(57)【要約】本発明は、ラッカー塗装された自由形状表面の色、光沢および波打ちを予め設定可能な目標間隔で、かつ測定点の測定点法線に対して対称に測定する装置に関するものであって、測定ヘッド軸と光送信機およびビデオカメラを備えた、少なくとも１つのモータによって３次元で移動可能な測定ヘッドが設けられており、光送信機には、その放射軸に沿って送信すべき面状の光パターンが設けられており、ビデオカメラ内に結像された、光送信機の光パターン（結像パターン）を評価する評価装置が設けられており、その評価装置は、もたらされた結像パターンの歪みないし変位に従った、かつそれにより形成される制御信号を出力し、測定ヘッドのためのモータ制御系が設けられており、そのモータ制御系の入力部に評価装置の制御信号が印加されて、予め設定可能な尺度の元でビデオカメラの結像パターンの歪みないし変位を縮小するような測定ヘッドの動きがもたらされて、それによって測定ヘッド軸が測定点法線と一致し、光送信機の放射軸とビデオカメラの光学軸とによって形成される角度の頂点も測定点と一致することを、特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラッカー塗装された自由形状表面の色、光沢および波打ちを予め設定可能な目標距離において、かつ測定点（９）の測定点法線に対して対称に測定する装置において、
測定ヘッド軸（１０ａ）と光送信機（１１）およびビデオカメラ（１３）を備えた、少なくとも１つのモータによって３次元で移動可能な測定ヘッド（１０）が設けられており、
光送信機（１１）には、その放射軸（１２ａ）に沿って送信すべき面状の光パターン（１２）、好ましくは光点パターンが設けられており、
ビデオカメラ（１３）は、光学軸（１３ａ）を有しており、
測定ヘッド軸（１０ａ）、放射軸（１２ａ）および光学軸（１３ａ）は、１つの平面内に位置しており、かつ測定ヘッド軸（１０ａ）は、放射軸（１２ａ）と光学軸（１３ａ）によって形成される角度の二等分線を形成し、
ビデオカメラ（１３）内に結像される、光送信機の光パターン（１２）（結像パターン）を評価する評価装置が設けられており、前記評価装置は、目標間隔が存在しないこと、および／または測定点法線に対する対称性が存在しないことによりもたらされる、結像パターンの歪みないし変位に依存し、かつそれによって形成される制御信号を出力し、かつ
測定ヘッドのためのモータ制御系が設けられており、前記モータ制御系の入力部に評価装置の制御信号が印加されて、予め設定可能な尺度の元で、ビデオカメラ（１３）内の結像パターンの歪みないし変位が縮小されるような測定ヘッド（１０）の動きをもたらし、それによって測定ヘッド軸（１０ａ）が測定点法線と一致し、光送信機（１１）の放射軸（１２ａ）とビデオカメラ（１３）の光学軸（１３ａ）によって形成される角度の頂点も測定点（９）と一致することを特徴とする、ラッカー塗装された自由形状表面の色、光沢および波打ちを測定する装置。
【請求項２】
測定ヘッド（１０）内に、他の光源（１４）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
他の光源（１４）の光学的な出射軸（１４ａ）は、測定ヘッド軸（１０ａ）と４５度の角度を形成することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
測定ヘッド（１０）内に、他の、好ましくは４つの、モノクロメータ（１５、１６、１７、１８）が、その光学的な入射軸（１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ）がそれぞれ測定ヘッド軸（１０ａ）に対して予め設定可能な所定の角度で整合されるように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項５】
他の光源（１４）の光学的な出射軸（１４ａ）とモノクロメータ（１５、１６、１７、１８）の光学的な入射軸（１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ）は、測定点（９）に整合されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
他の光源（１４）の光学的な出射軸と、モノクロメータ（１５、１６、１７、１８）の光学的な入射軸（１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａ）および測定ヘッド軸（１０ａ）は、他の平面内に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】
平面の面法線と他の平面の面法線が、互いに対して直角を形成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項８】
測定ヘッド（１０）内に、測定点（９）の温度を測定するための、測定点に整合された赤外線温度計（１９）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項９】
光送信機（１１）の光点パターン（１２）が、プレート（２１）上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項１０】
