DE2230277A1 - DEVICE AND METHOD FOR QUANTITATIVE EVALUATION OF THE SURFACE CONDITION - Google Patents

Description

"Vorrichtung zur quantitativen Beurteilung von QberflAchen" Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur objektiven, quantitativen Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von einen Mindestglanzgradaifweisenden Oberflächen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf das Verfahren zum quantitativen Messen der Oberflächen unter Verwendung dieser Vorrichtung."Apparatus for the quantitative assessment of surfaces" The invention refers to a device for the objective, quantitative assessment of the Surface quality of surfaces showing a minimum degree of gloss. the The invention further relates to the method for quantitative measurement of the Surfaces using this device.

In vielen Bereichen ist die Beurteilung der Oberflächengüte von großer Wichtigkeit, z.B. bei mit Lackschichten versehenen Metallflåchen. Zur Beurteilung der Oberflächengüte sind verschiedene Verfahren bekannt, z.B. Oberflächenprofilschreiber, Interferenzmikroskope und Lichtschnittmikroskope, die die Gestaltabweichung, z.B. die Rauhigkeit und Welligkeit realer Oberflächen gegenüber den angestrebten idealen Ebenen und glatten Flächen erfassen. Diese bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß sie sehr aufwendig sind und damit hohe Prüfkosten und vor allen Dingen-lange Prüfzeiten verursachen. Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist auch, daß sie häufig nicht an fertigen Gegenständen angewandt werden können und nur kleine Flächenstücke erfassen, so daß eine Vielzahl von Einzelmessungen zur Beschreibung der Eigenschaften großer Flächen notwendig wird.In many areas, the assessment of the surface quality is of great importance Importance, e.g. for those with lacquer layers Metal surfaces. Various methods are known for assessing the surface quality, e.g. surface profile recorder, Interference microscopes and light section microscopes, which detect the shape deviation, e.g. the roughness and waviness of real surfaces compared to the desired ideal Capture planes and smooth surfaces. These known methods have the disadvantage that they are very complex and thus high testing costs and, above all, long Cause test times. Another disadvantage of the known methods is that they often cannot be applied to finished objects and only small patches of area record, so that a large number of individual measurements to describe the properties large areas is necessary.

Auch das Erfassen punktförmiger, über die Fläche verteilter Fehler, die einmal von geometrischer Natur als auch zum anderen Glanzgradschwankungen sein können, ist mit den bekannten Verfahren oder mit Glanzmeßgeräten nur schwer durchzuführen.Also the detection of punctiform defects distributed over the area, which on the one hand be of a geometric nature and on the other hand fluctuations in the degree of gloss can be carried out only with difficulty with the known methods or with gloss meters.

Es ist offensichtlich, daß diese bekannten Verfahren in weiten Bereichen der Technik nicht im notwendigen Umfang und nicht mit der notwendigen Wirtschaftlichkeit eingesetzt werden können, so daß vielfach die Prüfung von Oberflächenjnoch durch Augenscheinprüfungen erfolgt, dge zwangsläufig subjektiv gefärbt sind.It is obvious that these known methods can be used in a wide range technology not to the necessary extent and not with the necessary economic efficiency can be used, so that in many cases the inspection of surfaces still by Visual examinations are carried out, because they are necessarily subjectively colored.

Es ist deshalb auch schon versucht worden, zur Beurteilung von Klarackfilmen die Overhead-Projektions-Methode als objektive Methode mit einzuführen (J. Oil Col. Chem. Assoc.Attempts have therefore already been made to assess clear lacquer films to introduce the overhead projection method as an objective method (J. Oil Col. Chem. Assoc.

1971, Bd. 54, S. 933). Diese Methode erfaßt zwar relativ große, repräsentative Flächenstücke; sie ist aber aufgrund der Randbedingung der Transparenz ausschließlich auf durchsichtige Träger- und Oberflächenmaterialien anwendbar. Außerdem ist bei der Anwendung der Projektionsmethode ein relativ hoher Aufwand nötig, der für die Routinepraxis eines Betriebsprüflabors nicht vertretbar ist. Als noch zu lösende Aufgabe wird in dieser Literaturstelle das Messen undurchsichtiger, pigmentierter Systeme genannt.1971, vol. 54, p. 933). This method covers relatively large, representative Patches of land; however, it is exclusive due to the boundary condition of transparency applicable to transparent substrates and surfaces. In addition, is at the application of the projection method requires a relatively high effort, which for the Routine practice of a company audit laboratory is not justifiable. As yet to be solved In this reference, the task of measuring becomes more opaque, more pigmented Called systems.

