JP5469349B2 - 加工物の光学的表面特性の測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工物の光学的表面特性を測定する装置に関する。

従来から、表面特性を測定する多数の装置が知られている。たとえば、独国特許第ＤＥ１０２００５０２５２９１Ａ１号明細書には、表面特性を測定する方法および装置が開示されている。この装置が表面の上方に案内されて、前記表面から反射した放射が、放射検出装置によって評価される。このような装置は、満足できる方式で動作する。ただし、大きな加工物である場合にも、その加工物の表面特性の直接評価、特に、人の目視による直接評価を行うことが望まれている。

独国特許第ＤＥ１０２００５０２５２９１Ａ１号明細書

したがって、本発明の目的は、分析対象である表面の評価を可能な限り客観的にユーザが実行できる、光学的表面特性を測定する装置を提供することである。この目的は、本発明に従って、請求項１に係る装置によって達成される。有利な実施形態および更なる展開は、従属請求項の内容を構成するものである。

本発明に係る、加工物の光学的表面特性を測定する装置は、ハウジングを含み、前記ハウジングの内部に、分析対象である加工物を設置できるキャリアが配設される。また、本装置は、所定の放射方向で、前記加工物に放射線を送出する放射装置も含む。本発明によれば、前記ハウジングは、少なくとも１つの壁面に観察用開口部を有し、この観察用開口部を介して、前記放射装置によって照光された加工物の領域を所定の観察方向で観察することができる。

加工物は、原則的に、光学的に評価されるべき表面を持つあらゆる加工物を意味するものとして理解される。ただし、これらの加工物は、特に、たとえば、ドア、フェンダ、側面部品などの自動車の部品であると好ましいが、サンプルシートなどであってもよい。光学的表面特性は、たとえば、光沢、みかん肌、色、マクロ構造またはミクロ構造、画像鮮明度、かすみ、曇り度、表面構造、および表面トポグラフィのうちの少なくともいずれかを意味するものとして理解される。また、光学的表面特性は、観察角度によって大きく異なる可能性がある、着色や輝きなど、いわゆる効果の特性であってもよい。観察用開口部を設けることは、観察者が、常に、正確に定義された事前設定条件、特に、ハウジングの内部に対して所定の観察角度で加工物を観察することを意味する。

したがって、本発明に係る装置は、表面特性を分析する他の装置が正常に機能していることを確認できるようにするものである。このような他の装置は、たとえば、標準化された光沢および色の計測装置であってよく、これらの装置は、たとえば、ＡＳＴＭや、ＤＩＮや、ＩＳＯに規定されている。これらの規格には、照明および観察の角度とアパーチャが、特に、前述の計測装置に関して記載されている。したがって、既定されている照光（角度とアパーチャの両方または一方）を実行できることが好ましい。Ａ，Ｃ、またはＤ６５などの光の標準タイプは、照明のタイプにも利用されると好ましい。

旋回装置が設けられると好ましく、この旋回装置を利用して、所定の旋回軸を中心にキャリアを旋回できる。これにより、キャリアと、キャリアの上に配置された加工物とをハウジングに対して旋回させることが可能であるため、観察者が加工物を観察する角度を変えることもできる。また、この実施形態では、ハウジングに対する実際の観察方向は、依然として一定に維持されるが、ハウジング自体に対する加工物の位置または旋回位置は変化することを注記しておく。最も単純な例において、この旋回装置は、シャフトであり、このシャフトにキャリアが取り付けられる。

更に他の有利な実施形態では、連結装置が配設され、この連結装置を利用して、キャリアに放射装置が連結される。すなわち、この実施形態では、キャリアひいては加工物を旋回移動する際に、放射装置も旋回することを意味する。したがって、本実施形態において、放射装置が加工物に放射線、特に光を放射する角度は一定である。逆に言うと、固定された位置にキャリアを設置し、放射装置の放射角度を変える可能性を提供すると考えることもできる。たとえば、放射装置用のガイドレールを配設することができ、このガイドレールを利用して、加工物に対して、または加工物を中心に放射装置を旋回できる。

