用組合測量確定表面特徵的設備和方法

2023-04-22 22:46:36

專利名稱：用組合測量確定表面特徵的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定表面特徵的設備和方法。本發明中描述的是汽車油漆表面，但值得強調的是，本發明的設備也可以用於其他表面，特別是高光潔度表面，比如說家具或者地板表面。
背景技術：
物品或其表面(特別是汽車表面)的視覺表現主要受到其表面特徵的影響。由於人眼只能對表面特徵進行有限的客觀評價，因此就需要藉助工具或設備對表面特徵進行定性和定量測定。測定的表面特徵有諸如光潔度、橘皮狀表面缺陷、顏色、宏觀或微觀結構、圖像清晰度、反射光霧、表面結構，和/或表面形貌等指標。之前被我們廣為熟知的設備是由輻射裝置將輻射光線投射到被測表面上並使用探測器接收並評估從被測表面上反射或散射出的輻射光線。專利DE 10330071A1描繪的正是這種檢測表面特徵的設備和方法。這份專利文件闡述了一個發射輻射線到被測表面的輻射裝置和一個接收從被測表面散射出來的輻射線的探測裝置。另外，在該專利中還提到一種能夠使輻射線以預設角度對準被測表面的工具。因此，專利DE 10330071A1所涉及的整個範疇都體現在當今的應用中。此外，專利DE 10330071A1描述了另一個將光線投射到被測表面上的輻射裝置， 以及一個接受從被測表面反射回來的光線的探測裝置。該輻射裝置被安裝在與垂直於被測表面的方向成一個特定角度的位置上，這個角度大於45°並且約為70°。但是這樣的設置方案並不適用於諸如汽車油漆表面等高光潔度的表面，因為這種觀察角度的幾何構造導致光潔度特徵的改變對於入射到該探測器中的光線強度的變化影響很小。這一點在下面的圖示中將得以更詳細的解釋。因此，在專利DE 10330071A1中所描述的這種設備對高反光或者高光潔度表面的光潔度測量具有一定的局限性。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種特別適用於對反光表面進行測量的設備和方法。除此之外，顏色測量在工業上，用於檢測顏色過渡，尤其是相鄰部件之間(比如汽車車門)的顏色過渡。為此，使用具有45°幾何結構或球形結構(如國際標準中所述)的顏色測量裝置。然而，只有當兩個樣品的光潔度一致時或至少能夠進行明確並且客觀的比較時，在這種情況中用於作為對比測量的顏色測量才具有意義。因為該光潔度對於用上述顏色測量裝置測得的色調有非常顯著的影響。本發明的另一目的也是進一步考慮了表面特性和顏色特性之間的關系所做出的進一步的發明創造。根據本發明，用於確定表面特徵的設備包括一向被測表面發射輻射線的第一輻射裝置。除此之外，該設備至少還包括一個第一輻射探測裝置，該探測裝置接收從至少一個輻射裝置發出的並且隨後從被測表面散射出的至少部分輻射線，並且輸出至少一種標識所接收到的輻射線或者該輻射線的至少一種物理特性的檢測信號。另外，為了對被測表面進行光潔度測量，該設備還設置有一第二輻射裝置和一第二輻射探測裝置。該第二輻射裝置以一個預設的入射角向被測表面發射輻射線並且該第二輻射探測裝置接收從該第二輻射裝置發射的並且隨後從被測表面反射出的至少部分射線。根據本發明，該第二輻射裝置向該被測表面發射的輻射線的入射角不高於50°， 較佳地不高於30°，更佳地不高於20°，該入射角為該輻射線與該被測表面的法線構成的角度。本發明提出將對散射的輻射線的檢測與對反射的輻射線的檢測結合在一起。由此，尤為有利的是能夠對相同的表面進行光潔度檢測和散射光檢測(或顏色檢測)。在該結合中，該第一輻射裝置和該第一輻射探測裝置有利於實施顏色檢測。較佳地，實質上，這裡的兩個輻射裝置向該被測表面的同一區域或者同樣的幾何位置發射輻射線。