa de evaluación comprende las etapas:

cálculo de la desviación de la imagen de espejo (6) con respecto a una superficie ideal;

determinación de la inclinación de la superficie medida a partir de la desviación.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la etapa de evaluación comprende la etapa:

integración de los valores de inclinación para la determinación del desarrollo de la superficie sobre el fragmento observado.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque la etapa de evaluación comprende la etapa:

diferenciación de los valores de inclinación para la determinación de la ondulación de la superficie sobre el fragmento observado.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caacterizado porque al menos otra cámara observa el mismo fragmento de la imagen que la al menos una cámara (5).

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque están previstos dos patrones, que se extienden inclinados con respecto al eje del espejo, cuya imagen de espejo es observada por una cámara de líneas (5a, 5b) respectiva) en el mismo fragmento de la superficie (7), y porque para la evaluación de los fragmentos (7) observados, el desplazamiento lateral de los patrones observados por las dos cámaras (5a, 5b) sirve como declaración para una modificación de la inclinación de la superficie medida transversalmente al eje del espejo.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque el objeto observado (2) está constituido por un material parcialmente transparente al menos para luz de determinadas longitudes de onda, que refleja esta luz en al menos otra superficie que está dispuesta detrás de la superficie.

19. Dispositivo para la determinación del desarrollo de la superficie reflectante de un objeto (2), que comprende:

medios (3, 4) para la generación de un patrón de luz;

al menos una cámara (5) para la observación de al menos una sección de la superficie, y

medios para la evaluación de la sección observada a partir de los datos de la cámara, caracterizado

porque la cámara (5) está ajustada de forma nítida sobre una imagen de espejo (6) del patrón de luz en la superficie,

porque los medios para la evaluación en el funcionamiento comprenden una integración de los desarrollos de los ángulos entre dos puntos de medición, y

porque los medios para la evaluación en el funcionamiento comprenden un cálculo de la posición geométrica de cada punto entre dos puntos medidos, a partir de un punto conocido, en el que se aplican un número correspondiente de secciones calculadas.

20. Dispositivo según la reivindicación 19, caracterizado porque los medios para la generación de un patrón de luz comprenden una fuente luminosa (3) y un retículo (4) dispuesto entre la fuente luminosa y la superficie.

21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado porque los medios para la generación de un patrón de luz comprenden una pared luminosa formada por una matriz de fuentes de iluminación accionables de forma individual, con preferencia LEDs.

22. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizado porque el eje óptico forma entre el patrón de luz y la imagen de espejo (6), por una parte, y entre la imagen de espejo (6) y la cámara, (5), por otra parte, en común un ángulo (8) menor que 90º.

23. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizado porque el patrón de luz presenta una estructura delimitada nítidamente de al menos dos intensidades de luz diferentes dispuestas alternando de forma regular.

24. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizado porque la cámara (5) es una cámara de matriz o cámara de líneas, y porque una línea de la cámara (5) y los medios para la generación del patrón de luz se extienden paralelamente.

25. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizado porque los medios para la generación del patrón de luz (3, 4) y la cámara (5) están dispuestos en una carcasa a reducida distancia entre sí o integrados entre sí por encima de la superficie (2).

26. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 25, caracterizado porque está previsto al menos un punto de apoyo definido para el objeto a medir.

27. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 26, caracterizado porque la superficie (2) está constituida por cristal.

28. Dispositivo según la reivindicación 27, caracterizado porque el cristal está configurado como cinta sin fin, y porque están previstos medios para transportar el cristal a través del dispositivo.

29. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 28, caracterizado porque está dispuesto un espejo parabólico de tal forma que la imagen de espejo (6) incide sobre la cámara a través del espejo parabólico.

30. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 29, caracterizado porque están dispuestas dos cámaras, que están dirigidas esencialmente sobre el mismo fragmento de la imagen de espejo (6).

31. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 30, caracterizado porque la cámara es giratoria o desplazable para la exploración también de los fragmentos próximos al fragmento.

32. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 31, caracterizado porque los medios para la generación de un patrón de luz (4), la cámara (5) y la superficie (2) están dispuestos en planos esencialmente paralelos.

33. Dispositivo según una de las reivindicaciones 19 a 32, caracterizado porque están previstos dos medios para la generación de un patrón de luz, presentando los patrones entre sí y con respecto al eje de espejo con una cámara correspondiente, respectivamente, un ángulo, y porque las dos cámaras observan la imagen de espejo de un patrón respectivo en el mismo lugar de reflexión de la superficie.