專利名稱：研究具有效應(yīng)顏料的涂層的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種研究表面，特別是涂層的裝置和方法。本發(fā)明參考所謂的效應(yīng)涂層，即具有所謂的效應(yīng)顏料的那些涂層進(jìn)行描述。這種類型的效應(yīng)顏料使得所討論的涂層例如通過特定的角度到達(dá)的光而發(fā)光、閃光或在特定條件下呈現(xiàn)特定的顏色。
背景技術(shù)：
在這種情況下，最廣泛變化的效應(yīng)顏料及其最廣泛變化的光學(xué)性質(zhì)可以從現(xiàn)有技術(shù)中知道。這樣，這些效應(yīng)顏料能夠具有例如最廣泛變化的顏色變化。
從現(xiàn)有技術(shù)中已知測(cè)量?jī)x器或裝置，也用于這種類型的涂層的顏色檢測(cè)或光學(xué)檢測(cè)。在這種情況下這些裝置通常具有數(shù)個(gè)將特定的光例如標(biāo)準(zhǔn)白光以不同的角度直射(directed)到提供有涂層的各個(gè)表面上的光源。被該表面反射的輻射用彩色照相機(jī)記錄，例如CXD彩色照相機(jī)，并且由此評(píng)估這些圖像。然而在這種情況下，由于系統(tǒng)的原因這種類型的測(cè)量的準(zhǔn)確性具有局限性。這種類型的彩色圖像照相機(jī)通常具有具有數(shù)個(gè)光檢測(cè)器的陣列，這種情況下，那些用于檢測(cè)紅色光組分的檢測(cè)器、用于檢測(cè)綠色光組分的檢測(cè)器以及用于檢測(cè)藍(lán)色光組分的檢測(cè)器在每種情況下無論如何都額外地設(shè)置在稍微不同的位置。如果具有效應(yīng)顏料的這種類型的涂層用可能合適的設(shè)備記錄，如果效應(yīng)顏料反射紅顏色范圍的光，該光在特定測(cè)量中反射到用于記錄藍(lán)色或綠色光的光電元件。這種情況下，相應(yīng)的光電元件會(huì)顯示相對(duì)低的值或強(qiáng)度，這樣，該結(jié)果就是歪曲的。另外，在具有不同的光譜組成的數(shù)個(gè)輻射光源發(fā)光的情況下，各個(gè)發(fā)光光源可以被單獨(dú)地提供電流。結(jié)果，這種發(fā)光可以例如以最優(yōu)的方式調(diào)整適合于樣品或傳感器的特征，并且由此獲得每種發(fā)光的最大的測(cè)量動(dòng)態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種裝置和方法，這種裝置和方法允許特別是具有效應(yīng)顏料的涂層的更準(zhǔn)確的記錄或較少歪曲的記錄。這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求中的主題實(shí)現(xiàn)。有利的實(shí)施方式和進(jìn)一步的發(fā)展構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的主題。在根據(jù)本發(fā)明的用于研究表面的光學(xué)性質(zhì)的方法的情況下，照射器件以預(yù)先設(shè)定的相對(duì)于表面的角度將輻射照射到待研究的表面上，并且被該表面散射和/或反射的輻射或者通常被該表面?zhèn)鞑サ妮椛?至少部分地)到達(dá)以預(yù)先設(shè)定的相對(duì)于表面的檢測(cè)角設(shè)置的輻射檢測(cè)器器件，并且具有記錄黑白圖像的圖像記錄單元。在這種情況下，該輻射檢測(cè)器器件允許到達(dá)該輻射檢測(cè)器器件的所述輻射的空間分辨檢測(cè)(spatially resolveddetection)。一般而言,取代記錄黑白圖像的照相機(jī),也有可能使用在與光照射的方向成直角的平面上只有一種類型的圖像記錄元件的照相機(jī)，該照相機(jī)或該照相機(jī)的每一個(gè)單獨(dú)的圖像記錄元件不僅能夠提供關(guān)于輻射的強(qiáng)度的信息，并且能夠提供關(guān)于照射波長(zhǎng)的信息。這可以通過在照射方向上設(shè)置的一個(gè)在另一個(gè)之后的不同的顏色組分的像素來完成。
根據(jù)本發(fā)明，照射器件將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射直射到表面上，并且圖像記錄單元記錄從該表面散射和/或反射的(也就是通常所說的傳播)這些光束的第一空間分辨圖像(spatially resolved image)。另外,照射器件將第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的福射直射到表面上，并且圖像記錄單元記錄從該表面散射和/或反射的該輻射的第二空間分辨圖像。在這種情況下，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射彼此之間至少部分地不同，并且這些輻射在時(shí)間方面至少部分錯(cuò)開地到達(dá)該表面。然而，在這種情況下，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射以相同的入射角照射到表面上?？臻g分辨圖像在這種情況下應(yīng)被理解為不僅是真實(shí)的圖像，而且也是多樣性數(shù)據(jù)(例如強(qiáng)度值)，從這些數(shù)據(jù)可以組合或?qū)С鲈搱D像。