此處所述的對兩個檢測變量的結合尤其適合於顏色檢測。特別地，對高反射表面進行顏色和光潔度檢測相結合，是為了通過這種方式得到被測表面的整體印象。在本說明書中所述的「光潔度檢測」應該理解為通過反射實現的檢測。因此，在樣品的光潔度和色調會發生改變的情況下，顏色檢測和光潔度檢測的結合更有助於評定兩個樣品的光學或者視覺等同性(或者更普通的是，可比較性)。除此之外，該第一輻射裝置也可以適用於探測顏色或者顏色結構，並且尤其是探測具有不同顏色的表面或者結構。由此，能夠得以檢測特效顏料的特徵，如其尺寸(size) 或者顏色。從這個意義上看，例如像一個CXD相機就適合作為輻射探測裝置。為了使得顏色檢測得以實現，例如在發射端使用不同波長的LED，在接收端使用濾波器陣列、光學光柵或者其他的多色儀。也可使第一和第二輻射探測裝置重疊，即一個輻射探測裝置執行兩個輻射探測裝置的功能。但是較佳地是，使用執行兩種檢測的兩個不同的輻射探測裝置。在一不同的情況下，該第一輻射探測裝置接受被散射的輻射線的一空間分辨圖像。這就是說，獲得了一張被測表面的圖像。然而，還有可能並且較佳地是，僅確定入射的輻射線的入射強度。該第二輻射探測裝置是一僅進行集成測量的探測裝置，即確定入射到該第二輻射探測裝置上的輻射線的強度。然而，第二輻射探測裝置也可實現對入射到其上的輻射線進行空間分辨評價，從而算出一所謂的確定圍繞反射軸的輻射線分布的角度曲線，比如，反射方向在5°到10° 之間，並且在反射平面內更好。比如，直線陣傳感器就可以用在這裡。較佳地，第二輻射探測裝置也輸出至少一種檢測信號，該檢測信號用於表徵入射到該第二輻射探測裝置上的輻射線的至少一種物理特徵。更佳地，該第二輻射探測裝置判定入射到其上的輻射線的強度。較佳地，在輻射路線上通過光學濾波器進行一光譜調整，目的是為了模擬出人眼靈敏度的光譜曲線。較佳地，該設備包括用於預防該第二輻射裝置的輻射線與該第一輻射探測裝置相遇的工具。這些工具可能是例如一個控制裝置，這個裝置可以使得該第一輻射裝置和第二輻射裝置的輻射之間產生時間延遲，並且使分別與該些輻射裝置相關的探測裝置以相應的時間延遲進行檢測。較佳地，該第一輻射探測裝置以一個與一垂直等分線夾角非常小的角度觀察該表面，該角度較佳地小於15°。根據本發明，以一個小於50°的角度進行設置的該第二輻射探測裝置，尤其適合於對高反射性平面，諸如汽車漆身表面的檢測。較佳地，該第二輻射裝置發射的輻射線的輻射角在15°到50°之間，較佳地在 15°到40°之間，更佳地在15°到30°之間，尤其更佳地是約20°。較佳地，該第二輻射探測裝置發出一個用於標識入射輻射線特徵的信號。在本發明一較佳的實施方式中，該裝置具有一對該被測表面進行光潔度檢測的一第三輻射裝置和第三輻射探測裝置，該第三輻射裝置以一個預設的第二入射角向被測表面發射輻射線，並且該第三輻射探測裝置接收由該第三輻射裝置發出的並且隨後由該被測表面反射出來的至少部分射線。較佳地，該第三輻射探測裝置也發送至少一種用於表徵至少一種輻射線物理特徵的檢測信號。較佳地，該第三輻射探測裝置檢測投射到其上的輻射線強度。然而，在這裡實現由輻射線捕捉的局部解析來進行的角度測量方法也是可能的。較佳地，相對於該被測表面的法線方向有一第二入射角，該第三輻射裝置以該第二入射角向該被測表面投射輻射線，該入射角大於30°。較佳地，該第二入射角大於該第一入射角，並且該第二入射角為40°到80°，較佳地為50°到70°，更佳地為55°到65°。該第二輻射裝置用一種更有利的方式使得對更粗糙表面的檢測成為可能，這將在接下來的內容中得以闡述。由於這三種檢測裝置的結合，使對不同表面更好地進行評價成為可能。