檢測表面性質(zhì)的設(shè)備和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測表面性質(zhì)的設(shè)備和方法，特別是指檢測光學(xué)表面性質(zhì)例如特別但不限于顏色、色序(colour progress1n)、表面光潔度等。
【背景技術(shù)】
[0002]這類設(shè)備已經(jīng)很久從現(xiàn)有技術(shù)中可知。高質(zhì)量的表面，例如特別是車身油漆，經(jīng)常具有在廣泛不同的光學(xué)性質(zhì)上的多樣性。在某些條件下，有助于客觀測定這些光學(xué)性質(zhì)，或者測量以獲得這些光學(xué)性質(zhì)在不同照明下是如何起作用的。為此，通過各種設(shè)備和方法能夠測定這些表面性質(zhì)已經(jīng)從現(xiàn)有技術(shù)中可知。通過這種方法，US 2007/0206195描述了例如一種用于測定表面性質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備具有多個探測器元件，該探測器元件能夠探測待檢測表面的散射輻射。各種濾波元件能夠在不同情況下借助循環(huán)帶被插至這些探測器裝置前方。在這種情況下，該設(shè)備可以在工作和生產(chǎn)上都相對復(fù)雜。此外，由于這種配置，不能探測某些效應(yīng)例如待測定表面的熒光性，因為樣品沒有被不同波長的光線連續(xù)地照射，同時探測光線被光譜分解。
[0003]US 7，433，055B2同樣描述了一種用于檢測光學(xué)表面性質(zhì)的設(shè)備，該設(shè)備在此情況下具有載體，該載體上配置有具有不同發(fā)射光譜的多種光源。這樣，可以通過不同性質(zhì)的光獲得待檢測表面的應(yīng)力。
[0004]然而，該設(shè)備具有以下缺點:需要向配置在可移動載體上的單個光源提供電流。此夕卜，這種單個光源的損壞必須替換整個載體。就本申請的說明而言，關(guān)于發(fā)射光譜的光源的詳細(xì)特征和選擇是額外必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的在于可提供一種表面性質(zhì)檢測設(shè)備和表面性質(zhì)檢測方法，與從現(xiàn)有技術(shù)中可知的設(shè)備相比，能夠簡化工作和生產(chǎn)，并且不易損壞，另外提供了測量熒光性的可能性。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了獨立權(quán)利要求的主題。優(yōu)選實施例和進(jìn)一步的改進(jìn)構(gòu)成從屬權(quán)利要求的主題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一種用于表面性質(zhì)檢測的設(shè)備或者表面性質(zhì)測定設(shè)備，分別具有:外殼(也指下文的光學(xué)部件)以及光源，通過外殼上的開口將光線集中至待檢測表面；此夕卜，該設(shè)備具有第一探測器裝置，設(shè)置在外殼的內(nèi)部和/或關(guān)于被光源輻射至表面上的光線成第一預(yù)設(shè)角度地設(shè)置在外殼上；此外，該設(shè)備具有第二探測器裝置，設(shè)置在外殼的內(nèi)部和/或關(guān)于被光源輻射至表面上的光束成第二預(yù)設(shè)角度地設(shè)置在外殼上；該設(shè)備還具有第三探測器裝置，設(shè)置在外殼的內(nèi)部和/或關(guān)于被光源輻射至表面上的光束成第三預(yù)設(shè)角度地設(shè)置在外殼上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明該設(shè)備具有相互不同的光學(xué)性質(zhì)的至少兩個濾波元件，至少兩個濾波元件按照以下方式被設(shè)置在關(guān)于光源可移動的共用載體上:使得這些濾波元件中的每一個可選地能夠被帶入至位于光源和表面之間的光束路徑內(nèi)。
[0009]因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)提出了多個濾波元件應(yīng)被設(shè)置在朝向輻射的側(cè)面上，SP位于光源和待檢測表面之間。首先，這個程序似乎不能實行，因為這樣的話輻射光線的高比例功率被各個濾波元件一開始被去掉，并且對于測量不再有效。另一方面，然而，該設(shè)備提供了分別利用僅僅一個光源工作或者一種特定類型的光源工作的可能。此外，這些光源能夠以靜止的方式被設(shè)置，并且因此在可移動載體上不需要被提供電流。這樣，損壞的風(fēng)險能夠被降到最低，此外，與上文中所引用的還需要替換具有多個光源的整個載體的現(xiàn)有技術(shù)相比，光源的替換更加簡單。然而，有人指出，根據(jù)本發(fā)明的該設(shè)備以及根據(jù)本發(fā)明的該方法還能夠以僅僅兩個探測器裝置的方式使用，兩個探測器裝置記錄被表面反射和/或散射的光線。然而，第三探測器裝置或者第三測量角度分別有助于精密測量。因此，本申請人也保留要求保護(hù)僅僅具有兩個探測器裝置的該設(shè)備的權(quán)利。