好ましくは、ハウジングの外部に、キャリアの旋回位置を変更する駆動装置が配設される。したがって、ハウジングの外壁に、たとえば、旋回可能な駆動レバーを設けることができ、この駆動レバーを用いて、キャリアと、ひいては加工物とを同時に旋回させる。ただし、この実施形態においてモータ制御システムを設けることも可能であり、このモータ制御システムを利用することにより、ユーザが、たとえば、特定の角度事前設定を外部から入力し、その角度が自動的に設定されるように構成できる。最後に、ハウジングそのものを旋回させることや、加工物を異なる角度で観察できるような観察用開口部を設けることも可能である。ただし、ここに記載した本装置は、ユーザが、常に、装置に対して正確に定義された位置を取ることができるという利点を持つ。

更に他の有利な実施形態において、旋回軸は、放射方向と観察方向とによって形成される平面に対して基本的に垂直である。これについては、図面を参照しながら詳細に説明する。

更に他の有利な実施形態において、ハウジングは基本的に閉じられている。基本的に閉じられている状態は、特に観察用開口部を除いて、閉じられていることを意味するものと理解される。この構成は、加工物に外部からの光があたって、観察に誤りが生じることを防止する。更に他の有利な実施形態において、観察装置は、ハウジングの壁面に設けられた溝を含み、この溝は、キャリアの旋回軸と平行に伸びる。この実施形態では、旋回軸の長手方向全体にわたって加工物を観察することができ、このことは、加工物の照明が同様に旋回軸全体にわたる場合に、特に当てはまる。

更に他の有利な実施形態において、放射装置は、ハウジングの内部に配置される。したがって、このハウジングの内部に、たとえば、蛍光管を設けることができる。ただし、ハウジングの外部に放射源を配置し、その放射源からの光を、たとえば、光ファイバケーブルなどを利用してハウジングの内部に案内するように構成することも可能である。

更に他の有利な実施形態において、ハウジングの内壁は、光吸収物質で形成される。このため、たとえば、光を吸収するフォトレジストまたはフェルトを内壁に装着することができる。この方式により、他の影響によって変造されていない、加工物の光学的印象を提供することができる。ただし、ハウジングの内側表面を、乱反射性、たとえばマット状に構成することもできる。これにより、あらゆる面からの加工物の照明や、曇天の場合の照明をシミュレートすることができる。

更に他の有利な実施形態において、放射装置は、スポットタイプの光源を含む。キャリアの旋回軸に沿って、複数のスポットタイプの光源を配設することができる。ただし、キャリアの旋回軸と平行に伸びる管状光、特にＤ６５管状光を配設することも可能である。この蛍光管、または一般的な光源と、キャリアとの間に、スポットタイプの光源や既定のアパーチャの放射特性を生成する絞り装置を設けることができる。異なる特殊成分または異なる色の光を放射する複数の放射装置を設けて、白色光または前述した標準タイプの光を合成するように構成することもできる。

更に他の有利な実施形態において、本装置は、キャリアの旋回位置を表示する表示装置を含む。したがって、特に、ハウジングの外部に配置された表示装置、たとえば、目盛りなどを利用して、観察方向に対するキャリア装置の現在の旋回位置と、ひいては、加工物の現在の旋回位置とを読み取ることができる。

更に他の有利な実施形態において、本装置は、複数の放射装置を含む。これにより、固定された所定の角度で加工物を照光して、その照光面を観察することができる。この場合、この放射装置の移動は、キャリア装置とも連結される、すなわち、キャリアが旋回したときにこれらの放射装置も旋回することが好ましい。

好ましくは、この複数の放射装置は、異なる角度で入射する光をシミュレートできるように、それぞれ個別にオンおよびオフを切り替えることができる。更に他の有利な実施形態において、少なくとも１つの放射装置は、その輝度を調整することができる。これにより、加工物は、一定の角度で照光され、かつ、各種異なる角度で観察される。更に他の実施形態において、放射装置は、加工物を間接的に照光する。