在另一較佳的實施方式中，該設備具有用於對該被測表面進行光潔度檢測的一第四輻射裝置和一第四輻射探測裝置，該第四輻射裝置以一預設的第三入射角向該被測表面投射輻射線，並且該第四輻射探測裝置接受由該第四輻射裝置發出的並且隨後由該被測表面反射出來的至少部分射線。較佳地，相對於該被測表面的法線方向有一第三入射角，該第三輻射裝置以該第三入射角向該被測表面投射輻射線，該入射角大於80°。在該實施方式中，總共採用三個輻射裝置和三個輻射探測裝置進行光潔度檢測， 並且在不同的角度進行的檢測彼此相互獨立地進行。較佳地，每個輻射裝置都可以被單獨控制。可以發現，通過這三種測量表面特徵的幾何方法的複雜的檢測方法，我們可以獲取關於被測表面的重要信息。同樣，這裡所選定的測量角度對我們獲得關於被測表面全面的信息是合適的。在另一較佳的實施方式中，提供有一用於向用戶輸出一檢測值的信息輸出單元， 而該檢測值則是利用該第一和第二輻射探測裝置的檢測值確定的。在另一較佳的實施方式中，該設備包含一個設置在該第一輻射裝置與該第一輻射探測裝置之間的光學路徑上(至少有時侯是採用該設置方式的)的光學隔離裝置。通過採用該光學隔離裝置，該第一輻射裝置所射出的光線將能夠按照一精確角度入射到該被測表面上。然而，也可以將該光學隔離裝置設置為防止該輻射裝置對該被測表面進行直接照射。較佳地，該光學隔離裝置具有至少一個至少部分地相對於該光學隔離裝置的厚度以一不同於0°的特定角度延伸的開口。例如，該光學隔離裝置可以在一個預設的平面上延伸，並且輻射線以一個不垂直於該平面的角度進入該開口。較佳地，該開口附著在數個預設的孔上。例如，可以實現沿一預設角度的環周照明，相對於該被測表面的法向而言，該預設角度較佳地在20°到70°之間，更佳地在30°到60°之間，最佳地為45°。因此，該第一輻射裝置發出輻射線，該輻射線便可以通過該光學隔離裝置的該開口到達該被測表面，並且從該被測表面到達該第一輻射探測裝置。光學隔離裝置應當被理解為一種適用於阻止光學輻射線的裝置，特別地但並不唯一地，阻止可見光，或者至少部分地阻止該光傳輸到一個預定的光學路徑上。至少部分地相對於該光學隔離裝置的厚度以一不同於0°的預設角度延伸的開口應當被理解為一併非垂直於該隔離裝置的表面延伸、而是沿著一針對該目的而設的特定角度延伸的開口。較佳地，相對於該隔離裝置的垂線，該角度在30°到60°之間，並且更佳地為45°。在另一較佳的實施方式中，該第一輻射裝置將輻射線輻射進該設備的一第一殼體部分，一光學隔離裝置將該第一殼體部分與一第二殼體部分隔離開來，該第二殼體部分上具有一開口，該第一輻射探測裝置可以通過該開口對該被測表面進行觀察。這裡，來自該第一殼體部分的輻射線只能通過該開口到達該第二殼體部分。在另一較佳的實施方式中，該第一輻射探測裝置被設置為偏離一下述平面由該第二輻射裝置發出的輻射線的入射方向與從該被測表面反射的輻射線的反射方向所確定的平面。較佳地，該第一輻射探測裝置安裝在與該平面成5°到20°的位置，更佳地成5° 到15°，最佳地成5°到10°。通過這樣的設置，一方面可以實現探測裝置的幾乎垂直設置，然而另一方面，由該第一輻射裝置所發出的輻射線的任何反射線將會被阻止進入，特別是當一個用於吸收被反射的輻射線的吸收裝置(也稱為光捕捉器)被使用的時候。例如， 這樣一個吸收裝置可以相對於該平面設置在該輻射探測裝置的對面，這樣就不會有輻射線經由該表面沿著該相反方向進入該第一輻射探測裝置。該實施方式特別適合於該被測表面被漫散照射的情況，這又可以通過例如一球面幾何設計實現。在另一較佳的實施方式中，該第一殼體部分為一截球狀。通過這種方式將能夠生成特別均勻的光線。較佳地，該第一殼體部分形成有一個至少部分上可以反射(特別是漫射)輻射線的內壁。較佳地，該內壁幾乎完全是用於反射輻射線的。通過這種方式，該第一輻射裝置可以間接地照射該被測表面(最好是從多個角度入射)。