雖然，因此根據(jù)本發(fā)明提出提供更高的空間分辨率、改善的線性，改善的組分重現(xiàn)性、更大的測(cè)量動(dòng)態(tài)，同時(shí)，相對(duì)低的組分價(jià)格的黑白照相機(jī)或灰度照相機(jī)(或通常只具有一種特定類型像素的照相機(jī))，應(yīng)該被用于記錄圖像，然而，為了也獲得顏色的影像，提出照射器件應(yīng)該將不同顏色的光直射到表面上，并且應(yīng)該記錄具有不同顏色組分的多樣性圖像?；谠诿糠N情況下記錄的這些圖像，也有可能轉(zhuǎn)而得出關(guān)于各個(gè)表面或者甚至是效應(yīng) 顏料的顏色影響的結(jié)論。有利的是，從表面散射和/或反射的輻射是作為由照射器件照射的輻射的結(jié)果而被傳播的輻射，特別是傳播到圖像記錄器件的輻射。在這種情況下，有可能通過在整個(gè)圖像中閾值的形成以單獨(dú)的方式表示單個(gè)效應(yīng)顏料，并且有可能確定這些效應(yīng)顏料的特征光學(xué)性質(zhì)，例如顏色、反射行為、空間散射特征。另外，通過在直方圖中形成閾值單獨(dú)表示效應(yīng)顏料的是可能的。可以利用局部地和明亮的直方圖確定閾值。在這種情況下，閾值可以使用固定的或動(dòng)態(tài)的值，該值可以通過例如依賴圖像的整體亮度或圖像的對(duì)比度值的方式來確定。在有利的方法中，閾值的數(shù)學(xué)形成以固定的或動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行，并且閾值的形成來源于諸如圖像亮度和圖像對(duì)比度等圖像信息。通過計(jì)算具有不同的光譜發(fā)光的不同圖像的薄片特征(flakecharacteristics),可以確定各個(gè)發(fā)光角度的效應(yīng)顏料的光學(xué)性質(zhì)。適用于效應(yīng)薄片的光學(xué)性質(zhì)的，特別地也適用于整個(gè)表面。在有利的方法中，用第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射照射表面和用第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射照射表面在時(shí)間方面彼此完全錯(cuò)開地進(jìn)行。在進(jìn)一步有利的方法中，直射到表面上的兩種照射的波長(zhǎng)彼此也是完全獨(dú)立的。例如，第一次相遇(encounter)使用綠光,而第二次相遇使用紅光。因此，將圖像用黑白照相機(jī)認(rèn)真地記錄下來，因?yàn)檫@具有更高的分辨率并且沒有由照相機(jī)的不同的RGB檢測(cè)單元引起的錯(cuò)誤。也有可能使用彩色照相機(jī)，并且有可能集合各個(gè)傳感器組分的圖片。有利的是，圖像記錄單元是具有數(shù)個(gè)相同的光元件的圖像記錄單元，也就是說，具體地只有一種特定類型的光元件，并且因此僅適合于記錄黑白或灰度的圖像。優(yōu)選地，就每幅記錄的圖像的像素方面來講，通過例如初步計(jì)算確定的單個(gè)黑暗相或敏感性或直線性在數(shù)學(xué)上是要考慮的。這樣，甚至可以使在單個(gè)像素之間產(chǎn)生的組分公差或別的假象得以彌補(bǔ)。與使用彩色圖像照相機(jī)不同，單個(gè)顏色像素之間的差別在這里不需要考慮，并且信息不需要根據(jù)顏色像素分開。在進(jìn)一步有利的方法中，由圖像記錄單元記錄的第一圖像和由圖像記錄單元記錄的第二圖像彼此進(jìn)行比較或彼此進(jìn)行計(jì)算。更準(zhǔn)確地表達(dá)，有利的是對(duì)各個(gè)圖像的(強(qiáng)度)特征值彼此進(jìn)行比較。這樣，具體地，照到圖像記錄單元的光的顏色部分可以被評(píng)估。在這種情況下，有利的是，同樣地以空間分辨的方式或就像素方面進(jìn)行這種比較。這樣，有可能將圖像記錄單元的單個(gè)像素元素的單個(gè)信號(hào)在每種情況下彼此進(jìn)行比較。如果在這種情況下數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)于效應(yīng)顏料的圖像的像素元素被集合，然后結(jié)果得到了特定顏料的性質(zhì)(優(yōu)選地平均的性質(zhì))。如果對(duì)圖像或特征強(qiáng)度值進(jìn)行計(jì)算，這些值彼此之間可以相乘或者例如共同進(jìn)行別的計(jì)算操作例如平均、加和和類似操作。在這種情況下，優(yōu)選可能的是，圖像或這些圖像的細(xì)節(jié)在數(shù)學(xué)上排列整齊(linedup mathematically),特別是為了進(jìn)行這種比較的目的。在這種情況下,可以進(jìn)行所有圖像的比較(特別是就像素方面的比較)或者，另一方面也可以進(jìn)行涉及圖像的單個(gè)像素區(qū)域的比較。在這種情況下，優(yōu)選的是，選擇基本上對(duì)應(yīng)于效應(yīng)顏料的圖像的這些像素區(qū)域或像素范圍進(jìn)行比較。為了確定這些區(qū)域，可以利用上述閾值的形成。 基于這種比較，可以得出關(guān)于表面或單個(gè)效應(yīng)顏料(閃光物)的顏色性質(zhì)的結(jié)論。照相機(jī)技術(shù)也有可能以每個(gè)像素不僅記下亮度而且也記下照到其上的光譜信息的方式設(shè)計(jì)。在這種類型照相機(jī)的情況下，不同于彩色圖像照相機(jī)，統(tǒng)一的像素仍然使用。因此本申請(qǐng)人保留要求保護(hù)的權(quán)利。