キャリアに、加工物の支持要素が設けられると有利であり、この支持要素は、前記キャリアに対して相対的に移動可能である。この場合は、より厚い加工物や、厚さが異なる加工物を観察することもできる。具体的には、この支持要素を移動して、加工物自体の表面を旋回軸に一致させることができる。

更に他の有利な実施形態において、本装置は、加工物に対する視認方向を規定する視野案内装置を含む。これは、たとえば、接眼レンズや管であってよく、視野は、この視野案内装置を介して、旋回軸または旋回軸に設けられた表面区画に向かうように仕向けられる。これにより、観察者の視認方向がより正確に定義される。この場合は、ハウジングの外側に対物レンズを取り付けることができ、この対物レンズを利用して、正確に定義された加工物の領域を観察することができる。

更に他の有利な実施形態において、ハウジングの外側には、観察用開口部からハウジングの内部に光が進入することを防ぐ減光装置が配設される。前述したように、ハウジングは、好ましくは、完全に閉じられて、外側からの光が内部に進入できないように構成される。したがって、この減光装置は、必要な観察用開口部からハウジングの中に光が進入して、観察を誤らせることを防ぐものである。この減光装置は、好ましくは、迷い路またはカーテンであってよく、観察者が、たとえば、側面壁と、このカーテンとの間に立つことで、外部からの照明を遮断することができる。

更に他の有利な実施形態において、旋回装置は、少なくとも１つの事前定義された固定位置を有する。特定の照光角度および観察角度が均一に標準化されるため、４５°の照光角度において、この所定の観察角度、たとえば、１５°の観察角度になるように、キャリアと、ひいては加工物とを設定できるという利点がある。

慣例的色基準に対応する角度を設定できることが好ましく、反射角度に対して、１５°、２５°、４５°、７５°、１１０°の角度であると特に好ましい。特定の設定では、反射軸の反対側になる角度、たとえば、−１５°の角度や、前述した正の角度に対応する負の角度を設定することもできる。

観察中に、ここに記載した４５°での観察に代えて、または追加して、異なる角度での観察を設定することもできる。このため、観察用開口部の移動およびサンプルの回転の両方を行うことができる。

本装置は、その全体が、高さ調整可能であると好ましく、この高さ調整は、たとえば、装置の下に取り付けたシザーリフト（scissors-lift）テーブルを利用して行うことができる。

更に他の有利な実施形態において、本装置は、加工物の照光領域を観察する画像記録装置を含む。この画像記録装置は、たとえば、ハウジングの内部に配設されて、追加的に表面も記録するカメラであってよい。したがって、目視による評価に加えて、光学的印象も追加して電子的に記録することができる。

更なる利点および実施形態は添付の図面から明らかになるであろう。

図面は次の通りである。

本発明に係る装置の断面を示す図である。 図１の装置を開いた状態を示す模式的側面図である。 支持要素を備えるキャリアの好ましい一実施形態を示す図である。

図１に、本発明に係る装置１を示す。この装置１は、すべての側面が閉じられたハウジング２を含む。ハウジング２の内部には、旋回軸の廻りで旋回可能なキャリア装置（以降、単にキャリアと記す）４が設けられ、この旋回軸は、図の平面と垂直である。このキャリアに、加工物を固定するための固定手段を設けてもよく、これにより、特定の旋回位置において加工物が滑り落ちないように構成することができる。キャリアは、重い加工物であっても保持および旋回できるように有利に構成される。

参照番号６は、キャリア４の方向と、ひいてはキャリア４に取り付けられた加工物の方向とに沿って光を放射する放射装置を表す。この放射装置は、連結装置７を利用してキャリア４に連結され、この連結装置７は、たとえば、ロッドなどであってよく、キャリアが旋回したときに、対応する角度でキャリア４と共に旋回する。したがって、放射装置６は、放射方向Ｅに沿ってキャリア４に光を放射する。前記放射方向Ｅは、キャリア４および観察アパーチャに対して、前述の連結により一定である。