更具體地說，該第一輻射裝置的數個輻射源將它們的輻射線引導至該第一殼體部分的該內壁上，並且從該內壁起輻射線將經歷多次反射，直到最終到達該被測表面。另外，還可以設置一光學隔離裝置，其可以為一光閘的形式，用於防止該第一輻射裝置對該被測表面的直接照明。因此，光線在這裡至少被散射或者反射，特別是在該第一輻射裝置與該被測表面之間的輻射路徑上，輻射線的方向將改變一次或者多次。在另一較佳的實施方式中，該第二殼體部分至少在用於觀察該被測表面的該開口所在的區域處也呈一截球狀。因此，該第二殼體部分可以實現為一烏布利希球。較佳地，該第二殼體部分的一內壁(該內壁上設置有用於觀察該被測表面的該開口)被設計為至少部分地、在較佳情況下全部地用於反射輻射線。在另一較佳的實施方式中，該設備包括一個用於支撐至少一個探測裝置的載體， 並且該載體至少部分地伸入到該第一殼體部分裡面。在專利DE 10330071A1中，該第一探測裝置安裝在該隔離裝置下面，並且因此只伸出到該第二殼體部分中。較佳地，可以在該第一殼體部分的方向上大幅地移置該探測裝置。較佳地，該隔離
7裝置限定了該第一殼體部分的邊界。通過將該探測裝置設置於該第一殼體部分中，便可以在該第二殼體部分中形成空間，以安裝該第二輻射裝置和該第二輻射探測裝置。較佳地，該載體具有一圓頂結構，在該圓頂結構中容置一探測裝置，並且較佳地，除了該探測裝置外還容置該第二輻射裝置和該第二輻射探測裝置。在另一較佳的實施方式中，該第一輻射裝置間接照射該被測表面。這就意味著光線最初就被散射或者反射了，並且特別的是，正如上面所提到的那樣，該輻射線的方向被改變了。在另一較佳的實施方式中，該第一輻射裝置具有多個光源。特別較佳的是，這些光源是發光二極體(LED)。該多個發光二極體可以擁有不同波長或顏色。另外，也可以採用白色發光二極體或者濾波發光二極體。在一優選的實施方式中，採用了一個或多個具有一第一波長的發光二極體以及一個或多個具有一第二波長的發光二極體，此外還採用了一控制裝置，該控制裝置用於以一時序控制這些不同的發光二極體或者光源。由此，該第一輻射探測裝置可以用於接收多個圖像，這樣便可以獲得一經由不同顏色而實現的評價。通過這種方式可以實現對被測表面的精確分類。然而，也可以在該照明裝置與該輻射線接收器之間的光學路徑上設置顏色過濾元件或者濾光輪等等。在另一較佳的實施方式中，該設備包括一個用於控制該輻射裝置和該輻射探測裝置的控制裝置。因此，這些輻射裝置被控制為較佳地並非連續地、而是以一種脈衝的方式發射輻射線或光線。另外，該控制裝置使得該第一輻射裝置的光線發射相對於該第二輻射裝置的光線發射有一時延。由此，兩種檢測不會彼此幹涉。通過這種方法，還可以評定環境光線的影響並且通過一種合適的方式校正這種影響。另外，該設備還可以包括一操作單元，該操作單元使用戶能夠選擇哪些輻射裝置將被激活。另外，該控制裝置也控制各個輻射探測裝置，這樣，例如響應於一發射至該表面的相應光脈衝，對輻射線或圖像的捕捉可以被觸發。較佳地，整個該殼體只有一個與外界相通的開口，即，通過該開口可以對該表面進行觀測。通過這種方式，可以防止任何外部的光線進入該殼體。在另一較佳的實施方式中，該設備還包括一個移動元件，用於使該設備相對於一被測表面移動。在這種情況下，比如可以在該裝置上安裝輪子，特別較佳地是再配備一距離測量裝置。因此，該設備便可以較佳地在測量過程中相對於一被測物體移動，此外還可以確定相對於該被測表面所經歷的行程路徑。然而，該設備也可以由一機械手臂引導，這樣便可以實現對該設備相對於該被測物體的一較佳的位置探測。本發明進一步地提供了一種用於光學性地檢測表面，特別是檢測光潔表面的方法。本發明中，輻射線由一第一輻射裝置發射到一被測表面，通過至少一第一輻射探測裝置接收由該至少一個輻射裝置發出的且隨後從該被測表面散射開來的至少部分輻射線，並且輸出至少一種表徵了被接收的該輻射線特性的檢測信號。