EP2035239A2 - Method for producing three-dimensionally structured surfaces - Google Patents

Abstract

The invention relates to a method for producing three-dimensionally structured surfaces of objects, the object surface being created as a reproduction of a three-dimensionally structured original surface with the aid of a machining tool. According to said method, the topology of the original surface is first determined, a measured depth value being assigned to each surface or grid element, creating a depth map of the original surface. The depth values are evaluated in terms of their influence on the reflective properties of the surface elements and said reflective properties are stored in the form of parameters. The depth values are then modified in accordance with the reflective values and are used as topological data for the electronic control of a machining tool.

Description

Beschreibungdescription

Verfahren zur Herstellung von dreidimensional strukturierten OberflächenMethod for producing three-dimensionally structured surfaces

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von dreidimensional strukturierten Oberflächen von Gegenständen, wobei die Gegenstandsoberfläche mit Hilfe eines Bearbeitungswerkzeuges als Reproduktion einer dreidimensional strukturierten Originaloberfläche, d.h. einer Mustervorlage erzeugt wird, und bei dem zunächst die Topologie der Originaloberfläche mit Hilfe eines dreidimensionalen Abtastverfahrens ermittelt wird und die so ermittelten und im Wesentlichen aus den zu jedem Flächenelement eines über die Originaloberfläche gespannten Rasters gehörigen Höhen- bzw. Tiefenwerte bestehenden topologischen Daten in einem ersten Datensatz gespeichert werden, wobei jedem Flächen- bzw. Rasterelement ein gemessener Tiefenwert zugeordnet ist. Es entsteht so eine Tiefenkarte der Originaloberfläche. Grundlage des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dabei die Analyse und Beschreibung der Reflexionseigenschaften einer Originaloberfläche und danach die Beeinflussung und Gestaltung der Reflexionseigenschaften einer dreidimensional strukturierten Gegenstandsoberfläche.The invention relates to a method for producing three-dimensionally structured surfaces of objects, wherein the object surface is reproduced by means of a machining tool as a reproduction of a three-dimensionally structured original surface, i. a template is produced, and in which first the topology of the original surface is determined by means of a three-dimensional scanning method and the topological data thus determined and consisting essentially of the height or depth values belonging to each surface element of a grid stretched over the original surface in a first Record are stored, each area or grid element is assigned a measured depth value. This creates a depth map of the original surface. The basis of the method according to the invention is the analysis and description of the reflection properties of an original surface and then the influencing and shaping of the reflection properties of a three-dimensionally structured object surface.

Verfahren zur Herstellung von dreidimensional strukturierten Oberflächen von Gegenständen sind bekannt, ebenso wie Verfahren zur Beurteilung bzw. zur Analyse des Reflexionsverhaltens von Oberflächen.Methods for producing three-dimensionally structured surfaces of objects are known, as well as methods for the evaluation or analysis of the reflection behavior of surfaces.

Die DE 43 26 874 Al offenbart ein Verfahren zur Gravur eines Musters in die Oberfläche eines Werkstücks, bei der mit Hilfe einer optischen oder mechanischen Abtastung einer Oberfläche einer Mustervorlage eine Oberflächeninformation in Form von elektrischen Steuersignalen erzeugt und gespeichert wird, die dann zur Steuerung des Gravurlasers genutzt wird. Hierbei wird im Bereich der Übergänge oder Stöße die dort von der Mustervorlage gewonnene Oberflächeninformation als gleiches Muster mehrfach auf das Werkstück graviert. Der Gravurlaser wird hier nicht weiter in seiner eigentlichen Ausbildung und Steuerung beschrieben.DE 43 26 874 A1 discloses a method for engraving a pattern in the surface of a workpiece, wherein surface information in the form of electrical control signals is generated and stored by means of an optical or mechanical scanning of a surface of a template, which then for controlling the engraving laser is being used. In this case, in the area of the transitions or shocks there is the Pattern template surface information as the same pattern several times engraved on the workpiece. The engraving laser is not described here in its actual training and control.

Das Wesentliche bei der in der DE 43 26 874 Al offenbarten Lösung besteht darin, dass eine Kopie einer Originaloberfläche (Mustervorlage) erstellt werden soll. Da diese Kopie je nach Anwendungsfall relativ groß werden kann, die Mustervorlage dagegen aber regelmäßig klein ist, muss die kopierte Fläche der Mustervorlage mehrfach neben- und untereinander gelegt werden, um die erforderliche Größe des zu bearbeitenden Werkstücks abzudecken. Bei einem solchen mehrfach angrenzenden Wiederholen einer kopierten Fläche bleiben bekanntermaßen die Übergänge in Form eines Rapports sichtbar (etwa als sich wiederholende „Bilderung", als „Patchwork", oder als Moulettenstreifen), wenn nicht eine besondere weitere Bearbeitung erfolgt.The essence of the solution disclosed in DE 43 26 874 A1 is that a copy of an original surface (master sample) is to be created. Since this copy can be relatively large depending on the application, but the template is on the other hand regularly small, the copied surface of the template must be placed several times next to each other and to cover the required size of the workpiece to be machined. In such a multi-adjacent repeating of a copied surface, as is known, the transitions in the form of a repeat remain visible (for example as a repeating "image", as a "patchwork", or as a mulette strip), unless a special further processing takes place.

