JP5008785B2 - 構築面の質を判定する装置及びその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構築された面（structured surface）の品質を判定する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
面あるいは構築された面の品質は、人の観察のための面の外観を判定する物理的特性として理解されるべきものである。
【０００３】
特に構築面（structured surface）を識別する特性は、構造、色、明度（color brightness）、像の鮮明度（ＤＯＩ）、くもり（haze）、面組織（surface texture）及び面リップル（みかん膚）等を含む。
【０００４】
可視面特性の性質は、日常生活における対象物、例えば、様々なタイプの家具あるいは自動車等のような消費財の本質的な要素である。
【０００５】
自動車技術の範囲内では、様々な値が可視面によって形成された視覚的印象をもとにしている。以下では、面の工夫において生ずる技術的問題について、応用の範囲に関する本発明のいかなる制限もなく、かなり詳細に説明する。
【０００６】
自動車の車体は、例えば、家具のような他の面における対応する値より、はるかに優れた反射特性あるいは光沢特性を有する高い光沢あるいは金属仕上げを備えている。施されるべき仕上げに対する高い光沢及び施される比較的大きな面は、仕上げの際に、仕上げるべき面の非常に精密な準備と特に高い注意深さとを必要とする。
【０００７】
面の視覚的特性及び特に反射の挙動を判定する様々な方法、装置及び設備は、独国特許第44 34 203号公開公報に記載されたような従来技術において周知である。
【０００８】
さらに、自動車産業では、例えば、木のような材料からあるいはプラスチックから成る自動車の内部内の複数の処理され構築された面を利用している。
【０００９】
構築された面の視覚的外観は、前述の他の視覚的パラメータによっても判定されるが、原理的に面構造の識別性に依存する。
【００１０】
今日の自動車メーカーは、多くの検査員を雇い、製造段階の間でさえ、面の質的欠陥を識別するために、面の質を視覚的に、あるいは自動的に検査する多くの高コストの大型の測定装置を活用する。しかしながら、この方法はいろいろな欠点を伴う。
【００１１】
外観検査の仕事は、非常に大変であり、かつ、常時精密に定義した照明条件を有するワーク条件（work bays）を必要とする。しかしながら、同じ仕上げ面を評価するとき、異なる検査員間には大きな不一致が存在する。なぜなら、ある特性に関しては、個々の生理的感想が検査員によって異なり、また、他の特性については、個々の検査員の視力がその検査員自身の体格（physical constitution）にも依存するからである。
【００１２】
そのため、達しない試験片が不合格となり、低質の閾値の判定において大きな困難が生ずる。
【００１３】
さらに、熟練検査員によってさえ仕上げむらあるいは同様の不具合の原因を突き止めることは非常に難しい。特に構築された面に関しては、外観が様々なパラメータの組み合わせによって判定される。というのは、例えば、質を改善するために自動仕上げ装置の制御値を修正することは、実施される観察及び測定のために困難になるからである。
【００１４】
構築されたプラスチック面は、利用される鋳造、浮き彫りロール（embossing roll）等が剥離による摩耗を受けるスタンプ処理（stamping procedure）によってしばしば製造される。鋳造面の数が多くなると、利用される型の構造及びそれによるプラスチック面の構造は劣化し続ける。製造の質と量は使用される鋳造器具の規則的な置き換えによって最適化することができる。一方、これらの道具の寿命は材料の組成の揺らぎあるいは環境条件の揺らぎによって変わるので、仕仕上げられた構築面を製造するのに十分な質を落とす前にさえ、それらの道具は一般に規則的な基礎に基づいて交換される。
【００１５】
構築面は、断面積における面プロファイルを表す面構造を有する構築面だけでなく、矛盾なくあるいは統計的分布において面プロファイル加えて、あるいは面プロファイルの代わりに異なる視覚的特性を表す構築面が利用される。
【００１６】
このような面が、例えば、高い光沢を示す面の部分と低い光沢を示す面の部分とから成る。これらの面が面プロファイルを示さないかあるいは非常に小さい面プロファイルしか示さないときにさえ、観察者は前記面に対して識特有の面構造を見る。観察者にとっての視覚的印象は、高い光沢を有する（あるいは高い反射率を示す）面の部分と低い光沢を有する（あるいは低い反射率を示す）面の部分との間の関係に依存する。類似として、同じことが他の特徴的視覚的パラメータに対して適用される。
【００１７】
例えば、構築面は高い光沢部分と低い光沢部分とから成る場合に、個々の部分は、全面に対する積分光沢に対する光沢領域として考慮することが可能である。この特性はそれらの比あるいは差で定義可能な光沢被覆である。“光沢領域”の概念を導入することあるいは定義することは、光沢パラメータが対応する光沢領域に関係する各面部（高い光沢、低い光沢）に対して定義可能なこのような面においてはるかに曖昧さのない表現を可能にする。
【００１８】
視覚的テストは二、三あるいは多くの光沢効果の面によって特徴付けられたこのような面を評価することは非常に困難である。というのは、検査員は、個々の面要素のサイズによって、主に構築面の全印象を知覚するからである。この結果、個々の面要素及びそれによる全面について詳細な評価をすることが困難ととなる。
【００１９】
このような多重光沢効果面の例には二重光沢フォイル、あるいはまた、革あるいは合成革面を有する焼結皮が含まれる。
【００２０】
面の光沢パラメータ、くもり、像の鮮明度（ＤＯＩ）及びリップルに加えて、面の個々の部分（“領域”）は、このような構築面を評価するときに重要である。
【００２１】
例えば、面の光沢あるいは像の鮮明度（ＤＯＩ）を検査するのに自動で作動するを使用するときは、定量的な数値尺度を得ることができる。しかしながら、自動外観検査における決定的な欠点は、テストされる外観特性に対する値を確かめることができるが、ユーザーがそれらの原因についての情報を受け取らないことである。
【００２２】
従来の測定装置のさらなる欠点は、かなりスペースを必要とし、そのため、ユーザーが持ち運びできないことである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、被覆面特に構築面の質の再現可能な評価を可能にするものであって、かつ、その構造に依存する面の代表的な特徴が決定できるように、測定される面の物理的変数を決めることができるようなタイプの導入部で特定した方法及び装置を提供することである。
【００２４】
本発明の目的の他の態様は、ユーザーが楽に持つことができ、かつそれを操作して他の補助器具を利用することなく面を評価することができるように、構造上より小型でかつ簡易な装置を提供することである。
【００２５】
本発明の目的の他の態様は、本発明の目的の前述の態様に対応して小型の構造であるにもかかわらず、従来装置の周知の状態に比較してかなり広範な測定可能性を提供する外観特性測定装置を提供することである。
【００２６】
本発明の目的の他の態様は、構造に依存して、面の代表的特徴を有利に規定することを可能にする方法を示すことである。
【００２７】
これらの目的は、請求項１に記載の本発明に対応して達成される。本発明による方法は請求項４５の主題を備えている。
【００２８】
本発明の好適な実施形態は、従属項の主題を含んでいる。
【００２９】
本発明による装置においては、測定される面の領域に対して所定の角度に光が向いた一あるいは複数の光源を有する第１の光学手段を備えている。
【００３０】
測定面の前記領域で反射される光は、一あるいは複数の光感知フォトセンサーを有し、かつ前記測定面に対して第２の所定の角度で配置した第２の光学手段によって受光される。
【００３１】
少なくとも一あるいは複数の感光面前記フォトセンサーあるいはセンサーは、反射光に対して特徴的な電気測定信号を出力する。ここで、前記第１及び第２の光学手段は、反射光が前記測定面の構造によって影響されるように配置する。
【００３２】
本発明による装置には、測定プロセスシーケンスを制御するために、評価手段を備えている。この評価手段は、少なくとも一つのプロセッサ手段と少なくとも一つのメモリ手段とを有し、かつ反射光を評価するものである。また、この評価手段は、構造に依存する少なくとも一つの前記面特性を表す少なくとも一つの構造変数から導かれるものである。
【００３３】
本発明による装置において配置した出力は、測定値を中継するものである。
【００３４】
前記評価手段は、メモリ手段に格納されたプログラムを利用して測定信号を評価するものであり、本発明の好適な実施形態では、メモリ手段に前記測定信号及び／又は測定値を格納するものである。
【００３５】
本発明の他の好適な実施形態では、複数のフォトセンサーが第２の光学手段に備えられており、かつ列及び／又は行に配置されていてもよい。
【００３６】
従来装置に対照すると、本発明の装置におけるフォトセンサーは共通基板上に配置されていてもよい。各フォトセンサーは、共通面上の感光面に対して接点を有していてもよい。フォトセンサーにおいては、該センサーが測定装置内で所定の反射角範囲に対応するように、各感光センサーの面を選択し、あるいは選択可能である。
【００３７】
本発明による装置は様々な利点を有する。
【００３８】
構築された面あるいは構築されていない面の形成の間、製造シーケンスの制御に対する実質的な前提条件は、光学的品質あるいは面の外観の判定である。面上で反射される光を分析することによって、面品質を特徴付ける構造変数が導入される。従来の外観あるいは自動測定法は、構築面の構造に対する変数を決定はしない。
【００３９】
これは、特に、構築面の構造プロファイルが前記面の全外観に決定的に貢献する。
【００４０】
スタンプ、鋳造あるいは他の処理を利用することによって、使用される型が摩耗することになる。その重大さは、他のものの中で、形成される構築面の数に依存する。形成された構築面の部分の数に加えて、同様に他の状況が形成される面の質に影響を及ぼすに際して重大な役割を演じる。この要素は、大気の湿度、気体の温度、及び材料の温度のような環境的条件を含んでいる。
【００４１】
従来の形成過程において、形成面の一様で均一な高い品質を保証するために、ある一定数のスタンプされる部位あるいは鋳造される部位が形成された後、あるいはある時間が経過した後に、使用された型を交換しなければならない。
【００４２】
この手順は不必要な高価な出費につながる。なぜなら、一方で十分な品質の道具がしばしば交換され、他方で、環境的影響あるいは不均一性及び／又は材料における変動によって、道具が計算された交換データより前に摩耗してしまうからである。
【００４３】
規則的制御システムが消耗のし過ぎを回避する一つの可能性である。しかしながら、器具及び道具を検査するために、製造シーケンスを停止しなければならない。それによって、中断時間につながる。
【００４４】
本発明による装置によって、実際の進行中の製造シーケンス中に構築面の面を容易に、迅速に、かつ信頼性高く判定することが可能になる。このため、受容できない道具の劣化が、時を得た形で判定可能であり、かつ不必要な製造システム中断時間が回避可能となる。
【００４５】
本発明による装置を応用する際の他の利点は、製造過程で利用する器具、型、浮き彫りロール、及び他の装備の不必要な頻繁な交換は起きない。そのため、製造コストが低下する。
【００４６】
本発明による装置の他の根本的な利点は、小型の構成である；ユーザーはいつでも装置を持ち運び可能である。
【００４７】
この理由のため、本発明による装置も、最後のハードトゥリーチ（hard-to-reach）抜き取り検査に対して、あるいは複数の構築面が見つけられる自動車内のような内部領域において、適している。
【００４８】
このような小型に構成された装置の他の利点は、凹型あるいは凸型曲面の質も容易に及び信頼性高く判定することができる。
【００４９】
他の利点は、本発明による装置がテストされる面の色々な異なる部位を迅速にかつ容易に測定して、表面領域全体にわたる質の分布及び／又は再現性を評価することができる。
【００５０】
異なる外観特性を示す部位あるいは表面要素を有する構築面を使った応用に対して特に適当である、本発明による装置の一あるいは複数の前述の構成の好適な実施形態において、制限的ではないが、少なくとも一つのパラメータを、各タイプの表面要素の外観特性を特徴づける少なくとも一つに対して判定する。
【００５１】
発明の装置の後に記載する構成の好適な実施形態では、構築面の構造に対する変数が、個々のパラメータから判定される。しかしながら、構築面の表面要素ののタイプ、個々の領域のそれぞれに対する外観パラメータを判定することも可能である。
【００５２】
本発明による装置は、構築面の個々の領域あるいは表面部の特徴的な外観特性を判定するものである。
【００５３】
本発明の好適な実施形態では、被覆厚測定装置が、前記面に施した被覆層の厚さ、及び表面の部位に施した被覆層の厚さを決定するために備えられている。被覆厚測定装置は、決定される表面の、あるいは表面の部位の被覆厚を表す電気的被覆厚出力信号を生ずる一あるいは二以上の被覆厚センサーを備えている。
【００５４】
一あるいは二以上のプロセッサ手段を備えた前記制御装置を測定過程を制御するために備え、被覆厚出力信号を評価することによって一あるいは二以上の被覆厚値を決定し、また、フォトセンサーによって受光され測定面から反射された光を評価することによって測定面の少なくとも一つの外観パラメータ特性を決定する。
【００５５】
前記出力手段は、測定面の被覆厚値と表面の部位に関係する少なくとも一つの外観パラメータとを示している。
【００５６】
面を仕上げる際の形成シーケンス過程を制御するための実質的な前提条件は、面、及び面のそれぞれの外観品質を決定することである。上記の外観特性によって、被覆面及び／又は構築面の質を判定する外観パラメータを決定してもよい。前記外観パラメータの他に、表面被覆（被覆厚プロセス）の層厚、及び二あるいは三以上の面の部位を有する構築面が、表面の質の判定に対して重要なパラメータである。そして、これは従来の外観あるいは自動測定方法によっては確かめることができないものである。
【００５７】
本発明の好適な実施形態による独創的装置は、一あるいは二以上の外観パラメータだけでなく、被覆面の本質的な特性をも表す被覆厚及び表面の個々の部位の被覆厚を決定する。
【００５８】
被覆厚が表面の質を判定する際の非常に本質的なパラメータであり、かつ被覆層厚が標準外観パラメータからのずれの原因に関する情報を含んでいるので、これが特に有利である。
【００５９】
不十分な量の仕上げを表面の被覆の間行ったならば、被覆は適切には広がらず、被覆厚において不均一性が進んでしまう。仕上げが多すぎれば、表面リップル（オレンジ皮）が生じてしまう。
【００６０】
ペイントを合成しかつ塗布する際、被覆基板に対する顔料の方向が色の挙動及び他の外観特性においてしばしば重要な役割をするので、顔料を塗布した被覆内に浮いているようにこのプロセスが進む多くの場合において注意が必要となる。
【００６１】
これと外観特性における変動の他の原因ととが被覆厚を測定することによって信頼性高く決定される。
【００６２】
測定表面被覆厚及び外観特性とは、ずれの原因を不完全に決定し、それによって被覆装置に対する修正値を導くために非常に重要なパラメータを与えるものであるから特に有利である。
【００６３】
表面被覆形成処理の質の表示自体が、外観パラメータと一の被覆されかつ構築された面あるいは二以上の被覆面における様々な点でなされた測定から得られた層厚データとを関係づけることによって難なくかつ信頼性高く行うことができることも本発明の別の利点である。
【００６４】
テストは、表面の光沢が、例えば、リップル及び層厚の変動が例えば光沢及びくもりに影響を与えるような層厚と関係していることを示している。
【００６５】
本発明の好適な実施形態においては、被覆厚測定装置はいろいろな形で実現される。さらに好適な独創的な構成においては、被覆厚測定装置は複数の異なる被覆厚センサーを備えている。
【００６６】
被覆厚の判定は、例えば独国特許第43 33 419号公開公報において開示されているような周知の装置及ぶ方法によって行ってもよい。
【００６７】
基板上の層厚を判定するには、通常、特定のタイプの基板及び仕上げ剤に対して適した被覆厚センサーを使用しなければならない。層厚を測定するときは、磁気、非磁気、導電性、非導電性、鉄、非鉄の基板及び被覆の識別を行う。
【００６８】
本発明の好適な実施形態では、永久磁石及び磁束密度センサー手段を鉄基板上での層厚を測定するのに用いる。ここで、本発明の別の好適な実施形態では、前記磁束密度センサー手段は、ホール効果センサー手段で構成されている。磁束密度は永久磁石の一つの極で決定し、そして被覆厚はそれから導く。
【００６９】
導電性基板上の非導電性被覆の層厚を測定する際、渦電流効果を利用してもよい。
【００７０】
本発明の実施形態においては、コイルが導電性基板の基板上に渦電流を誘起する。その渦電流は励起コイル上に効果を有する反対の磁界を発生する。ここで、それから被覆の代表値を決定してもよい。本発明の好適な実施形態では、前記コイルは渦電流測定コイルとして実現される。
【００７１】
本発明の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は、被覆表面層厚の決定のための超音波送信機及び超音波受信機手段を備えている。超音波の使用は、プラスチック基板の被覆厚の決定にとって特に有利である。
【００７２】
本発明の別の好適な実施形態は、レーザーと熱音響手段によって被覆厚を決定する非接触方法に対して提供したものである。さらに、レーザーを使った測定表面の同時照射における音響衝撃を介して被覆厚を決定することが可能である。
【００７３】
本発明の別の好適な実施形態では、サファイア探針又は硬い金属探針をゲージプローブ（gauge probe）上に配置している。
【００７４】
本発明の別な好適な実施形態では、被覆厚センサーは強磁性体芯のまわりに巻いたコイルを２つ備えている。励起電流（excitation current）は第１のコイルを介して運ばれ、一方、第２のコイルの信号は層厚を決定するために評価する。第１のコイルの低周波励起電流（＜500 Hz）によって、鉄基板上での非鉄層の層厚を測定可能になる。ここで、高周波励起電流（＞500 Hz）によって、非鉄導電性基板上での非導電性層の層厚測定を可能になる。
【００７５】
さらに、例えば、磁気的に機能する、あるいは磁気誘導的に機能する被覆厚測定処理のような、本発明の実施形態における専門家に周知の通常の方法及び装置を活用することも可能である。
【００７６】
