ES2220807T3 - Dispositivo para medir el color, el brillo y la ondulacion en superficies de forma libre pintadas. - Google Patents
Dispositivo para medir el color, el brillo y la ondulacion en superficies de forma libre pintadas.Info
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Abstract
Dispositivo para medir el color, el brillo y la ondulación en superficies de forma libre pintadas, en un punto (9) de medición, a una distancia teórica que puede prefijarse y de manera simétrica a la normal en el punto de medición, caracterizado porque están previstos un cabezal (10) de medición que puede moverse en tres dimensiones por medio de al menos un motor, con un eje (10a) del cabezal de medición y un emisor (11) de luz, así como una videocámara (13), porque el emisor (11) de luz está dotado con un patrón (12) luminoso plano, preferiblemente un patrón de puntos de luz, que se va a emitir a lo largo de su eje (12a) de radiación, porque la videocámara (13) presenta un eje (13a) óptico, porque el eje (10a) del cabezal de medición, el eje (12a) de radiación y el eje (13a) óptico se encuentran en un plano, y el eje (10a) del cabezal de medición forma la bisectriz del ángulo que forman el eje (12a) de radiación y el eje (13a) óptico, porque está previsto un dispositivo de evaluación parael patrón (12) luminoso del emisor de luz representado en la videocámara, emitiendo dicho dispositivo de evaluación una señal de control formada en función de la distorsión o la deriva del patrón de imagen, ocasionadas al no cumplirse la distancia teórica y/o por la ausencia de simetría respecto a la normal al punto de medición, y porque está previsto un dispositivo de regulación por motor para el cabezal de medición, a cuya entrada se aplica la señal de control del dispositivo de evaluación que provoca un movimiento del cabezal (10) de medición en el sentido de una reducción de la distorsión o la deriva del patrón de imagen en la videocámara (13), en una medida que puede prefijarse, de tal manera que coincidan con el punto (9) de medición tanto el eje (10a) del cabezal de medición con la normal en el punto de medición, como también el vértice del ángulo formado por el eje (12a) de radiación del patrón (12) luminoso y el eje (13a) óptico de la videocámara (13).
Description
Dispositivo para medir el color, el brillo y la
ondulación en superficies de forma libre pintadas.
La invención se refiere a un dispositivo para
medir el color, el brillo y la ondulación en superficies de forma
libre pintadas, a una distancia teórica que puede prefijarse y de
manera simétrica a la normal de la superficie en el punto de
medición, la normal del punto de medición.
Dispositivos de este tipo se dan a conocer, por
ejemplo, en los documentos US-A-4
989 984 y DE-A-197 58 260.
Este tipo de dispositivos según el preámbulo de
la reivindicación principal, mencionados anteriormente, se conocen
como equipos manuales y sirven para la medición por muestreo, por
ejemplo, de carrocerías de automóviles procedentes de la fase de
pintado. Esta medición se hace extremadamente difícil, especialmente
en el caso de las pinturas metálicas que se presentan
frecuentemente, puesto que las superficies a medir del vehículo
prácticamente nunca son planas. En el caso de mayores curvaturas de
la superficie, con estos equipos conocidos no es posible una
medición precisa del color, sin contar con que este tipo de
mediciones son muy costosas en cuanto a personal y tiempo. En todo
caso, los equipos manuales de medición conocidos deben utilizarse
en contacto directo con la superficie de medición. Este tipo de
mediciones manuales son extremadamente inexactas puesto que ya las
variaciones de la separación de 0,1 mm y las variaciones del ángulo
de 0,1 grados, que pueden producirse fácilmente al inclinar el
equipo de medición durante la medición en superficies curvas,
influencian notablemente el resultado de la medición. Sin embargo,
la mayor desventaja consiste en que, como ya se ha mencionado
anteriormente, no puede realizarse la medición sin contacto porque,
en caso contrario, la inexactitud de la medición se hace muy
grande.
Por tanto, la invención se basa en la tarea de
perfeccionar un dispositivo genérico, según el preámbulo de la
reivindicación principal, de tal manera que sea posible una
medición sin contacto.