Einige Möglichkeiten einer solchen Bearbeitung sind a.a.O. offenbart. So wird zum einen gelehrt, die gleiche Oberflächeninformation mehrfach und/oder abwechselnd zu kopieren / aufzubringen, oder in umgekehrter Informations folge - also vorwärts und rückwärts - zu gravieren, also auch mit einer gewissen Zufälligkeit aufzubringen. Durch solche Verfahren werden die Übergänge zwar etwas weicher, bleiben aber nach wie vor sichtbar, was oft in Form eines „Schachbrett-Effektes", d.h. einer schachbrettartigen Bilderung auffällt.Some possibilities of such processing are a.a.O. disclosed. Thus it is taught on the one hand, the same surface information repeatedly and / or alternately copy / apply, or in reverse information sequence - ie forward and backward - to engrave, so even with a certain randomness apply. Such processes make the junctions somewhat softer but still remain visible, often in the form of a "checkerboard" effect, that is, a checkerboard-like image.

Ein weiteres offenbartes Prinzip besteht lediglich in einer Veränderung der Erkennbarkeit der Kopie, indem Bildteile entfernt, abgeschwächt, verändert, hinzugefügt werden. Auch hier bleiben die Ränder der Bildteile sichtbar.Another disclosed principle is merely to change the visibility of the copy by removing, weakening, altering, adding portions of the picture. Again, the edges of the image parts remain visible.

Nachteiligerweise wird bei dem in der DE 43 26 874 Al offenbarten Verfahren die Relevanz der lokal unterschiedlichen Reflexionseigenschaften einer Oberfläche völlig vernachlässigt, wie dies auch bei vielen anderen Herstellungsverfahren der Fall ist. Gerade der Schachbrett-Effekt, eine sich wiederholende Bilderung oder Moulettenstreifen fallen aber besonders durch unterschiedliche Lichtreflexion auf, bzw. treten bei bestimmten Lichteinfallswinkleln besonders stark in Erscheinung.Disadvantageously, in the process disclosed in DE 43 26 874 A1, the relevance of the locally different reflection properties of a surface is completely neglected, as is the case with many other production processes. Just the checkerboard effect, a repetitive imaging or Moulettenstreifen fall but especially by different light reflection on, or occur at certain light incidence angles particularly strong.

Eine der einfachsten Methoden zur Beurteilung bzw. zur Analyse des Reflexionsverhaltens von Oberflächen besteht z.B. in der Bestimmung eines „Glanzgrades" nach genormten Messbedingungen, etwa der ISO 2813, bei der die in einem Winkel von 60° von der Oberfläche reflektierte Lichtstrahlung gemessen und einer Klassifizierung in Glanzgrade von matt bis glänzend zugeordnet wird, je nach prozentualer Reflexion. Ein solcher Glanzgrad beschreibt jedoch lediglich die gemittelte Glanzfähigkeit der gesamten betrachteten Fläche bei einem bestimmten Lichtverhältnis.One of the simplest methods for evaluating the reflection behavior of surfaces is e.g. in the determination of a "degree of gloss" according to standardized measuring conditions, such as ISO 2813, in which the light radiation reflected at an angle of 60 ° from the surface is measured and assigned a classification in degrees of gloss from dull to glossy, depending on the percentage of reflection Gloss level, however, describes only the average glossiness of the entire surface considered at a given light ratio.

Darüber hinaus existieren Verfahren, bei denen eine Aussage über den Stoff, das Material, aus dem die Oberfläche besteht, durch die Auswertung des Reflexionsverhaltens seiner Oberfläche gewonnen wird. Dies nutzt man etwa bei der Analyse von stofflichen Proben, wie Flüssigkeiten oder Pulvern, bei der Untersuchung von Schweißverbindungen oder bei der Steuerung von Bearbeitungsprozessen. So zeigt die EP 61885 IAl ein Verfahren zum Entfernen von Oberflächenbeschichtungen / Lacken auf einem Substrat, wobei das Verfahren durch das Auswerten einer Farbdifferenz eines reflektierten Lichtes so gesteuert wird, das nur die abzutragende Beschichtung entfernt und das Substrat selbst nicht beschädigt wird.In addition, there are methods in which a statement about the substance, the material of which the surface consists, is obtained by evaluating the reflection behavior of its surface. This is used, for example, in the analysis of material samples, such as liquids or powders, in the examination of welded joints or in the control of machining processes. Thus, EP 61885 IAI shows a method for removing surface coatings on a substrate, the method being controlled by evaluating a color difference of a reflected light so that only the coating to be removed is removed and the substrate itself is not damaged.

Bei der Herstellung von künstlichen Oberflächenstrukturen oderIn the production of artificial surface structures or

Oberflächenbeschichtungen, wie z.B. bei der Herstellung von Kunstleder oder Kunststoff- Formhäuten für Teile der Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen, also etwa von Türverkleidungen oder Armaturenbrettern, sind Verfahren bekannt, bei denen dieSurface coatings, e.g. in the production of artificial leather or plastic molded skins for parts of the interior trim of motor vehicles, such as door panels or dashboards, methods are known in which the

Reflexionseigenschaften einer Referenzoberfläche/Musteroberfläche unter kontrollierter Beleuchtung bewertet, mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems dargestellt und weiteren Kontroll- oder Arbeitsprozessen zugrunde gelegt werden. Die meisten dieser Bestimmungsverfahren weisen die Eigenart auf, dass zwischen stark oder schwach reflektierenden Teilbereichen einer Referenzoberfläche bisher ausschließlich die subjektive Bewertung eines geübten Betrachters ausschlaggebend ist. Eine solche subjektive Bewertung kann nachteiligerweise aber nur unzureichend genau in Bildverarbeitungen oder in den Herstellungsprozess beeinflussende automatische Systeme übertragen werden.Reflection properties of a reference surface / pattern surface under controlled lighting evaluated represented using an image processing system and other control or work processes are based. Most of these determination methods have the peculiarity that between strongly or weakly reflecting subregions of a reference surface so far only the subjective evaluation of a trained observer is decisive. Such However, disadvantageously, subjective evaluation can only be transmitted with insufficient accuracy in image processing or automatic systems influencing the production process.