光点パターン（１２）は、少なくとも２つの互いに対して直角に延びる、互いに隔たって直線に沿って延びる光点（１２）の列を有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
プレート（２１）上に、少なくとも１つの開口部（２２）が設けられており、前記開口部の下方に、測定ヘッド軸（１０ａ）から大きな距離をもって付加的な光点パターンが配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
上記付加的な光点パターンも同様に、少なくとも２つの互いに対して直角に延びる、互いに隔たって直線に沿って延びる光点の列を有しているが、同光点の互いに対する間隔は、前記光点パターンにおけるよりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
測定ヘッド（１０）は、大まかな調節装置として超音波測定ヘッド（２０）を有しており、前記超音波測定ヘッドを用いて、測定点の面法線が測定点法線として定められる前に、測定ヘッド（１０）が大まかに位置決めされることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項１４】
評価装置は、存在している結像パターンの歪みまたは変位から、補正の第１の近似値を計算し、制御信号としてモータ制御系への制御が行われるように出力し、その後評価装置は生じた新しい結像パターンから他の近似値を計算し、この結像パターンがビデオカメラ（１３）の結像尺度だけ増大または縮小されて、光送信機の光パターン（１２）の形状に正確に一致するまで、このプロセスが反復して繰り返されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかの請求項に記載の装置。
【請求項１５】
他のカメラ（２３）が、測定ヘッド軸（１０ａ）の領域内に配置されたミラーを介して、黒いベース上に２つの明るいストライプによる測定点の結像を獲得し、前記結像のフーリエ分解が波打ちないし光沢の程度を表すことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかの請求項に記載の光沢および波打ちを測定する装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ラッカー塗装された自由形状表面の色と場合によっては光沢および／または波打ちを、予め設定可能な目標距離において、かつ測定点における面法線、測定点法線に対して対称に、測定する装置に関する。
主請求項の上位概念に記載の、上述したこの種の装置は、手動器具として知られており、たとえばラッカー塗装から来る自動車ボディの抜き取りサンプルを測定するために用いられる。この測定は、特に、しばしば行われるメタリック−ラッカー塗装においては、極めて構成が困難である。というのは、自動車の測定すべき面は実際には決して平坦ではないからである。表面の曲率が比較的大きい場合には、この種の測定が極めて人手と時間を費やすことはまったく別にして、精密な色測定はこの既知の機器では不可能である。各場合に、既知の手動器具は測定表面に対して接触させて使用しなければならないからである。湾曲した表面を測定する場合に測定器具が傾いた時に容易に発生する可能性のある、０．１ｍｍの距離変化と０．１°度の角度変化がすでに、測定結果に著しく影響するので、この種の手動測定は、極めて不正確である。しかし、最大の欠点は、冒頭ですでに説明したように、非接触で測定できないことである。というのは、そうでないと測定不正確さが大きくなり過ぎるからである。
従って本発明の課題は、主請求項の上位概念に記載のこの分野の装置を、非接触の測定が可能であるように展開することである。
この課題は、主請求項の上位概念に記載のこの分野の装置において、本発明によれば、主請求項に記載されている特徴によって、特に測定ヘッド軸と光送信機およびビデオカメラを備えた、少なくとも１つのモータによって３次元で移動可能な測定ヘッドが設けられており、光送信機には、放射軸に沿って送信すべき面状の光パターンが設けられており、ビデオカメラは光学軸を有し、測定ヘッド軸、放射軸および光学軸が１つの平面内に位置し、かつ測定ヘッド軸は、放射軸と光学軸とによって形成される角度の二等分線を形成し、ビデオカメラ内に結像される、光送信機の光パターン（結像パターン）を評価する評価装置が設けられており、その評価装置は、目標間隔が存在しないこと、および／または測定点法線に対する対称性が存在しないことによりもたらされる、結像パターンの歪みないし変位に従った、かつそれにより形成される制御信号を出力し、かつ測定ヘッドのためのモータ制御系が設けられており、そのモータ制御系の入力部に制御信号が印加されて、予め設定可能な尺度の元でビデオカメラ内の結像パターンの歪みないし変位が縮小されるような測定ヘッドの動きをもたらすことによって、解決される。