在優(yōu)選的方法中，表面是提供有油漆層的表面。這可以是例如，在優(yōu)選的的方式中，車身的表面，但是也有可能是家具的表面，例如桌子或其同類的表面。在進(jìn)一步有利的方法中，油漆層具有顏料，例如效應(yīng)顏料。這些效應(yīng)顏料可以是，例如，如上文所述，在油漆層中存在的小的金屬顆粒。在這種情況下，有利的是，這些效應(yīng)顏料具有變換(flop)行為，也就是說，例如顏色的特定變化或甚至是強(qiáng)度的變化，依光照到顏料的角度而定。在進(jìn)一步有利的方法中，照射器件以兩種不同波長(zhǎng)的輻射以精確相同的角照射到表面上的方式設(shè)計(jì)。這樣，有利的是，第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射彼此以共線的方式照射到表面上。在進(jìn)一步有利的方法中，不同于第一波長(zhǎng)范圍并且也不同于第二波長(zhǎng)范圍的第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射額外地以第一入射角照射到表面上，并且圖像記錄單元記錄被該表面反射和/或散射的輻射，并且這樣，它轉(zhuǎn)而記錄第三空間分辨圖像。有利的是，該第三圖像的記錄以在時(shí)間方面與其他兩幅圖像錯(cuò)開的方式進(jìn)行。這樣，有可能將例如三種不同顏色的光，例如紅、綠和藍(lán)，照射到表面上。這樣，單個(gè)顏料的顏色或顏料將光反射回來的顏色也可以通過圖像的比較來確定。如果，例如圖像記錄單元的特定像素在特定的點(diǎn)顯示紅色范圍的高強(qiáng)度值，從這可以得出對(duì)應(yīng)的閃光物或效應(yīng)顏料將光特別是紅色波長(zhǎng)范圍的光反射回來的結(jié)論。這樣，包含在油漆中的效應(yīng)顏料的顏色值可以大致用例如顏色的質(zhì)量含量表示，例如CIELab體系。在優(yōu)選的方法中，輻射從數(shù)個(gè)照射器件以不同的角度照射到表面上，并且然后由圖像記錄器件記錄下來。或者，也有可能，照射器件僅傳送一種波長(zhǎng)范圍，因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)在相對(duì)于檢測(cè)器的另一側(cè)被分開，例如壓在輻射檢測(cè)器器件前面的不同的濾光元件。同樣，在這種情況下，由黑白圖像照相機(jī)記錄多樣性圖像，但是，然而這里記錄了不同的顏色方面或者記錄了不同顏色方面的空間分辨圖像。與上述變體相比，優(yōu)選的是，由照射器件傳送的兩種波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射，在這種情況下是相同的，而照到圖像記錄單元上的輻射的波長(zhǎng)是不同的。相應(yīng)地，本申請(qǐng)人也保留要求保護(hù)該步驟的權(quán)利。同樣，在這種情況下，記錄相同入射角的輻射的兩種圖像。在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式的情況下，由數(shù)個(gè)照射器件將輻射直射到表面上，并且是以不同的入射角。這樣，例如，光可以以特定的角照射到表面上，例如45°、15°或60°。有利的是，輻射是光，并且在特別優(yōu)選的方式中，是可見波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光?；蛘?，也有可能光僅從一個(gè)方向照射到表面上，并且由數(shù)個(gè)不同的檢測(cè)器件記錄。這樣，具體地，效應(yīng)顏料可以以不同的角度發(fā)光并被觀察到?！?br> 本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于研究光學(xué)表面性質(zhì)的裝置。該裝置具有將輻射以預(yù)先設(shè)定的入射角直射到待研究的表面上的第一照射器件。另外，該裝置具有記錄由第一照射器件照射到表面上并且從表面上以檢測(cè)角反射回或傳播的輻射的輻射檢測(cè)器器件。在這種情況下，輻射檢測(cè)器器件具有記錄空間分辨的黑白圖像的圖像記錄單元。根據(jù)本發(fā)明，照射器件以適合于在時(shí)間方面至少部分錯(cuò)開地傳送相同入射角的至少兩種不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的方式設(shè)計(jì)，并且圖像記錄單元記錄對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的第一圖像并且其對(duì)應(yīng)于第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射并且適合于記錄第二圖像。這樣，在這種情況下，也提出圖像記錄單元應(yīng)該記錄不同波長(zhǎng)的輻射的圖像并且這些不同波長(zhǎng)在每種情況下應(yīng)該以相同的入射角被照射到表面上。在這種情況下，對(duì)應(yīng)的輻射應(yīng)理解為由具有前述第一或第二波長(zhǎng)范圍的對(duì)應(yīng)的照射器件照射到表面上的輻射。有利的是，照射器件也適合于傳送第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射，并且有利的是圖像記錄單元也適合于記錄第三空間分辨圖像(由此前述波長(zhǎng)范圍)。