Diese Aufgabe wurde durch die erfindungsgemäße Vorrichtung gelöst.This object was achieved by the device according to the invention.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine transportable, kompakte Vorrichtung zu schaffen, die möglichst einfach arbeitet und es ermöglicht, aus einer Oberfläche beliebiger Größe ein hinreichend repräsentatives Flächenstück zerstörungsfrei für die Prüfung auszuwählen und im Bedarfsfall eine registrierende Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit zu ermöglichen.The invention was based on the object of a portable, compact To create device that works as simply as possible and allows one Surface of any size a sufficiently representative surface area non-destructive to be selected for the examination and, if necessary, a registration assessment of the To enable surface quality.

Dieses der Erfindung zugrunde liegende Ziel wird dadurch erreicht, daß die ggf. auftretenden Verzerrungen des Spiegelbildes eines auf die zu prüfende Oberfläche geworfenen Prüfbildes für die Beurteilung der Oberflächengüte ausgewertet wird.This object on which the invention is based is achieved by that the possibly occurring distortions of the mirror image of the one to be tested Surface thrown test pattern evaluated for the assessment of the surface quality will.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen auf das Prüfobjekt aufsetzbaren Träger mit einer Lichtquelle, einem vor der Lichtquelle anzuordnenden Prüfbild und einemim reflektierten Strahlengang angeordneten Betrachtungstubus.According to the invention, the device is characterized by a the test object attachable carrier with a light source, one in front of the light source to be arranged test image and a viewing tube arranged in the reflected beam path.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet dabei vorzugsweise derart, daß in den zu spiegelnden Strahlengang zweidimensionale Strichgitter mit unterschiedlichen Linienabständen eingeführt werden und daß das Auflösungsvermögen der spiegelnden Fläche als Maßeinheit für die Oberflächengüte ausgewertet wird.The device according to the invention preferably works in such a way that that in the beam path to be reflected two-dimensional line gratings with different Line spacings are introduced and that the resolving power of the specular Area is evaluated as a unit of measurement for the surface quality.

Es wird dabei von der Überlegung ausgegangen, daß die Oberfläche des zu prüfenden Gegenstandes als Spiegel in einen Abbildungsstrahlengang eingebracht wird und die Güte der Abbildung eines Prüfbildes zur Bemessung der Oberflächengüte herangezogen wird.It is assumed that the surface of the object to be tested introduced as a mirror in an imaging beam path and the quality of the image of a test image for measuring the surface quality is used.

Um auch eine registrierende Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit zu ermöglichen, wird gemäß der Erfindung weiterhin vorgeschlagen, daß im Betrachtungstubus eine Kamera oder ein registrierendes Photometer angeordnet ist.Also a registration assessment of the surface quality to enable, it is further proposed according to the invention that in the viewing tube a camera or a recording photometer is arranged.

Das-Prüfbild besteht aus unterschiedlichen geometrischen Mustern, vorzugsweise aus einem Satz von zweidimensionalen Strichgittern mit unterschiedlichen Linienabständen. Geeignet sind ganz allgemein Prüfbilder verschiedener Ausbildung, die vom jeweiligen Verwendungszweck abhängig sind und die in Abhängigkeit von der Art der Oberfläche eingesetzt werden bzw. in Abhängigkeit der erforderlichen Prüfgenauigkeit.The test pattern consists of different geometric patterns, preferably from a set of two-dimensional line grids with different Line spacing. Suitable are generally different test images Training, which are dependent on the respective purpose and which are dependent to be used on the type of surface or depending on the required Test accuracy.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gekennzeichnet durch ein einen offenen Boden aufweisendes Gehäuse mit im Winkel von etwa 9o° zueinander angeordneten Dachflächen, in deren eine die Lichtquelle und das Prüfbild und in deren anderer der Betrachtungstubus angeordnet ist.The device for carrying out the method is preferably characterized by a housing having an open bottom at an angle of about 9o ° to each other arranged roof surfaces, in one of which the light source and the test image and in the other of which the viewing tube is arranged.