本発明の別の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は測定面上の層厚を決定する２つの異なるセンサー手段を備えている。少なくとも第１の層厚センサーは磁気基板上の層厚を決定するのに備えられたものであり、また、少なくとも第２の層厚センサーは非磁気基板上の層厚を決定するのに備えられたものである。
【００７７】
このタイプの実施形態は複数の利点を有する。様々なタイプのセンサーを使用することによって、標準の通常使用するタイプの基板上の層厚を信頼性高く、かつ再現性よく決定することができる。
【００７８】
被覆厚測定装置は様々な被覆厚センサーを備え、そのため、様々なタイプの基板の層厚は本発明による装置によって信頼性高く決定されることは特に有利である。
【００７９】
車両の車体あるいは自動車の様々な点における被覆厚を決定するのに利用することが必要である装置は唯一つの装置だけなので、このタイプの装置の実施形態は特に有利である。
【００８０】
以前は、異なる基板に対して異なる装置を使用することが必要だった。別の利点は、被覆厚決定に加えて、少なくとも一つの外観パラメータも決定することができることである。
【００８１】
本発明の別な好適な実施形態では、光沢及び／又はくもり及び／又は像の鮮明度（ＤＯＩ）及び／又は典型的な波長及びその振幅が、前記測定面、及び個々の測定面の部位、及び構築面のタイプ（みかん膚）のそれぞれを決定する。みかん膚を決定するときは、波長が所定の波長間隔であるいは複数の波長範囲で生じてもよい。さらに、測定面及び個々の測定面の部位のそれぞれのカラーあるいはカラー明度、あるいは各カラーのカラー明度を決定することが可能である。
【００８２】
別の好適な実施形態では、測定面のタイプ当たり二又は三以上の外観パラメータを決定する。この実施形態は、層厚と結びついた二又は三以上の外観パラメータを決定することによって最も実質的な測定面パラメータを確かめるので特に有利である。
【００８３】
本発明の好適な実施形態では、外観変数あるいは外観パラメータの測定は、例えば、“Bergmann Schaefer, “Lehrbuch der Eaperimentalphysik”｛“Experimental Physics Textbook”｝, Vol.III, Optics, 第８版、1987年, Section 3.12，438頁-452頁に記載されているような明視野、暗視野、脈理（striae）法あるいは位相（phase）法に従って行うことができる。ところで、これに記載された測定法に対照して、テストされる表面はＸ線照射されず、表面の反射が評価される。脈理（striae）あるいは暗視野法を使用する際には、反射されてから焦点合わせが行うことができる平行光線によって表面が照明されることが好ましく、前記の部位は好適には小さくかつ／又は円形のアパーチャーによってブロックすることができる。反射光は、好適にはビームのパスに配置された前記アパーチャー、測定装置とをそれぞれ向いている。面構造及び／又は収差が、表面を評価する際に使用されるセンサー上に実質的にマッピングされる。
【００８４】
本発明の好適な実施形態では、前記第１の光学手段から照射された光の少なくとも第１の部分は、光のパターンを示している。前記第１の光学手段は、パターン手段を備えていてもよい。本発明による装置のこの実施形態では、第１の光学手段の少なくとも一つの光源から出射した光は、前記パターン手段において少なくとも部分的に照射される。前記パターン手段を介して伝達された光の振幅及び／又は位相は前記パターン手段の対応するパターンによって影響される。
【００８５】
本発明の他の好適な実施形態では、前記パターン手段から照射された光パターンは少なくとも一の明／暗端あるいは複数の明／暗端を有しており、本発明の別な実施形態では、前記の複数の明／暗端の少なくとも一部は、少なくとも部分的に互いに平行に散乱される。
【００８６】
前記パターン手段のパターンは光軸について対称に配列していてもよい。照射された光パターンが複数の明／暗端を有する場合において、個々の明／暗端が直線形状、円形形状あるいは正弦波形状を示してもよい。
【００８７】
好適な実施形態では、前記の複数の明／暗端の少なくとも一部はグリッド、光子、あるいは円形の形をしている。
【００８８】
検査された面、測定領域のそれぞれからの光パターンの評価によって、結論がテストされる測定面の質と構造について引き出されるので、テストされる面上の光パターンの投影（projection）は特に有利である。
【００８９】
前記光パターンが明から暗へとシャープな変化を示さないが、投影された光の強度がいくらか正弦形状あるいは鋸形形状へ影響を与えることは可能である。
【００９０】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記第１の光学手段から伝達される光の第一の部分は、前記光パターンを有する測定領域上を向いている一方、第２の部分はその光パターンなしで前記領域上を向いている。
【００９１】
しかしながら、本発明による装置のパターン手段は、光パターンを含んだり、光パターンを省く手段である、代替の測定も可能であるよう、変更可能に形成してもよい。
【００９２】
これは、個々の部分あるいは個々の画素を所望の様々な異なる光パターンに連係させる、例えば、ＬＣＤ装置を備えたパターン手段に対して、所定の要求に従って、迅速にかつ容易に調整しかつ／又はスイッチオフすることを可能にするものである。
【００９３】
反射された光パターンの少なくとも一部を受ける、少なくとも一つの光センサーの信号を評価することによって、前記評価手段が、構造において不測の表面の少なくとも一つの特徴を表す構造変数（structual variable）を決定することができる。
【００９４】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段が、前記フォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号と列及び／又は列における次のフォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号との間で定義される差から、あるいは、電気及び／又はデジタル測定信号とすぐ隣のあるいは対角線方向で隣接するフォトセンサーの少なくとも一部の電気及び／又はデジタル測定信号との差において、複数のフォトセンサーの少なくとも一部に対する電気及び／又はデジタル測定信号のグラデーションを決定する。
【００９５】
これは、測定信号の勾配及び特に光パターンを伴う照射における測定信号の勾配が、テストされる測定表面の少なくとも一つの構造的不測の特性を表す構造変数を導出するのによく適しているので、特に有利である。
【００９６】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段は、前記フォトセンサー測定信号勾配の少なくとも一部から少なくとも一つの平均を決定し、そして、これから、表面の少なくとも一つの構造的不測の特性に対する前記特性構造変数の少なくとも一つの平均を決定する。
【００９７】
さらに、ヒストグラムは、これらグラデーションから決定してもよい。このグラデーションでは、そのグラデーションを越える予め決めたあるいは可変の勾配の範囲は、対応するインターバル、範囲のそれぞれにおいてプロットすることが可能である。この勾配中心焦点及び／又は平均値を形成することによって、前記評価手段が、前記表面の構造的不測の特性を代表する特性構造変数を導出することができる。
【００９８】
本発明のこの好適な実施形態では、グラデーションの少なくとも一部の決定を通して、かつ平均勾配の定義を通して、測定表面に対する特性構造変数が迅速にかつ信頼性高く決定することができる。
【００９９】
例えば、古いあるいは使い古した道具を構築面の形成中に使用するときに得られる、尖ったところのないあるいは丸い表面構造は、より鋭い識別可能なプロファイルを有する表面より、さらに拡散的に投影された光を反射する。
【０１００】
従って、本発明の装置のこのような実施形態の利用によって、構造不測の特性を決定することが可能となる。
【０１０１】
本発明に対応する装置の他の好適な実施形態では、測定表面の少なくとも一個、二個、三個、あるいは四個以上の特徴的外観パラメータを、前記特徴的構造変数に加えて決定する。
【０１０２】
本発明の実施形態では、光沢あるいはくもりあるいは像の鮮明度（ＤＯＩ）、あるいは、典型的波長の代表的測定、及び測定面被覆トポグラフィの振幅（オレンジ皮）を決定する。
【０１０３】
オレンジ皮の決定は、オレンジ皮の決定評価する、所定の波長インターバルで行うが、波長の二つの、あるいは三つ以上の異なる波長範囲でも行う。さらに、測定表面カラーあるいはカラー明度を決定することも可能である。
【０１０４】
本発明の一つあるいは複数の上記記載の構成の好適な実施形態では、独創的な装置は表面の曲率を検出し、かつ同様に数的に決定することが好ましい。好適には、測定の数学的補償は（局所的な）曲率の決定によって生ずる。
【０１０５】
この実施形態では、光パターンは、上記の構成及び実施形態の一つによってテストされる表面上に投影されることが好ましい。
【０１０６】
測定される面が曲率（凸型あるいは凹型）を示すならば、その端部は、例えば、鋸型パターンを伴った照明上で拡大され、あるいは、縮小される。（グリッド、光子）パターンを伴う照明では、曲率は例えば個々の線の間の間隔を決定することによって決定することができる。曲率が決定されれば直ちに、測定装置から返される外観測定値の訂正あるいは補償のための対応値を適用することが可能となる。というのは、終端の結果、すなわち、補償に続く測定値が実質的に表面曲率によって影響を受けないからである。
【０１０７】
上記の実施形態の一つあるいは二つ以上のさらに好適な実施形態では、光学的にマッピングされる深さの鮮鋭さ（シャープネス）は客観的に影響を受け、減少しあるいは拡大して、測定される面の曲率に対して補償することができるものである。
【０１０８】
本発明のさらなる実施形態では、深さの鮮鋭さは曲がった面では減少する。そして、測定面のマッピングが不鮮明になり、測定結果が曲率によって全く影響を受けないか、あるいは無視できるほどしか影響を受けない。
【０１０９】
本発明のさらに好適な実施形態では、面の曲率は自動的に決定されかつ自動的に補償される。
【０１１０】
本発明の一つあるいは複数の上記記載の構成の好適な実施形態では、少なくとも一個、二個、三個、あるいは四個以上の特性外観パラメータを、構築面上の各表面要素のタイプに対して決定する。光沢及び／又はくもり及び／又は像の鮮明度及び／又は個々の面の要素のタイプのオレンジ皮を決定する。
【０１１１】
例えば、光沢ドメインに対するパラメータのような個々のドメインに対するパラメータに沿って、構築面の質を決定する構築面に対する変数を決定することも好ましい。この好適な実施形態は、構築面がそれらの特性、特に外観特性において異なる少なくとも二つの表面の要素のタイプを有する場合において特に有利である。さらに、測定面に対する個々の外観パラメータの全被覆を決定することが可能である。
【０１１２】
本発明の他の好適な実施形態では、構造変数に加えて、上記引用の特徴的な外観特性をさらに決定する。
【０１１３】
独創的な装置のこのような実施形態は、他のものの中で、測定面の全活性的・貢献的外観物理的特性をこの小型装置を使用することによって決定することができる。
【０１１４】
上述の全実施形態の有利な構成において、第３の光学手段が、予め決めたスペクトル特性を有する少なくとも一つの光を発生する光源を備え、かつ予め決めた角度で測定面を向いて配置されている。
【０１１５】
本発明による装置の上記の好適な実施形態では、光が第１の光学手段から発して測定面へ入射する予め決めた角度、及び／又は、第２の光学手段が測定面から反射する光を受ける予め決めた角度、及び／又は、第３の光学手段から発せられて光が前記測定面に向く予め決めた角度は、個々に所望なように任意に調整してもよく、また、測定面と光の対応角との間の測定面と光の対応角との中間の角度（norm）から特に５°，１０°，１５°，２０°，３０°，４５°，６０°，７５°，８０°及び８５°の角度を含んでいる。しかしながら、ここで引用した角度のほかに他の角度も可能であることを強調する。
【０１１６】
このような実施形態では、前記光学手段の少なくとも一つは位置が可変であることが好ましい。前記位置の変化は、角度の変化によって自動的に起きてもよく、測定点の回りに回転可能である。入射角と射出角とがそれぞれ同じままであるように、いくつかの光学手段の同期的あるいは同時の移動も可能である。しかしながら、少なくとも一つの光学手段が測定する面に実質的に垂直に移動可能であってもよい。この構成では、少なくとも第１の光学手段及び第２の光学手段が測定する面に垂直に移動可能であってもよい。そのため、前記第１の光学手段から照射されかつ面で反射される光は、前記第２の光学手段で受光されてもよい。
【０１１７】
本発明のさらに好適な実施形態では、フレネル反射に従って測定面から直接反射される光が、測定面と第１の光学手段から出射される面反射光との間の角度とは測定面に対して異なる角度を有するような面に対するこのような角度に、前記第３の光学手段から照射される光が方向付けられる。そのため、前記第２の光学手段、フォトセンサーのそれぞれが実質的に第３の光学手段から照射された光を受光しかつ前記測定面で拡散的に反射する。
【０１１８】
第３の光学手段の少なくとも一つの光源は、様々な範囲の波長の光が出射されるように、異なるスペクトル特性を有する出射光をそれぞれに有する１個、２個、特に好ましくは３個の光出射要素を有してもよい。
【０１１９】
前記光出射要素の波長領域は、可視光スペクトル範囲におけるスペクトル特性に対して少なくとも部分的に重なっていてもよく、本発明による装置のさらに好適な実施形態では、光出射要素のスペクトル特性は互いに線形独立である。
【０１２０】
本発明のさらに好適な実施形態では、反射光の確認された色は前記測定面の可視パラメータとして働くように、少なくとも二個、好ましくは三個あるいは四個以上のフォトセンサー、感光要素のそれぞれは、そのスペクトル特性に関して異なるように設けられている。
【０１２１】
本発明の他の好適な実施形態では、測定面から反射された光の色が確認できるように、少なくとも一個のフォトセンサーが、個々に決めることが可能でかつスペクトル特性に関して異なる電気出力信号を有する少なくとも二個、好ましくは三個あるいは四個以上の感光要素を備えている。
【０１２２】
色及び色明度が面及び構築面の双方の実質的特性なので、測定面から反射された光の色を確認できる本発明による装置の実施形態は特に有利である。
【０１２３】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、一個あるいは二個以上の光出射ダイオードあるいはレーザー光源を第１及び／又は第３の光学手段に配置している。
【０１２４】
第１及び／又は第３の光学手段から出射された実質的な直接光あるいは拡散光の少なくとも一部は、実質的に平行、発散、あるいは収束することが好ましい。
【０１２５】
本発明による装置の好適な実施形態では、前記第１及び／又は第３の光学手段から出射する光は、測定する面に向いた収束光であり、かつ、該光が一測定点の近傍内の領域、及び測定する面上の空間的に小さい一測定面のそれぞれを照明するように測定する面上に焦点を合わせられることが好ましい。
【０１２６】
後で記述する構成の好適な実施形態では、走査手段を、表面に対する比（＞5、さらに好ましくは10以上、好ましくは＞50）でテストされる面の照明する光点部分を連続的に走査する第１の光学手段に備えることが好ましい。この実施形態は、照明を行う空間的に広がった光スポットとともに、テストされる表面に向く光線を焦点合わせするスポットも利用してよい。
【０１２７】
本発明による装置の他の好適な実施形態では、前記第１及び／又は第３の光学手段は、照射光の伝搬方向に垂直な所定の長さ及び幅を有する照射光の伝搬広がりあるいは少なくとも一つのストリップに垂直な所定の直径を有する少なくとも一つの光点を出射する。
【０１２８】
前記第１の光学手段により投影された光も、異なる点あるいは光のストリップから成ってもよい。
【０１２９】
少なくとも一つの前記外観パラメータ、前記構造変数はそれぞれ、測定面から反射されるように前記第１の光学手段から照射された光の削除された光パターン手段を有する前記第２の部分を受ける、前記フォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号から決定されてもよい。
【０１３０】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、少なくとも一つの温度測定装置を、前記第１の光学手段、及び／又は前記少なくとも一個の光源、少なくとも一つの光出射要素のぞれぞれの少なくとも一個の光源と、前記第３の光学手段、及び／又は前記少なくとも一個のフォトセンサー、少なくとも一つの感光要素のぞれぞれの少なくとも一個の光源とに可能なだけ近接するように配置する。ここで、それらの温度測定装置を使って、各光源、光出射要素、フォトセンサーあるいは感光要素の温度特性の決定を行ものである。こうして、少なくとも一つの構造特性値及び／又は少なくとも一つの外観パラメータの温度補正を行うことが可能となる。
【０１３１】
本発明に対応する装置内での温度及びその分布が経過した測定時間の増加あるいは測定装置の変更に伴って変化可能であるという事実によって、それらの電子装置の機能が温度に依存しかつ測定の再現性がパラメータ及び特性値の温度補正決定によって増加するので、光源及びフォトセンサーの温度特性は特に有利である。
【０１３２】
本発明の他の好適な実施形態では、光パターンがマッピングされた複数のフォトセンサーの経路の少なくとも一部を決定する。測定された面の特性プロファイル高さパラメータを理想的経路からの測定経路の経路のずれから決定することができる。
【０１３３】
特に好適な実施形態では、少なくとも一つの明／暗端の経路は、複数のフォトセンサー上及び／又はＣＣＤチップ上のそれぞれの一部において決定する。
【０１３４】
明／暗線がプロファイル高さｈを有する矩形プロファイルを表す測定面上に投影されれば、前記線反射（line reflex）の空間的分離が前記第２の光学手段のＣＣＤチップ上で起きる。
【０１３５】
矩形プロファイルの下部から反射された暗線あるいは明線の一部は、反射された矩形プロファイルの上端で反射された暗線あるいは明線に平行に空間的にずれている。
【０１３６】
理想的な矩形構築面の反射像は、ＣＣＤ上では２つの点線の明線あるいは暗線である。
【０１３７】
周知の出射角及び反射角とＣＣＤ上での２つの点線間の間隔とによって、プロファイル高さを測定面上の全点において決定可能である。
【０１３８】
非矩形表面プロファイルを測定するとき、このような測定面のプロファイル高さ特性値を対応する幾何学的関係を利用することによって類推して決定することができる。