在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式中，該裝置具有比較至少第一圖像和第二圖像的比較器器件。基于這種比較，可以得出特別是分別關(guān)于表面或效應(yīng)顏料的顏色特征的結(jié)論。有利的是，該裝置具有數(shù)個(gè)以不同的角度照亮表面的照射器件。在這種情況下有利的是數(shù)個(gè)照射器件，并且在特別優(yōu)選的方式中，所有的照射器件都適合于傳送不同波長(zhǎng)范圍的光。這樣，這些照射器件以不同的角度將光照射到表面上。在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式中，照射器件具有傳送第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的第一光源和傳送第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的第二光源，并且具有照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(irradiationdirection arrangement),其具有將第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的福射和第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的福射以相同的入射角照射到表面上的作用。在這種情況下，有利的是，第一光源并且優(yōu)選地第二光源在各種情況下也是發(fā)光二極管。在這種情況下，這些LEDs可以將不同波長(zhǎng)范圍的光直射到表面上。照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)具有將第一光源的輻射和第二光源的輻射以基本上共線的方式照到表面上。取代照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，也有可能僅僅提供一個(gè)光源并且為此提供數(shù)個(gè)濾光元件-其可以壓在該光源的前面。這樣，也就可能將不同波長(zhǎng)的光以共線的方式映射在表面上，然而，在這種情況下，照到表面上的輻射的強(qiáng)度在每種情況下會(huì)由濾光元件減弱。在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方式中，照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)反射鏡元件。該反射鏡元件可以是例如分色鏡，其允許特定波長(zhǎng)的光通過并且更完全或更不完全地反射(或吸收)又一波長(zhǎng)的光。然而除了反射鏡元件之外，也可以利用別的元件，例如漫射盤、透鏡和類似物。在進(jìn)一步有利的實(shí)施方式中，該裝置具有建立信息的至少一個(gè)處理器器件，其通過比較記錄的圖像表征表面的至少一部分的顏色。優(yōu)選地是建立一種表征閃光物或至少一種效應(yīng)顏料，并且優(yōu)選地多種效應(yīng)顏料的光學(xué)行為的特性。因此，有利的是處理器器件以空間分辨的方式評(píng)估各個(gè)圖像并且由此以空間分辨的方式進(jìn)行比較或者單個(gè)在每種情況下對(duì)圖像記錄單元的各個(gè)像素進(jìn)行比較。


進(jìn)一步有利的實(shí)施方式在所附圖中很明顯。附圖中 圖Ia-Ic為示出了效應(yīng)顏料的三幅示意圖。圖2為彩色圖像照相機(jī)的圖像記錄單元的示意圖。圖3為根據(jù)本發(fā)明的裝置的示意簡(jiǎn)圖。圖4為根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一示意簡(jiǎn)圖。圖5為照射器件的第一實(shí)施方式的示意圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的照射器件的又一實(shí)施方式。圖7a、7b示出了根據(jù)本發(fā)明的照射器件的又一實(shí)施方式。以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的照射器件的又一實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式圖Ia-Ic示出了顏料的三個(gè)實(shí)施例。在圖Ia所示的設(shè)計(jì)的情況下，表面或涂層分別具有顏料15a。這些吸光顏料15a具有特定的顏色，并且在這種情況下油漆的顏色是由選擇性地吸收和散射所有方向的光而產(chǎn)生的。圖Ib所示的示意圖中，金屬效應(yīng)顏料15b分別提供在表面或涂層10上。這些效應(yīng)顏料通過光的鏡面反射產(chǎn)生金屬光澤。圖Ic中實(shí)施例所示的顏料15c是珠光顏料，同樣地，這些珠光顏料具有特定的顏色和珍珠光澤，但是，另外，作為反射光相互干擾的結(jié)果，會(huì)發(fā)生顏色變化或顏色變換。這些顏色變換可以既是明亮/黑暗的變換，也可以是彩色的變換。這樣，顏色效果也取決于發(fā)光和觀察的幾何。也可以利用染有顏色的底物，例如反射過濾掉特定方向的光的玻璃薄片或基于SiO2的薄片。通過合適地選擇發(fā)射光的光譜，對(duì)于非可見現(xiàn)象也是有可能的，例如要表征的顏料的熱的反射輻射。圖2示出了彩色圖像照相機(jī)或彩色圖像CXD芯片形式的圖像記錄單元4a的實(shí)施例。