Andererseits ist die subjektive Bewertung durch das menschliche Auge eine äußerst präzise und bisher durch automatische Verfahren nicht zu ersetzende Art der Beurteilung einer strukturierten Oberfläche, die selbst kleinste Veränderungen im Erscheinungsbild der Oberfläche deutlich registriert. Übergänge oder Grenzbereiche, die etwa durch das Aneinandersetzen von Teilstücken zu einer Gesamtoberfläche entstehen, Rapportbildung und Moulettenstreifen, fallen ebenso deutlich auf wie unterschiedliche bzw. „unnatürlich" wirkende Lichtreflexion bzw. Lichtbrechung, z.B. auch die bereits genannte schachbrettartige Bilderung. Darüber hinaus existiert das Phänomen, das das menschliche Auge eine mit größerem Abstand betrachtete Oberfläche ganz anders beurteilt als bei einer Betrachtung in geringem Abstand. So kann es sein, dass etwa eine im Detail und aus geringem Abstand betrachtete Kunstlederoberfläche völlig ebenmäßig erscheint, während dieselbe Kunstlederoberfläche bei einer Betrachtung aus mehreren Metern Entfernung als unruhig, streifig, unnatürlich und stark reflektierend empfunden wird.On the other hand, the subjective evaluation by the human eye is a very precise and so far by automatic method not to be replaced type of assessment of a structured surface that clearly registers even the smallest changes in the appearance of the surface. Transitions or border areas, which arise for example from the juxtaposition of sections to a total surface, rapport formation and mulette stripes, are striking as well as different or "unnatural" acting light reflection or refraction, for example, the already mentioned checkerboard-like imaging For example, if the human eye judges a more distant surface in a very different way than when viewed at close range, it is possible that an artificial leather surface considered in detail and at a small distance appears to be completely even, while the same artificial leather surface appears to be more uniform Meters distance is perceived as restless, streaky, unnatural and highly reflective.

Will man z. B. eine Kunststoff- Formhaut mit einer möglichst natürlich wirkenden Ledernarbung herstellen, so spielt das Reflexionsverhalten eine große Rolle. Das menschliche Auge ist beim Anblick einer Lederoberfläche ein bestimmtes Reflexionsverhalten bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen gewöhnt und reagiert äußerst ablehnend auf Kunstlederoberflächen, die genau dieses Reflexionsverhalten nicht ebenfalls aufweisen. Ein Armaturenbrett, das mit einer Kunststoff- Formhaut mit Ledernarbung bezogen ist, welche bei Sonnenlicht unangenehm reflektiert, wird vom Verbraucher abgelehnt. Dies führt oft dazu, dass bei der Herstellung solcher Formhäute eine zusätzliche und die Reflexion mindernde dreidimensionale „künstliche" Struktur aufgeprägt wird, etwa in Form einer regelmäßigen Lochung. Danach ist jedoch in aller Regel der Eindruck einer „echten Lederoberfläche" nicht mehr vorhanden. Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem dreidimensional strukturierte Oberflächen von Gegenständen (Gegenstandsoberflächen) hergestellt werden können, deren Reflexionseigenschaften objektiv bestimmbar und beinflussbar sind, auch im Verhältnis zu einem Muster bzw. zu einer Originaloberfläche, welches darüber hinaus erlaubt, ermittelte oder gewünschte Reflexionseigenschaften als Steuerungsparameter für Werkzeuge zur Oberflächenbearbeitung zur Verfügung zu stellen und welches sowohl eine naturgetreue Übertragung der Reflexionseigenschaften erlaubt als auch in der Lage ist, Reflexionseigenschaften von künstlichen Oberflächen an besondere Anwendungen anzupassen.Will you z. B. produce a plastic molded skin with the most natural-looking leather grain, so the reflection behavior plays a major role. At the sight of a leather surface, the human eye is accustomed to a certain reflection behavior in a wide range of lighting conditions and reacts extremely negatively to artificial leather surfaces which do not have precisely this reflection behavior as well. A dashboard, which is covered with a plastic molded skin with leather grain, which reflects unpleasant in sunlight, is rejected by the consumer. This often results in the production of such shaped skins an additional and the reflection-reducing three-dimensional "artificial" structure is imprinted, such as in the form of a regular perforation.After that, however, the impression of a "real leather surface" is usually no longer available. The invention was therefore based on the object to provide a method by which three-dimensionally structured surfaces of objects (object surfaces) can be produced whose reflection properties are objectively determinable and beinflussbar, also in relation to a pattern or to an original surface, which also allows to provide detected or desired reflection properties as control parameters for surface finishing tools, and which allows both faithful transmission of reflection properties and is capable of adapting reflection properties of artificial surfaces to particular applications.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. Ebenfalls offenbart ist eine Kunststoff-Folie mit genarbter Oberfläche.This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims. Also disclosed is a plastic film with a grained surface.

Dabei besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, dassIn this case, the solution according to the invention is that

b) der erste Datensatz einer Beurteilung der Tiefenwerte im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Reflexionseigenschaften der Flächenelemente unterworfen wird, c) abhängig von der Beurteilung jedem Flächenelement ein Reflexionswert als Parameter zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird, d) die Tiefenwerte des ersten Datensatz abhängig von den Reflexionswerten des zweiten Datensatzes überarbeitet bzw. verändert werden, e) die überarbeiteten bzw. veränderten Tiefenwerte des ersten Datensatzes als topologische Daten in einem dritten Datensatz gespeichert und zur elektronischen Steuerung eines Bearbeitungswerkzeuges zur Bearbeitung der dreidimensional strukturierten Gegenstandsoberfläche genutzt werdenb) the first data set is subjected to a judgment of the depth values with regard to their influence on the reflection properties of the surface elements, c) depending on the evaluation, a reflection value is assigned as parameters to each surface element and stored in a second data record, d) the depth values of the first data set e) the revised or changed depth values of the first data set are stored as topological data in a third data set and used for the electronic control of a processing tool for processing the three-dimensionally structured object surface