另外，通過一第二輻射裝置，輻射線按預設的入射角度射向該被測表面，並且該第二輻射探測裝置接收由該第二輻射裝置發出的且隨後從該被測表面反射開來的至少部分輻射線。通過這種方式獲得的散射和反射的特性可以在質保過程中用來檢驗一檢測對象是否在一定的公差內。這些數據也可以用來根據該檢測對象的表面確定相應的油漆配方。汽車修理就是對此的一個例子。為了確定相應的油漆配方，可以將檢測值與一個存有大量配方的資料庫進行比對，並通過檢測到的參數選擇或確定配方。藉助於這些數據，油漆配方也可以由一油漆配方軟體計算出來。根據本發明，該第二輻射裝置向該被測表面進行輻射的入射角不超過50°，其中該入射角為入射方向相對於該被測表面的法向的夾角。因此，較佳地同時進行對散射到該被測表面上的輻射線的測量和對由該被測表面反射出來的輻射線的測量。較佳地，將由這兩種檢測方法所得到的檢測結果相互結合。更有利的是，這兩種檢測方法針對該被測表面的同一部分進行。進一步的優點和具體化措施可以參見附圖。


圖1為本發明一設備的一第一實施方式；圖2為本發明一設備的一第二實施方式；圖3為圖2所示設備的另一視圖；圖4為用於闡述本發明存在的問題的圖表；並且圖5為本發明另一實施方式的原理圖。附圖標記列表1 設備2 輻射裝置2a，b 光源，LED3 殼體4 探測裝置，輻射探測裝置8 第一殼體部分9 開口10 被測表面11 隔離裝置12 第二輻射裝置12a 光源12b 透鏡裝置14 探測裝置，第二輻射探測裝置14b 透鏡裝置18 可選第一輻射裝置22 第三輻射裝置24 輻射探測裝置24a 透鏡裝置28 第二殼體部分32 內壁36 載體38 第二殼體部分的內壁
39 支架42 開口a 角度a， 反射角b 角度b， 反射角c 角度d 角度E 平面K1-K3 曲線M 垂直等分線S1-S3輻射方向輻射方向X 另一個入射方向
具體實施例方式圖1為第一實施方式中的本發明設備的示意圖。該設備1包括一殼體3，該殼體3 具有一第一殼體部分8和一第二殼體部分觀。此處，該些殼體部分8和觀相互能夠分離。 在該第二殼體部分觀上設有一開口 9，輻射線通過該開口 9射出，通過這種方式對一被測表面10，例如汽車車身區域進行觀察。在該第一殼體部分8內設有一(未詳細示出的)輻射裝置2，此處該輻射裝置2具有在該第一殼體部分8內部產生光線的多個輻射光源。較佳地，這些光在該第一殼體部分8 內的可反射內壁32上被多次反射並最終通過一開口 42到達該第二殼體部分觀，該開口 42 被設置在一隔離裝置11上並且該開口較佳地被設計成不具反射性。通過這樣的方式，所產生的高反射的並且漫射開的輻射線能夠仍舊以一預設的角度到達該被測表面，該角度由該開口 42的傾斜位置所確定。在圖1所示的實施方式中，該開口 42相對一垂直等分線M的傾斜角為45°，這就使得該輻射線(Si)以45°投射到該被測表面10上。此處的該開口 42實質上是環形的，這樣輻射線或者光線(以圓錐的形狀)從各個方向投射到該被測表面10上，每個輻射線或光線的投射角度都是45°。然而，也可安裝(未示出的)多個將該隔離裝置支撐在該殼體3 的內壁上的梁腹(德文原文Mege)。第二型腔的內壁被設計來吸收輻射。從被測表面10散射出來的輻射線穿過該輻射探測裝置4所在的方向，該輻射探測裝置用於接收該被測表面10的一空間分辨圖像。此處，該輻射探測裝置4還可以是一集成散射光線的光電管。因此，該輻射探測裝置可包含一個CCD晶片或者類似的用於接收空間分辨圖像的元件。附圖標記12代表的是一第二輻射裝置，該輻射裝置依次將輻射線引導到該被測表面10上。此處，該輻射線的入射角為角度a，該角度a為10° 30°，較佳地為約20°。 從該被測表面反射出來的輻射線被一輻射探測裝置14接收，並由此判定該表面的光潔度。 