DE19720481C2

DE19720481C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung optischer Eigenschaften von festen Materialien

Info

Publication number: DE19720481C2
Application number: DE1997120481
Authority: DE
Inventors: Peter Kesners; Manfred Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: KESNERS, PETER, DR.-ING., 19061 SCHWERIN, DE
Priority date: 1997-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: DE19720481A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung optischer Eigenschaften von festen Materialien. DOLLAR A Die Proben (3) der festen Materialien werden in den Strahlengang eines optischen Spektrometers senkrecht zur elektromagnetischen Meßstrahlung befördert und fixiert, die die Meßachse bildet. Danach erfolgt die Rotation der rechnergesteuerten Probe (3) in verschiedenen Varianten, und zwar um jeweils 360 Grad oder in einem beliebigem Vielfachen dieser Rotation bei jeder feststehenden Wellenlänge des gewünschten Spektralbereiches oder in beliebigen Schritten diskreter Gradzahlen mit jeweils aufeinanderfolgenden, unterschiedlichen Wellenlängen. DOLLAR A Das Verfahren ermöglicht eine freie Drehbarkeit der Probe senkrecht zum Meßstrahl, wodurch z. B. ein mittlerer Transmissionswert für sämtliche Meßwinkel der Probe im Bereich von 0 bis 360 Grad rechnergesteuert bei jeder gemessenen Wellenlänge bestimmt wird. Dadurch wird z. B. eine exakte Bestimmung des UV-Schutzfaktors der gemessenen Materialien ermöglicht. Dieses Verfahren ist auf die Messung sämtlicher optischer Eigenschaften von festen Materialien, wie z. B. die Transmission, die Absorption und die Reflexion, anwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung optischer Eigenschaften von festen Materialien, insbesondere Textilproben unterschiedlichster Webarten, zur Bestimmung des relativen Schutzes der jeweiligen Materialien gegen Sonneneinwirkung.

Zur Prüfung und Analytik von Bedarfsgegenständen, wie beispielsweise Kleidungsstücke, ist eine Vielfalt von unterschiedlichen Varianten bekannt, die im Prüflabor manuell durchgeführt werden.

So gibt es unter anderem ein australisches Meßverfahren (AS/NZS 4399, 1996), nach welchem der Sonnenschutzfaktor von Textilien geprüft wird, um sie in UV- Schutzklassen einteilen zu können. Dabei wird die Textilprobe zunächst in ein Analysegerät eingebracht und mit UV-Strahlung im Wellenlängenbereich 290-400 nm beaufschlagt. Jede dieser Textilproben ist hinsichtlich der zwei Webrichtungen doppelt in ihrer Ausrichtung im Meßstrahl zu verändern, und nach jeder Lageveränderung der Probe ist erneut die Transmission aufzunehmen. Diese Schritte werden nacheinander manuell ausgeführt und sind äußerst zeitaufwendig.

Ein Prüflabor steht vor der Problematik, große Probenzahlen bewältigen zu müssen, um eine repräsentative Analyse, gleichsam für alle Textilien durchführen zu können. Bei manueller Arbeitsweise ist dies nicht möglich.

Hinzu kommt, daß zunehmend komplexere Webarten bei Textilien anzutreffen sind, für die eine Messung der Transmission in nur zwei Ebenen, d. h. in Webrichtung und senkrecht zur Webrichtung, unzureichend ist und zu unpräzisen Meßergebnissen führt.

Zweck der Erfindung ist es, ein weniger zeitaufwendiges Prüfverfahren zu entwickeln, das die Prüfung nahezu aller Textilien zuläßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Proben in schneller Folge zu untersuchen und präzise Meßergebnisse zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von Proben der festen Materialien manuell in eine Aufnahmeeinheit eingesetzt wird. Diese Aufnahmeeinheit hat eine ähnliche Funktion wie das Magazin eines Diaprojektors. Sowohl längliche als auch runde Aufnahmeeinheiten sind geeignet, jedoch bietet die runde Variante den Vorteil, daß sich der räumliche Platzbedarf während des gesamten Verfahrens nicht verändert. So können Proben in Aufnahmeposition der Aufnahmeeinheit zur anschließenden Probemessung adressiert werden. Diese Proben der festen Materialien werden zweckmäßig rechnergesteuert nacheinander in den Strahlengang eines optischen Spektrometers senkrecht zur elektromagnetischen Meßstrahlung befördert und über eine positionsunabhängige Schrittmotorsteuerung fixiert. So ermöglicht die schrittmotorgesteuerte Positionierung der Aufnahmeeinheit, beliebige Meßreihenfolgen, z. B. durch Computervorgabe, auszuführen. Die direkte Positionsansteuerung mit dem Schrittmotor erfolgt ohne die beim mechanischen sequentiellen Transport erforderlichen Zwischenschritte von einer Magazinposition zur nächsten. Hierdurch wird die mechanische Materialbeanspruchung sowie der Zeitbedarf von Messung zu Messung minimiert. Im Fall der runden Aufnahmeeinheit erbringt die Nutzung des kürzesten Verfahrweges zusätzlichen Zeitgewinn. Nachdem die Probe der festen Materialien in den Strahlengang des optischen Spektrometers senkrecht zur elektromagnetischen Meßstrahlung befördert und fixiert worden ist, kann die rechnergesteuerte Rotation der Probe im Meßstrahl, der zugleich die Meßachse bildet, in verschiedenen Varianten erfolgen, und zwar um jeweils 360 Grad oder einem beliebigen Vielfachen dieser Rotation bei jeder feststehenden Wellenlänge oder in beliebigen Schritten diskreter Gradzahlen mit jeweils aufeinanderfolgenden, unterschiedlichen Wellenlängen.