【０１３９】
作られた部分のプロファイル高さは製造装置が消耗するときに減少するので、プロファイル高さ特性値の決定が特に有利である。
【０１４０】
本発明の他の好適な実施形態では、三角法（triangulation）によって構造変数を決定する。ここで、この構造変数の決定は三角法だけで行ってもよいし、三角法を付加的に用いて決定してもよい。従来技術において周知のような共通の三角法手順のどれを使ってもよいことを指摘しておきたい。
【０１４１】
例としては、本発明の開示事項の一部である米国特許第5,546,289号及び米国特許第5,744,793号に記載した三角法手順がある。
【０１４２】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、米国特許第5,546,289号に記載した手順に対照的に、グレイ値は全くない。あるいは測定個所での測定表面高さについて代表的と考えられるものとしてちょうど決定されるグレイ値はない。むしろ、測定個所の表面高さは最高の精度で決定される。
【０１４３】
本発明のさらに好適な実施形態では、所定の角度で測定面に向いた少なくとも一個のフォトセンサーを有する別な光学手段を備えている。特に好適な実施形態では、この別の光学手段は、第２の光学手段及び第３の光学手段の測定点間に延びた面上に配置する。第２の光学手段及び前記の別な光学手段は、第１の光学手段から出射される光あるいは第３の光学手段から出射される光に対して対称に配置するために、前記の別な光学手段が反射光を受ける角度が第２の光学手段が受ける反射光の角度と等しいことが特に好ましい。
【０１４４】
本発明のさらに好適な実施形態では、強度と、反射強度を第２の光学手段及び前記の別な光学手段に入射する点とを決定する；メモリ手段に測定点に対する特性サイト評価値と測定強度とを保存することが特に好ましく、また、その評価値は、テストする面上の測定点から離間した距離に対する特性クリアランスパラメータ値を定義し、前記メモリ手段に同様に保存する。
【０１４５】
本発明のさらに好適な実施形態では、第１の光学手段から照射される光が時間順に走査されるように、テストする面を走査する第１の光学手段に走査装置を備えている。
【０１４６】
前記評価手段が前記クリアランスパラメータ及び前記測定された点の特性値の評価から少なくとも一つの構造変数の少なくとも一つを決定することが特に好ましい。
【０１４７】
本発明による装置の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの定量的傾斜勾配パラメータを測定する面の構造の傾斜特性に対して決定する。
【０１４８】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段は、測定する面の端部での鮮鋭さの定義に対して少なくとも一つの定量的焦点パラメータを決定する。
【０１４９】
これらの実施形態は、道具及び器具が摩耗する際、製造した部分の面の構造が劣化するので、特に有利である；例えば、特に構造の傾斜勾配が、端部の焦点の規定と同様に、道具の摩耗及び裂けを通して減少する。なぜなら、摩耗及び裂けの増大が道具プロファイルを丸みをつけることあるいは尖ったところのないものにすることにつながるからである。
【０１５０】
さらに好適な実施形態では、評価構造変数を、少なくとも一つの構造変数と面の外観特性の少なくとも一部に対して特徴的な前述の特徴的外観性質（光沢、くもり、DOI、オレンジ皮）の少なくとも一つとから導出可能である。
【０１５１】
面及び特に構築面を評価する際、それらの外観は単に構造識別に依存するのでなく、他の特性外観特性に依存する。例えば、特に滑らかでかつ高い反射が起きる面を用いると、製造工程における要求は例外的に高い。というのは、このような面では、人間の目は最も小さな汚点、でこぼこ、及び変化さえ知覚するからである。いわゆる“金属”仕上げを有する自動車を用いると、これらの欠陥が観察者に見えないように広い面にわたって仕上げにおける欠陥を直すことが実質的に不可能である。
【０１５２】
対照的に、つや消しで反射の小さい面及びその下の面に対する仕上げのコーティングの質における要求がかなり小さい。
【０１５３】
高い光沢面に関しては、面の粗さ及びオレンジ皮の小さな測定さえ、観察者の生理的な感情を乱す一方、反射が小さいつや消し面における表面粗さ及びリップルのかなり大きな事例は観察者の外観の印象においてほんのわずか攪乱効果があるかあるいは全くない。それに対して、構築面を用いると、構造に左右される外観印象は表面粗さ、光沢あるいは他の外観パラメータに対する依存は小さい。
【０１５４】
従って、本発明のこの好適な実施形態に対応して、測定された面の質の尺度を表す少なくとも一つの評価構造変数及び引用された特性パラメータの少なくとも一つが定義される。
【０１５５】
本発明の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの評価構造変数が同様に定義される。特に、小さな面プロファイルだけしか有しないかあるいは全く面プロファイルを有しない構築面や特徴的な外観パラメータの少なくとも一つにおいて異なる少なくとも二つの表面要素タイプを用いるだけでなく、前記評価構造変数を指示された特性パラメータの一つを少なくとも定義する。このような構築面を用いると、外観印象及び分布の一様性の質は外観パラメータに依存する。
【０１５６】
本発明の好適な実施形態では、評価構造変数を測定面光沢特性値と構造変数とから定義する。そのため、理想的な構造変数より低い値を示すときにさえ、十分な及び／又は満足な評価構造変数が低光沢面に対して定義可能となる。
【０１５７】
さらに好適な実施形態では、例えば、より高い光沢がより低い構造変数と釣り合うように、前記評価構造変数を定義す。従って、前記評価構造変数が定量的に満足する結果に達する。
【０１５８】
さらに好適な実施形態では、評価構造変数を引用した外観値（光沢、くもり、ＤＯＩ、オレンジ皮）の少なくとも二個あるいは全てに対して定義する。あるいは、あるいは一個の評価構造変数を前記構造変数とともに引用した特性値（光沢、くもり、ＤＯＩ、オレンジ皮）の二個あるいは三個以上から導く。前記評価構造変数は、測定面の外観に特徴的である。
【０１５９】
少なくとも一つの構造変数と例えば、光沢のような特徴的な外観値の少なくとも一つとからの少なくとも一つの評価構造変数の導出は特に有利である。というのは、それが面の質の特に容易でかつ自動的な決定をテストするのを可能にするからである。
【０１６０】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの下の閾値あるいは上の閾値が少なくとも一つの構造変数及び／又は少なくとも一つの特性外観パラメータ及び／又は少なくとも一つの評価構造変数とに対して定義可能であり、この定義された閾値が下値あるいは上値の限度を越える場合、出力装置あるいはオーディオあるいは外観アラーム信号装置にメッセージが伝達される。
【０１６１】
本発明の他の好適な実施形態では、前記少なくとも一つの閾値は少なくとも一つの基準面の測定を通して自動的に決められる。例えば、質が異なる一つ、二つあるいは三つ以上の評価された基準面を測定することが可能となる。ここでは、前記基準面の少なくとも一つがより品質が高くなり、かつ少なくとも他の一つが不適切に品質が低いと有利である。
【０１６２】
このような装置の半自動補正は、テストされる少なくとも一つの面あるいは様々な異なる面上の様々な測定点の迅速でかつ信頼性の高い測定を可能にする。
【０１６３】
本発明の装置の好適な実施形態では、前記構築面を備えた各表面要素のタイプに対して少なくとも一つの基準面を測定することによって、このような半自動補正を実施する。
【０１６４】
別の好適な実施形態は、回路ブレーカー、ON-OFFスイッチのそれぞれを提供する。
【０１６５】
さらに、他の装置の中で、ユーザーが測定する面のタイプに対するタイプ指示を入力することを可能にする目的のため、本発明の装置に入力手段を備えることができる。この入力手段では、前記評価手段がこのタイプ指示に関して連続する測定を評価し、そして前記メモリ手段に同じものをファイルする。
【０１６６】
本発明の他の好適な実施形態では、装置にスイッチを入れる際、オーディオあるいはビジュアル信号は、ユーザーに測定する面のタイプに対するタイプ指示を前記入力手段に入れさせるようにする。ここで、特に好適な実施形態では、ユーザーは、全連続測定が参照する他のタイプ指示を入れることによっていつでも表面タイプを変更することが可能である。
【０１６７】
特定の表面タイプの測定の前のタイプ指示の入力及び／又は選択は特に有利である。というのは、様々な異なるタイプの面を評価する際に、個々の特性値が異なる重要性を有し、それらが評価構造変数の形成において異なる重要性を導くからである。
【０１６８】
本発明の他の好適な実施形態では、ユーザーは、前記入力手段におけるユーザーが定義した評価値の入力を介してそのユーザーの生理的印象による特定面の各測定の評価（assessment）を示すことができる。前記少なくとも一つの特徴的な外観特性及び前記少なくとも一つの構造変数及び前記少なくとも一つの評価構造変数と共に、前記のユーザーの定義した評価のメモリ手段における長期間のファイリングを行うことは特に好ましい。ここで、ユーザーの定義した評価の範囲は、“良”及び“劣”に対応する少なくとも二つの異なる値を含んでいなければならない。
【０１６９】
本発明の他の好適な実施形態では、前記のユーザーの定義した評価の少なくとも一部及びそれに関連した測定パラメータと前記メモリ手段にファイルされた特性値を、テストされる面の特定のタイプ指示に対する少なくとも一つの閾値の少なくとも一つの自動決定に対して用いる。
【０１７０】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、測定する特定の面に対するタイプ指示に関連するメモリ手段に格納されるように、前記評価構造変数は、少なくとも一つの閾値の決定及び重み要素（factor of significance）の決定に対して、評価構造変数の決定において利用される、ユーザー定義評価値及び対応するパラメータ及び特性値及び構造パラメータの実質的に全てを考慮する。そのため、なされる測定数を増加することによって、前記重み要素および少なくとも一つの閾値が前記評価構造変数をユーザー外観印象に適用するために調整する。
【０１７１】
本発明のこの好適な実施形態は特に有利である。というのは、装置が“賢く”、前記パラメータ及び特性値及び前記評価構造変数を決定する際に適応性があるからであり、また、このような賢いシステムの適用は、実施される測定するが増加するので、少なくとも一つの評価構造変数を決定するに際して、継続的に信頼性と効率を高めるからである。
【０１７２】
さらに、この好適な実施形態において注目すべきことは、ユーザーの生理的条件が測定面の評価に関して効果を有することと、所望でない閾値及び／又は重み要素の決定が正しくないユーザー定義評価値の誤った入力からも生じるかもしれないこととから、前記閾値及び重み要素を決定するに際し、前記タイプ指示に対する測定されかつ格納された値を用いることである。
【０１７３】
例えば、複数の使用可能な測定結果を与えると、特定の割合、例えば５％あるいは１０％は、重み要素及び閾値を決定する間は考慮されない。ここで、考慮していない値の選択は周知の統計学的テクニックに対応しては生じない。
【０１７４】
本発明のこの実施形態は、正しくないユーザー定義評価値の誤った入力を考えないので、特に有利である。そのため、評価手段の適応性によって、自動的に決定した評価構造変数の信頼性は、測定数が増加するにつれて増大していく。
【０１７５】
前述のような全実施形態の有利な構成では、前記装置は表面から実質的に等距離の面に沿って移動可能であり、かつ相対移動を定量的に記録する距離測定手段を備えている。表面にわたって測定した構造特性値及び／又は特徴的外観パラメータ及び／又は評価構造変数に対する所定の測定閾値を、前記メモリ手段に格納する。
【０１７６】
他の有利な実施形態では、測定中に表面上に着陸する少なくとも一つの測定ホイールを備え、装置と測定する面との間で相対的に移動している間回転する。ここで、少なくとも一つの測定ホイールを、前記測定ホイールで検出された回転角を表す電気的信号を削除する回転角センサーに連結することが可能である。
【０１７７】
さらに、空間的に周期的にあるいは面上の所定の測定位置において、連続的にあるいは間欠的に、表面外観パラメータ及び被覆厚値を定義しかつ格納するメモリ手段を備えることができる。
【０１７８】
この本発明の好適な実施形態は、テストされる面が例えば面全体にわたって組織的に測定することが可能なので、特に有利である。
【０１７９】
複数のフォトセンサーが配置される本発明の好適な実施形態では、ＣＣＤチップ（他の好適な実施形態では、カラーＣＣＤチップとして実現されているもの）を含んでいることが特に有利である。、
【０１８０】
二次元ＣＣＤチップを使うことによって、前記測定面の二次元像を第２の光学手段のＣＣＤチップ上に形成する。
【０１８１】
好適の実施形態では、テストされる測定面は第２の光学手段において二次元ＣＣＤチップ上で均一に照明しかつマッピングされる。測定面にわたっての外観特性の（統計的）分布を評価することによって、テストされる表面の質に対する変数あるいは構造変数を評価する。
【０１８２】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、テストされる面上で空間的に狭く制限されたあるいは収束されたあるいは焦点を合わせた光線を用いるときに、二次元ＣＣＤチップを用いると、第２の光学手段のＣＣＤチップ上の測定点の二次元像を規定することが可能となる。次に、ＣＣＤチップ上の明度の分布の（例えば統計的）評価によって、テストされる面の外観特性の様々な変数を決定する。
【０１８３】
テストされる測定面を収束されたあるいは焦点を合わせられた光線を使って走査する本発明の装置の他の好適な実施形態では、個々のパラメータの被覆率例えば光沢被覆率のような特徴的な外観パラメータをテストされる面にわたって決定する。
【０１８４】
本装置の一つのあるいは二つ以上の前述の独創的な実施形態のさらに好適な実施形態では、個々の外観パラメータのヒストグラムは測定される面上の測定サイトから作る。各測定される外観パラメータ、例えば光沢、ＤＯＩあるいは他の特性パラメータのレベルを周波数にわたってプロットした。テーブルあるいはヒストグラムを作る。対応する外観パラメータの統計分布によって、変数及び構造変数のそれぞれをテストされる構築面に対して決定する。
【０１８５】
本発明の好適な実施形態では、測定を始める前にあるいは各個別の測定を更新する前に、白地の像をとり、かつその値を平均化する。測定中は、照明像をとり同様に平均化し、前記白地像の平均値を差し引く。前記像のコントラストの値を決定する。前記測定像の明度を前記白地像、照明像及びコントラスト値の平均値を用いて標準化する。
【０１８６】
その標準化された値、標準化された像のそれぞれを使って、さらなる評価を続ける。
【０１８７】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、評価を一あるいは二以上のフーリエ変換を介して続ける。各線に対する局所的周波数変数をその線のフーリエ変換から決定し、かつ、像全体に対する局所的周波数変数を線全ての周波数の平均値から決定する。
【０１８８】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、例えば、ＤＩＮ４７４８（出版 1990-05）、ＩＳＯ１３５６５−１（出版 1996-12）、あるいはＩＳＯ１３５６５−２（出版 1996-12）に記載のような（従って、これらが開示の一部となる）、表面粗さの測定に対する慣行手順を介して構造パラメータを決定する。
【０１８９】
別の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は基板の種類に対して適切な被覆厚センサーの種類を選択するスイッチ手段を備えている。被覆された面の基板の種類を前記メモリ手段格納したプログラムによって自動的に決定してもよく、また、適切な被覆厚センサーを前記基板の被覆厚を決定するために選択されるようにスイッチ手段を準備してもよい。
【０１９０】
この種類のスイッチ手段の装備は、特別なセンサーの種類をスイッチ手段の簡単な駆動によって被覆厚を決定するように選択するので特に有利である；ユーザーは、例えば、被覆厚を選択したセンサー回帰論理値を使って確かめられれば、被覆厚を決定する他のセンサーの種類を選択するディスプレイによってできるようになっていてもよい。
【０１９１】
所定の限界あるいは値が前記所定の限界以下に下がって越えることは、有効な測定範囲からの逸脱を表しており、例えば、ディスプレイ手段で示された値∞によって、それによって、ユーザーは、スイッチ手段を駆動して他のセンサーの種類にスイッチするように促される。適当な被覆厚センサーの自動スイッチ及び自動選択は、経験不足のユーザーがこの種類の独創的な構成を使用するときに特に有利である。
【０１９２】
ここで、本発明の各機構の協同的機能の並列は所望の光学的組み合わせにおいて好ましいことに注目されたい。このような機構の組み合わせを独立クレーム及び従属クレームにおける一あるいは二以上の機構の省略を介して開示することは特に好ましい。本発明がここで記載した実施形態を越えて複数の他の想像可能な変形及び実施を包含することは、当業者においては明らかであろう。従って、本発明がそれらの形及び以下で示されるような実施形態にのみ特に限定されるものではない。
【０１９３】
【発明の実施の形態】
本発明の可能な機構及び応用は、添付の図面を参照した実施形態の以下の記載において特定することはさらに有利だろう。
【０１９４】
本発明の第一の実施形態を図１を参照して説明する。
【０１９５】
この図に模式的に示した構築面の質を決定する測定装置は、第１の照明管２が配置されたハウジングを備えている。図に示したように、その照明管内に、光源３，シャッター４，光パターン装置６及びレンズ５とを備えている。
【０１９６】
点光源３から放射される光は、シャッター４によってそのアパーチャ内に制限され、光パターン装置６に入射する。所定の実施形態では、部分的に透明な光パターンディスク９は、照明される面の一部に入射する光の位相及び／又は振幅が透過した光が特徴的な光パターンを示すように影響を受けることができる光パターン装置６内に配置することができる。この実施形態では、光源３から放射された光の振幅は光パターンディスク９の明／暗端によって影響を受けることになる。
【０１９７】
照射光はさらにレンズ５によって焦点合わせを行い、開口７を介して測定面８に入射する。光は測定面８で反射されて、レンズ１１、シャッター１２及び実際のセンサー１３を備えた測定管１０９に入射する。
【０１９８】