在用這種結構測量時，特別是對於高反射性表面而言，用於表徵被測表面光潔度特徵的被反射的輻射線的比例在較大範圍內波動。該第二輻射裝置還包含一個諸如可以發出白光的光源12a，如LED。附圖標記12b和14b依次代表用於對被反射的輻射線進行成像的透鏡裝置。探測器14例如可作為強度測量裝置。附圖標記22代表一第三輻射裝置，該裝置沿著路徑S3同樣將輻射線入射到該被測表面10上。此處，輻射線是以與該垂直等分線M成一角度b的入射角進行投射的，該角度b為40° -90°，較佳地為50° -90°，更佳地為60° -90°。較佳地，此處採用60°區間的入射角。同樣具有一個透鏡24b的一第三輻射探測裝置M檢測從被測表面10反射出來的輻射線。因此，該第三輻射探測裝置被設置在與該垂直等分線M成一角度b』的位置上，角度b』為一反射角。角度b和角度b』，角度a和角度a』是相等的(鏡面效應)。為了檢測極度粗糙的樣品，還能夠集成一第四檢測裝置，該第四檢測裝置區別於其他光潔度測量裝置的地方在於其採用一個大於70°，較佳地為80° -90°的大檢測角度進行檢測。圖2為本發明設備的另一實施方式，為了便於說明，在圖2中的設備為旋轉了 90° 後的設備。此處，仍然可以看到該第二輻射裝置12和該第三輻射裝置22。同樣，在該第一殼體部分8內設置有多個光源2a，每一個光源都照射該殼體部分8的內部空間。附圖標記 38代表的是該第二殼體部分的內壁，設計該內壁的目的是為了反射輻射線。可以發現，這兩個輻射裝置被設置在離該第二殼體部分觀的內側很遠的位置。在本圖中，還可看見該第一輻射探測裝置4。該輻射探測裝置相對於圖1中定義的平面E傾斜一個角度d。該角度d為6° ° -14°，較佳地是6° -10°，更佳地約為8°。 通過這個傾斜度，使從該表面反射出來的輻射線(來自該第二和第三輻射裝置或者來自具有反射性的殼體表面)儘可能少地進入該第一輻射探測裝置，而該第一輻射探測裝置實質上僅接收被散射的輻射線。圖3展示的是把圖2視圖旋轉90°後的視圖。可以看到，該第二輻射裝置12和第二輻射探測裝置14被設置在一載體36上並且部分伸入到該第一殼體部分1內。通過將該第二輻射裝置和該第二輻射探測裝置的向上移置，使得在該殼體內調整該第一輻射探測裝置得以實現。附圖標記M代表的是垂直等分線。該載體能夠通過一支架被懸置在該第一殼體部分上。此處，附圖標記加和2b表示的是光源，如LED，該些光源被設置在該第一殼體部分8的壁上。在該實施方式中，各個LEDh和2b沿著一環形設置，通過這種方式能夠從各個方向投射到該第一殼體部分8內。另外，這裡安裝了一個(未示出)的控制裝置，該控制裝置用於控制各個光源2a、2b…並且通過這種方式實現對該第一殼體部分8內部的照射。正如上文所述，該第二殼體部分觀在其開口區域也被設計成截球形。圖4為用於說明各種反射性能的圖示。此處，三條不同曲線Kl到K3依次是85°、 60°和20°三個不同測量幾何條件下的反射特性。正如圖1所示，這三個角度標線詳細地顯示出如圖1所述的該第二和第三輻射裝置各自的入射幾何條件。X軸此處表示表徵表面光潔度特徵的任意單位。Y軸表示各種材料的反射性或反射比。可以看到，反射性差的平面在低光潔度區域中的光潔度變化開始時非常明顯，隨後該曲線變得平坦。在幾何條件為