Das Verfahren ermöglicht somit eine freie Drehbarkeit der Probe senkrecht zum UV-Meßstrahl, wodurch alternativ ein mittlerer Transmissionswert für sämtliche Meßwinkel der Probe im Bereich von 0 bis 360 Grad rechnergesteuert bei jeder gemessenen UV-Wellenlänge bestimmt wird, weshalb davon auszugehen ist, daß bei 360 Schritten je 1 Grad, mithin eine 360-fache Messung mit genauer Erfassung sämtlich gewünschter Daten zur Probe, insbesondere die exakte Bestimmung des UV-Schutzfaktors der gemessenen Materialien ermöglicht wird. Diese Verfahren zeichnet sich außerdem dadurch aus, daß es auf sämtliche optischen Eigenschaften von festen Materialien, wie z. B. die Transmission, die Absorption und die Reflektion anwendbar ist.

Zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung eingesetzt, die eine Aufnahmeeinheit vorsieht, welche mit in Halterahmen eingesetzten festen Materialien, insbesondere Proben fester Materialien bestückt ist. Sämtliche Proben sind in der Aufnahmeeinrichtung so angeordnet, daß sie nacheinander mittels eines Elektromotors bzw. eines pneumatischen Stellgliedes und eines quer zur Aufnahmeeinheit angebrachten Führungsarmes rechnergesteuert in die Meßposition in den Strahlengang eines optischen Spektrometers eingebracht werden und über eine drehbar angeordnete Haltevorrichtung positioniert und fixiert werden. Die drehbar gelagerte Haltevorrichtung wird z. B. mittels eines Schrittmotors angetrieben, so daß die erforderliche Drehung und Positionierung der Probe im Meßstrahl erfolgen kann.

Die in dieser Weise angeordneten Vorrichtungsteile ermöglichen die rechnergesteuerte Vermessung der optischen Eigenschaften von Materialien, vorzugsweise von Proben der festen Materialien, unter Einsatz einer Meßwerterfassungssoftware einschließlich sämtlicher zur Messung erforderlicher Rotationen im Meßstrahl.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.

Eine Probe aus festem Material 3, vorzugsweise aus Textilien, wird für den Halterahmen 2 passend zugeschnitten und in der Webrichtung der Textilie bzw. senkrecht hierzu in den Halterahmen 2 eingespannt. Die Messung von Probenserien erfolgt rechnergesteuert. Hierzu sind am Computer in die Eingabemaske eines Steuerprogrammes sämtliche relevanten Stammdaten der Probe wie z. B. Lieferant, Bezeichnung, Material, Farbe etc. sowie die zur Messung vorgesehene Position in der Aufnahmeeinheit 1 festzulegen. Diese ist derart gestaltet, daß annähernd 100 Proben dort bestückt und positioniert werden können. Die festgelegten Positionen werden nun mit den entsprechend gerahmten Proben bestückt. Zur Messung wird zunächst das Gerätegehäuse, in welchem sich sämtliche zur Vorrichtung gehörenden Teile befinden, lichtdicht verschlossen, um anschließend die Meßsequenz starten zu können. Nach Vorgabe der Meßsequenz werden sämtliche vorgesehenen Proben im optischen Spektrometer vermessen. Das Meßprogramm des Spektrometers erzeugt bei jedem Meßvorgang mit dem Monochromator UV-Licht im Wellenlängenbereich von 280 bis 400 nm. In diesem Meßbereich wird die Intensität der UV-Transmission durch die Probe in Schritten von 5 nm oder kleiner aufgezeichnet. Aus den Meßdaten wird automatisch ein Analysenreport erstellt, der den UV-Schutzfaktor des Gewebes detailliert beschreibt und zugeschnitten auf die Verwendungsart von Textilien entsprechende Schlußfolgerungen für Hersteller und Anwender mühelos erkennen läßt.

Bezugszeichenliste

1

Aufnahmeeinheit

2

Halterrahmen

3

Textilproben

4

Elektromotor

5

Führungsarm

6

Meßposition

7

Haltevorrichtung

8

Schrittmotor

Claims

1. Verfahren zur Messung optischer Eigenschaften von festen Materialien in einem gewünschten Spektralbereich, dadurch gekennzeichnet, daß Proben (3) der festen Materialien in den Strahlengang eines optischen Spektrometers senkrecht zur elektromagnetischen Meßstrahlung befördert und fixiert werden, wobei beliebig viele rechnergesteuerte Rotationen einer Probe im Meßstrahl, der die Meßachse bildet, um jeweils 360 Grad bei jeder feststehenden Wellenlänge oder in beliebigen Schritten diskreter Gradzahlen mit jeweils aufeinanderfolgenden, unterschiedlichen Wellenlängen erfolgen.

2. Vorrichtung zur Messung optischer Eigenschaften von festen Materialien, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufnahmeeinheit (1) vorgesehen ist, die mit in Halterahmen (2) eingesetzten Proben (3) der festen Materialien bestückt ist, wobei alle Proben (3) der festen Materialien einzeln in beliebiger Reihenfolge mittels eines Elektromotors (4) und eines Führungsarmes (5) rechnergesteuert über eine Haltevorrichtung (7) in drehbarer Meßposition (6) im Strahlengang eines optischen Spektrometers fixierbar sind, und daß zur Drehung und Positionierung der Proben 3) der festen Materialien ein elektrischer Schrittmotor (8) vorgesehen ist.