[0010]此外，有必要只有一次將濾波器粘接至初級側(cè)面，但是在次級側(cè)面上有必要將濾波器設(shè)置在各個探測器前面。此外，與例如半導(dǎo)體光源相比，干擾濾波器提供了以精密的方式定義和實現(xiàn)照明的光譜輻射特性的可能。因此，邊緣陡度或總亮度例如能夠被提前確定，或者次級最大值也能以謹(jǐn)慎的方式被產(chǎn)生或被阻止。優(yōu)選地，多個濾波元件中的一個能夠在不同情況下被移動至位于光源和表面之間的光線的光束路徑內(nèi)。優(yōu)選地，兩個不同的濾波元件按照以下方式被設(shè)計:如果它們在光束內(nèi)被連續(xù)定位，在同時工作時它們基本不允許光線穿過。這兩個濾波器的通過波長范圍被清楚地區(qū)分。優(yōu)選地，與輻射裝置或各個光源或光源組相比，該設(shè)備具有更多的探測器裝置。這樣，濾波器的套數(shù)能夠保持低數(shù)量，以特別優(yōu)選的方式，能夠利用僅僅一套濾波器進(jìn)行工作。
[0011]基于濾波元件設(shè)置在朝向輻射的側(cè)面而非朝向探測器的側(cè)面上，使該表面的熒光性的測量也能夠成為可能。在光學(xué)部件內(nèi)的探測器裝置的設(shè)置被理解為:盡管探測器元件本身也許可能用幾何學(xué)被定位在光學(xué)測量空間之外，優(yōu)選地，探測器裝置按照以下方式設(shè)置:大體唯一地產(chǎn)生自光學(xué)測量空間的內(nèi)部的輻射，尤其產(chǎn)生自待檢測表面的輻射，到達(dá)探測器裝置。
[0012]優(yōu)選地，除了光線經(jīng)由其被輻射至表面上的上述開口以外，光學(xué)測量空間不具有其它的開口，通過該其它的開口光線從外部或者外界光線分別能夠進(jìn)入外殼。優(yōu)選地，腔體被形成在光學(xué)測量空間的內(nèi)部，光源和輻射裝置兩者一般分別能夠輻射光線至該腔體，
[0013]相應(yīng)地，多個探測器裝置按照以下方式被設(shè)置:它們能夠探測發(fā)生在這個空間內(nèi)的輻射。這樣，通道被設(shè)置在界定了這個空間的壁上，通過該通道由表面所散射和/或反射的輻射到達(dá)各個探測器裝置。光學(xué)元件例如鏡頭、光圈、光束擴(kuò)散器、分束器以及其它類似物能夠被設(shè)置在這些通道內(nèi)或通道上。優(yōu)選地，通過使用這些至少部分地穿過外殼的壁的通道，多個探測器裝置彼此相鄰地設(shè)置。
[0014]優(yōu)選地，各個探測器裝置被設(shè)置在一個平面內(nèi)。這意味著輻射的光線以及被探測器記錄的光線在各種情況下被定位在共用平面內(nèi)。然而，使個別的探測器裝置關(guān)于這個平面的橫向移位將成為可能。在此情況下，尤其是熒光輻射的探測器不需要與輻射源被定位在一個平面內(nèi)，因為由樣品輻射的熒光向各個方向放射。
[0015]就根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備而言，輻射至表面的光線因而能夠從不同角度由表面測定，也就是說在這些角度上各個探測器裝置被設(shè)置。這樣，能夠從不同的觀察角度觀察到表面的色彩效應(yīng)(colour impress1n)。當(dāng)待檢測表面為著色效應(yīng)的表面例如混合有顏料的所謂的彩繪效應(yīng)時，這是尤其優(yōu)選的。它們可以是例如但不限于鋁、青銅、干涉、云母、珍珠、玻璃顏料或螺旋波(helicons)。
[0016]優(yōu)選地，表面性質(zhì)為待檢測表面的色彩性質(zhì)。這樣，各個探測器裝置也能用于尤其用于測定表面的色彩性質(zhì)。
[0017]優(yōu)選地，探測器裝置作為能夠發(fā)出被探測到的輻射的強(qiáng)度數(shù)值的探測器裝置。探測器裝置還可能被用于考慮到輻射的空間分辨的分辨率，例如CCD芯片、照相機(jī)元件及其類似物。
[0018]優(yōu)選地，光學(xué)元件例如但不限于鏡頭、光圈、分束器或擴(kuò)散板被設(shè)置在光源和濾波元件之間。優(yōu)選地，光學(xué)元件例如鏡頭、光圈、擴(kuò)散板及其類似物被設(shè)置在濾波器和待檢測表面之間。
[0019]優(yōu)選地，兩個不同的濾波元件關(guān)于它們傳播的波長等級不同，即在一定程度上取決于擊中這些濾波元件的光線的波長。
[0020]同樣優(yōu)選地，使用帶通濾波器，以大體相同的間隔覆蓋可見光譜區(qū)或320至720nm的光譜區(qū)，并且在各種情況下具有例如10或20nm的通過范圍。因此優(yōu)選地，各個帶通濾波器的通過范圍在5nm和30nm之間，優(yōu)選地在8nm和25nm之間。優(yōu)選地，提供了具有不同通過范圍的帶通濾波器，例如提供了某范圍，在該范圍內(nèi)人眼特別敏感的較小的通過范圍。例如光譜的綠色范圍。
[0021]在另一優(yōu)選實施例中，該設(shè)備具有至少一個溫度測量儀器。優(yōu)選地，溫度測量儀器測定光源的溫度。這個類型的光源的輻射特性也取決于這個光源的工作溫度。還有可能的是，通過測定溫度考慮輻射特性的這些變化。然而，另外有可能的是，提供了測量儀器，測定光源的工作變量特性，例如工作電流和/或工作電壓。溫度的相關(guān)指數(shù)可以由這些參數(shù)測定。此外，還有可能的是，外界環(huán)境溫度也能夠?qū)柚鷾囟葴y量儀器測量的測量數(shù)值產(chǎn)生影響。這樣，能夠歪曲測量結(jié)果的條件能夠被探測到并被校正。
[0022]優(yōu)選地，至少一個探測器裝置為照相機(jī)，特別優(yōu)選的方式為光譜照相機(jī)。后者