Der erste Datensatz topologischer Daten wird also mit Hilfe der Reflexionswerte des zweiten Datensatzes überarbeitet bzw. korrigiert, in gewisser Weise also an sich selbst bzw. an seinen unter einem anderen Gesichtspunkt beurteilten Eigenschaften gemessen und verändert. Als Reflexionswert ist hier ein Wert oder Parameter verstanden, der die Reflexionseigenschaften einer Oberfläche kennzeichnen kann, also beispielsweise ein Wert, der, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben, die Häufigkeit des Auftretens von mikroskopisch kleinen Kanten darstellt.The first data set of topological data is thus revised or corrected with the aid of the reflection values of the second data set, and thus in a certain way measured and changed in itself or in its properties judged from another point of view. As a reflection value here is understood a value or parameter that the Reflective properties of a surface can mark, so for example, a value that, as described in detail below, the frequency of occurrence of microscopic edges.

Während die bisher bekannten Herstellungsverfahren die Reflexionseigenschaften wenig beachten und höchstens eine subjektive Bewertung der Gesamtfläche über Fotos oder Bildverarbeitungen beinhalten, besteht der wesentliche Schritt bei der erfindungsgemäßen Lösung in der Kopplung der Reflexionseigenschaften einer Oberfläche an die tatsächlich in der dreidimensionalen Oberfläche vorhandene makroskopische Tiefenstruktur in differentiell kleinen Flächenelementen. Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt also eine Korrelation von Tiefenstruktur, d.h. topologischer Karte der Oberfläche, und lokalem Reflexionsverhalten und stellt dieses ermittelte Reflexionsverhalten in Parameterform als Grundlage einer weiteren Bearbeitung der Gegenstandsoberfläche zur Verfügung.While the production methods known hitherto pay little attention to the reflection properties and at most include a subjective evaluation of the total area via photos or image processing, the essential step in the solution according to the invention is the coupling of the reflection properties of a surface to the macroscopic depth structure actually present in the three-dimensional surface in differentially small dimensions surface elements. The method according to the invention thus produces a correlation of depth structure, i. Topological map of the surface, and local reflection behavior and provides this determined reflection behavior in parametric form as a basis for further processing of the object surface.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Verfahrensschritte b) und c) so ausgebildet sind, dassAn advantageous development is that the method steps b) and c) are formed so that

b) der erste Datensatz in Bezug auf die Tiefenwerte einer Kantendetektion und anschließend einer Mittelung unterworfen wird, c) jedem Flächenelement der durch die Mittelung erhaltene und die Häufigkeit und/oder Höhe der Kanten beschreibende Wert als Reflexionswert zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird.b) the first data set relating to the depth values is subjected to edge detection and then to averaging, c) each surface element is assigned the value obtained by the averaging and describing the frequency and / or height of the edges as a reflection value and stored in a second data record.

Ausgehend von dem physikalischen Effekt der Streuung des Lichtes an Kanten und der dadurch beeinflussten Reflexionsfähigkeit einer zufällig angeordneten Anzahl von Kanten besteht die hier weitergebildete Lösung darin, das an sich aus der Bildverarbeitung bekannte Verfahren der Kantendetektion mittels bestimmter mathematischer Operatoren, also z. B. mittels Sobel- oder Laplace-Operatoren, für die Reflexionsanalyse von dreidimensionalen Oberflächen nutzbar zu machen, indem erstmalig tatsächliche und physisch vorhandene Tiefeninformationen bzw. Tiefenunterschiede, d.h. tatsächliche Kanten, als Daten für die Berechnung bereitgestellt werden. In der Bildverarbeitung erfolgte nämlich bisher lediglich eine zweidimensionale Betrachtung, Erkennung und Verarbeitung von „Grenzen" innerhalb eines Bildes, die durch Helligkeitsunterschiede hervorgerufen wurden. Diese Grenzen werden als „Kanten" und deren Erkennung als „Kantende tektion" bezeichnet. Genutzt wird eine solche Kantendetektion beispielsweise zum Erkennen oder Zählen von zu bearbeitenden Gegenständen auf einem Fließband, die mit einer Kamera fotografiert oder gefilmt werden. Eine solche zweidimensionale Betrachtung reicht zwar zum Erkennen von zweidimensionalen örtlichen Zuordnungen aus, nicht jedoch für die komplizierte Struktur einer dreidimensionalen Oberfläche und die Modellierung einer daraus abzuleitenden Refiexionseigenschaft.Starting from the physical effect of the scattering of the light at edges and the reflectivity of a randomly arranged number of edges influenced thereby, the solution further developed here consists in the method of edge detection known per se from image processing by means of certain mathematical operators, thus e.g. B. Sobel or Laplace operators, for the reflection analysis of three-dimensional surfaces to make available by first actual and physically existing depth information or depth differences, ie actual edges are provided as data for the calculation. So far, in image processing, only a two-dimensional view, recognition and processing of "boundaries" within an image, caused by differences in brightness, has been described as "edges" and their recognition as "edge detection." Such edge detection is used For example, to recognize or count objects to be processed on a conveyor belt that are photographed or filmed with a camera, such two-dimensional viewing is sufficient for recognizing two-dimensional spatial associations, but not for the complicated structure of a three-dimensional surface and modeling it to be deduced Refiexionseigenschaft.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass die Mittelung nach der Kantendetektion so erfolgt, dass Flächenelemente zu Gruppen zusammengefasst werden und jeweils innerhalb der Gruppen durch Nachbarschaftsoperationen gemittelte Kantenhäufigkeiten und /oder Höhen den Gruppen zugeordnet und in dem zweiten Datensatz gespeichert werden.A further development consists in that the averaging after the edge detection takes place in such a way that area elements are combined into groups and the edge frequencies and / or heights averaged within the groups by neighborhood operations are assigned to the groups and stored in the second data record.