さらに、反射測定装置は、装置の作動を制御する制御手段（図示せず）と、測定された構造特性値と特性外観パラメータとを表示するディスプレイ手段（図示せず）とを備えている。
【０１９９】
別な実施形態のセンサーを図２に示す。この実施形態は、センサーを除いては、図１で示した実施形態と全く同様な構成である。図２は、上に複数の感光性要素２１は行列に配置したセンサー装置２０を示している。
【０２００】
この例では、ＣＣＤチップが備えれる。ＣＣＤチップ面上の個々の面要素は、フォトセンサー２２，２３，２４の信号だけが測定中に得られるようにフォトセンサー２２，２３，２４に関連づけられている。
【０２０１】
個々の表面領域要素をフォトセンサーに結合することによって、最も多様な測定構成を実現する。さらに、全ての表面領域要素に対して測定を行う必要はない。
【０２０２】
センサー装置の別な実施形態を図３に示す。この装置の付随の構成及び作動が図１と同じように示している。
【０２０３】
センサー装置３０を図３に示した。センサー装置３０として、図２に対応する実施形態では、ＣＣＤチップが使用されている。
【０２０４】
ＣＣＤチップの面上の個々の面要素は、フォトセンサー３１，３２，３３，３４と関連づけられている。個々の面領域要素をフォトセンサーに結合することによって、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ４３０のような様々な測定標準によって迅速でかつ容易な測定を可能にする。
【０２０５】
別な実施形態では、基本的な構成は図１に示した実施形態のものと全く同じであるが、測定面領域上には光パターンは統制されない。ＣＣＤチップがセンサー装置として備えられ、それによって全面要素が個々に測定される。
【０２０６】
図４で示したグラフでは、測定された光強度が縦座標上に、また理想反射角に対する角度のずれを横軸にプロットしたものである。最大での測定強度は理想反射角の範囲内であり、角度の増加と共に減少する。面反射挙動は、このような曲線の評価から簡単な方法で評価されうる。
【０２０７】
さらに、様々な標準による面反射挙動を特徴付けるパラメータを導出するために、この曲線を用いることが可能である。
【０２０８】
センサー手段上の測定面から反射する像を図５に示す。光パターン５０は暗端５１及び明線５２を示している。第２の反射部５３は光パターンを示さない。
【０２０９】
光パターン内のコントラストがラフネスの増加と共に減少する。オレンジ皮は個々の明／暗端の乱れ及び構築面の乱れにつながり、また、矩形プロファイルの場合には、凹み領域における個々の線のオフセットにつながる。鋸歯形プロファイルあるいは三角プロファイルにおいては、線グラデーションを相関させることは対応するセクションで確認できる。
【０２１０】
強度及びコントラストは受けた像から評価され、光パターン内での勾配が決まる。平均勾配値を生成することによって、特性測定が測定面の構造に対して決定する。
【０２１１】
図６は、図１から図５で示した実施形態で適用された測定装置の基本的分解回路構成を示している。
【０２１２】
示された全ての実施形態に対して、基本的測定構成は同じである：プログラミングだけが装備されたセンサーによって異なる。
【０２１３】
全体として測定装置は、メモリ６１に格納したプログラムによって制御されたカスタムマイクロプロセッサを含む制御装置６０を備えている。入力手段６２は、制御手段６０とユーザーとの間のコミュニケーションを可能にする役目を有し、また、制御手段の作動を始める目的、及び、（対応する実施形態において）作動の個々のモード間でスイッチするために、多くのスイッチを有する。さらに、ユーザーは、測定される構築面に対するタイプの指定を、続きの測定が参照する入力手段６１に入力する。
【０２１４】
前記マイクロプロセッサに加えて、前記制御手段は、装置の個々の要素によって制御手段を接続するように働く入力／出力手段である。
【０２１５】
制御手段ほ光源３とセンサー１４に関連づけられている。測定の結果は好ましくはLCDディスプレイであるディスプレイで示される。さらなる測定評価に対して、外部コンピュータ６５への接続を備えている；測定結果もメモリ手段６１に格納するのが好ましい。
【０２１６】
測定装置に対するパワーはバッテリ（図示せず）で供給する。
【０２１７】
測定装置は、ペーパーバック本とほぼ同程度の寸法を有するハウジング１内に収容されることが好ましい。
【０２１８】
対応する実施形態では、被覆厚測定装置のタイプは、入力手段２２によって選択してもよい。
【０２１９】
被覆厚測定装置の電気出力信号も、評価のために制御手段６０に伝達される。
ＬＣＤディスプレイであることが好ましいディスプレイ６５は測定結果を表示する。さらなる測定評価を可能にするため、外部コンピュータ６６への接続が装備されている。
【０２２０】
測定装置は、バッテリ（図示せず）によるパワーの供給を受ける。
【０２２１】
個々の測定装置の製造による偶発的な変動を回避するため、各測定装置は個々に補正されるのが好ましい。そうするために、測定装置は標準の研究所が提供しているような基準試料上にセットし、外観特性及び被覆厚値のそれぞれを測定する。次にそれぞれの値はメモリ６１に格納され、センサーによって評価された値を変換するために永続的に使用できる。
【０２２２】
本発明の別な実施形態を図７を参照して説明する。
【０２２３】
この実施形態では、前記装置は測定する面上に装置をセットするために、開口１０１を有するハウジング１００内に完全に装備する。
【０２２４】
前の実施形態に対して、装置は前記面には直接にはセットしないが、前記ハウジング１００において回転可能に支持された（図示せず）少なくとも２個のゴムロール１０３，１０４あるいは少なくとも４個のゴムホイール１０３，１０４の手段（模式的に示した）を装備する。
【０２２５】
前記ゴムホイールあるいはロールの少なくとも一つが、角度移動及び前記ゴムホイール１９０３を検出し、それを示す電気信号を発する距離測定手段（図示せず）を備えている。
【０２２６】
前記装置はさらに、点光源１１１とレンズ１１２を装備した第１の光学手段１１０を備える。前記第１の光学手段１１０は光軸が測定される面に対して所定の角度（示して例では４５°）で方向付けられるように構成されている。
【０２２７】
第２の光学手段は第２の所定の角度（ここも４５°）で配置され、この実施形態ではカラーＣＣＤチップを使う、レンズ１２１とアパーチャー１２２と光軸に対して垂直に方向付けられた測定センサー１２３とを備える。
【０２２８】
ここではＬＥＤを使用している、３個の発光ダイオード１３２，１３３，１３４が、例えば、異なる色の光を発する異なるスペクトル特性をそれぞれ示す第３の光学手段１３０上に配置している。
【０２２９】
ここで示した実施形態では、ＬＥＤから発光された光は測定される面に実質的に垂直に入射する。
【０２３０】
第１及び第３の光学手段から発した光は検査される面１１５で反射され、前記フォトセンサー、色ＣＣＤチップ１２５のそれぞれに部分的に入射する。
【０２３１】
発光要素１３２−１３４が可視光域のスペクトルで異なる色特性を有する光を発するので、測定される面に対して色パラメータを決定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】 光測定に使用する面を変更するセンサー要素の別な実施形態を示す概略図である。
【図３】 感光性表面を有する７個のフォトセンサーを構成するセンサー要素の別な実施形態を示す概略図である。
【図４】 光パターンのない照明上の反射挙動を示すグラフであって、測定した光強度を縦座標上にプロットし、理想反射角に対する角度のずれを横軸にプロットしたものである。
【図５】 測定面上に投影した光パターンの像を示す図である。
【図６】 図１から図５までの実施形態で使用される測定装置の基本的回路構成を示す図である。
【図７】 他の測定にも適した本発明の別な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
３ 光源
５ レンズ
６ 光パターン装置
７、１０１ 開口
８ 測定面
１１ レンズ
１３ センサー
２０、３０ センサー装置
２２−２４，３１−３４ フォトセンサー
５０ 光パターン
５１ 暗線
５２ 明線
５３ 第２の反射部
６０ 制御装置
６１ メモリ
１００ ハウジング
１１１ 点光源
１１２ レンズ
１１０ 第１の光学手段
１２１ レンズ
１２２ アパーチャー
１２３ 測定センサー
１３２−１３４ 発光要素
【発明の属する技術分野】
本発明は構築された面（structured surface）の品質を判定する装置及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
面あるいは構築された面の品質は、人の観察のための面の外観を判定する物理的特性として理解されるべきものである。
【０００３】
特に構築面（structured surface）を識別する特性は、構造、色、明度（color brightness）、像の鮮明度（ＤＯＩ）、くもり（haze）、面組織（surface texture）及び面リップル（みかん膚）等を含む。
【０００４】
可視面特性の性質は、日常生活における対象物、例えば、様々なタイプの家具あるいは自動車等のような消費財の本質的な要素である。
【０００５】
自動車技術の範囲内では、様々な値が可視面によって形成された視覚的印象をもとにしている。以下では、面の工夫において生ずる技術的問題について、応用の範囲に関する本発明のいかなる制限もなく、かなり詳細に説明する。
【０００６】
自動車の車体は、例えば、家具のような他の面における対応する値より、はるかに優れた反射特性あるいは光沢特性を有する高い光沢あるいは金属仕上げを備えている。施されるべき仕上げに対する高い光沢及び施される比較的大きな面は、仕上げの際に、仕上げるべき面の非常に精密な準備と特に高い注意深さとを必要とする。
【０００７】
面の視覚的特性及び特に反射の挙動を判定する様々な方法、装置及び設備は、独国特許第44 34 203号公開公報に記載されたような従来技術において周知である。
【０００８】
さらに、自動車産業では、例えば、木のような材料からあるいはプラスチックから成る自動車の内部内の複数の処理され構築された面を利用している。
【０００９】
構築された面の視覚的外観は、前述の他の視覚的パラメータによっても判定されるが、原理的に面構造の識別性に依存する。
【００１０】
今日の自動車メーカーは、多くの検査員を雇い、製造段階の間でさえ、面の質的欠陥を識別するために、面の質を視覚的に、あるいは自動的に検査する多くの高コストの大型の測定装置を活用する。しかしながら、この方法はいろいろな欠点を伴う。
【００１１】
外観検査の仕事は、非常に大変であり、かつ、常時精密に定義した照明条件を有するワーク条件（work bays）を必要とする。しかしながら、同じ仕上げ面を評価するとき、異なる検査員間には大きな不一致が存在する。なぜなら、ある特性に関しては、個々の生理的感想が検査員によって異なり、また、他の特性については、個々の検査員の視力がその検査員自身の体格（physical constitution）にも依存するからである。
【００１２】
そのため、達しない試験片が不合格となり、低質の閾値の判定において大きな困難が生ずる。
【００１３】
さらに、熟練検査員によってさえ仕上げむらあるいは同様の不具合の原因を突き止めることは非常に難しい。特に構築された面に関しては、外観が様々なパラメータの組み合わせによって判定される。というのは、例えば、質を改善するために自動仕上げ装置の制御値を修正することは、実施される観察及び測定のために困難になるからである。
【００１４】
構築されたプラスチック面は、利用される鋳造、浮き彫りロール（embossing roll）等が剥離による摩耗を受けるスタンプ処理（stamping procedure）によってしばしば製造される。鋳造面の数が多くなると、利用される型の構造及びそれによるプラスチック面の構造は劣化し続ける。製造の質と量は使用される鋳造器具の規則的な置き換えによって最適化することができる。一方、これらの道具の寿命は材料の組成の揺らぎあるいは環境条件の揺らぎによって変わるので、仕仕上げられた構築面を製造するのに十分な質を落とす前にさえ、それらの道具は一般に規則的な基礎に基づいて交換される。
【００１５】
構築面は、断面積における面プロファイルを表す面構造を有する構築面だけでなく、矛盾なくあるいは統計的分布において面プロファイル加えて、あるいは面プロファイルの代わりに異なる視覚的特性を表す構築面が利用される。
【００１６】
このような面が、例えば、高い光沢を示す面の部分と低い光沢を示す面の部分とから成る。これらの面が面プロファイルを示さないかあるいは非常に小さい面プロファイルしか示さないときにさえ、観察者は前記面に対して識特有の面構造を見る。観察者にとっての視覚的印象は、高い光沢を有する（あるいは高い反射率を示す）面の部分と低い光沢を有する（あるいは低い反射率を示す）面の部分との間の関係に依存する。類似として、同じことが他の特徴的視覚的パラメータに対して適用される。
【００１７】
例えば、構築面は高い光沢部分と低い光沢部分とから成る場合に、個々の部分は、全面に対する積分光沢に対する光沢領域として考慮することが可能である。この特性はそれらの比あるいは差で定義可能な光沢被覆である。“光沢領域”の概念を導入することあるいは定義することは、光沢パラメータが対応する光沢領域に関係する各面部（高い光沢、低い光沢）に対して定義可能なこのような面においてはるかに曖昧さのない表現を可能にする。
【００１８】
視覚的テストは二、三あるいは多くの光沢効果の面によって特徴付けられたこのような面を評価することは非常に困難である。というのは、検査員は、個々の面要素のサイズによって、主に構築面の全印象を知覚するからである。この結果、個々の面要素及びそれによる全面について詳細な評価をすることが困難ととなる。
【００１９】
このような多重光沢効果面の例には二重光沢フォイル、あるいはまた、革あるいは合成革面を有する焼結皮が含まれる。
【００２０】
面の光沢パラメータ、くもり、像の鮮明度（ＤＯＩ）及びリップルに加えて、面の個々の部分（“領域”）は、このような構築面を評価するときに重要である。
【００２１】
例えば、面の光沢あるいは像の鮮明度（ＤＯＩ）を検査するのに自動で作動するを使用するときは、定量的な数値尺度を得ることができる。しかしながら、自動外観検査における決定的な欠点は、テストされる外観特性に対する値を確かめることができるが、ユーザーがそれらの原因についての情報を受け取らないことである。
【００２２】
従来の測定装置のさらなる欠点は、かなりスペースを必要とし、そのため、ユーザーが持ち運びできないことである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の目的は、被覆面特に構築面の質の再現可能な評価を可能にするものであって、かつ、その構造に依存する面の代表的な特徴が決定できるように、測定される面の物理的変数を決めることができるようなタイプの導入部で特定した方法及び装置を提供することである。
【００２４】
本発明の目的の他の態様は、ユーザーが楽に持つことができ、かつそれを操作して他の補助器具を利用することなく面を評価することができるように、構造上より小型でかつ簡易な装置を提供することである。
【００２５】
本発明の目的の他の態様は、本発明の目的の前述の態様に対応して小型の構造であるにもかかわらず、従来装置の周知の状態に比較してかなり広範な測定可能性を提供する外観特性測定装置を提供することである。
【００２６】
本発明の目的の他の態様は、構造に依存して、面の代表的特徴を有利に規定することを可能にする方法を示すことである。
【００２７】
これらの目的は、請求項１に記載の本発明に対応して達成される。本発明による方法は請求項４５の主題を備えている。
【００２８】
本発明の好適な実施形態は、従属項の主題を含んでいる。
【００２９】
本発明による装置においては、測定される面の領域に対して所定の角度に光が向いた一あるいは複数の光源を有する第１の光学手段を備えている。
【００３０】
測定面の前記領域で反射される光は、一あるいは複数の光感知フォトセンサーを有し、かつ前記測定面に対して第２の所定の角度で配置した第２の光学手段によって受光される。
【００３１】
少なくとも一あるいは複数の感光面前記フォトセンサーあるいはセンサーは、反射光に対して特徴的な電気測定信号を出力する。ここで、前記第１及び第２の光学手段は、反射光が前記測定面の構造によって影響されるように配置する。
【００３２】
本発明による装置には、測定プロセスシーケンスを制御するために、評価手段を備えている。この評価手段は、少なくとも一つのプロセッサ手段と少なくとも一つのメモリ手段とを有し、かつ反射光を評価するものである。また、この評価手段は、構造に依存する少なくとも一つの前記面特性を表す少なくとも一つの構造変数から導かれるものである。
【００３３】
本発明による装置において配置した出力は、測定値を中継するものである。
【００３４】
前記評価手段は、メモリ手段に格納されたプログラムを利用して測定信号を評価するものであり、本発明の好適な実施形態では、メモリ手段に前記測定信号及び／又は測定値を格納するものである。
【００３５】
本発明の他の好適な実施形態では、複数のフォトセンサーが第２の光学手段に備えられており、かつ列及び／又は行に配置されていてもよい。
【００３６】
従来装置に対照すると、本発明の装置におけるフォトセンサーは共通基板上に配置されていてもよい。各フォトセンサーは、共通面上の感光面に対して接点を有していてもよい。フォトセンサーにおいては、該センサーが測定装置内で所定の反射角範囲に対応するように、各感光センサーの面を選択し、あるいは選択可能である。
【００３７】
本発明による装置は様々な利点を有する。
【００３８】
構築された面あるいは構築されていない面の形成の間、製造シーケンスの制御に対する実質的な前提条件は、光学的品質あるいは面の外観の判定である。面上で反射される光を分析することによって、面品質を特徴付ける構造変数が導入される。従来の外観あるいは自動測定法は、構築面の構造に対する変数を決定はしない。
【００３９】
これは、特に、構築面の構造プロファイルが前記面の全外観に決定的に貢献する。
【００４０】
スタンプ、鋳造あるいは他の処理を利用することによって、使用される型が摩耗することになる。その重大さは、他のものの中で、形成される構築面の数に依存する。形成された構築面の部分の数に加えて、同様に他の状況が形成される面の質に影響を及ぼすに際して重大な役割を演じる。この要素は、大気の湿度、気体の温度、及び材料の温度のような環境的条件を含んでいる。
【００４１】
従来の形成過程において、形成面の一様で均一な高い品質を保証するために、ある一定数のスタンプされる部位あるいは鋳造される部位が形成された後、あるいはある時間が経過した後に、使用された型を交換しなければならない。
【００４２】