En el caso de un dispositivo genérico según el
preámbulo de la reivindicación principal, esta tarea se soluciona
según la invención mediante sus características distintivas,
especialmente porque está previsto un cabezal de medición que puede
moverse en tres dimensiones, con un eje del cabezal de medición y
un emisor de luz, así como con una videocámara, porque el emisor de
luz está dotado con un patrón luminoso plano que va a emitir a lo
largo de un eje de radiación, porque la videocámara presenta un eje
óptico, porque el eje del cabezal de medición, el eje de radiación
y el eje óptico se encuentran en un plano, y el eje del cabezal de
medición forma la bisectriz del ángulo que forman el eje de
radiación y el eje óptico, porque está previsto un dispositivo de
evaluación para el patrón luminoso del emisor de luz representado en
la videocámara (patrón reproducido), que emite una señal de control
formada en función de la distorsión o la deriva del patrón de
imagen, que se ocasionan al no cumplirse la separación teórica y /
o por la ausencia de simetría respecto a las normales en el punto
de medición, y porque está previsto un dispositivo de regulación
por motor para el cabezal de medición, a cuya entrada se aplica la
señal de control causando esto un movimiento del cabezal de
medición, en el sentido de una reducción de la distorsión o de la
deriva del patrón de imagen en la videocámara, en una medida que
puede prefijarse.
Con el dispositivo según la invención es posible
medir el color, el brillo y la ondulación de superficies de forma
libre pintadas. Para ello, el cabezal de medición determina en
primer lugar la normal de la superficie en el punto de medición
como normal del punto de medición de manera que el eje del cabezal
de medición coincida con ésta. Al mismo tiempo, por medio de la
distorsión o la deriva del patrón de imagen sobre el chip de la
videocámara, puede determinarse también la distancia correcta del
cabezal de medición al punto de medición dado que el vértice del
ángulo entre el eje de radiación y el eje óptico de la videocámara
forma exactamente el punto de medición. Sin embargo, en una
configuración conveniente también puede preverse en el cabezal de
medición un aparato adicional para la medición de la distancia, por
ejemplo, un cabezal de medición por ultrasonidos como dispositivo
de ajuste aproximado, con cuya ayuda se sitúa el dispositivo de
forma aproximada antes de determinar la normal de la superficie en
el punto de medición. La verdadera medición puede comenzar cuando
el cabezal de medición se encuentra orientado mediante las señales
de control del dispositivo de evaluación para el dispositivo de
regulación por motor.
Para ello, en el cabezal de medición se encuentra
otra fuente de luz, cuyo eje óptico de salida forma preferiblemente
un ángulo de 45 grados con el eje del cabezal de medición, y está
dispuesto al menos un monocromador, preferiblemente cuatro
monocromadores, con sus ejes ópticos de entrada en ángulos
determinados que pueden prefijarse respecto al eje del cabezal de
medición, de tal manera que todos los ejes ópticos de entrada de
los monocromadores, el eje del cabezal de medición y el eje óptico
de salida de la fuente de luz adicional están dispuestos en un
plano, no necesariamente el mismo plano del eje de radiación del
emisor de luz y el eje óptico de la videocámara. Entonces,
paralelamente a éste puede determinarse con ello, en el punto de
medición, el color y el brillo de la superficie de forma libre
pintada, por medio de los cuatro monocromadores.
Otras configuraciones y perfeccionamientos
convenientes de la invención se indican en las reivindicaciones
dependientes.
A continuación se explica detalladamente un
ejemplo de realización de la invención haciendo referencia al
dibujo que muestra un dispositivo según la invención en una
representación esquemática en perspectiva y con la carcasa retirada
parcialmente.
El dispositivo para medir el color en superficies
de forma libre pintadas, a una distancia teórica que puede
prefijarse, así como de manera simétrica a la normal en el punto de
medición, presenta un cabezal de medición indicado en conjunto con
10, que está dotado con un eje 10a del cabezal de medición. El
cabezal 10 de medición, que puede moverse en conjunto mediante un
motor (no mostrado), está dotado de un emisor de luz indicado en
conjunto con 11 y una videocámara 13, que recibe el patrón 12
luminoso plano que éste debe emitir, cuyo eje 13a óptico está
orientado en dirección a la muestra, indicada en conjunto con 9. El
patrón 12 luminoso está dotado de un eje de radiación indicado en
conjunto con 12a, que también está orientado hacia la muestra
9.