Beispielsweise erfolgt eine solche Mittelung durch einen Gauß-Filter als Operator.For example, such averaging is performed by a Gaussian filter as an operator.

Hierdurch erhält man eine Charakterisierung oder Pauschalisierung, durch die die ggf. stark variierende Anzahl und Stärke/Höhe der Kanten auf angemessen vergleichmäßigte Refiexionswerte zurückgeführt werden, welche in der weiteren Nutzung der Daten zurThis results in a characterization or generalization, by which the possibly strongly varying number and thickness / height of the edges are attributed to appropriately uniform reflection values, which are used in the further use of the data for

Steuerung von Bearbeitungsmaschinen im Hinblick auf Datenmengen und Rechenzeiten von Vorteil sein können.Control of processing machines in terms of data volumes and processing times can be beneficial.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass eine richtungsabhängige Filterung vor der Kantendetektion erfolgt. Durch eine solche mit verschiedenen mathematischen Operatoren durchführbare richtungsabhängige Filterung wird die durch die normale Kantendetektion lediglich an der Kantenhöhe und -häufigkeit orientierte Aussage über die Reflexionsfähigkeit wesentlich und dahingehend verfeinert, dass die Refiexionseigenschaften bei unterschiedlichen Beleuchtungsverhältnissen oder Betrachtungswinkeln ebenfalls objektiv und messbar dargestellt werden können. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Filterung bei der Kantende tektion durch eine gerichtete Gaußfilterung erfolgt. Hier handelt es sich um einen einfachen und schnell arbeitenden Operator, der es ermöglicht, eine ausreichende Anzahl von Richtungen innerhalb vertretbarer Zeiten im Hinblick auf ihre Refiexionseigenschaften darzustellen.An advantageous development is that a direction-dependent filtering takes place before the edge detection. By means of such a direction-dependent filtering that can be carried out with different mathematical operators, the statement about the reflectivity oriented only by the edge height and frequency is substantially and more refined in such a way that the reflection properties at different illumination conditions or viewing angles can also be represented objectively and measurably. A further advantageous development is that the filtering takes place at the edge end detection by a directed Gaussian filtering. This is a simple and fast-acting operator that allows to represent a sufficient number of directions within reasonable times in terms of their reflection properties.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Verfahrensschritt d) so ausgebildet ist, dass die Tiefenwerte des ersten Datensatzes, welche den Flächen- bzw. Rasterelementen in den Bereichen mit stark variierendem Reflexionswert zugeordnet sind, anhand von Ausschlusskriterien aus dem ersten Datensatz entfernt und durch Tiefenwerte des ersten Datensatzes ersetzt werden, die aus Bereichen der Originaloberfläche ohne stark variierendem Reflexionswerte stammen. Damit lassen sich etwaige in der Originalfläche bereichsweise auftretende Refiexionsschwankungen bei der Reproduktion, d.h. bei der Gegenstandsoberfläche reduzieren.A further advantageous development is that the method step d) is designed such that the depth values of the first data set, which are assigned to the area or raster elements in the areas with greatly varying reflection value, removed from the first data set by means of exclusion criteria and by Depth values of the first data set originating from regions of the original surface without strongly varying reflection values. In this way any reflection variations occurring in the original area in the region of reproduction, i. reduce at the object surface.

So können etwa einzelne zu sehr glänzende Stellen bei echten Lederoberfläche bei der Bearbeitung der Gegenstandsoberfläche ausgenommen, also sozusagen „maskiert" und danach mit Strukturen der restlichen Bereiche der Originaloberfläche hergestellt / überdeckt werden, die weniger „glänzend" in Erscheinung treten.Thus, for example, individual very shiny spots on a genuine leather surface can be excluded during the processing of the object surface, ie "masked" as it were, and then produced / covered with structures of the remaining areas of the original surface that appear less "shiny".

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die stark variierenden Refiexionswerte/Parameter anhand von Schwellenwerten klassifiziert und ausgeschlossen werden. Damit lässt sich leicht ein über die gesamte Gegenstandsoberfläche z.B. gleichmäßig niedriger Refiexionsgrad und somit ein „samtiges" Erscheinungsbild einstellen.A further advantageous development consists in classifying and excluding the strongly varying reflection values / parameters on the basis of threshold values. This makes it easy to apply over the entire object surface e.g. evenly low Refiexionsgrad and thus set a "velvety" appearance.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Verfahrensschritt d) so ausgebildet ist, dass abhängig von den von bereichsweise auf der Originalfläche auftretenden Reflexionseigenschaften die Anordnung der in entsprechende Flächen- bzw. Rasterelemente aufgeteilten Bereiche auf der Originaloberfiäche so geändert wird durch Änderung ihrer Position auf der Gegenstandsoberfiäche innerhalb der Raster- oder Flächenelementanordnung im dritten Datensatz, dass Unstetigkeiten in den Reflexionseigenschaften benachbarter Bereiche minimiert werden.A further advantageous development is that the method step d) is designed so that the arrangement of the areas divided into corresponding surface or raster elements on the original surface is changed by changing their position, depending on the reflection properties occurring in regions on the original surface the object surface within the grid or Surface element arrangement in the third data set, that discontinuities in the reflection properties of adjacent areas are minimized.

