WO1996024046A1 - Vorrichtung zur farbmessung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a device for color measurement according to the preamble of claim 1.
- Such a device can e.g. can be found in EP 0 242 725 B1.
- EP 0 240 610 B1 shows a device for measuring the moisture and density of a sheet material, in which coherent, electromagnetic radiation of different frequencies is directed onto the material and the reflected and transmitted radiation is evaluated. The emitted and irradiated radiation is not recorded here.
- Fig. 1 shows the spectral reflectivity of a
- Fig. 2 shows the spectral reflectance of a measured material depending on the
- Wavelength with the distance of a deposit thereof as a parameter shows a device for color measurement according to the prior art; and FIG. 4 shows a device according to the invention for
- FIG. 2 shows that when the measured material is deposited with a selected one
- Color tile the reflectivity has very different values, depending on the distance between the material to be measured and the color tile.
- Fig. 3 shows a known device for color measurement, which has the disadvantages mentioned above.
- color tiles 16 of different colors are arranged on an octagon, which can be brought into a position via a background control 18, where they deposit the material web 10.
- a xenon flash ring torch 20 is arranged in the lower part 12, the light of which is reflected via a beam splitter 22 to the material web 10 and falls through the beam splitter 22 onto a reference measuring point 24.
- the light reflected by the material web 10 is detected at a measuring location 26. Since the xenon flash light ring lamp 20 has a spectrum extending into the UV range, and the UV components in the light cast onto the material web 10 generate light in the visible range if the material web contains optical brighteners which are detected at the measuring location 26 If the measurement is falsified, a further xenon flash light ring lamp 20 'is arranged below and symmetrically to the beam splitter 22 and the beam splitter 22 is provided with the property of a UV filter. Both ring lamps 20, 20 * are operated alternately, so that light is received alternately both at the actual measuring location 26 and at the reference measuring location 24 which does not contain the UV components or light caused by the UV components, thereby improving the accuracy of the measurement.
- the light radiation received at the measurement location 26 and at the reference measurement location 24 is guided in each case via fiber bundles 28, 28 'and fiber optics 30, 30' to optical filters 32, 32 *, behind which photodiodes 34, 34 'are arranged, which the signals in the different spectral ranges.
- these signals are fed to a computer 38 which calculates the color reflectivity in the individual spectral ranges from the ratio of the reflected intensity to the incident intensity.
- the computer controls the selection of the corresponding color tile 16 via the background control 18. In addition, it controls the alternating activation of the ring lamps 20, 20 '.
- the device according to the invention according to FIG. 4 differs from the known device according to FIG. 3 by the arrangement of an additional measuring location 40 for receiving the light transmitted through the material web 10 in the upper part 14 of the measuring carriage, the measuring signals in turn via a fiber bundle 28 "and a fiber optic 30 "on optical filters 32" are performed, behind which photodiodes 34 "are arranged.
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Abstract
Eine Vorrichtung zur Farbmessung mißt neben dem von dem Meßgut reflektierten Licht und dem eingestrahlten Licht das durch das Meßgut tranmittierte Licht und mißt das Farbreflexionsvermögen in den verschiedenen Spektralbereichen, indem die reflektierte Intensität durch die Differenz aus der eingestrahlten Intensität minus der transmittierten Intensität dividiert wird. Hierdurch wird bei der Berechnung des Farbreflexionsvermögens in den einzelnen Spektralbereichen die Berechnung in der richtigen Weise korrigiert, ohne daß es bei einem transparenten Meßgut der Hinterlegung durch Farbkacheln bedarf.
Description
Vorrichtung zur Farbmessung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Farbmessung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige Vorichtung kann z.B. der EP 0 242 725 Bl entnommen werden.
Ferner zeigt die EP 0 240 610 Bl eine Vorrichtung zur Messung der Feuchte und Dichte eines blattförmigen Materials, bei der kohärente, elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Frequenz auf das Material gerichtet und die reflektierte und trans ittierte Strahlung ausgewertet wird. Die emittierte und eingestrahlte Strahlung wird hierbei nicht erfaßt.