En lo anterior, el eje 13a óptico, el eje 12a de
radiación, así como el eje 10a del cabezal de medición se
encuentran en un plano, formando el eje 10a del cabezal de medición
la bisectriz del ángulo formado por el eje 12a de radiación y el
eje 13a óptico de la videocámara 13.
Además, está previsto un dispositivo de
evaluación para el patrón de imagen del patrón 12 luminoso
representado en la videocámara, que emite una señal de control
formada en función de la distorsión o la deriva del patrón de imagen
que se originan al no cumplirse la distancia teórica y/o por la
ausencia de simetría respecto a la normal en el punto de medición.
Esta señal de control se aplica a un dispositivo de regulación por
motor (no mostrado) para el cabezal 10 de medición, que causa un
movimiento del cabezal de medición, en el sentido de una reducción
de la distorsión o de la deriva del patrón de imagen en la
videocámara 13, en una medida que puede prefijarse, de manera que
tanto el eje 10a del cabezal de medición, como también el vértice
del ángulo formado por el eje 12a de radiación del patrón 12
luminoso y el eje 13a óptico de la videocámara 3 coincidan en el
punto de medición, a saber, la muestra 9. En el cabezal de medición
está prevista otra fuente 14 de luz con un eje 14a óptico de salida
que forma un ángulo de 45º con el eje 10a del equipo.
Además, en el cabezal 10 de medición están
previstos cuatro monocromadores 15, 16, 17, 18, que están previstos
orientados en ángulos determinados, que pueden prefijarse, con sus
ejes 15a, 16a, 17a y 18a ópticos de entrada. Todos estos ejes 15a,
16a, 17a y 18a ópticos de entrada están orientados hacia el punto 9
de medición y se encuentran en otro plano, en el que también se
encuentra el eje 17a óptico de salida de la otra fuente 14 de luz.
En lo anterior, la normal de la superficie del plano y la normal de
la superficie del otro plano mencionado anteriormente están
dispuestas de forma ortogonal entre sí. Además, en el cabezal 10 de
medición está previsto un termómetro 19 infrarrojo orientado hacia
el punto de medición, así como, dado el caso, un sensor 20 de
ultrasonidos para el ajuste aproximado de la distancia.
Además, en el cabezal 10 de medición está
prevista otra cámara 23, que, a través de un espejo (no mostrado en
el dibujo) que está dispuesto en la zona del eje 10a del cabezal de
medición, representa una imagen del punto de medición o de la
muestra 9 con dos franjas claras sobre un fondo negro, con lo que el
análisis de Fourier de las mismas da como resultado el grado de
ondulación o de brillo.
Todas las señales de medición y los valores de
medición pueden registrarse y guardarse, así como, dado el caso,
enviarse en línea a través de una interfaz a un ordenador de
control del proceso.
Claims (15)
1. Dispositivo para medir el color, el brillo y
la ondulación en superficies de forma libre pintadas, en un punto
(9) de medición, a una distancia teórica que puede prefijarse y de
manera simétrica a la normal en el punto de medición,
caracterizado porque están previstos un cabezal (10) de
medición que puede moverse en tres dimensiones por medio de al
menos un motor, con un eje (10a) del cabezal de medición y un
emisor (11) de luz, así como una videocámara (13), porque el emisor
(11) de luz está dotado con un patrón (12) luminoso plano,
preferiblemente un patrón de puntos de luz, que se va a emitir a lo
largo de su eje (12a) de radiación, porque la videocámara (13)
presenta un eje (13a) óptico, porque el eje (10a) del cabezal de
medición, el eje (12a) de radiación y el eje (13a) óptico se
encuentran en un plano, y el eje (10a) del cabezal de medición
forma la bisectriz del ángulo que forman el eje (12a) de radiación y
el eje (13a) óptico, porque está previsto un dispositivo de
evaluación para el patrón (12) luminoso del emisor de luz
representado en la videocámara, emitiendo dicho dispositivo de
evaluación una señal de control formada en función de la distorsión
o la deriva del patrón de imagen, ocasionadas al no cumplirse la
distancia teórica y/o por la ausencia de simetría respecto a la
normal al punto de medición, y porque está previsto un dispositivo
de regulación por motor para el cabezal de medición, a cuya entrada
se aplica la señal de control del dispositivo de evaluación que
provoca un movimiento del cabezal (10) de medición en el sentido de
una reducción de la distorsión o la deriva del patrón de imagen en
la videocámara (13), en una medida que puede prefijarse, de tal
manera que coincidan con el punto (9) de medición tanto el eje
(10a) del cabezal de medición con la normal en el punto de
medición, como también el vértice del ángulo formado por el eje
(12a) de radiación del patrón (12) luminoso y el eje (13a) óptico
de la videocámara (13).