Hierdurch kann - ausgehend von einer im Hinblick auf die Reflexionseigenschaften stark inhomogenen und vielfältig verschiedenen Originaloberfläche (Muster) - eine homogene Gegenstandsoberfläche aufgebaut / hergestellt werden, indem nämlich ausgesuchte Partien des Musters ähnlich wie in der DE 43 26 874 Al arrangiert und zusammengefügt werden, jedoch hier unter Berücksichtigung der Reflexionseigenschaften der Ränder und Überlappungen. Eine solche Anpassung der Ränder und Überlappungen kann auf vielerlei Arten erfolgen, angefangen von manuellen Verfahren oder „quasi-manuellem" Ziselieren an PC-gestützten Bildverarbeitungs- oder Zeichenprogrammen, bis zur der durch die Merkmale des Anspruch 9 offenbarten und auf Tiefenstrukturen bezogenen Struktursynthesemethoden.As a result, starting from a highly inhomogeneous and variedly different original surface (pattern) with respect to the reflection properties, a homogenous object surface can be constructed / manufactured, namely by arranging and assembling selected parts of the pattern similar to DE 43 26 874 A1, however here taking into account the reflection properties of the edges and overlaps. Such adjustment of edges and overlaps can be accomplished in a variety of ways, from manual or "quasi-manual" chasing to PC-based image processing or drawing programs, to the structural synthesis methods disclosed by the features of claim 9 and related to deep structures.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Verfahrensschritt d) so ausgebildet ist, dass i) dass ein vierter Datensatz abgespeichert wird, der aus zufällig erzeugten Reflexionswerten für jeweils zugehörige Raster- und Flächenelemente einer noch zu reproduzierenden, fiktiven Gegenstandsoberfläche besteht, ii) dass danach um einen ersten zufälligen Reflexionswert derA further advantageous development is that the method step d) is designed so that i) that a fourth data set is stored, which consists of randomly generated reflection values for respective raster and area elements of a still to be reproduced fictitious object surface, ii) that then a first random reflection value of

Gegenstandsoberfläche mehrere benachbarte zufällige Reflexionswerte zu einer ersten Teilmenge zusammengefasst und in einem fünften Datensatz gespeichert werden, wobei Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte durch die Koordinaten der jeweils zugehörigen Flächenelemente der Gegenstandsoberfläche ebenfalls gespeichert werden, iii) dass danach der fünfte Datensatz mehrfach mit einem bei jedem neuenA plurality of adjacent random reflectance values are combined into a first subset and stored in a fifth data set, the location and location of the adjacent reflectance values being also stored by the coordinates of the respective surface elements of the object surface; iii) thereafter the fifth data set is written several times with one at each new

Vergleich mit neuen Daten belegten sechsten Datensatz verglichen wird, wobei (1) in dem sechsten Datensatz eine zweite Teilmenge benachbarter gemessenerComparison with new data occupied sixth record, where (1) in the sixth record a second subset of adjacent measured

Reflexionswerte der Originaloberfläche (d.h. Reflexionswerte des zweiten Datensatzes) sowie durch die Koordinaten der jeweils zugehörigen Flächenelemente auch die Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte der Originaloberfläche gespeichert sind, (2) wobei die relative Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte der ersten und zweiten Teilmenge ähnlich, vorzugsweise identisch sind, iv) dass beim Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen denReflection values of the original surface (ie reflection values of the second data set) as well as the coordinates of the respectively associated ones (2) wherein the relative position and arrangement of the adjacent reflection values of the first and second subset are similar, preferably identical, iv) that upon reaching a fixed similarity between the

Reflexionswerten der ersten und den Reflexionswerten der zweiten Teilmengen der erste zufällige Reflexionswert der fiktiven Gegenstandsoberfläche ersetzt wird durch einen zweiten Reflexionswert der Originaloberfläche (d.h. des zweiten Datensatzes), der in seiner Lage und Anordnung in Bezug auf die zweite Teilmenge der Lage und Anordnung des ersten Reflexionswertes inReflectance values of the first and the reflection values of the second subsets of the first random reflection value of the fictitious object surface is replaced by a second reflection value of the original surface (ie the second data set), in its position and arrangement with respect to the second subset of the position and arrangement of the first reflection value in

Bezug auf die erste Teilmenge entspricht, v) dass die Verfahrensschritte ii) bis iv) so oft mit unterschiedlichen ersten und zweiten Teilmengen und für alle Reflexionswerte der Gegenstandsoberfläche wiederholt werden, bis alle Reflexionswerte der Gegenstandsoberfläche sukzessive durch Reflexionswerte aus der Originaloberfläche (d.h. aus dem zweiten Datensatz) ersetzt sind, wobei zum Vergleich der Teilmengen im Verfahrensschritt iii) die bereits mit Hilfe eines oder mehrerer vorlaufenden Verfahrensschritte iv) in der Gegenstandsfläche ersetzten Reflexionswerte mit in die erste Teilmenge zur Durchführung des Verfahrensschrittes ii) aufgenommen werden, vi) dass nach einem Ersatz aller Reflexionswerte der Gegenstandsoberfläche durch Reflexionswerte der Originaloberfläche die Verfahrensschritte i) bis v) ein oder mehrere weitere Male durchlaufen werden, wobei die den Reflexionswerten jeweils zugehörigen Raster- oder Flächenelemente bei jedem weiteren Durchlauf verkleinert, insbesondere halbiert werden, und wobei imWith respect to the first subset, v) that process steps ii) to iv) are repeated with different first and second subsets and for all reflectance values of the object surface until all reflection values of the object surface are successively reflected by reflection values from the original surface (ie from the second subset) Data set) are replaced, wherein for comparing the subsets in method step iii) the reflectance values already replaced with the aid of one or more preceding method steps iv) in the object area are included in the first subset for performing method step ii), vi) that after a replacement of all reflection values of the object surface by reflection values of the original surface, the method steps i) to v) are repeated one or more further times, wherein the raster or area elements respectively associated with the reflection values are reduced in each further pass, esp Other halves are, and where in the