1120°的情況下，該反射特徵開始僅緩慢上升，隨後大幅度增長。數學上，將這種反射率與入射角之間的相關性或高光潔度表面其反射角較小的這種偏好稱作非涅耳規則。除此之外，可將該殼體設計成球形或者類球形的形狀，並且至少有一輻射裝置，並且較佳地，還有一輻射探測裝置(該探測裝置較佳地不設置在相對該輻射裝置的反射角上)被集成在該壁上，或者從外面穿過該壁照射該球形表面。從這方面看，該輻射裝置和該輻射探測裝置特別適用在顏色檢測上。較佳地，應避免對該被測表面的直接照射。此處，用於進行光潔度檢測的該第二輻射裝置和該第二輻射探測裝置較佳地被設置在與該被測表面法向成小於50°角的位置上，並且此處，正如在上述實施方式中所述的那樣，該入射角和該探測角實質上是鏡像對稱的。該輻射裝置和該輻射探測裝置都可設計成管的形式嵌入在該(如果必須是球形的)殼體的壁中。這些管與該殼壁的內表面齊平，這些管子可以向內突出或者向外偏移。圖5為本發明另一設備的原理圖。此處顯示了另一輻射裝置2，該輻射裝置2使光線以一個特定角度入射到該被測表面上，此處該特定角度為45°。除了上述輻射裝置2以外，或者為了替代該輻射裝置2，還可設置多個輻射裝置，這些輻照裝置以所述的角度(沿該輻射方向X)照射該被測表面或者還可設置一迴轉式輻射裝置18，該輻射裝置以45°的角度環向地照射該被測表面。此處的該第一輻射探測裝置4以與該被測表面成90°的方式設置。由此，一相應殼體的內表面被製造成能夠吸收輻射，或者特別是以一種不同的方式確保對該被測表面的照射僅在一特定角度下進行，此處該特定角度為45°。此處該第二輻射裝置12和該第二輻射探測裝置14仍舊再次被用於執行光潔度檢測。該第二輻射探測裝置由此被設置成用於接收從該被測表面反射而來的光線。本申請文件中公開的所有權利要求中的技術特徵對於本發明都是必要的，在這個範圍內無論所述單個技術特徵還是它們的組合，相對於現有技術都具有新穎性。
權利要求
1.一種用於測定被測表面(10)的表面特徵的設備(1)，該設備包括至少一個向該被測表面(10)上發射輻射線的第一輻射裝置O)以及至少一個第一輻射探測裝置G)，該第一輻射探測裝置接收由該至少一個輻射裝置( 發出的且隨後從該被測表面(10)散射開來的至少部分輻射線、並且輸出至少一種標識被接收的輻射線的特性的檢測信號，該設備還包括用於對該被測表面(10)進行光澤度檢測的一第二輻射裝置(1 和一第二輻射探測裝置(14)，其中，該第二輻射裝置(1 以一個預設的入射角度(a)向該被測表面(10)發射輻射線，並且該第二輻射探測裝置(14)接收由至少該第二輻射裝置(1 輻射出的且隨後從該被測表面(10)反射出來的至少部分輻射線，其特徵在於，該第二輻射裝置(1 向該被測表面(10)發射輻射線的該入射角度(a)不大於50°， 該入射角度為輻射線的入射方向與該被測表面(10)的一法線方向(M)所成的角度。
2.如權利要求1所述的設備(1)，其特徵在於，該設備包括用於對該被測表面進行光澤度檢測的一第三輻射裝置0 和一第三輻射探測裝置(M)，該第三輻射裝置0 以一個預設的第二入射角度(b)向該被測表面(10)發射輻射線，該第三輻射探測裝置04)接收由該第三輻射裝置02)發出的且隨後從該被測表面(10)反射出來的至少部分輻射線。
3.如權利要求2所述的設備(1)，其特徵在於，該第二輻射裝置(1 向該被測表面 (10)發射輻射線的該第二入射角度(b)為至少30°，該第二入射角度為輻射線的入射方向與該被測表面(10)的一法線方向(R)所成的角度。
4.如權利要求1所述的設備(1)，其特徵在於，該設備包括用於對該被測表面進行光澤度檢測的一第四輻射裝置0 和一第四輻射探測裝置(M)，該第四輻射裝置0 以一個預設的第三入射角度向該被測表面(10)發射輻射線，該第四輻射探測裝置04)接收由該第四輻射裝置02)發出的且隨後從該被測表面(10)反射出來的至少部分輻射線。
5.如權利要求4所述的設備(1)，其特徵在於，該第三輻射裝置0 向該被測表面 (10)發射輻射線的該第三入射角度(b)大於80°，該第三入射角度為輻射線的入射方向與該被測表面(10)的一法線方向(R)所成的角度。
6.如上述權利要求中的至少一項所述的設備，其特徵在於，該設備包括一個安裝在該第一輻射裝置O)與該第一輻射探測裝置(4)之間的光學路徑上的光學隔離裝置(11)。