在這種情況下該圖像記錄單元4a具有數(shù)個(gè)圖像記錄元件14,圖像記錄單元14轉(zhuǎn)而又分成適合于記錄不同顏色的附屬元件14a、14b、14c。附屬元件14a，指定為R，用于記錄紅色范圍的光，附屬元件14b，指定為G，用于記錄綠色范圍內(nèi)的光，并且附屬元件14c，指定為B，用于記錄藍(lán)色范圍內(nèi)的光。如果被效應(yīng)顏料反射的光，例如為15c，現(xiàn)在主要具有紅色部分的光，但是到達(dá)了元件14b或14c，那么它們將會(huì)傳送錯(cuò)誤的強(qiáng)度值。因此，在本發(fā)明的范圍內(nèi)提出，取代圖2中示出的圖像記錄單元4a，應(yīng)該利用具有數(shù)個(gè)統(tǒng)一的檢測(cè)器并且因此僅記錄和傳送黑白圖像的圖像記錄單元。相應(yīng)地，圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于研究光學(xué)表面性質(zhì)的裝置I的設(shè)計(jì)。在這種情況下，光由照射器件2直射到表面10上，并且經(jīng)過該表面的光-例如被表面反射或散射-部分地到達(dá)具有圖像記錄單元4a的輻射檢測(cè)器器件4。在這種情況下，該圖像記錄單元4a適合用于分別記錄在各種情況下都是黑白圖像的空間分辨圖像B1、B2，或記錄這種類型圖像的特征的多組數(shù)據(jù)。在這種情況下，照射器件2將第一波長(zhǎng)范圍Wl的輻射和第二波長(zhǎng)范圍W2的輻射直射到表面上。在這種情況下，如上文所提到的，照射在時(shí)間方面錯(cuò)開地進(jìn)行。另外，也可以將第三波長(zhǎng)范圍W3的輻射照射到表面上。這樣，有可能首先將綠光，然后紅光，然后藍(lán)光連續(xù)地照射到表面上，并且在每種情況下傳送的各個(gè)反應(yīng)由圖像記錄單元記錄為圖像BI、B2、B3?！じ綀D標(biāo)記al指定為入射角，照射器件2以該入射角將輻射照射到表面10上。這里所指出的該角為相對(duì)于表面的垂直角方向。角度b2，以該角度輻射被輻射檢測(cè)器器件4記錄，相應(yīng)地等于0° ,也就是說,福射優(yōu)選地以表面的垂直角方向記錄。附圖標(biāo)記50指定為處理器器件，其用于評(píng)估圖像記錄單元4a記錄的圖像。處理器器件50在這種情況下具有對(duì)記錄的圖像互相進(jìn)行比較的比較器器件52。這樣，例如，可以保持(用黑白照相機(jī))以不同顏色范圍記錄的強(qiáng)度。基于強(qiáng)度的比較也可以得出關(guān)于對(duì)應(yīng)的效應(yīng)顏料的顏色效果(impression)的結(jié)論。附圖標(biāo)記54指定為存儲(chǔ)器件，在該存儲(chǔ)器件中儲(chǔ)存了圖像記錄器件4記錄的單個(gè)圖像或由這些圖像能夠?qū)С龅膯畏鶊D片。表征裝置I相對(duì)于表面的位置的位置數(shù)據(jù)可以被儲(chǔ)存到該存儲(chǔ)器件中。另外，裝置I可以具有輸出器件以顯示數(shù)據(jù)，例如顯示器或其同類。借助于合適的運(yùn)算法則，各種圖像或薄片在計(jì)算器件中排成直線。結(jié)果，由所有的這些圖像確定屬于薄片的像素。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的裝置也具有位置或距離檢測(cè)裝置以能夠相互比較在表面10的不同點(diǎn)上記錄的兩個(gè)記錄，也就它們的距離進(jìn)行比較。這樣，可能通過多樣性記錄測(cè)量完整的表面，例如，車身的部分?？赡軐⒄丈淦骷?和輻射檢測(cè)器器件4都設(shè)置在同一殼體60內(nèi)，并且有利的地該殼體本質(zhì)上在福射發(fā)射到表面上的區(qū)域內(nèi)具有一個(gè)開口 62。另外，用于使裝置I相對(duì)于表面10移動(dòng)的轉(zhuǎn)輪64可以設(shè)置在殼體60內(nèi)。有利的是，在這種情況下，轉(zhuǎn)輪也被用于測(cè)定距離。然而，也可能將裝置I固定在移動(dòng)元件上，例如機(jī)械手上，這樣使裝置I相對(duì)于待研究的表面移動(dòng)。有利的是，這些由圖像記錄器件記錄的圖像分配給裝置相對(duì)于表面10的位置，或表征這些位置的數(shù)據(jù)。該分配有利地借助于處理器器件進(jìn)行。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式的情況下，提供了數(shù)個(gè)照射器件2，它們以不同的角度(顯示的每種情況下都是相對(duì)于垂直于表面10的方向的角度)照射光。這樣，該表面以前述不同的角度被照亮，并且在這種情況下以垂直于表面10的方向記錄每種情況下的光。在這種情況下，這些照射器件中的每一個(gè)都可以以所示的方式設(shè)計(jì)，也就是說，以便適合于在時(shí)間方面錯(cuò)開地傳送不同波長(zhǎng)的輻射。