この手順は不必要な高価な出費につながる。なぜなら、一方で十分な品質の道具がしばしば交換され、他方で、環境的影響あるいは不均一性及び／又は材料における変動によって、道具が計算された交換データより前に摩耗してしまうからである。
【００４３】
規則的制御システムが消耗のし過ぎを回避する一つの可能性である。しかしながら、器具及び道具を検査するために、製造シーケンスを停止しなければならない。それによって、中断時間につながる。
【００４４】
本発明による装置によって、実際の進行中の製造シーケンス中に構築面の面を容易に、迅速に、かつ信頼性高く判定することが可能になる。このため、受容できない道具の劣化が、時を得た形で判定可能であり、かつ不必要な製造システム中断時間が回避可能となる。
【００４５】
本発明による装置を応用する際の他の利点は、製造過程で利用する器具、型、浮き彫りロール、及び他の装備の不必要な頻繁な交換は起きない。そのため、製造コストが低下する。
【００４６】
本発明による装置の他の根本的な利点は、小型の構成である；ユーザーはいつでも装置を持ち運び可能である。
【００４７】
この理由のため、本発明による装置も、最後のハードトゥリーチ（hard-to-reach）抜き取り検査に対して、あるいは複数の構築面が見つけられる自動車内のような内部領域において、適している。
【００４８】
このような小型に構成された装置の他の利点は、凹型あるいは凸型曲面の質も容易に及び信頼性高く判定することができる。
【００４９】
他の利点は、本発明による装置がテストされる面の色々な異なる部位を迅速にかつ容易に測定して、表面領域全体にわたる質の分布及び／又は再現性を評価することができる。
【００５０】
異なる外観特性を示す部位あるいは表面要素を有する構築面を使った応用に対して特に適当である、本発明による装置の一あるいは複数の前述の構成の好適な実施形態において、制限的ではないが、少なくとも一つのパラメータを、各タイプの表面要素の外観特性を特徴づける少なくとも一つに対して判定する。
【００５１】
発明の装置の後に記載する構成の好適な実施形態では、構築面の構造に対する変数が、個々のパラメータから判定される。しかしながら、構築面の表面要素ののタイプ、個々の領域のそれぞれに対する外観パラメータを判定することも可能である。
【００５２】
本発明による装置は、構築面の個々の領域あるいは表面部の特徴的な外観特性を判定するものである。
【００５３】
本発明の好適な実施形態では、被覆厚測定装置が、前記面に施した被覆層の厚さ、及び表面の部位に施した被覆層の厚さを決定するために備えられている。被覆厚測定装置は、決定される表面の、あるいは表面の部位の被覆厚を表す電気的被覆厚出力信号を生ずる一あるいは二以上の被覆厚センサーを備えている。
【００５４】
一あるいは二以上のプロセッサ手段を備えた前記制御装置を測定過程を制御するために備え、被覆厚出力信号を評価することによって一あるいは二以上の被覆厚値を決定し、また、フォトセンサーによって受光され測定面から反射された光を評価することによって測定面の少なくとも一つの外観パラメータ特性を決定する。
【００５５】
前記出力手段は、測定面の被覆厚値と表面の部位に関係する少なくとも一つの外観パラメータとを示している。
【００５６】
面を仕上げる際の形成シーケンス過程を制御するための実質的な前提条件は、面、及び面のそれぞれの外観品質を決定することである。上記の外観特性によって、被覆面及び／又は構築面の質を判定する外観パラメータを決定してもよい。前記外観パラメータの他に、表面被覆（被覆厚プロセス）の層厚、及び二あるいは三以上の面の部位を有する構築面が、表面の質の判定に対して重要なパラメータである。そして、これは従来の外観あるいは自動測定方法によっては確かめることができないものである。
【００５７】
本発明の好適な実施形態による独創的装置は、一あるいは二以上の外観パラメータだけでなく、被覆面の本質的な特性をも表す被覆厚及び表面の個々の部位の被覆厚を決定する。
【００５８】
被覆厚が表面の質を判定する際の非常に本質的なパラメータであり、かつ被覆層厚が標準外観パラメータからのずれの原因に関する情報を含んでいるので、これが特に有利である。
【００５９】
不十分な量の仕上げを表面の被覆の間行ったならば、被覆は適切には広がらず、被覆厚において不均一性が進んでしまう。仕上げが多すぎれば、表面リップル（オレンジ皮）が生じてしまう。
【００６０】
ペイントを合成しかつ塗布する際、被覆基板に対する顔料の方向が色の挙動及び他の外観特性においてしばしば重要な役割をするので、顔料を塗布した被覆内に浮いているようにこのプロセスが進む多くの場合において注意が必要となる。
【００６１】
これと外観特性における変動の他の原因ととが被覆厚を測定することによって信頼性高く決定される。
【００６２】
測定表面被覆厚及び外観特性とは、ずれの原因を不完全に決定し、それによって被覆装置に対する修正値を導くために非常に重要なパラメータを与えるものであるから特に有利である。
【００６３】
表面被覆形成処理の質の表示自体が、外観パラメータと一の被覆されかつ構築された面あるいは二以上の被覆面における様々な点でなされた測定から得られた層厚データとを関係づけることによって難なくかつ信頼性高く行うことができることも本発明の別の利点である。
【００６４】
テストは、表面の光沢が、例えば、リップル及び層厚の変動が例えば光沢及びくもりに影響を与えるような層厚と関係していることを示している。
【００６５】
本発明の好適な実施形態においては、被覆厚測定装置はいろいろな形で実現される。さらに好適な独創的な構成においては、被覆厚測定装置は複数の異なる被覆厚センサーを備えている。
【００６６】
被覆厚の判定は、例えば独国特許第43 33 419号公開公報において開示されているような周知の装置及ぶ方法によって行ってもよい。
【００６７】
基板上の層厚を判定するには、通常、特定のタイプの基板及び仕上げ剤に対して適した被覆厚センサーを使用しなければならない。層厚を測定するときは、磁気、非磁気、導電性、非導電性、鉄、非鉄の基板及び被覆の識別を行う。
【００６８】
本発明の好適な実施形態では、永久磁石及び磁束密度センサー手段を鉄基板上での層厚を測定するのに用いる。ここで、本発明の別の好適な実施形態では、前記磁束密度センサー手段は、ホール効果センサー手段で構成されている。磁束密度は永久磁石の一つの極で決定し、そして被覆厚はそれから導く。
【００６９】
導電性基板上の非導電性被覆の層厚を測定する際、渦電流効果を利用してもよい。
【００７０】
本発明の実施形態においては、コイルが導電性基板の基板上に渦電流を誘起する。その渦電流は励起コイル上に効果を有する反対の磁界を発生する。ここで、それから被覆の代表値を決定してもよい。本発明の好適な実施形態では、前記コイルは渦電流測定コイルとして実現される。
【００７１】
本発明の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は、被覆表面層厚の決定のための超音波送信機及び超音波受信機手段を備えている。超音波の使用は、プラスチック基板の被覆厚の決定にとって特に有利である。
【００７２】
本発明の別の好適な実施形態は、レーザーと熱音響手段によって被覆厚を決定する非接触方法に対して提供したものである。さらに、レーザーを使った測定表面の同時照射における音響衝撃を介して被覆厚を決定することが可能である。
【００７３】
本発明の別の好適な実施形態では、サファイア探針又は硬い金属探針をゲージプローブ（gauge probe）上に配置している。
【００７４】
本発明の別な好適な実施形態では、被覆厚センサーは強磁性体芯のまわりに巻いたコイルを２つ備えている。励起電流（excitation current）は第１のコイルを介して運ばれ、一方、第２のコイルの信号は層厚を決定するために評価する。第１のコイルの低周波励起電流（＜500 Hz）によって、鉄基板上での非鉄層の層厚を測定可能になる。ここで、高周波励起電流（＞500 Hz）によって、非鉄導電性基板上での非導電性層の層厚測定を可能になる。
【００７５】
さらに、例えば、磁気的に機能する、あるいは磁気誘導的に機能する被覆厚測定処理のような、本発明の実施形態における専門家に周知の通常の方法及び装置を活用することも可能である。
【００７６】
本発明の別の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は測定面上の層厚を決定する２つの異なるセンサー手段を備えている。少なくとも第１の層厚センサーは磁気基板上の層厚を決定するのに備えられたものであり、また、少なくとも第２の層厚センサーは非磁気基板上の層厚を決定するのに備えられたものである。
【００７７】
このタイプの実施形態は複数の利点を有する。様々なタイプのセンサーを使用することによって、標準の通常使用するタイプの基板上の層厚を信頼性高く、かつ再現性よく決定することができる。
【００７８】
被覆厚測定装置は様々な被覆厚センサーを備え、そのため、様々なタイプの基板の層厚は本発明による装置によって信頼性高く決定されることは特に有利である。
【００７９】
車両の車体あるいは自動車の様々な点における被覆厚を決定するのに利用することが必要である装置は唯一つの装置だけなので、このタイプの装置の実施形態は特に有利である。
【００８０】
以前は、異なる基板に対して異なる装置を使用することが必要だった。別の利点は、被覆厚決定に加えて、少なくとも一つの外観パラメータも決定することができることである。
【００８１】
本発明の別な好適な実施形態では、光沢及び／又はくもり及び／又は像の鮮明度（ＤＯＩ）及び／又は典型的な波長及びその振幅が、前記測定面、及び個々の測定面の部位、及び構築面のタイプ（みかん膚）のそれぞれを決定する。みかん膚を決定するときは、波長が所定の波長間隔であるいは複数の波長範囲で生じてもよい。さらに、測定面及び個々の測定面の部位のそれぞれのカラーあるいはカラー明度、あるいは各カラーのカラー明度を決定することが可能である。
【００８２】
別の好適な実施形態では、測定面のタイプ当たり二又は三以上の外観パラメータを決定する。この実施形態は、層厚と結びついた二又は三以上の外観パラメータを決定することによって最も実質的な測定面パラメータを確かめるので特に有利である。
【００８３】
本発明の好適な実施形態では、外観変数あるいは外観パラメータの測定は、例えば、“Bergmann Schaefer, “Lehrbuch der Eaperimentalphysik”｛“Experimental Physics Textbook”｝, Vol.III, Optics, 第８版、1987年, Section 3.12，438頁-452頁に記載されているような明視野、暗視野、脈理（striae）法あるいは位相（phase）法に従って行うことができる。ところで、これに記載された測定法に対照して、テストされる表面はＸ線照射されず、表面の反射が評価される。脈理（striae）あるいは暗視野法を使用する際には、反射されてから焦点合わせが行うことができる平行光線によって表面が照明されることが好ましく、前記の部位は好適には小さくかつ／又は円形のアパーチャーによってブロックすることができる。反射光は、好適にはビームのパスに配置された前記アパーチャー、測定装置とをそれぞれ向いている。面構造及び／又は収差が、表面を評価する際に使用されるセンサー上に実質的にマッピングされる。
【００８４】
本発明の好適な実施形態では、前記第１の光学手段から照射された光の少なくとも第１の部分は、光のパターンを示している。前記第１の光学手段は、パターン手段を備えていてもよい。本発明による装置のこの実施形態では、第１の光学手段の少なくとも一つの光源から出射した光は、前記パターン手段において少なくとも部分的に照射される。前記パターン手段を介して伝達された光の振幅及び／又は位相は前記パターン手段の対応するパターンによって影響される。
【００８５】
本発明の他の好適な実施形態では、前記パターン手段から照射された光パターンは少なくとも一の明／暗端あるいは複数の明／暗端を有しており、本発明の別な実施形態では、前記の複数の明／暗端の少なくとも一部は、少なくとも部分的に互いに平行に散乱される。
【００８６】
前記パターン手段のパターンは光軸について対称に配列していてもよい。照射された光パターンが複数の明／暗端を有する場合において、個々の明／暗端が直線形状、円形形状あるいは正弦波形状を示してもよい。
【００８７】
好適な実施形態では、前記の複数の明／暗端の少なくとも一部はグリッド、光子、あるいは円形の形をしている。
【００８８】
検査された面、測定領域のそれぞれからの光パターンの評価によって、結論がテストされる測定面の質と構造について引き出されるので、テストされる面上の光パターンの投影（projection）は特に有利である。
【００８９】
前記光パターンが明から暗へとシャープな変化を示さないが、投影された光の強度がいくらか正弦形状あるいは鋸形形状へ影響を与えることは可能である。
【００９０】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記第１の光学手段から伝達される光の第一の部分は、前記光パターンを有する測定領域上を向いている一方、第２の部分はその光パターンなしで前記領域上を向いている。
【００９１】
しかしながら、本発明による装置のパターン手段は、光パターンを含んだり、光パターンを省く手段である、代替の測定も可能であるよう、変更可能に形成してもよい。
【００９２】
これは、個々の部分あるいは個々の画素を所望の様々な異なる光パターンに連係させる、例えば、ＬＣＤ装置を備えたパターン手段に対して、所定の要求に従って、迅速にかつ容易に調整しかつ／又はスイッチオフすることを可能にするものである。
【００９３】
反射された光パターンの少なくとも一部を受ける、少なくとも一つの光センサーの信号を評価することによって、前記評価手段が、構造において不測の表面の少なくとも一つの特徴を表す構造変数（structual variable）を決定することができる。
【００９４】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段が、前記フォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号と列及び／又は列における次のフォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号との間で定義される差から、あるいは、電気及び／又はデジタル測定信号とすぐ隣のあるいは対角線方向で隣接するフォトセンサーの少なくとも一部の電気及び／又はデジタル測定信号との差において、複数のフォトセンサーの少なくとも一部に対する電気及び／又はデジタル測定信号のグラデーションを決定する。
【００９５】
これは、測定信号の勾配及び特に光パターンを伴う照射における測定信号の勾配が、テストされる測定表面の少なくとも一つの構造的不測の特性を表す構造変数を導出するのによく適しているので、特に有利である。
【００９６】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段は、前記フォトセンサー測定信号勾配の少なくとも一部から少なくとも一つの平均を決定し、そして、これから、表面の少なくとも一つの構造的不測の特性に対する前記特性構造変数の少なくとも一つの平均を決定する。
【００９７】
さらに、ヒストグラムは、これらグラデーションから決定してもよい。このグラデーションでは、そのグラデーションを越える予め決めたあるいは可変の勾配の範囲は、対応するインターバル、範囲のそれぞれにおいてプロットすることが可能である。この勾配中心焦点及び／又は平均値を形成することによって、前記評価手段が、前記表面の構造的不測の特性を代表する特性構造変数を導出することができる。
【００９８】
本発明のこの好適な実施形態では、グラデーションの少なくとも一部の決定を通して、かつ平均勾配の定義を通して、測定表面に対する特性構造変数が迅速にかつ信頼性高く決定することができる。
【００９９】
例えば、古いあるいは使い古した道具を構築面の形成中に使用するときに得られる、尖ったところのないあるいは丸い表面構造は、より鋭い識別可能なプロファイルを有する表面より、さらに拡散的に投影された光を反射する。
【０１００】
従って、本発明の装置のこのような実施形態の利用によって、構造不測の特性を決定することが可能となる。
【０１０１】
本発明に対応する装置の他の好適な実施形態では、測定表面の少なくとも一個、二個、三個、あるいは四個以上の特徴的外観パラメータを、前記特徴的構造変数に加えて決定する。
【０１０２】
本発明の実施形態では、光沢あるいはくもりあるいは像の鮮明度（ＤＯＩ）、あるいは、典型的波長の代表的測定、及び測定面被覆トポグラフィの振幅（オレンジ皮）を決定する。
【０１０３】
オレンジ皮の決定は、オレンジ皮の決定評価する、所定の波長インターバルで行うが、波長の二つの、あるいは三つ以上の異なる波長範囲でも行う。さらに、測定表面カラーあるいはカラー明度を決定することも可能である。
【０１０４】
本発明の一つあるいは複数の上記記載の構成の好適な実施形態では、独創的な装置は表面の曲率を検出し、かつ同様に数的に決定することが好ましい。好適には、測定の数学的補償は（局所的な）曲率の決定によって生ずる。
【０１０５】
この実施形態では、光パターンは、上記の構成及び実施形態の一つによってテストされる表面上に投影されることが好ましい。
【０１０６】
測定される面が曲率（凸型あるいは凹型）を示すならば、その端部は、例えば、鋸型パターンを伴った照明上で拡大され、あるいは、縮小される。（グリッド、光子）パターンを伴う照明では、曲率は例えば個々の線の間の間隔を決定することによって決定することができる。曲率が決定されれば直ちに、測定装置から返される外観測定値の訂正あるいは補償のための対応値を適用することが可能となる。というのは、終端の結果、すなわち、補償に続く測定値が実質的に表面曲率によって影響を受けないからである。
【０１０７】
上記の実施形態の一つあるいは二つ以上のさらに好適な実施形態では、光学的にマッピングされる深さの鮮鋭さ（シャープネス）は客観的に影響を受け、減少しあるいは拡大して、測定される面の曲率に対して補償することができるものである。
【０１０８】
本発明のさらなる実施形態では、深さの鮮鋭さは曲がった面では減少する。そして、測定面のマッピングが不鮮明になり、測定結果が曲率によって全く影響を受けないか、あるいは無視できるほどしか影響を受けない。
【０１０９】
本発明のさらに好適な実施形態では、面の曲率は自動的に決定されかつ自動的に補償される。
【０１１０】
本発明の一つあるいは複数の上記記載の構成の好適な実施形態では、少なくとも一個、二個、三個、あるいは四個以上の特性外観パラメータを、構築面上の各表面要素のタイプに対して決定する。光沢及び／又はくもり及び／又は像の鮮明度及び／又は個々の面の要素のタイプのオレンジ皮を決定する。
【０１１１】