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
caracterizado porque está prevista otra fuente (14) de luz
en el cabezal (10) de medición.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque el eje (14a) óptico de salida de la
fuente (14) adicional de luz forma un ángulo de 45 grados con el
eje (10a) del cabezal de medición.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque en el cabezal (10) de medición
está previsto al menos un monocromador, preferiblemente cuatro
monocromadores (15, 16, 17, 18), orientados con sus ejes (15a, 16a,
17a, 18a) ópticos de entrada en ángulos determinados que pueden
prefijarse respecto al eje (10a) del cabezal de medición.
5. Dispositivo según la reivindicación 4,
caracterizado porque el eje (14a) óptico de salida de la
fuente (14) adicional de luz, así como los ejes (15a, 16a, 17a,
18a) ópticos de entrada de los monocromadores (15, 16, 17, 18) están
orientados hacia el punto (9) de medición.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado porque el eje óptico de salida de la fuente
(14) adicional de luz, así como los ejes (15a, 16a, 17a, 18a)
ópticos de entrada de los monocromadores (15, 16, 17, 18) y el eje
(10a) del cabezal de medición se encuentran en otro plano.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 6, caracterizado porque la normal de la superficie del
plano y la normal de la superficie del otro plano forman un ángulo
recto entre sí.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 7, caracterizado porque en el cabezal (10) de medición
está previsto un termómetro (19) infrarrojo orientado hacia el
punto de medición para medir la temperatura en el punto (9) de
medición.
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 8, caracterizado porque el patrón (12) luminoso del
emisor (11) de luz está dispuesto sobre una placa (21).
10. Dispositivo según la reivindicación 9,
caracterizado porque el patrón (12) luminoso presenta al
menos dos filas que se extienden a lo largo de una recta y
discurren en ángulo recto entre sí, con puntos (12) de luz
distanciados entre sí.
11. Dispositivo según la reivindicación 10,
caracterizado porque sobre la placa (21) está prevista al
menos una abertura (22), debajo de la cual está dispuesto un patrón
de puntos de luz adicional, con una mayor distancia respecto al eje
(10a) del cabezal de medición.
12. Dispositivo según la reivindicación 11,
caracterizado porque el patrón adicional de puntos de luz
también presenta al menos dos filas que se extienden a lo largo de
una recta y discurren en ángulo recto entre sí, con puntos (12) de
luz distanciados entre sí, pero siendo la separación entre ellos
menor que en el patrón luminoso.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 12, caracterizado porque el cabezal (10) de medición
presenta un cabezal (20) de medición por ultrasonidos como ajuste
aproximado, con cuya ayuda se sitúa aproximadamente el cabezal (10)
de medición, antes de determinar la normal de la superficie en el
punto de medición como normal del punto de medición.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 13, caracterizado porque el dispositivo de evaluación
calcula una primera aproximación de una corrección a partir de la
distorsión o la deriva existentes del patrón de imagen y la envía
como señal de control al dispositivo de regulación por motor en el
sentido de una regulación, después de lo cual el dispositivo de
evaluación calcula otra aproximación a partir de los nuevos
patrones de imagen que se producen y éstos procesos se repiten de
manera iterativa hasta que el patrón (12) de imagen, aumentado o
reducido según la escala de la imagen de la videocámara (13),
corresponda exactamente con la forma del patrón (12) luminoso del
emisor (11) de luz.
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones
1 a 14, caracterizado porque otra cámara (23), a través de
un espejo que está dispuesto en la zona del eje (10a) del cabezal
de medición, recibe una imagen del punto de medición con dos
franjas claras sobre un fondo negro, con lo que el análisis de
Fourier de las mismas da como resultado el grado de ondulación o de
brillo.
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