Im Bedarfsfall ist es auch möglich, die Dachflächen in einem variierbaren Winkel zueinander anzuordnen. Dies ist dann erforderlich, wenn der Winkel, unter dem gespiegelt wird, von 450 abweichen soll.If necessary, it is also possible to adjust the roof areas in a variable way To arrange angles to each other. This is necessary when the angle is below which is mirrored should deviate from 450.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfgerätes und Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing explained. In the drawings: FIG. 1 shows a diagrammatic representation of a test device according to the invention and FIG. 2 shows a section along the line 2-2 of FIG. 1.

In Fig. 1 und 2 ist mit 1 ein Untersuchungsobjekt bezeichnet, dessen OberflachengUtedberprUft werden soll. Auf dieses Untersuchungsobzekt wird ein Gehäuse 2 aufgesetzt3 das zumindest im mittleren Bereich einen offenen Bodenteil 3 aufweist und mit wenigstens zwei Dachflächen 4 und 5 ausgerüstet ist. Die Dachfläche 5 trägt dabei eine ggf. verstellbare Beleuchtungseinrichtung 6,. die vor einer Durchtrittsöffnung 7 innerhalb der Dachfläche angeordnet ist.In Fig. 1 and 2, 1 denotes an examination subject whose Surface quality is to be checked. A housing is placed on this examination object 2 put on 3 the at least in the middle area an open bottom part 3 having and is equipped with at least two roof surfaces 4 and 5. The roof surface 5 carries an optionally adjustable lighting device 6 ,. the one in front of a passage opening 7 is arranged within the roof area.

In diese Durchtrittsöffnung 7 kann ein Prüfbild 8 eingeschoben werden, das bei der dargestellten Ausführungsform als ein Satz von Strichgittern ausgebildet ist, die verschiedene Linienabstände aufweisen.A test pattern 8 can be inserted into this passage opening 7, which in the illustrated embodiment is designed as a set of line grids that have different line spacings.

An der Dachfläche 4 ist ein ebenfalls ggf. verstellbarer Betrachtungstubus 9 vorgesehen, der auch den Anschluß einer nicht dargestellten Fotokamera oder eines registrierenden Photometers ermöglicht, so daß damit die jeweilig festgestellten Untersuchungsergebnisse unmittelbar bleibend registriert werden können.On the roof surface 4 there is also an optionally adjustable viewing tube 9 provided, which also connects a camera, not shown, or one registering photometer allows, so that the respective determined Examination results can be permanently registered immediately.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist wie folgt: Bei einem idealen ebenen Spiegel wären Prüfbild und Spiegelbild deckungsgleich. Unebenheiten oder lokale Glanzgradschwankungen in der Spiegeloberfläche führen aber zu Verzeichnungen des Spiegelbildes gegenüber dem abzubildenden Prüfbild und das Ausmaß der Verzeichnungen bzw. Verzerrungen ist der Oberfläche des zu prüfenden Objektes äquivalent.The mode of operation of this device is as follows: With an ideal flat mirror would be the test image and mirror image congruent. Bumps or However, local fluctuations in the degree of gloss in the mirror surface lead to distortions of the mirror image compared to the test image to be reproduced and the extent of the distortions or distortion is equivalent to the surface of the object to be tested.