例えば、光沢ドメインに対するパラメータのような個々のドメインに対するパラメータに沿って、構築面の質を決定する構築面に対する変数を決定することも好ましい。この好適な実施形態は、構築面がそれらの特性、特に外観特性において異なる少なくとも二つの表面の要素のタイプを有する場合において特に有利である。さらに、測定面に対する個々の外観パラメータの全被覆を決定することが可能である。
【０１１２】
本発明の他の好適な実施形態では、構造変数に加えて、上記引用の特徴的な外観特性をさらに決定する。
【０１１３】
独創的な装置のこのような実施形態は、他のものの中で、測定面の全活性的・貢献的外観物理的特性をこの小型装置を使用することによって決定することができる。
【０１１４】
上述の全実施形態の有利な構成において、第３の光学手段が、予め決めたスペクトル特性を有する少なくとも一つの光を発生する光源を備え、かつ予め決めた角度で測定面を向いて配置されている。
【０１１５】
本発明による装置の上記の好適な実施形態では、光が第１の光学手段から発して測定面へ入射する予め決めた角度、及び／又は、第２の光学手段が測定面から反射する光を受ける予め決めた角度、及び／又は、第３の光学手段から発せられて光が前記測定面に向く予め決めた角度は、個々に所望なように任意に調整してもよく、また、測定面と光の対応角との間の測定面と光の対応角との中間の角度（norm）から特に５°，１０°，１５°，２０°，３０°，４５°，６０°，７５°，８０°及び８５°の角度を含んでいる。しかしながら、ここで引用した角度のほかに他の角度も可能であることを強調する。
【０１１６】
このような実施形態では、前記光学手段の少なくとも一つは位置が可変であることが好ましい。前記位置の変化は、角度の変化によって自動的に起きてもよく、測定点の回りに回転可能である。入射角と射出角とがそれぞれ同じままであるように、いくつかの光学手段の同期的あるいは同時の移動も可能である。しかしながら、少なくとも一つの光学手段が測定する面に実質的に垂直に移動可能であってもよい。この構成では、少なくとも第１の光学手段及び第２の光学手段が測定する面に垂直に移動可能であってもよい。そのため、前記第１の光学手段から照射されかつ面で反射される光は、前記第２の光学手段で受光されてもよい。
【０１１７】
本発明のさらに好適な実施形態では、フレネル反射に従って測定面から直接反射される光が、測定面と第１の光学手段から出射される面反射光との間の角度とは測定面に対して異なる角度を有するような面に対するこのような角度に、前記第３の光学手段から照射される光が方向付けられる。そのため、前記第２の光学手段、フォトセンサーのそれぞれが実質的に第３の光学手段から照射された光を受光しかつ前記測定面で拡散的に反射する。
【０１１８】
第３の光学手段の少なくとも一つの光源は、様々な範囲の波長の光が出射されるように、異なるスペクトル特性を有する出射光をそれぞれに有する１個、２個、特に好ましくは３個の光出射要素を有してもよい。
【０１１９】
前記光出射要素の波長領域は、可視光スペクトル範囲におけるスペクトル特性に対して少なくとも部分的に重なっていてもよく、本発明による装置のさらに好適な実施形態では、光出射要素のスペクトル特性は互いに線形独立である。
【０１２０】
本発明のさらに好適な実施形態では、反射光の確認された色は前記測定面の可視パラメータとして働くように、少なくとも二個、好ましくは三個あるいは四個以上のフォトセンサー、感光要素のそれぞれは、そのスペクトル特性に関して異なるように設けられている。
【０１２１】
本発明の他の好適な実施形態では、測定面から反射された光の色が確認できるように、少なくとも一個のフォトセンサーが、個々に決めることが可能でかつスペクトル特性に関して異なる電気出力信号を有する少なくとも二個、好ましくは三個あるいは四個以上の感光要素を備えている。
【０１２２】
色及び色明度が面及び構築面の双方の実質的特性なので、測定面から反射された光の色を確認できる本発明による装置の実施形態は特に有利である。
【０１２３】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、一個あるいは二個以上の光出射ダイオードあるいはレーザー光源を第１及び／又は第３の光学手段に配置している。
【０１２４】
第１及び／又は第３の光学手段から出射された実質的な直接光あるいは拡散光の少なくとも一部は、実質的に平行、発散、あるいは収束することが好ましい。
【０１２５】
本発明による装置の好適な実施形態では、前記第１及び／又は第３の光学手段から出射する光は、測定する面に向いた収束光であり、かつ、該光が一測定点の近傍内の領域、及び測定する面上の空間的に小さい一測定面のそれぞれを照明するように測定する面上に焦点を合わせられることが好ましい。
【０１２６】
後で記述する構成の好適な実施形態では、走査手段を、表面に対する比（＞5、さらに好ましくは10以上、好ましくは＞50）でテストされる面の照明する光点部分を連続的に走査する第１の光学手段に備えることが好ましい。この実施形態は、照明を行う空間的に広がった光スポットとともに、テストされる表面に向く光線を焦点合わせするスポットも利用してよい。
【０１２７】
本発明による装置の他の好適な実施形態では、前記第１及び／又は第３の光学手段は、照射光の伝搬方向に垂直な所定の長さ及び幅を有する照射光の伝搬広がりあるいは少なくとも一つのストリップに垂直な所定の直径を有する少なくとも一つの光点を出射する。
【０１２８】
前記第１の光学手段により投影された光も、異なる点あるいは光のストリップから成ってもよい。
【０１２９】
少なくとも一つの前記外観パラメータ、前記構造変数はそれぞれ、測定面から反射されるように前記第１の光学手段から照射された光の削除された光パターン手段を有する前記第２の部分を受ける、前記フォトセンサーの電気及び／又はデジタル測定信号から決定されてもよい。
【０１３０】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、少なくとも一つの温度測定装置を、前記第１の光学手段、及び／又は前記少なくとも一個の光源、少なくとも一つの光出射要素のぞれぞれの少なくとも一個の光源と、前記第３の光学手段、及び／又は前記少なくとも一個のフォトセンサー、少なくとも一つの感光要素のぞれぞれの少なくとも一個の光源とに可能なだけ近接するように配置する。ここで、それらの温度測定装置を使って、各光源、光出射要素、フォトセンサーあるいは感光要素の温度特性の決定を行ものである。こうして、少なくとも一つの構造特性値及び／又は少なくとも一つの外観パラメータの温度補正を行うことが可能となる。
【０１３１】
本発明に対応する装置内での温度及びその分布が経過した測定時間の増加あるいは測定装置の変更に伴って変化可能であるという事実によって、それらの電子装置の機能が温度に依存しかつ測定の再現性がパラメータ及び特性値の温度補正決定によって増加するので、光源及びフォトセンサーの温度特性は特に有利である。
【０１３２】
本発明の他の好適な実施形態では、光パターンがマッピングされた複数のフォトセンサーの経路の少なくとも一部を決定する。測定された面の特性プロファイル高さパラメータを理想的経路からの測定経路の経路のずれから決定することができる。
【０１３３】
特に好適な実施形態では、少なくとも一つの明／暗端の経路は、複数のフォトセンサー上及び／又はＣＣＤチップ上のそれぞれの一部において決定する。
【０１３４】
明／暗線がプロファイル高さｈを有する矩形プロファイルを表す測定面上に投影されれば、前記線反射（line reflex）の空間的分離が前記第２の光学手段のＣＣＤチップ上で起きる。
【０１３５】
矩形プロファイルの下部から反射された暗線あるいは明線の一部は、反射された矩形プロファイルの上端で反射された暗線あるいは明線に平行に空間的にずれている。
【０１３６】
理想的な矩形構築面の反射像は、ＣＣＤ上では２つの点線の明線あるいは暗線である。
【０１３７】
周知の出射角及び反射角とＣＣＤ上での２つの点線間の間隔とによって、プロファイル高さを測定面上の全点において決定可能である。
【０１３８】
非矩形表面プロファイルを測定するとき、このような測定面のプロファイル高さ特性値を対応する幾何学的関係を利用することによって類推して決定することができる。
【０１３９】
作られた部分のプロファイル高さは製造装置が消耗するときに減少するので、プロファイル高さ特性値の決定が特に有利である。
【０１４０】
本発明の他の好適な実施形態では、三角法（triangulation）によって構造変数を決定する。ここで、この構造変数の決定は三角法だけで行ってもよいし、三角法を付加的に用いて決定してもよい。従来技術において周知のような共通の三角法手順のどれを使ってもよいことを指摘しておきたい。
【０１４１】
例としては、本発明の開示事項の一部である米国特許第5,546,289号及び米国特許第5,744,793号に記載した三角法手順がある。
【０１４２】
本発明による装置のさらに好適な実施形態では、米国特許第5,546,289号に記載した手順に対照的に、グレイ値は全くない。あるいは測定個所での測定表面高さについて代表的と考えられるものとしてちょうど決定されるグレイ値はない。むしろ、測定個所の表面高さは最高の精度で決定される。
【０１４３】
本発明のさらに好適な実施形態では、所定の角度で測定面に向いた少なくとも一個のフォトセンサーを有する別な光学手段を備えている。特に好適な実施形態では、この別の光学手段は、第２の光学手段及び第３の光学手段の測定点間に延びた面上に配置する。第２の光学手段及び前記の別な光学手段は、第１の光学手段から出射される光あるいは第３の光学手段から出射される光に対して対称に配置するために、前記の別な光学手段が反射光を受ける角度が第２の光学手段が受ける反射光の角度と等しいことが特に好ましい。
【０１４４】
本発明のさらに好適な実施形態では、強度と、反射強度を第２の光学手段及び前記の別な光学手段に入射する点とを決定する；メモリ手段に測定点に対する特性サイト評価値と測定強度とを保存することが特に好ましく、また、その評価値は、テストする面上の測定点から離間した距離に対する特性クリアランスパラメータ値を定義し、前記メモリ手段に同様に保存する。
【０１４５】
本発明のさらに好適な実施形態では、第１の光学手段から照射される光が時間順に走査されるように、テストする面を走査する第１の光学手段に走査装置を備えている。
【０１４６】
前記評価手段が前記クリアランスパラメータ及び前記測定された点の特性値の評価から少なくとも一つの構造変数の少なくとも一つを決定することが特に好ましい。
【０１４７】
本発明による装置の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの定量的傾斜勾配パラメータを測定する面の構造の傾斜特性に対して決定する。
【０１４８】
本発明のさらに好適な実施形態では、前記評価手段は、測定する面の端部での鮮鋭さの定義に対して少なくとも一つの定量的焦点パラメータを決定する。
【０１４９】
これらの実施形態は、道具及び器具が摩耗する際、製造した部分の面の構造が劣化するので、特に有利である；例えば、特に構造の傾斜勾配が、端部の焦点の規定と同様に、道具の摩耗及び裂けを通して減少する。なぜなら、摩耗及び裂けの増大が道具プロファイルを丸みをつけることあるいは尖ったところのないものにすることにつながるからである。
【０１５０】
さらに好適な実施形態では、評価構造変数を、少なくとも一つの構造変数と面の外観特性の少なくとも一部に対して特徴的な前述の特徴的外観性質（光沢、くもり、DOI、オレンジ皮）の少なくとも一つとから導出可能である。
【０１５１】
面及び特に構築面を評価する際、それらの外観は単に構造識別に依存するのでなく、他の特性外観特性に依存する。例えば、特に滑らかでかつ高い反射が起きる面を用いると、製造工程における要求は例外的に高い。というのは、このような面では、人間の目は最も小さな汚点、でこぼこ、及び変化さえ知覚するからである。いわゆる“金属”仕上げを有する自動車を用いると、これらの欠陥が観察者に見えないように広い面にわたって仕上げにおける欠陥を直すことが実質的に不可能である。
【０１５２】
対照的に、つや消しで反射の小さい面及びその下の面に対する仕上げのコーティングの質における要求がかなり小さい。
【０１５３】
高い光沢面に関しては、面の粗さ及びオレンジ皮の小さな測定さえ、観察者の生理的な感情を乱す一方、反射が小さいつや消し面における表面粗さ及びリップルのかなり大きな事例は観察者の外観の印象においてほんのわずか攪乱効果があるかあるいは全くない。それに対して、構築面を用いると、構造に左右される外観印象は表面粗さ、光沢あるいは他の外観パラメータに対する依存は小さい。
【０１５４】
従って、本発明のこの好適な実施形態に対応して、測定された面の質の尺度を表す少なくとも一つの評価構造変数及び引用された特性パラメータの少なくとも一つが定義される。
【０１５５】
本発明の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの評価構造変数が同様に定義される。特に、小さな面プロファイルだけしか有しないかあるいは全く面プロファイルを有しない構築面や特徴的な外観パラメータの少なくとも一つにおいて異なる少なくとも二つの表面要素タイプを用いるだけでなく、前記評価構造変数を指示された特性パラメータの一つを少なくとも定義する。このような構築面を用いると、外観印象及び分布の一様性の質は外観パラメータに依存する。
【０１５６】
本発明の好適な実施形態では、評価構造変数を測定面光沢特性値と構造変数とから定義する。そのため、理想的な構造変数より低い値を示すときにさえ、十分な及び／又は満足な評価構造変数が低光沢面に対して定義可能となる。
【０１５７】
さらに好適な実施形態では、例えば、より高い光沢がより低い構造変数と釣り合うように、前記評価構造変数を定義す。従って、前記評価構造変数が定量的に満足する結果に達する。
【０１５８】
さらに好適な実施形態では、評価構造変数を引用した外観値（光沢、くもり、ＤＯＩ、オレンジ皮）の少なくとも二個あるいは全てに対して定義する。あるいは、あるいは一個の評価構造変数を前記構造変数とともに引用した特性値（光沢、くもり、ＤＯＩ、オレンジ皮）の二個あるいは三個以上から導く。前記評価構造変数は、測定面の外観に特徴的である。
【０１５９】
少なくとも一つの構造変数と例えば、光沢のような特徴的な外観値の少なくとも一つとからの少なくとも一つの評価構造変数の導出は特に有利である。というのは、それが面の質の特に容易でかつ自動的な決定をテストするのを可能にするからである。
【０１６０】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、少なくとも一つの下の閾値あるいは上の閾値が少なくとも一つの構造変数及び／又は少なくとも一つの特性外観パラメータ及び／又は少なくとも一つの評価構造変数とに対して定義可能であり、この定義された閾値が下値あるいは上値の限度を越える場合、出力装置あるいはオーディオあるいは外観アラーム信号装置にメッセージが伝達される。
【０１６１】
本発明の他の好適な実施形態では、前記少なくとも一つの閾値は少なくとも一つの基準面の測定を通して自動的に決められる。例えば、質が異なる一つ、二つあるいは三つ以上の評価された基準面を測定することが可能となる。ここでは、前記基準面の少なくとも一つがより品質が高くなり、かつ少なくとも他の一つが不適切に品質が低いと有利である。
【０１６２】
このような装置の半自動補正は、テストされる少なくとも一つの面あるいは様々な異なる面上の様々な測定点の迅速でかつ信頼性の高い測定を可能にする。
【０１６３】
本発明の装置の好適な実施形態では、前記構築面を備えた各表面要素のタイプに対して少なくとも一つの基準面を測定することによって、このような半自動補正を実施する。
【０１６４】
別の好適な実施形態は、回路ブレーカー、ON-OFFスイッチのそれぞれを提供する。
【０１６５】
さらに、他の装置の中で、ユーザーが測定する面のタイプに対するタイプ指示を入力することを可能にする目的のため、本発明の装置に入力手段を備えることができる。この入力手段では、前記評価手段がこのタイプ指示に関して連続する測定を評価し、そして前記メモリ手段に同じものをファイルする。
【０１６６】
本発明の他の好適な実施形態では、装置にスイッチを入れる際、オーディオあるいはビジュアル信号は、ユーザーに測定する面のタイプに対するタイプ指示を前記入力手段に入れさせるようにする。ここで、特に好適な実施形態では、ユーザーは、全連続測定が参照する他のタイプ指示を入れることによっていつでも表面タイプを変更することが可能である。
【０１６７】
特定の表面タイプの測定の前のタイプ指示の入力及び／又は選択は特に有利である。というのは、様々な異なるタイプの面を評価する際に、個々の特性値が異なる重要性を有し、それらが評価構造変数の形成において異なる重要性を導くからである。
【０１６８】
本発明の他の好適な実施形態では、ユーザーは、前記入力手段におけるユーザーが定義した評価値の入力を介してそのユーザーの生理的印象による特定面の各測定の評価（assessment）を示すことができる。前記少なくとも一つの特徴的な外観特性及び前記少なくとも一つの構造変数及び前記少なくとも一つの評価構造変数と共に、前記のユーザーの定義した評価のメモリ手段における長期間のファイリングを行うことは特に好ましい。ここで、ユーザーの定義した評価の範囲は、“良”及び“劣”に対応する少なくとも二つの異なる値を含んでいなければならない。
【０１６９】
本発明の他の好適な実施形態では、前記のユーザーの定義した評価の少なくとも一部及びそれに関連した測定パラメータと前記メモリ手段にファイルされた特性値を、テストされる面の特定のタイプ指示に対する少なくとも一つの閾値の少なくとも一つの自動決定に対して用いる。
【０１７０】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、測定する特定の面に対するタイプ指示に関連するメモリ手段に格納されるように、前記評価構造変数は、少なくとも一つの閾値の決定及び重み要素（factor of significance）の決定に対して、評価構造変数の決定において利用される、ユーザー定義評価値及び対応するパラメータ及び特性値及び構造パラメータの実質的に全てを考慮する。そのため、なされる測定数を増加することによって、前記重み要素および少なくとも一つの閾値が前記評価構造変数をユーザー外観印象に適用するために調整する。
【０１７１】
本発明のこの好適な実施形態は特に有利である。というのは、装置が“賢く”、前記パラメータ及び特性値及び前記評価構造変数を決定する際に適応性があるからであり、また、このような賢いシステムの適用は、実施される測定するが増加するので、少なくとも一つの評価構造変数を決定するに際して、継続的に信頼性と効率を高めるからである。
【０１７２】