7.如權利要求6所述的設備，其特徵在於，該第一輻射裝置向該設備(1)的一第一殼體部分(8)內發射輻射線，並且該光學隔離裝置(11)使該第一殼體部分(8)與一第二殼體部分08)隔離開來，該第二殼體部分08)上具有一個開口(9)，該第一輻射探測裝置(4)能夠通過該開口(9)對該被測表面(10)進行觀測。
8.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第一輻射探測裝置被設置為偏離一平面(E)，該平面(E)由該第二輻射裝置(1 發射輻射線的入射方向(Rl) 與從該被測表面反射的輻射線的反射方向(R2)所確定。
9.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第一殼體部分(8)呈截球狀。
10.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第一殼體部分(8) 的一內壁(32)被形成為至少部分地用於反射輻射線。
11.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第二殼體部分08)的一內壁(34)被形成為至少部分地用於吸收輻射線。
12.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第二殼體部分08) 的一內壁(34)被形成為至少部分地用於反射輻射線。
13.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該設備包括一個用於支撐至少一個探測裝置的載體(36)，並且該載體(36)伸入到該第一殼體部分(8)內。
14.如上述權利要求中的至少一項所述的設備(1)，其特徵在於，該第一輻射裝置(2) 間接照射該被測表面(10)。
15.一種專門用於對被測表面特別是對光澤的被測表面(10)進行光學測定的方法，其中，由一第一輻射裝置O)向該被測表面(10)發射輻射線，並通過至少一第一輻射探測裝置(4)接收由至少一個輻射裝置( 發出的且隨後從該被測表面(10)散射開來的至少部分輻射線、以及輸出至少一種標識著被接收的輻射線的特性的檢測信號，其中，一第二輻射裝置(1 還以一個預設的入射角度(a)向該被測表面(10)發射輻射線，並且通過一第二輻射探測裝置(14)接收由該第二輻射裝置(1 發出的且隨後從該被測表面(10)反射出來的至少部分輻射線，其特徵在於，該第二輻射裝置(1 向該被測表面(10)發射輻射線的該入射角度(a)不大於50°， 該入射角度為輻射線的入射方向與該被測表面(10)的法線方向(M)所成的角度。
全文摘要
一種用組合測量確定表面特徵的設備和方法。該設備包括至少一個向該被測表面發射輻射線的第一輻射裝置以及至少一個第一輻射探測裝置，該第一輻射探測裝置接收由至少一個輻射裝置發出的、從該被測表面散射開來的至少部分輻射線、並輸出至少一種標識所接收到的輻射線的特性的檢測信號，還包括用於對該被測表面進行光澤度檢測的第二輻射裝置和第二輻射探測裝置，該第二輻射裝置以預設的入射角度向該被測表面發射輻射線，該第二輻射探測裝置接收由至少該第二輻射裝置輻射出的、從該被測表面反射出來的至少部分輻射線。該第二輻射裝置向該被測表面發射輻射線的該入射角度不大於50°，該入射角度為輻射線的入射方向與該被測表面的法線方向所成的角度。
文檔編號G01N21/57GK102384899SQ201110224798
公開日2012年3月21日 申請日期2011年7月28日 優先權日2010年7月28日
發明者彼得·施瓦茨 申請人:畢克-加特納有限責任公司