Im vorliegenden Fall ist der Spiegel das Untersuchungsobjekt und das Prüfbild das eingesetzte StrichgLtter. Mit Hilfe eines Satzes von Strichgittern mit verschiedenen Linienabständen kann nunmehr an der Prüfoberfläche im obigen Sinn ein Auflösungstest vorgenommen werden, wobei als Maßzahl für die Oberflächengüte der Linienabstand gewählt wird, bei dem die Linien des Strichgitters noch getrennt aufgelöst werden können. Wird beispielsweise ein Satz von Prüfbildern, wobei die Linien der einzelnen Bilder in steigenden Abständen angeordnet sind, mit größer werdenden Linienabstand von 1 - 5 durchnummeriert, und die Nummer der Rastervorlage mit dem geringsten, im Mittel noch auflösbaren Linienabstand als Note für die Oberflächengüte des Untersuchungsobjektes benutzt, so kann leicht der zu untersuchenden Oberfläche eine Benotung gegeben werden, die objektiv meßbar ist.In the present case, the mirror is the object to be examined and that Test image the line type used. With help a set of Line grids with different line spacings can now be used on the test surface In the above sense, a dissolution test can be carried out, whereby as a measure of the Surface quality the line spacing is chosen at which the lines of the grating can still be resolved separately. For example, if a set of test images, where the lines of the individual images are arranged at increasing intervals, with as the line spacing increases, numbered 1 - 5, and the number of the grid template with the smallest line spacing that can still be resolved on average as a grade for the surface quality of the object to be examined is used, the surface to be examined can easily be seen a grade can be given that can be measured objectively.

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: iö. Vorrichtung zur objektiven und ggf. registrierenden quantitativen Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von einen Mindestglanzgrad aufweisenden Oberflächen, gekennzeichnet durch einen auf das Prüfobjekt aufsetzbaren Träger (2) mit einer Lichtquelle (6) und einem vor der Lichtquelle anzuordnenden Prüfbild (8) und einem im reflektierten Strahlengang angeordneten Betrachtungstubus (9).iö. Device for objective and possibly registering quantitative Assessment of the surface quality of a minimum degree of gloss Surfaces, characterized by a carrier (2) that can be placed on the test object with a light source (6) and a test pattern (8) to be arranged in front of the light source and a viewing tube (9) arranged in the reflected beam path. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein einen offenen Boden aufweisendes Gehäuse mit im Winkel von etwa 9o° zueinander angeordneten Dachflächen (4,5) in deren eine die Lichtquelle (6) und das Prüfbild (8) und in deren andere der Betrachtungstubus (9) angeordnet ist. 2. Apparatus according to claim 1, characterized by an open one Housing having a floor with roof surfaces arranged at an angle of approximately 90 ° to one another (4,5) in one of which the light source (6) and the test image (8) and in the other the viewing tube (9) is arranged. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch ein einen offenen Boden aufweisendes Gehäuse mit Dachflächen (4,5), die in einem variierbaren Winkel zueinander angeordnet sind und in deren eine die Lichtquelle (6) und das Prüfbild (8) und in deren andere der Betrachtungstubus (9) angeordnet ist.3. Device according to claims 1 and 2, characterized by a having an open bottom housing with roof surfaces (4,5), which in a variable Angle to each other are arranged and in one of which the light source (6) and the Test image (8) and in the other of which the viewing tube (9) is arranged. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu spiegelnden Strahlengang Prüfbilder mit unterschiedlichen geometrischen Mustern eingeführt werden und das Auflösevermögen der spiegelnden Fläche als Maßeinheit für die Oberflächengüte ausgewertet wird.4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that test images in the beam path to be reflected with different geometric patterns are introduced and the resolving power of specular Area is evaluated as a unit of measurement for the surface quality. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Prüfbild als zweidimensionales Strichgitter mit unterschiedlichen Linienabständen ausgebildet ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the test image designed as a two-dimensional line grid with different line spacings is. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine im Betrachtungstubus (9) angeordnete Kamera.6. Device according to claims 1 to 5, characterized by a camera arranged in the viewing tube (9). 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein im Betrachtungstubus (9) angeordnetes registrierendes Photometer.7. Device according to claims 1 to 5, characterized by a registering photometer arranged in the viewing tube (9). 8. Verfahren zur quantitativen Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von einen Mindestglanzgrad aufweisenden Oberflächen unter Verwendung der Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ggf. auftretenden Verzerrungen des Spiegelbildes eines auf die zu prüfende Oberfläche geworfenen Bildes für die Beurteilung der Oberflächengüte ausgewertet wird.8. Procedure for the quantitative assessment of the surface quality of surfaces having a minimum degree of gloss using the device according to claims 1 to 7, characterized in that the distortions which may occur the mirror image of an image projected onto the surface to be tested for the Assessment of the surface quality is evaluated. LeerseiteBlank page