さらに、この好適な実施形態において注目すべきことは、ユーザーの生理的条件が測定面の評価に関して効果を有することと、所望でない閾値及び／又は重み要素の決定が正しくないユーザー定義評価値の誤った入力からも生じるかもしれないこととから、前記閾値及び重み要素を決定するに際し、前記タイプ指示に対する測定されかつ格納された値を用いることである。
【０１７３】
例えば、複数の使用可能な測定結果を与えると、特定の割合、例えば５％あるいは１０％は、重み要素及び閾値を決定する間は考慮されない。ここで、考慮していない値の選択は周知の統計学的テクニックに対応しては生じない。
【０１７４】
本発明のこの実施形態は、正しくないユーザー定義評価値の誤った入力を考えないので、特に有利である。そのため、評価手段の適応性によって、自動的に決定した評価構造変数の信頼性は、測定数が増加するにつれて増大していく。
【０１７５】
前述のような全実施形態の有利な構成では、前記装置は表面から実質的に等距離の面に沿って移動可能であり、かつ相対移動を定量的に記録する距離測定手段を備えている。表面にわたって測定した構造特性値及び／又は特徴的外観パラメータ及び／又は評価構造変数に対する所定の測定閾値を、前記メモリ手段に格納する。
【０１７６】
他の有利な実施形態では、測定中に表面上に着陸する少なくとも一つの測定ホイールを備え、装置と測定する面との間で相対的に移動している間回転する。ここで、少なくとも一つの測定ホイールを、前記測定ホイールで検出された回転角を表す電気的信号を削除する回転角センサーに連結することが可能である。
【０１７７】
さらに、空間的に周期的にあるいは面上の所定の測定位置において、連続的にあるいは間欠的に、表面外観パラメータ及び被覆厚値を定義しかつ格納するメモリ手段を備えることができる。
【０１７８】
この本発明の好適な実施形態は、テストされる面が例えば面全体にわたって組織的に測定することが可能なので、特に有利である。
【０１７９】
複数のフォトセンサーが配置される本発明の好適な実施形態では、ＣＣＤチップ（他の好適な実施形態では、カラーＣＣＤチップとして実現されているもの）を含んでいることが特に有利である。、
【０１８０】
二次元ＣＣＤチップを使うことによって、前記測定面の二次元像を第２の光学手段のＣＣＤチップ上に形成する。
【０１８１】
好適の実施形態では、テストされる測定面は第２の光学手段において二次元ＣＣＤチップ上で均一に照明しかつマッピングされる。測定面にわたっての外観特性の（統計的）分布を評価することによって、テストされる表面の質に対する変数あるいは構造変数を評価する。
【０１８２】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、テストされる面上で空間的に狭く制限されたあるいは収束されたあるいは焦点を合わせた光線を用いるときに、二次元ＣＣＤチップを用いると、第２の光学手段のＣＣＤチップ上の測定点の二次元像を規定することが可能となる。次に、ＣＣＤチップ上の明度の分布の（例えば統計的）評価によって、テストされる面の外観特性の様々な変数を決定する。
【０１８３】
テストされる測定面を収束されたあるいは焦点を合わせられた光線を使って走査する本発明の装置の他の好適な実施形態では、個々のパラメータの被覆率例えば光沢被覆率のような特徴的な外観パラメータをテストされる面にわたって決定する。
【０１８４】
本装置の一つのあるいは二つ以上の前述の独創的な実施形態のさらに好適な実施形態では、個々の外観パラメータのヒストグラムは測定される面上の測定サイトから作る。各測定される外観パラメータ、例えば光沢、ＤＯＩあるいは他の特性パラメータのレベルを周波数にわたってプロットした。テーブルあるいはヒストグラムを作る。対応する外観パラメータの統計分布によって、変数及び構造変数のそれぞれをテストされる構築面に対して決定する。
【０１８５】
本発明の好適な実施形態では、測定を始める前にあるいは各個別の測定を更新する前に、白地の像をとり、かつその値を平均化する。測定中は、照明像をとり同様に平均化し、前記白地像の平均値を差し引く。前記像のコントラストの値を決定する。前記測定像の明度を前記白地像、照明像及びコントラスト値の平均値を用いて標準化する。
【０１８６】
その標準化された値、標準化された像のそれぞれを使って、さらなる評価を続ける。
【０１８７】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、評価を一あるいは二以上のフーリエ変換を介して続ける。各線に対する局所的周波数変数をその線のフーリエ変換から決定し、かつ、像全体に対する局所的周波数変数を線全ての周波数の平均値から決定する。
【０１８８】
本発明の装置の他の好適な実施形態では、例えば、ＤＩＮ４７４８（出版 1990-05）、ＩＳＯ１３５６５−１（出版 1996-12）、あるいはＩＳＯ１３５６５−２（出版 1996-12）に記載のような（従って、これらが開示の一部となる）、表面粗さの測定に対する慣行手順を介して構造パラメータを決定する。
【０１８９】
別の好適な実施形態では、被覆厚測定装置は基板の種類に対して適切な被覆厚センサーの種類を選択するスイッチ手段を備えている。被覆された面の基板の種類を前記メモリ手段格納したプログラムによって自動的に決定してもよく、また、適切な被覆厚センサーを前記基板の被覆厚を決定するために選択されるようにスイッチ手段を準備してもよい。
【０１９０】
この種類のスイッチ手段の装備は、特別なセンサーの種類をスイッチ手段の簡単な駆動によって被覆厚を決定するように選択するので特に有利である；ユーザーは、例えば、被覆厚を選択したセンサー回帰論理値を使って確かめられれば、被覆厚を決定する他のセンサーの種類を選択するディスプレイによってできるようになっていてもよい。
【０１９１】
所定の限界あるいは値が前記所定の限界以下に下がって越えることは、有効な測定範囲からの逸脱を表しており、例えば、ディスプレイ手段で示された値∞によって、それによって、ユーザーは、スイッチ手段を駆動して他のセンサーの種類にスイッチするように促される。適当な被覆厚センサーの自動スイッチ及び自動選択は、経験不足のユーザーがこの種類の独創的な構成を使用するときに特に有利である。
【０１９２】
ここで、本発明の各機構の協同的機能の並列は所望の光学的組み合わせにおいて好ましいことに注目されたい。このような機構の組み合わせを独立クレーム及び従属クレームにおける一あるいは二以上の機構の省略を介して開示することは特に好ましい。本発明がここで記載した実施形態を越えて複数の他の想像可能な変形及び実施を包含することは、当業者においては明らかであろう。従って、本発明がそれらの形及び以下で示されるような実施形態にのみ特に限定されるものではない。
【０１９３】
【発明の実施の形態】
本発明の可能な機構及び応用は、添付の図面を参照した実施形態の以下の記載において特定することはさらに有利だろう。
【０１９４】
本発明の第一の実施形態を図１を参照して説明する。
【０１９５】
この図に模式的に示した構築面の質を決定する測定装置は、第１の照明管２が配置されたハウジングを備えている。図に示したように、その照明管内に、光源３，シャッター４，光パターン装置６及びレンズ５とを備えている。
【０１９６】
点光源３から放射される光は、シャッター４によってそのアパーチャ内に制限され、光パターン装置６に入射する。所定の実施形態では、部分的に透明な光パターンディスク９は、照明される面の一部に入射する光の位相及び／又は振幅が透過した光が特徴的な光パターンを示すように影響を受けることができる光パターン装置６内に配置することができる。この実施形態では、光源３から放射された光の振幅は光パターンディスク９の明／暗端によって影響を受けることになる。
【０１９７】
照射光はさらにレンズ５によって焦点合わせを行い、開口７を介して測定面８に入射する。光は測定面８で反射されて、レンズ１１、シャッター１２及び実際のセンサー１３を備えた測定管１０９に入射する。
【０１９８】
さらに、反射測定装置は、装置の作動を制御する制御手段（図示せず）と、測定された構造特性値と特性外観パラメータとを表示するディスプレイ手段（図示せず）とを備えている。
【０１９９】
別な実施形態のセンサーを図２に示す。この実施形態は、センサーを除いては、図１で示した実施形態と全く同様な構成である。図２は、上に複数の感光性要素２１は行列に配置したセンサー装置２０を示している。
【０２００】
この例では、ＣＣＤチップが備えれる。ＣＣＤチップ面上の個々の面要素は、フォトセンサー２２，２３，２４の信号だけが測定中に得られるようにフォトセンサー２２，２３，２４に関連づけられている。
【０２０１】
個々の表面領域要素をフォトセンサーに結合することによって、最も多様な測定構成を実現する。さらに、全ての表面領域要素に対して測定を行う必要はない。
【０２０２】
センサー装置の別な実施形態を図３に示す。この装置の付随の構成及び作動が図１と同じように示している。
【０２０３】
センサー装置３０を図３に示した。センサー装置３０として、図２に対応する実施形態では、ＣＣＤチップが使用されている。
【０２０４】
ＣＣＤチップの面上の個々の面要素は、フォトセンサー３１，３２，３３，３４と関連づけられている。個々の面領域要素をフォトセンサーに結合することによって、例えば、ＡＳＴＭ Ｅ４３０のような様々な測定標準によって迅速でかつ容易な測定を可能にする。
【０２０５】
別な実施形態では、基本的な構成は図１に示した実施形態のものと全く同じであるが、測定面領域上には光パターンは統制されない。ＣＣＤチップがセンサー装置として備えられ、それによって全面要素が個々に測定される。
【０２０６】
図４で示したグラフでは、測定された光強度が縦座標上に、また理想反射角に対する角度のずれを横軸にプロットしたものである。最大での測定強度は理想反射角の範囲内であり、角度の増加と共に減少する。面反射挙動は、このような曲線の評価から簡単な方法で評価されうる。
【０２０７】
さらに、様々な標準による面反射挙動を特徴付けるパラメータを導出するために、この曲線を用いることが可能である。
【０２０８】
センサー手段上の測定面から反射する像を図５に示す。光パターン５０は暗端５１及び明線５２を示している。第２の反射部５３は光パターンを示さない。
【０２０９】
光パターン内のコントラストがラフネスの増加と共に減少する。オレンジ皮は個々の明／暗端の乱れ及び構築面の乱れにつながり、また、矩形プロファイルの場合には、凹み領域における個々の線のオフセットにつながる。鋸歯形プロファイルあるいは三角プロファイルにおいては、線グラデーションを相関させることは対応するセクションで確認できる。
【０２１０】
強度及びコントラストは受けた像から評価され、光パターン内での勾配が決まる。平均勾配値を生成することによって、特性測定が測定面の構造に対して決定する。
【０２１１】
図６は、図１から図５で示した実施形態で適用された測定装置の基本的分解回路構成を示している。
【０２１２】
示された全ての実施形態に対して、基本的測定構成は同じである：プログラミングだけが装備されたセンサーによって異なる。
【０２１３】
全体として測定装置は、メモリ６１に格納したプログラムによって制御されたカスタムマイクロプロセッサを含む制御装置６０を備えている。入力手段６２は、制御手段６０とユーザーとの間のコミュニケーションを可能にする役目を有し、また、制御手段の作動を始める目的、及び、（対応する実施形態において）作動の個々のモード間でスイッチするために、多くのスイッチを有する。さらに、ユーザーは、測定される構築面に対するタイプの指定を、続きの測定が参照する入力手段６１に入力する。
【０２１４】
前記マイクロプロセッサに加えて、前記制御手段は、装置の個々の要素によって制御手段を接続するように働く入力／出力手段である。
【０２１５】
制御手段ほ光源３とセンサー１４に関連づけられている。測定の結果は好ましくはLCDディスプレイであるディスプレイで示される。さらなる測定評価に対して、外部コンピュータ６５への接続を備えている；測定結果もメモリ手段６１に格納するのが好ましい。
【０２１６】
測定装置に対するパワーはバッテリ（図示せず）で供給する。
【０２１７】
測定装置は、ペーパーバック本とほぼ同程度の寸法を有するハウジング１内に収容されることが好ましい。
【０２１８】
対応する実施形態では、被覆厚測定装置のタイプは、入力手段２２によって選択してもよい。
【０２１９】
被覆厚測定装置の電気出力信号も、評価のために制御手段６０に伝達される。
ＬＣＤディスプレイであることが好ましいディスプレイ６５は測定結果を表示する。さらなる測定評価を可能にするため、外部コンピュータ６６への接続が装備されている。
【０２２０】
測定装置は、バッテリ（図示せず）によるパワーの供給を受ける。
【０２２１】
個々の測定装置の製造による偶発的な変動を回避するため、各測定装置は個々に補正されるのが好ましい。そうするために、測定装置は標準の研究所が提供しているような基準試料上にセットし、外観特性及び被覆厚値のそれぞれを測定する。次にそれぞれの値はメモリ６１に格納され、センサーによって評価された値を変換するために永続的に使用できる。
【０２２２】
本発明の別な実施形態を図７を参照して説明する。
【０２２３】
この実施形態では、前記装置は測定する面上に装置をセットするために、開口１０１を有するハウジング１００内に完全に装備する。
【０２２４】
前の実施形態に対して、装置は前記面には直接にはセットしないが、前記ハウジング１００において回転可能に支持された（図示せず）少なくとも２個のゴムロール１０３，１０４あるいは少なくとも４個のゴムホイール１０３，１０４の手段（模式的に示した）を装備する。
【０２２５】
前記ゴムホイールあるいはロールの少なくとも一つが、角度移動及び前記ゴムホイール１９０３を検出し、それを示す電気信号を発する距離測定手段（図示せず）を備えている。
【０２２６】
前記装置はさらに、点光源１１１とレンズ１１２を装備した第１の光学手段１１０を備える。前記第１の光学手段１１０は光軸が測定される面に対して所定の角度（示して例では４５°）で方向付けられるように構成されている。
【０２２７】
第２の光学手段は第２の所定の角度（ここも４５°）で配置され、この実施形態ではカラーＣＣＤチップを使う、レンズ１２１とアパーチャー１２２と光軸に対して垂直に方向付けられた測定センサー１２３とを備える。
【０２２８】
ここではＬＥＤを使用している、３個の発光ダイオード１３２，１３３，１３４が、例えば、異なる色の光を発する異なるスペクトル特性をそれぞれ示す第３の光学手段１３０上に配置している。
【０２２９】
ここで示した実施形態では、ＬＥＤから発光された光は測定される面に実質的に垂直に入射する。
【０２３０】
第１及び第３の光学手段から発した光は検査される面１１５で反射され、前記フォトセンサー、色ＣＣＤチップ１２５のそれぞれに部分的に入射する。
【０２３１】
発光要素１３２−１３４が可視光域のスペクトルで異なる色特性を有する光を発するので、測定される面に対して色パラメータを決定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】 光測定に使用する面を変更するセンサー要素の別な実施形態を示す概略図である。
【図３】 感光性表面を有する７個のフォトセンサーを構成するセンサー要素の別な実施形態を示す概略図である。
【図４】 光パターンのない照明上の反射挙動を示すグラフであって、測定した光強度を縦座標上にプロットし、理想反射角に対する角度のずれを横軸にプロットしたものである。
【図５】 測定面上に投影した光パターンの像を示す図である。
【図６】 図１から図５までの実施形態で使用される測定装置の基本的回路構成を示す図である。
【図７】 他の測定にも適した本発明の別な実施形態を示す図である。
【符号の説明】
３ 光源
５ レンズ
６ 光パターン装置
７、１０１ 開口
８ 測定面
１１ レンズ
１３ センサー
２０、３０ センサー装置
２２−２４，３１−３４ フォトセンサー
５０ 光パターン
５１ 暗線
５２ 明線
５３ 第２の反射部
６０ 制御装置
６１ メモリ
１００ ハウジング
１１１ 点光源
１１２ レンズ
１１０ 第１の光学手段
１２１ レンズ
１２２ アパーチャー
１２３ 測定センサー
１３２−１３４ 発光要素
Claims (56)
- 少なくとも一つの光源を備えた第１の光学手段と、
測定面から反射された光を受ける前記測定面に対して所定の角度で配置した第２の光学手段と、
測定プロセスシーケンスを制御するために備えられ、少なくとも一つのプロセッサー手段と少なくとも一つのメモリ手段とを備えた評価手段と、
出力手段と、を備え、
前記第１の光学手段から放射された光が測定される面の一部である測定面上で所定の角度に方向付けられており、
前記第２の光学手段が少なくとも一つの感光面を有しかつ行及び／又は列をなして配置された複数のフォトセンサーを備え、少なくとも一つのフォトセンサーが反射光に特徴的な電気測定信号を発するものであり、
前記第１の光学手段と前記第２の光学手段とが、前記反射光が前記測定面の構造に影響されるように配置されており、
前記評価手段が前記反射光を評価し、かつ前記測定面の質を特徴付ける少なくとも一つの構造変数を導出し、該構造変数は前記測定面の少なくとも一つの構造付随特性を表しており、かつ前記測定面の光沢またはくもりまたは像の鮮明度を表した少なくとも１つの外観パラメータを含み、
前記評価手段が、測定される前記測定面の個々のドメインまたは面領域の構造変数を決定し、
前記評価手段が、前記フォトセンサーの電気測定信号及び／又はデジタル測定信号と、少なくとも一つの隣接した前記フォトセンサーの電気測定信号及び／又はデジタル測定信号と、の間で定義される少なくとも一つの差から、前記複数のフォトセンサーの少なくとも一部に対する電気測定信号及び／又はデジタル測定信号の少なくとも一つのグラデーションを決定し、
少なくとも一つの光源を備え、かつ所定の角度で前記測定面を向いた、所定のスペクトル特性を有する光を放射する第３の光学手段を備え、
前記第３の光学手段から前記測定面へと放射された光の前記所定の角度は、前記第１の光学手段から前記測定面へと放射された光の角度とは異なっており、