有利的是，該裝置具有至少兩個(gè)這種類型的照射裝置，其將輻射以不同的角度照射到表面上，并且在特別優(yōu)選的方式中，至少三個(gè)照射器件，其將輻射以不同的角度照射到表面10上。有利的是，數(shù)個(gè)照射器件的照射方向和從表面10到圖像記錄器件4的輻射的照射方向在同一平面上。然而，也可能輻射接收器和照射器件不在同一平面上。圖5是照射器件2的示意圖。在這種情況下，該照射器件具有第一輻射或光源22和第二輻射或光源2 4。第一輻射源22照射波長(zhǎng)范圍Wl的光束SI，其照到在這種情況下可以是分色鏡的反射鏡元件46上。在這種情況下，光束SI由于它的波長(zhǎng)穿過該反射鏡元件46。光源24將波長(zhǎng)范圍W2的第二光束組分S2同樣地直射到反射鏡元件46上。在這種情況下，該反射鏡元件46以由于不同的波長(zhǎng)而反射輻射S2的方式設(shè)計(jì)，從而輻射SI和輻射S2彼此以共線的方式從照射裝置2中發(fā)射出來。為了闡明作用的方式，在圖5中所示的兩個(gè)輻射SI和S2彼此之間有所偏離，但實(shí)際上兩個(gè)輻射SI和S2 —個(gè)直接位于另一個(gè)之上。附圖標(biāo)記32涉及光學(xué)元件，例如漫射盤，來自光源22和24的光分別照到其上。附圖標(biāo)記34指定為又一光學(xué)元件，例如透鏡器件，其用于分別將輻射SI和S2集束。附圖標(biāo)記36可以指示又一光學(xué)元件，例如濾光元件，其僅允許特定部分的波長(zhǎng)透過。附圖標(biāo)記38在每種情況下涉及擋板器件，其同樣地用于分別形成純凈光束SI和SI。在光束方向上的元件32、34、36、38的順序也可以依應(yīng)用而設(shè)置成不同的。除了兩個(gè)光源22和24外，也有可能提供又一光源26，其可以設(shè)置為例如在圖5的右邊緊挨著光源24,并且同樣地,其將光束S3 (未不出)垂直向下直射到又一反射鏡兀件上(未示出)。在這種情況下，彼此共線的三光束或集束S1、S2、S3從照射器件2中發(fā)射出來。光學(xué)元件32、34、36、38也可以設(shè)置在反射鏡元件46的下游。圖6示出了照射器件2的又一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式的情況下，提供了三個(gè)輻射源22、24、26，這些輻射源在每種情況下將它們的光直射到漫射盤32上。在這種情況下，漫射盤可以是全息光學(xué)元件。在這種情況下，光源22、24、26以分別將它們的光直射到漫射盤的相同的區(qū)域或相同的點(diǎn)的方式設(shè)置。為了達(dá)到這個(gè)目的，在光源和漫射盤之間也可以設(shè)置有反射元件，例如透鏡、柱鏡片、有孔擋板和類似物。諸如透鏡34或多孔擋板38和類似物等的又一光學(xué)元件也可以沿著輻射路徑SI、S2、S3提供。在圖5和圖6中的附圖標(biāo)記30涉及控制器件，其控制發(fā)射通過照射器件2的輻射。在這種情況下，照射器件可以以各個(gè)光源22、24、26以相對(duì)于彼此在時(shí)間方面錯(cuò)開的方式傳送它們的光的方式被控制。另外，依測(cè)量原理，也可期望光源22、24、26至少一次同時(shí)傳送它們的光，從而可以產(chǎn)生整體光的混合，例如特定類型的白光。圖7a、7b示出了照射元件2的又一實(shí)施方式。在該實(shí)施方式的情況下，光源22、24,26可以分別以LED半導(dǎo)體芯片的形式依附在載體40或底物上，例如陶瓷材料。然后使這些接觸(粘結(jié)在一起)以使可能單獨(dú)地開動(dòng)它們。因?yàn)榘雽?dǎo)體芯片在某種程度上它們的尺寸明顯小于O. 5_2，它們可以彼此互相放置的很近。這樣，具有不同光譜輻射特征的各個(gè)芯片對(duì)發(fā)光系統(tǒng)的光學(xué)軸的偏離僅僅是微不足道的，并且可能說是共線發(fā)光(SI、S2、S3)。在這種情況下，漫射盤32、擋板38、透鏡34、濾光器36、全息光學(xué)元件(未示出)也可以加入到光束路徑上。圖8示出了進(jìn)行發(fā)光的又一可能性。在這種情況下，數(shù)個(gè)光源22、24、26(例如LEDs)設(shè)置在轉(zhuǎn)輪上，其可以繞著轉(zhuǎn)軸D旋轉(zhuǎn)。一旦LED與發(fā)光系統(tǒng)(SI = S2 = S3)的光學(xué)軸在一條直線上，它就會(huì)被激活，并且通過不同的光學(xué)組分例如漫射盤32、擋板38、光學(xué)濾光器36、透鏡34、濾光器36、全息光學(xué)元件照亮表面。之后，轉(zhuǎn)輪進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)直至下一個(gè)LED在一條直線上。在根據(jù)本發(fā)明的方法的順序過程中，第一波長(zhǎng)Wl的光首先直射到表面上，并且從表面到圖像記錄單元4a。這之后，照射波長(zhǎng)范圍W2的光并且相應(yīng)地記錄。對(duì)應(yīng)的圖像BI和B2(或者對(duì)應(yīng)的圖片)由圖像記錄單元傳輸?shù)教幚砥鲉卧?，并且通過處理器單元進(jìn)行彼此之間的比較?；谶@種比較，處理器單元50可以傳送表面特征的信息，并且，特別是也傳送表面的效應(yīng)顏料的信息。特別是，在這種情況下也可以提供關(guān)于效應(yīng)顏料的顏色性質(zhì)的信息。然而，也有可能，可以分別評(píng)估關(guān)于各個(gè)單個(gè)波長(zhǎng)范圍的圖像數(shù)據(jù)，例如關(guān)于照到圖像記錄單元的輻射的最大強(qiáng)度。另外，通過這種評(píng)估，有可能獲得顏色信息，至于是否所使用的圖像記錄器件事實(shí)上是黑白圖像照相機(jī)還是本身不提供顏色信息的輻射檢測(cè)器器件。 