Wenn das Meßgut, wie beispielsweise Papier, nicht völlig opak ist, so bereitet die Farbmessung einige Schwierigkeiten. Unter Laborverhältnissen ist es möglich, das Meßgut mehrfach zu falten, damit eine völlige Opazität erreicht wird, während dies an laufenden einlagigen Bahnen in Papiermaschinen nicht möglich ist. Stand der Technik in diesem Zusammenhang ist es daher, einen künstlichen Hintergrund zu erzeugen. Zu diesem
Zweck werden Farbkacheln, deren Farbe auf das zu messende Gut abgestimmt ist, hinter das Meßgut gebracht. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß schon durch geringe Abstände zwischen Meßgut und Farbkachel ein Fehler in der Farbmessung entsteht. Darüber hinaus ist oftmals die Vielfalt der Papiere, die auf einer Maschine
erzeugt werden, sehr groß und es kann daher nicht immer die Farbkachel mit der richtigen Farbe hinterlegt werden.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur
Farbmessung anzugeben, die unabhängig von der Opazität und ohne das Erfordernis der Hinterlegung des Meßgutes eine genaue Farbmessung ermöglicht.
Die Lösung diesere Aufgabe gelingt gemäß den kenn¬ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden das der Erfindung zugrundeliegende Problem und seine Lösung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das spektrale Reflexionsvermögen eines
Meßgutes in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts mit der Schichtdicke als Parameter; Fig. 2 das spektrale Reflexionsvermögen eines Meßgutes in Abhängigkeit von der
Wellenlänge mit dem Abstand einer Hinterlegung desselben als Parameter; Fig. 3 eine Vorrichtung zur Farbmessung gemäß dem Stand der Technik; und Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur
Farbmessung.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß über den bei der Farb¬ messung interessierenden spektralen Wellenlängenbereich das Reflexionsvermögen, welches bei der Farbmessung ausgewertet wird, stark unterschiedliche Werte in
Abhängigkeit von der Schichtdicke des zu messenden Materials aufweist.
In gleicher Weise zeigt Fig. 2, daß bei einer Hinterlegung des Meßgutes mit einer ausgewählten
Farbkachel das Reflexionsvermögen stark unterschiedliche Werte aufweist, je nachdem, wie groß der Abstand zwischen Meßgut und Farbkachel ist.
Fig. 3 zeigt eine bekannte Vorrichtung zur Farbmessung, die mit den vorstehend erwähnten Nachteilen behaftet ist.
Eine Materialbahn 10, vorzugsweise aus Papier, verläuft zwischen dem Unterteil 12 und dem Oberteil 14 eines Meßkopfes, der quer zu der laufenden Materialbahn 10 bewegt wird oder stationär zu dieser angeordnet ist. In dem Oberteil 14 sind auf einem Oktogon Farbkacheln 16 unterschiedlicher Farbe angeordnet, die über eine Hintergrund-Steuerung 18 in eine Position gebracht werden können, wo sie die Materialbahn 10 hinterlegen.
In dem Unterteil 12 ist eine Xenon-Blitzlicht-Ringlampe 20 angeordnet, deren Licht über einen Strahlteiler 22 einmal zu der Materialbahn 10 reflektiert wird und zum andern durch den Strahlteiler 22 auf einen Referenz- Meßort 24 fällt. Das von der Materialbahn 10 reflektierte Licht wird an einem Meßort 26 erfaßt. Da die Xenon- Blitzlicht-Ringlampe 20 ein bis in den UV-Bereich reichendes Spektrum aufweist, und die UV-Anteile im auf die Materialbahn 10 geworfenen Licht dort Licht im sichtbaren Bereich erzeugen, wenn die Materialbahn optische Aufheller enthält, das am Meßort 26 erfaßt wird und die Messung verfälscht, ist unterhalb und symmetrisch zu dem Strahlteiler 22 eine weitere Xenon-Blitzlicht- Ringlampe 20' angeordnet und der Strahlteiler 22 ist mit der Eigenschaft eines UV-Filters versehen. Beide Ringlampen 20, 20* werden abwechselnd betätigt, so daß
sowohl am eigentlichen Meßort 26 als auch am Referenz- Meßort 24 abwechselnd Licht empfangen wird, das die UV- Anteile bzw. durch die UV-Anteile hervorgerufenes Licht nicht enthält, wodurch die Genauigkeit der Messung verbessert wird.