Verfahrensschritt v) als gleichzeitiges weiteres Kriterium das Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen der neuerlichen ersten Teilmenge und den bereits im vorgehenden Durchlauf der Verfahrensschritte i) bis v) gespeicherten benachbarten Reflexionswerte geprüft wird, vii) dass nach Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen derMethod step v) as a simultaneous further criterion the achievement of a defined similarity between the renewed first subset and the adjacent reflection values already stored in the previous run of method steps i) to v) is checked vii) that after reaching a fixed similarity between the

Gegenstandsoberfläche und der Originaloberfläche die Tiefenwerte des ersten Datensatz abhängig von den Reflexionswerten der Gegenstandsoberfläche überarbeitet bzw. verändert werdenObject surface and the original surface the depth values of the first Be revised or changed depending on the reflectance values of the object surface

Damit lassen sich durch einen „zufälligen Vergleich" mit der Originaloberfläche Reflexionswerte oder -eigenschaften verwenden, die als solche bereits irgendwo imBy using a "random comparison" with the original surface, reflection values or properties can be used that already exist somewhere in the world

Original vorhanden sind, jedoch in einer neuen Anordnung auf einer „unendlich" großen Fläche „neu" zusammengestellt werden. Es wird also einerseits eine unbegrenzte Gegenstandsoberfläche mit Hilfe eines Bearbeitungswerkzeuges als Reproduktion einer dreidimensional strukturierten endlichen und durch Ränder begrenzten Originaloberfläche (Mustervorlage) erzeugt. Andererseits erfolgt keine identische Kopie des stofflich vorhandenen Musters oder Originals, sondern es wird eine „neue" Gegenstandsoberfläche erschaffen, die aber die inhärenten Eigenschaften des Originals aufweist, hier die inhärenten Reflexionseigenschaften.Original are available, but in a new arrangement on an "infinite" large area "new" together. Thus, on the one hand, an unlimited object surface is produced with the aid of a machining tool as reproduction of a three-dimensionally structured, finite and marginally delimited original surface (master pattern). On the other hand, there is no identical copy of the existing pattern or original, but a "new" object surface is created, but having the inherent properties of the original, here the inherent reflective properties.

Dabei werden einzelne Bereiche der „neuen" Gegenstandsoberfläche zufällig ausgewählt, einem Vergleichen mit ähnlichen Bereichen des Originals unterzogen und entsprechend angepasst. Hierbei werden grundsätzlich alle Stellen des Originals zum Vergleich herangezogen.In doing so, individual areas of the "new" object surface are randomly selected, compared to similar areas of the original, and adjusted accordingly, using in principle all points of the original for comparison.

Die Gegenstandsoberfläche ist hier also zunächst eine Art fiktives oder synthetisches Zwischenoriginal einer Fläche, aus der erst nach den verfahrensgemäßen Verarbeitungsschritten nämlich die „fertige" Gegenstandsoberfläche entsteht.The object surface is here thus first of all a kind of fictitious or synthetic intermediate original of a surface, from which the "finished" object surface arises only after the process-related processing steps.

Wesentlicher ist dabei die Art / die Natur des dabei durchgeführten Vergleichs. Es erfolgt nämlich eine Betrachtung der „Nachbarschaft" einzelner Flächenteile oder -punkte, also ein so genannter „Nachbarschaftsvergleich". Bei einem solchenMore important is the nature of the comparison. Namely, there is a consideration of the "neighborhood" of individual surface parts or points, so a so-called "neighborhood comparison". In such a

„Nachbarschaftsvergleich" werden lediglich die Nachbarschaften einzelner Flächenteile oder -punkte miteinander verglichen, nicht etwa die Punkte selbst. Anhand dieses Kriteriums wird dann eine mehr oder weniger große Identität der - nicht betrachteten - Flächenpunkte selbst angenommen. Damit für das Verfahren gemäß Anspruch 9 ein Start- oder Ausgangswert festgelegt werden kann, von welchem aus der Nachbarschaftsvergleich startet, wird der „vierte" Datensatz zu Anfang des Verfahrens mit beliebigen, zufällig ermittelten Daten belegt."Neighborhood comparison" merely compares the neighborhoods of individual surface parts or points, not the points themselves. On the basis of this criterion, a more or less large identity of the - not considered - surface points itself is assumed. So that for the method according to claim 9, a start or output value can be set, from which starts the neighborhood comparison, the "fourth" record is occupied at the beginning of the process with any randomly determined data.

Diese Datenbelegung beinhaltet - lediglich um aus Gründen der Berechnung nicht von Null auszugehen - ausschließlich jeweils eine zufällige, einfache und einzelne Reflexionseigenschaft, etwa eine beliebig angenommene relative Kantenhäufigkeit. Die Zufälligkeit dieser Reflexionswerte wird dadurch erzeugt, dass letztere aus zufälliger Position des ersten Datensatzes entnommen werden, aber „de facto" irgendwo auf der Originaloberfläche vorhanden sind.This data assignment contains only a random, simple and individual reflection property, for example an arbitrarily assumed relative edge frequency, merely for the sake of the calculation not starting from zero. The randomness of these reflection values is generated by taking the latter from random position of the first data set but "de facto" being present somewhere on the original surface.