取代圖5和圖6中所不的實(shí)施方式，也有可能只存在一個(gè)光源22,其發(fā)射例如白光，并且在輻射路徑上，在光源22和表面10之間提供具有可變化的濾光器的濾光元件，例如濾光轉(zhuǎn)輪，或者可轉(zhuǎn)動(dòng)的濾光器(其上可以放置不同的濾光元件)-這允許在每種情況下光的不同顏色部分到達(dá)表面。另外，通過這種裝置表面可以用連續(xù)變化的顏色被照亮。根據(jù)本發(fā)明的裝置和根據(jù)本發(fā)明的方法可以用于油漆相關(guān)的質(zhì)量擔(dān)保，并且特別是在汽車維修領(lǐng)域，尤其是當(dāng)使用效應(yīng)顏料的時(shí)候。詳細(xì)地，合適的維修油漆可以使用根據(jù)本發(fā)明的裝置來確定。另外，也有可能根據(jù)本發(fā)明的裝置提供數(shù)據(jù)，通過匹配的軟件程序利用這些數(shù)據(jù)以確定油漆代替品的數(shù)據(jù)本申請(qǐng)人保留對(duì)本申請(qǐng)文件所公開的作為本發(fā)明的本質(zhì)的所有特征的權(quán)利要求，在這個(gè)范圍內(nèi)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，無論是單個(gè)特征還是組合特征它們都是新穎的。附圖標(biāo)記I 裝置2 照射器件4 輻射檢測(cè)器器件4a圖像記錄單元10 表面14圖像記錄元件14a、14b、14c 附屬元件15a吸光顏料15b金屬顏色顏料15c珠光顏料22、24、26 光源30控制器件32光學(xué)元件(漫射盤)34光學(xué)元件(透鏡器件)
36光學(xué)元件(濾光元件)38擋板器件40載體46反射鏡元件50處理器器件52比較器器件54存儲(chǔ)器件 60殼體62開口64轉(zhuǎn)輪70轉(zhuǎn)輪B1、B2、B3空間分辨圖像R用于記錄紅色范圍內(nèi)的光的圖像記錄元件G用于記錄綠色范圍內(nèi)的光的圖像記錄元件B用于記錄藍(lán)色范圍內(nèi)的光的圖像記錄元件W1、W2、W3 波長(zhǎng)范圍S1、S2、S3 光束al入射角bl檢測(cè)角D轉(zhuǎn)軸
權(quán)利要求
1.一種研究表面(10)的光學(xué)性質(zhì)的方法，其中，輻射由照射器件(2)以預(yù)先設(shè)定的相對(duì)于所述表面(10)的入射角(al)照射到待研究的所述表面(10)上，被該表面(10)散射和/或反射的所述輻射到達(dá)輻射檢測(cè)器器件(4)，該輻射檢測(cè)器器件(4)以預(yù)先設(shè)定的相對(duì)于所述表面(10)的檢測(cè)角(bl)設(shè)置并具有記錄黑白圖像的圖像記錄單元(4a)，其中，該輻射檢測(cè)器器件(4)允許到達(dá)該輻射檢測(cè)器器件(4)的所述輻射的空間分辨檢測(cè)，其特征在于，所述照射器件(2)將第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的輻射直射到所述表面(10)上，所述圖像記錄單元(4)記錄從所述表面(10)散射和/或反射的該輻射的第一空間分辨圖像(BI)，以及所述照射器件⑵將第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的輻射直射到所述表面(10)上，所述圖像記錄單元(4a)記錄從所述表面(10)散射和/或反射的該輻射的第二空間分辨圖像(B2)，其中所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的所述輻射和至少部分地不同于所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)的所述 第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的所述輻射在時(shí)間方面至少部分錯(cuò)開地直射到所述表面(10)上，并且所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的所述輻射和所述第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的所述輻射以相同的入射角(al)照射到所述表面(10)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第一圖像(BI)和所述第二圖像(B2)彼此之間進(jìn)行比較或者彼此之間進(jìn)行計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，圖像或這些圖像的細(xì)節(jié)在數(shù)學(xué)上排列整齊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述圖像被全方面地進(jìn)行比較或者就像素方面進(jìn)行比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述比較涉及所述圖像的單個(gè)像素區(qū)域，其中優(yōu)選的是所述像素區(qū)域基本上對(duì)應(yīng)于所述效應(yīng)顏料的圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，通過閾值的數(shù)學(xué)形成，在像素級(jí)或在直方圖中建立所述像素區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，以固定的或動(dòng)態(tài)的方式進(jìn)行所述閾值的數(shù)學(xué)形成，并且所述閾值的形成來源于諸如圖像亮度或圖像對(duì)比度的圖像信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述表面(10)是提供有油漆層的表面(10)，其中，優(yōu)選的是所述油漆層具有效應(yīng)顏料。