前記第３の光学手段の少なくとも一つの光源は少なくとも二個あるいは三個以上の発光要素を備え、各々の放射光は異なるスペクトル特性を有し、結果的に多様な放射波長の範囲となることを特徴とする測定面の質を定量的に判定する装置。 - 前記評価手段が前記メモリ手段に格納されたプログラムによって前記電気測定信号及び／又はデジタル測定信号を評価し、及び／又は、前記メモリ手段に前記測定信号を格納することを特徴とする請求項１に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段から放射された光の少なくとも第１の部分が光パターンを示すことを特徴とする請求項１または２に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段から照射された前記光パターンが少なくとも一つの明／暗端あるいは複数の明／暗端を示すことを特徴とする請求項３に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の複数の明／暗端の少なくとも一部が、少なくとも部分的に互いに平行に延在していることを特徴とする請求項４に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の複数の明／暗端の少なくとも一部が、グリッド、格子、あるいは円形に配置されていることを特徴とする請求項４または５に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段から照射された光の前記第１の部分が前記光パターンを示し、かつ第２の部分が光パターンなく測定面上に方向付けられていることを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記評価手段が、前記グラデーションの少なくとも一部の少なくとも一平均と、前記面の少なくとも一つの構造付随特性に対する構造変数とを決定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 一、二、三、又は四以上の構造変数を前記測定面に対して決定することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 外観パラメータが、一つ以上の異なった波長の範囲における前記測定面被覆厚トポロジーの典型的な波長及び振幅を表す尺度であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段から放射された光が前記測定面に向けられた所定の角度、及び／又は、前記第２の光学手段が前記測定面から反射された光を受ける所定の角度、及び／又は、前記第３の光学手段から放射される光が前記測定面に向けられた所定の角度が変更可能に調整することができ、５°，１０°，１５°，２０°，３０°，４５°，６０°，７５°，８０°及び８５°の角度を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記発光要素の放射波長域が、少なくとも部分的に可視光スペクトル域に重なり、かつ前記発光要素の放射スペクトル特性が互いに線形独立であることを特徴とする請求項１に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第２の光学手段の少なくとも１個のフォトセンサーは少なくとも二個、三個または四個以上の感光面とともに配置され、該感光面は電気出力信号を有し、該電気信号は反射光の確定された色が前記測定面の外観パラメータとして働くように別々に決定されることが可能であり、かつスペクトル特性が異なることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段及び／又は前記第３の光学手段の少なくとも一つが、一個または二個以上の発光ダイオード及び／又はレーザー光源を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段から放射された光及び／又は前記第３の光学手段から放射された光が平行な光を含んでいることを特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段及び／又は前記第３の光学手段が、実質的に発散する光あるいは収束する光を放射することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段及び／又は前記第３の光学手段が、伝播方向に対して垂直な所定の直径を有する少なくとも一つの光点、または伝播方向に垂直な所定の長さ及び幅を有する少なくとも一つのストリップを放射することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の少なくとも一つの外観パラメータの少なくとも一つが、前記測定面で反射された光と同様に前記第１の光学手段から放射された光を受ける前記フォトセンサーの電気測定信号及び／又はデジタル測定信号から決定されることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記少なくとも一つの構造変数及び／又は前記少なくとも一つの外観パラメータの温度補正を行うことができるように、前記第１の光学手段の光源及び／又は前記第３の光学手段の光源及び／又は各光源の特性温度を決定する前記第２の光学手段のフォトセンサー及び／又は各フォトセンサーにできる限り近接して前記の少なくとも一つの温度測定装置を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の複数のフォトセンサー上の少なくとも一つの明／暗端の経路の少なくとも一部が決定され、かつ前記測定面の前記構造変数が理想経路からの測定経路のコースずれから決定され、前記構造変数は前記測定面の特徴的プロファイル高さパラメータを表していることを特徴とする請求項４から請求項１９のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記構造変数が三角法によって決定されることを特徴とする請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の少なくとも一つのフォトセンサーが第１の光学手段から放射されかつ前記測定面で反射された光の強度を決定し、前記反射光の測定された強度を測定される位置に対する特性サイト評価パラメータとして前記メモリ手段に保存し、前記反射光の測定強度が前記装置から測定される面までの距離に対する特性クリアランスパラメータを決定し、かつ前記メモリ手段に前記特性クリアランスパラメータを保存することを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段が測定される面を走査する走査手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項２２のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記評価手段が、前記特性クリアランスパラメータ及び前記特性サイト評価パラメータとから少なくとも一つの構造変数の少なくとも一つを決定することを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記少なくとも一つの構造変数が、前記測定面の構造の勾配特性に対する少なくとも一つの定量的法勾配パラメータを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項２４のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記少なくとも一つの構造変数が、前記測定面の構造のシャープネスの決定のための少なくとも一つの定量的シャープネスパラメータを含んでいることを特徴とする請求項１から請求項２５のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の少なくとも一つの評価変数が、少なくとも一つの構造変数と外観パラメータ（光沢、くもり、像の鮮明度、オレンジ皮）の少なくとも一つとから導出されるか、または、少なくとも一つの評価変数が、外観パラメータ（光沢、くもり、像の鮮明度、オレンジ皮）に対して決定されることを特徴とする請求項１から請求項２６のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 少なくとも一つの下閾値と少なくとも一つの上閾値とが前記少なくとも一つの構造変数及び／又は少なくとも一つの外観パラメータ及び／又は少なくとも一つの評価変数に対して決定可能であり、それらについて決定された閾値が下限を越えるか又は上限を越えるときには、メッセージが出力手段に送られるか又は警報信号が発せられることを特徴とする請求項１から請求項２７のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の少なくとも一つの閾値の少なくとも一つが、少なくとも一つの基準面の測定を通して自動的に決定されることを特徴とする請求項２８に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- ユーザーが測定される面のタイプに対してタイプ指示を入れることが可能な入力手段を備え、かつ、このタイプ指示についての測定が前記メモリ手段において保存されることを特徴とする請求項１から請求項２９のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- ON/OFFスイッチをさらに備え、かつ前記ON/OFFスイッチを入れる際に、オーディオ及び／又はビジュアル信号によって、測定される面のタイプの指示に対するタイプ指示を前記入力手段に入れることをユーザーに促すことを特徴とする請求項３０に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- ユーザーが、所定のタイプチェンジ文字を前記入力手段に入れることによって前記評価手段をタイプチェンジモードが開始され、かつ、他のタイプの指示を入れる際に、この他のタイプ指示に関する測定からの結果を前記メモリ手段において保存されることを特徴とする請求項３０または請求項３１に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 各測定に引き続き、ユーザーが前記入力手段におけるユーザー規定評価値の入力によって測定された各面のユーザーによる評価を入れることができ、かつ前記ユーザー規定評価値を、少なくとも一つの前記構造変数と前記の少なくとも一つの前記評価変数とともに前記メモリ手段において長期間保存され、ここで、前記ユーザー規定評価値がユーザーに規定されたような前記測定面の質の主観的尺度であり、かつ、前記ユーザー規定評価値の範囲が“良好”及び“不良”に対応する少なくとも二つの異なる値を備えることを特徴とする請求項３０から請求項３２のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記評価手段が、前記タイプ指示に対する少なくとも一つの閾値の少なくとも一つの自動決定に対するメモリ手段にファイルされるとき、少なくとも一つの前記構造変数を使用することを特徴とする請求項３３に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記装置が測定面に対して実質的に等距離面に沿って移動可能で、かつ、前記相対移動を定量的に記録する距離測定手段を備え、さらに、構造変数及び／又は測定面を横切って測定された外観パラメータが保存されるメモリ手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３４のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記距離測定手段は、測定中に面上に降りて、かつ相対移動中に前記装置と測定される面との間で回転する少なくとも一つの測定ホイールを備えたことを特徴とする請求項１から請求項３５のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 少なくとも一つの前記測定ホイールが、前記測定ホイールから検出された回転角を表す電気信号を発する回転角センサーに関連付けられていることを特徴とする請求項３６に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記測定面が、前記第１及び／又は第３の光学手段で発せされた光によって走査されることができることを特徴とする請求項１から請求項３７のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記の少なくとも一つの構造変数の複数の各々を、所定のあるいは選択可能な数値範囲にしたがって評価することができることを特徴とする請求項１から請求項３８のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 所定のあるいは選択可能な数の所定のあるいは選択可能な数値範囲内の少なくとも一つの前記構造変数の複数の各々を、統計学的ルールに従って評価することができることができることを特徴とする請求項１から請求項３９のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記装置が前記測定面に施された被覆の層厚を決定するための被覆厚測定装置を具備し、該被覆圧測定装置は決定される被覆厚を表す電気被覆厚出力信号を発する少なくとも一つの被覆厚センサーを備え、
前記評価手段が、被覆厚出力信号を評価することによって被覆厚値を決定し、かつ測定面で反射される際に少なくとも一つのフォトセンサーが受ける光を評価することによって測定面に特徴的な少なくとも一つの外観パラメータを決定し、
前記出力手段が少なくとも一つの被覆厚値及び／又は少なくとも一つの外観パラメータを表示することを特徴とする請求項１から請求項４０のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。 - 前記被覆厚測定装置が、少なくとも一つの永久磁石及び／又は少なくとも一つの磁束密度センサー手段、好ましくはホール効果センサー手段及び／又は渦電流測定コイルを備えたことを特徴とする請求項４１に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記被覆厚測定装置が、被覆厚を決定するための超音波送信機及び超音波受信機手段を備えたことを特徴とする請求項４１または請求項４２のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記被覆厚測定装置が、被覆厚を決定するために、熱発生器、音波発生器、及び音響センサーを備えたことを特徴とする請求項４１から請求項４３のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記被覆厚測定装置が、測定面の被覆厚を決定するための少なくとも二つの異なるセンサー手段を有し、
ここで、少なくとも一つの第１の被覆厚センサーは磁性基板上の層厚を決定するために備え、
少なくとも一つの第２の被覆厚センサーは非磁性基板上の層厚を決定するために備えたことを特徴とする請求項４１から請求項４４のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。 - 前記被覆厚測定装置が、測定面の被覆厚を決定するための少なくとも二つの異なるセンサー手段を有し、
ここで、少なくとも一つの第１の被覆厚センサーは導電性基板上の層厚を決定するために備え、
少なくとも一つの第２の被覆厚センサーは非導電性基板上の層厚を決定するために備えたことを特徴とする請求項４１から請求項４５のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。 - 前記装置が、磁性基板、非磁性基板、及びプラスチック基板上の層厚を決定する被覆厚センサーを切り替えるスイッチ手段を備えたことを特徴とする請求項４１から請求項４６のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１及び／又は第３の光学手段が実質的に方向付けられた光あるいは拡散光を発することを特徴とする請求項１から請求項４７のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第１の光学手段で発せられかつ前記測定面で反射された光がアパーチャー上に焦点を合わせられることを特徴とする請求項１から請求項４８のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記アパーチャーが、反射光の伝搬方向に対して垂直な円形の面を有することを特徴とする請求項４９に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記フォトセンサーは、明視野あるいは暗視野あるいはシュリーレン法あるいは位相差法に従って反射光を検出することを特徴とする請求項１から請求項５０のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記測定面から反射されかつ前記第２の光学手段で受ける光パターンが前記測定面の曲率を決定するのに使用されることを特徴とする請求項３から請求項５１のいずれか一項に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 反射光パターンにおける、明／暗端の間隔が前記測定面の曲率を決定するのに使用されることを特徴とする請求項５２に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 測定される面の決定された前記曲率が修正のために利用され、前記の少なくとも一つの外観パラメータが前記曲率によって全く影響されないか又は無視できるほどしか影響されないことを特徴とする請求項５２または請求項５３に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 前記第２の光学手段の焦点の深さが、前記構造変数及び／又は少なくとも一つの外観パターンが前記測定面の曲率によっては影響されないように、調整可能であることを特徴とする請求項１から請求項５４に記載の測定面の質を定量的に判定する装置。
- 測定される面に所定の角度で光を方向付けるために第１の光源を備えた第１の光学手段と、
測定面から反射された光を受けるために前記測定面に対して第２の所定の角度に向けられた少なくとも一つのフォトセンサーを備えた第２の光学手段と、
少なくとも一つの光源を備え、かつ所定の角度で前記測定面を向いた、所定のスペクトル特性を有する光を放射する第３の光学手段と、
測定プロセスシーケンスを制御するために備えられ、かつ少なくとも一つのプロセッサー手段を備え、かつメモリ手段に前記測定信号を格納する評価手段と、
前記測定結果を出力する出力手段と、を備え、
前記第３の光学手段から前記測定面へと放射された光の前記所定の角度は、前記第１の光学手段から前記測定面へと放射された光の角度とは異なっており、
前記フォトセンサーの少なくとも一つが受けた光に対して特徴的な電気測定信号を発するものであり、
前記評価手段は前記の反射光を評価し、かつ面の構造付随特性を特徴付ける少なくとも一つの構造変数を導出するものであり、
少なくとも一つの前記構造変数が、前記測定面の、少なくとも二つの所定の、選択可能な、または自動的に決定された前記測定面の決定された面領域に関して決定される、請求項１から請求項５５の少なくとも一つに対応する装置を使用して測定面の質を定量的に決定する方法。
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