図１の右側には、更に他の放射装置６が設けられ、この放射装置６も、同様に、キャリア４の旋回動作に連動する。

参照番号８は、ハウジング２の側面壁２ａに設けられた観察用開口部を表す。この観察用開口部８から、観察者９は、ハウジング２の内部を見ることができ、その観察方向Ｂは、正確に固定されている。この場合、極めて正確に観察方向を設定する視野案内装置１４を配設することができる。加工物は旋回可能であるため、ここでは、加工物そのものを基準とした観察方向ではなく、ハウジングを基準とする観察方向、この場合はキャリアの旋回軸も基準とした観察方向が設定されることを注記しておく。

この観察用開口部８と加工物との間に絞り１５を設けて、異なるアパーチャを設定してもよい。この絞りは移動可能であってよい。このような任意構成として移動可能に構成される、異なるアパーチャを設定またはシミュレートする絞りは、照明装置と加工物との間に存在してもよい。ただし、観察用開口部８そのものが、絞りとして機能することもできる。

参照番号１６は、開口フラップを表し、このフラップ１６を利用してハウジング２を開くことができ、この方式で、ハウジング２から加工物を取り出すことができる。このフラップ１６を開くことによって、ハウジング２の開口部が露出し、この開口部は、少なくとも３５０ｍｍ、好ましくは少なくとも４００ｍｍ、更に好ましくは少なくとも４５０ｍｍの高さｈを持つことが好ましい。ハウジング２自体は、５００ｍｍを超える、好ましくは６００ｍｍを超える、更に好ましくは７００ｍｍを超える幅ｂを有する。

一方、観察用開口部８の間隙幅Ｓｐは、１００ｍｍ未満、好ましくは８０ｍｍ未満、更に好ましくは５０ｍｍ未満である。キャリア４が旋回できる旋回範囲は、２０°を超える、好ましくは４０°を超える、また、好ましくは６０°を超える、特に好ましくは１２０°を超える範囲である。

参照番号１２は、ハウジング２の内壁を表す。この内壁１２は、ここでは、吸収性に設計される。更に他の実施形態において、ハウジング２は、その内部に案内部を備え、異なる形式の壁、たとえば、白い壁や反射性の壁を導入できるように構成される。この場合、溝などの案内部は、たとえば、すべての内壁１２、またはハウジング２の角部に配設されてよく、この案内部内に、たとえば、上方から、または下方から（すなわち）底面を通って、追加の壁が押入される。対応する案内部は、ハウジング２の底面および上面にも設けることができる。ハウジング２は、任意構成の異なる側面壁、ならびに上面および低面も押入できるフレームを備えていてもよい。最後に、たとえば、一方の側に吸収性表面を持ち、もう一方の側に反射性表面を持つというように、異なる表面を持つハウジング２の個別の壁を装着することも可能である。これにより、前記個別の壁を裏返すことによって、吸収性から反射性に内部を再構成することができる。

図２は、光学的表面特性を測定する、図１に示した装置の側面図である。図において、キャリア４に加工物１０が配置されていることが判る。また、同時に、ハウジングの外側に取り付けられた、レバー型の駆動要素１７も設けられており、この駆動要素１７を利用して、旋回軸Ｓを中心にキャリア４を旋回できる。参照番号１８は、対応する旋回角度を読み取ることができる目盛りなどの表示装置を表す。

ここでも、参照番号７は、連結装置（模式的にのみ図示）を表し、この連結装置７を利用して、キャリア４の旋回動作に放射装置６が連結される。放射装置６は、ここでは、旋回軸Ｓと平行に伸びる管状光として設計される。観察用開口部８は、図において、細長い溝１４の中に配置されている。好ましくは、観察用開口部８が、この溝１４に対して変位でき、これにより、加工物１０をその長手方向全体にわたって観察できるように構成される。この場合、観察装置が設けられた領域から離れた所に、溝１４を暗くする要素を考案することもできる。たとえば、この溝１４を完全に暗くするものであると好ましい背景幕やカーテンを設けて、光がこの溝１４を通ってハウジング２の内部に入射することを防止できる。