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，不同于所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)且不同于所述第二波長(zhǎng)范圍(W2)的第三波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射(W3)以所述第一入射角(al)照射到所述表面(10)上，并且所述圖像記錄單元記錄被所述表面反射和/或散射的所述輻射，并且以此方式所述圖像記錄單元記錄第三空間分辨圖像(B3)。
10.一種用于研究光學(xué)表面性質(zhì)的裝置，具有第一照射器件(2)和輻射檢測(cè)器器件(4)，所述第一照射器件(2)將輻射以預(yù)先設(shè)定的入射角(al)直射到待研究的表面上，所述輻射檢測(cè)器器件(4)記錄由所述第一照射器件(2)照射到所述表面(10)上并且從所述表面(10)以檢測(cè)角(bl)反射回來的所述輻射，其中，所述輻射檢測(cè)器器件具有記錄空間分辨的黑白圖像的圖像記錄單元(4a)，其特征在于，所述照射器件(2)以適合于在時(shí)間方面至少部分錯(cuò)開地傳送相同入射角(al)的至少兩種不同波長(zhǎng)范圍(W1，W2)的輻射的方式設(shè)計(jì)，并且所述圖像記錄單元適合于記錄對(duì)應(yīng)于所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的所述輻射的第一圖像(BI)和對(duì)應(yīng)于所述第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的所述輻射的第二圖像(B2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有對(duì)所述第一圖像和所述第二圖像進(jìn)行比較的比較器器件(30)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述照射裝置(2)具有傳送所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的輻射的第一光源(22)和傳送所述第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的輻射的第二光源(24)以及照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(40)，該照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)(40)具有將所述第一波長(zhǎng)范圍(Wl)內(nèi)的所述輻射和所述第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的所述輻射以相同的入射角(al)照射到所述表面上的作用。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置(I)，其特征在于，所述照射導(dǎo)向結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)反射鏡兀件(42)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置(I)，其特征在于，所述裝置(I)具有建立信息的至少一個(gè)處理器器件(50)，所述至少一個(gè)處理器器件(50)通過比較所記錄的圖像，表征所述表面(10)的至少一部分的顏色。
全文摘要
一種研究具有效應(yīng)顏料的涂層的裝置和方法，照射器件(2)將第一波長(zhǎng)范圍(W1)內(nèi)的輻射引導(dǎo)到表面(10)上，圖像記錄單元(4)記錄從所述表面(10)散射和/或反射的該輻射的第一空間分辨圖像(B1)，以及照射器件(2)將第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的輻射引導(dǎo)到表面(10)上，圖像記錄單元(4a)記錄從所述表面(10)散射和/或反射的該輻射的第二空間分辨圖像(B2)，其中第一波長(zhǎng)范圍(W1)內(nèi)的輻射和至少部分地不同于所述第一波長(zhǎng)范圍(W1)的第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的輻射在時(shí)間方面至少部分錯(cuò)開地引導(dǎo)到所述表面(10)上，并且第一波長(zhǎng)范圍(W1)內(nèi)的輻射和第二波長(zhǎng)范圍(W2)內(nèi)的輻射以相同的入射角(a1)照射到所述表面(10)上。
文檔編號(hào)G01N21/25GK102901706SQ20121023472
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月27日
發(fā)明者彼得·施瓦茨, 烏韋·斯珀林 申請(qǐng)人:畢克-加特納有限責(zé)任公司