本発明に基づく装置によって、ラッカー塗装された自由形状表面をその色と場合によっては光沢および／または波打ちに関して測定することが可能である。そのためにまず、測定ヘッドによって測定点において測定点法線としての面法線が、測定ヘッド軸がこの測定点法線と一致するように、求められる。同時に、ビデオカメラのカメラチップ上の結像パターンの歪みないし変位によって、放射軸とビデオカメラの光学軸との間の角度の頂点が正確に測定点を形成することにより、測定点からの測定ヘッドの正しい間隔も、求めることができる。しかし、好ましい形態においては、測定ヘッドに付加的な間隔測定装置、たとえば超音波測定ヘッドを大まかな調節装置として設けることができ、それを用いて、測定点の面法線が定められる前に、装置が大まかに位置決めされる。測定ヘッドが、モータ制御用の評価装置の制御信号により整合された場合に、本来の測定を開始することができる。
さらに、測定ヘッド内に他の光源が設けられており、その光源の光学的な出射軸は、好ましくは測定ヘッド軸と４５度の角度を形成し、この測定ヘッド軸の光は、少なくとも１つの他の、好ましくは４つの他のモノクロメータから、その光学的な入射軸の、測定ヘッド軸に対する予め設定可能な角度において、モノクロメータのすべての光学的な入射軸、測定ヘッドの測定ヘッド軸および他の光源の光学的な出射軸が１つの平面内に位置するように、配置されており、その平面は、光送信機の放射軸とビデオカメラの光学軸の平面と必ずしも同一である必要はない。従ってその場合にはそれに対して並列に４つのモノクロメータを介して、ラッカー塗装された自由形状表面の、測定点における色および／または光沢を決定することができる。
本発明の他の好ましい形態と展開は、従属請求項に記載されている。
本発明に基づく装置を概略的な斜視図表示でハウジングを部分的に取り去って示す図面を参照して、本発明の実施例を、以下で詳細に説明する。
予め設定可能な目標間隔において、測定点法線に対して対称に、ラッカー塗装された自由形状表面の色を測定する装置は、全体を符号１０で示す測定ヘッドを有しており、その測定ヘッドに測定ヘッド軸１０ａが設けられている。全体として、（図示されていない）モータによって移動可能な測定ヘッド１０には、全体を符号１１で示す光送信機と、その送信すべき面状の光パターン１２を記録するビデオカメラ１３とが設けられており、そのビデオカメラの光学軸１３ａは、全体を符号９で示す試料の方向へ向けられている。光パターン１２には、全体を符号１２ａで示す放射軸が設けられており、その放射軸も同様に試料９へ向けられている。
その場合に光学軸１３ａ、放射軸１２ａおよび測定ヘッド軸１０ａは、１つの平面内に位置しており、その場合に測定ヘッド軸１０ａは、放射軸１２ａとビデオカメラ１３の光学軸１３ａによって形成される角度に対して二等分線を形成する。
さらに、ビデオカメラ内に結像される、光送信機の結像パターンを評価する評価装置が設けられており、その評価装置は、目標間隔が存在しないことおよび／または測定点法線に対する対称性が存在しないことによってもたらされる、結像パターンの歪みないし変位に依存し、ないしはそれによって形成される制御信号を出力する。この制御信号は、測定ヘッド１０のための（図示されていない）モータ制御系へ印加され、それによって予め設定可能な尺度の元で、ビデオカメラ１３内の結像パターンの歪みないし変位が縮小されるような測定ヘッドの動きがもたらされて、測定ヘッド軸１０ａも、光送信機１１の放射軸１２ａとビデオカメラ１３の光学軸１３ａとによって形成される角度の頂点も、測定点と、すなわち試料９と一致するようにされる。測定ヘッド内には、光学的な出射軸１４ａを有する他の光源１４が設けられており、その出射軸は測定ヘッド軸１０ａと４５°の角度を形成する。
さらに、測定ヘッド１０内に４つのモノクロメータ１５、１６、１７、１８が設けられており、それらはその光学的な入射軸１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａが予め設定可能な所定の角度で整合されて設けられている。これらすべての光学的な入射軸１５ａ、１６ａ、１７ａ、１８ａは、測定点９へ整合されており、他の平面内に位置し、その平面内には他の光源１４の光学的な出射軸１４ａも配置されている。その場合に平面の面法線と後者の他の平面の面法線は、互いに対して直角に配置されている。さらに、測定点へ整合された赤外線温度計１９と場合によっては大まかな間隔調節のための超音波センサ２０が、測定ヘッド１０内に設けられている。
さらに、２つの開口部２２を有するプレート２１上にも、光送信機１１の光点パターン１２が設けられており、その場合に…（ここで私達はさらに他の情報を必要とする。
さらに、測定ヘッド１０内に他のカメラ２３が設けられており、そのカメラは測定ヘッド軸１０ａの領域内に配置された（図では見えない）ミラーを介して、２つの明るいストライプによる測定点ないしは試料９の像を黒いベース上に結像させ、その場合にそのフーリエ分解が波打ちないし光沢の程度を表す。
すべての測定信号と測定値は、記録されて格納され、場合によってはインターフェイスを介してオンラインでプロセス計算機へ出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づく装置を、部分的にハウジングを取り去って概略的に示す斜視図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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