図３に、本発明に係るキャリア４の更に他の実施形態を示す。図において、キャリア４上に支持要素２４が設けられていることを把握できる。この支持要素２４は、その高さ位置の変位、すなわち、二重矢印Ｐに沿った変位を実現できる。これにより、必ず、加工物１０の表面１０ａが、旋回軸Ｓと少なくとも部分的に一致するように、加工物１０を配置することができる。これにより、キャリア４の旋回移動の結果として、表面１０ａが正確に旋回され、この方式により、前記表面１０ａの精密な観察を行えるようになる。キャリア４に対する支持要素２４の変位は、たとえば、ねじ接続や、クランプ接続などを利用して実現できる。また、支持要素２４の高さが両側で異なるように構成することもでき、この方式によって、各種の高さでのより適切な加工物１０の観察を実現することができる。

本願明細書において開示したすべての特性は、本発明の本質的要素として請求項に記載され、その範囲において、それぞれ個別に、または組み合わせても従来技術に対して新規である。

１ 装置、２ ハウジング、２ａ 側面壁、４ キャリア、６ 放射装置、７ 連結装置、８ 観察用開口部、９ 観察者、１０ 加工物、１０ａ 表面、１２ ハウジング２の内壁、１４ 溝、１５ 絞り、１６ 開口フラップ、１７ 駆動要素、１８ 表示装置、２４ 支持要素、ｂ ハウジングの幅、Ｂ 観察方向、Ｅ 放射方向、Ｐ 二重矢印、変位方向、Ｓ 旋回軸、Ｓｐ 間隙幅、ｂ ハウジング２の幅、ｈ ハウジング２の部分的高さ。

Claims (13)

1. 基本的に閉じられ、加工物（１０）を配置できるキャリア（４）が内部に配設されたハウジング（２）と、
   所定の放射方向（Ｅ）で、前記加工物に放射線を送出する放射装置（６）と、を含む、加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）であって、
   前記ハウジングは、少なくとも１つの壁面（２ａ）に観察用開口部（８）を有し、
   この観察用開口部（８）を介して、前記放射装置（６）によって照光された加工物（１０）の領域を、所定の観察方向（Ｂ）で観察でき、
   旋回装置が設けられ、
   この旋回装置を利用して、所定の旋回軸（Ｘ）を中心に前記キャリア（４）を旋回でき、
   連結装置（７）が設けられ、
   この連結装置（７）を利用して、前記キャリア（４）に前記放射装置（６）が連結され、
   この連結装置（７）は、前記キャリア（４）が旋回したとき、対応する角度で前記キャリア（４）とともに旋回する、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
2. 請求項１に記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記ハウジング（２）の外側に、前記キャリア（４）の旋回位置を変更する少なくとも１つの駆動装置（１７）が配設される、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
3. 請求項１に記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記旋回軸（Ｘ）は、基本的に、前記放射方向（Ｅ）と前記観察方向（Ｂ）とによって形成される平面に垂直である、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   観察装置は、ハウジングの壁面に設けられた溝（１４）であり、この溝（１４）は、前記キャリア（４）の旋回軸と平行に伸長する、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記放射装置（６）は、前記ハウジング（２）の内部に配置される、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記ハウジング（２）の内壁（１２）は、光吸収物質で形成される、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記装置（１）は、前記キャリア（４）の旋回位置を表示する表示装置（１８）を含む、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記装置（１）は複数の放射装置（６）を含む、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
   前記キャリア（４）に、前記加工物（１０）の支持要素（２４）が配設され、この支持要素（２４）は、前記キャリア（４）に対して移動可能である、
   ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
    前記装置（１）は、前記加工物（１０）に向かう視認方向を規定する視野案内装置（１４）を含む、
    ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
    前記ハウジング（２）の外側に、前記観察用開口部（８）を通って、前記ハウジング（２）の内部に光が進入することを防ぐ減光装置が設けられる、
    ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
12. 請求項１から１１のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
    前記旋回装置は、少なくとも１つの所定の固定位置を有する、
    ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載の加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）において、
    少なくとも１つの放射装置（６）は、スポットタイプの光源を含む、
    ことを特徴とする加工物（１０）の光学的表面特性を測定する装置（１）。
    

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