Die am Meβort 26 und am Referenz-Meβort 24 empfangene Lichtstrahlung wird jeweils über Faserbündel 28, 28' und eine Faseroptik 30, 30' auf optische Filter 32, 32* geführt, hinter denen Photodioden 34, 34' angeordnet sind, die die Signale in den unterschiedlichen Spektralbereichen erfassen. Über eine Signal¬ behandlungseinrichtung 36 werden diese Signale einem Rechner 38 zugeführt, der das Farb-Reflexionsvermögen in den einzelnen Spektralbereichen aus dem Verhältnis der reflektierten Intensität zu der eingestrahlten Intensität berechnet. Der Rechner steuert über die Hintergrund- Steuerung 18 die Auswahl der entsprechenden Farbkachel 16. Zudem steuert er die abwechselnde Einschaltung der Ringlampen 20, 20'.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 3 durch die Anordnung eines zusätzlichen Meßortes 40 für den Empfang des durch die Materialbahn 10 transmittierten Lichtes im Oberteil 14 des Meßwagens, wobei die Meßsignale wiederum über ein Faserbündel 28" und eine Faseroptik 30" auf optische Filter 32" geführt werden, hinter denen Photodioden 34" angeordnet sind. Die Signale der Photodioden 34" werden ggf. nach einer entsprechenden Signalbehandlung dem Rechner 38 zugeführt, welcher das Farb-Reflexionsvermögen in den einzelnen Spektralbereichen gemäß folgender Beziehung berechnet:
reflektierte Intensität
Farbreflexionsvermögen = eingestrahlte Intensität - transmittierte
Intensität
Durch diese Berechnung wird das Farbreflexionsvermögen in der richtigen Weise korrigiert. Hierbei ist anzumerken, daß die Korrektur für jede Wellenlänge individuell durchgeführt wird.
Claims
1. Vorrichtung zur Farbmessung an Materialbahnen, insbesondere an Papierbahnen, durch Messung des Farbreflexionsvermögens, mit einer Lichtquelle zur Vorgabe eines auf die Materialbahn gerichteten Lichtstrahles und zur Erzeugung eines Referenz¬ lichtstrahles, sowie mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der Intensität des von der Materialbahn reflektierten Lichtes in einer Vielzahl von
Spektralbereichen und einer Referenz-Meßeinrichtung zur Erfassung der Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichtes in einer Vielzahl von Spektral¬ bereichen, und mit einer Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der Signale beider Meßeinrichtungen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine weitere Meßeinrichtung (40) zur Erfassung des durch die Materialbahn (10) hindurchtretenden Lichts angeordnet ist und daß die Auswerteeinrichtung (38) bei der Bestimmung des Farbreflexionsvermögens die in der Vielzahl von Spektralbereichen transmittierte Intensität von der eingestrahlten Intensität jeweils subtrahiert
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , daß die weitere Meßeinrichtung (40) für das transmittierte Licht in einem Teil (14) eines Meßwagens angeordnet ist, dessen anderer Teil die Lichtquelle (20,20') und die Meßeinrichtung (26) für das reflektierte Licht sowie die Referenz-Meßeinrichtung für das eingestrahlte Licht enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e - k e n n z e i c h n e t , daß das reflektierte, das eingestrahlte und das transmittierte Licht jeweils über Faserbündel (28,28' ,28") , eine Faseroptik (30,30' ,30") und optische Filter (32,32',32") auf Photodioden (34,34• ,34") geworfen wird, deren Signale der Auswerteeinrichtung (38) zugeführt werden.
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