Der oben bereits angesprochene Vergleich der Umgebungen, der Nachbarschaften als solche findet zwischen der „fiktiven" Gegenstandsfläche und der Originaloberfläche statt, wobei die Struktur der Nachbarschaften möglichst ähnlich oder gleich sein muss. Die „Nachbarschaften", dies ist festzuhalten, bestehen aus jeweils benachbartenThe above-mentioned comparison of environments, neighborhoods as such, takes place between the "fictional" object surface and the original surface, with the structure of the neighborhoods being as similar as possible or equal. "Neighborhoods", it should be noted, consist of adjacent ones

Reflexionswerten um einen Betrachtungspunkt - ebenfalls ein Reflexionswert - gespeichert als Datensatz in der ersten und zweiten Teilmenge.Reflection values around a viewpoint - also a reflection value - stored as a record in the first and second subset.

Beim Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen den Reflexionswerten der ersten und den Reflexionswerten der zweiten Teilmengen wird sodann der erste zufällige Reflexionswert der Gegenstandsoberfläche, d.h. der Reflexionswert für den ersten betrachteten „Punkt" der Gegenstandsoberfläche, ersetzt durch einen Reflexionswert der Originaloberfläche, nämlich den so genannten „zweiten" Reflexionswert, der in seiner Lage und Anordnung in Bezug auf die zweite Teilmenge der Lage und Anordnung des ersten Reflexionswertes in Bezug auf die erste Teilmenge entspricht.Upon attaining a fixed similarity between the reflectance values of the first and the reflectance values of the second subsets, the first random reflection value of the subject surface, i. the reflection value for the first considered "point" of the object surface, replaced by a reflection value of the original surface, namely the so-called "second" reflection value, in its position and arrangement with respect to the second subset of the position and arrangement of the first reflection value with respect to the first subset corresponds.

Hierdurch wird also ein Reflexionswert für einen ersten „Punkt" der Gegenstandsoberfläche ersetzt durch einen Reflexionswert eines anderen, d.h. eines zweiten „Punktes" auf der Originaloberfläche. Das Kriterium für die Auswahl des „Ersatzwertes" sind dabei „passende" Nachbarschaften aus der Gegenstandsoberfläche und der Originalfläche, passend nämlich im Hinblick auf ihre Reflexionseigenschaften und in Bezug auf ihrer Lage zum ersten und zweiten Punkt in der Gegenstands- und Originaloberfläche. Die „Umgebungs-Teilmenge" (Datensatz 5) aus der Gegenstandsoberfläche wird also verglichen mit der „Umgebungs-Teilmenge" aus der Originaloberfläche (Datensatz 6). Soweit schon Reflexionswerte aus einem vorlaufenden Verarbeitungsschritt vorliegen, werden auch diese in das Kriterium für die Auswahl des „Ersatzwertes" mit einbezogen.In this way, therefore, a reflection value for a first "point" of the object surface is replaced by a reflection value of another, ie, a second "point" on the original surface. The criterion for the selection of the "substitute value" are "matching" neighborhoods from the object surface and the original surface, namely with regard to their reflection properties and in Regarding their position to the first and second point in the object and original surface. The "environment subset" (record 5) from the object surface is thus compared to the "environment subset" from the original surface (record 6). As far as reflection values from a preceding processing step are available, these are also included in the criterion for the selection of the "substitute value".

Damit lässt sich das Herstellungsverfahren so gestalten, das von den strukturellen Eigenschaften / Refiexionseigenschaften einer „kleinen Originalvorlage" ausgehend diese Refiexionseigenschaften auf einer „unendlichen" Fläche neu wachsen / neu entstehen, ohne jedoch kopiert zu sein oder bildhafte Wiederholungen zu erzeugen.This makes it possible to design the manufacturing process in such a way that, on the basis of the structural properties / reflection properties of a "small original", these reflection properties re-grow / re-emerge on an "infinite" surface, without however being copied or producing pictorial repetitions.

Eine solche Synthese einer aus Reflexionswerten bestehenden „Refiexionskarte" und die daraus aufgebaute Oberflächenstruktur wird natürlich noch einmal verglichen und optimiert unter Berücksichtigung einer aus reinen Tiefendaten erzeugtenOf course, such a synthesis of a "Refiexionskarte" consisting of reflection values and the surface structure constructed therefrom is compared and optimized again taking into account a pure depth data generated

Oberflächenstruktur einer Struktursynthese, beispielsweise einer Struktursynthese gemäß Patentanmeldung DE 10 2005 022 969.5-32. Dabei wird dann z.B. für ein Flächenelement als Optimum das beste Zusammenspiel der Ergebnisse aus Struktur- und Reflexionsanalyse ermittelt. Dabei lassen sich wieder entsprechend mehrdimensionale Vergleichsmethoden in ähnlicher Weise nutzen (Nachbarschaftsvergleiche), wie oben beschrieben.Surface structure of a structural synthesis, for example a structural synthesis according to patent application DE 10 2005 022 969.5-32. In doing so, then e.g. For a surface element, the optimum interaction of the results from structural and reflection analysis is determined as optimum. Again, correspondingly multidimensional comparison methods can be used in a similar way (neighborhood comparisons), as described above.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Verfahrensschritt d) so ausgebildet ist, dass bei translatorisch invarianten Reflexionseigenschaften der Originalfiäche den Flächen- bzw. Rasterelementen des ersten Datensatzes jeweils unterschiedliche Refiexionswerte zugeordnet und im zweiten Datensatz abgespeichert werden, wonach die Tiefenwerte des ersten Datensatzes abhängig von den Refiexionswerten des zweiten Datensatzes verändert werden. Unter dem Begriff „Oberflächen mit translatorisch invarianten Reflexionseigenschaften" versteht man Oberflächen, die im Extremfall in jedem Bereich, an jedem Rasterpunkt der Oberfläche gleiche Reflexionseigenschaften aufweisen. Zu solchen Oberflächen gehören die so genannten „Technischen Oberflächen", also zum Beispiel genoppte oder mit Wabenstruktur versehene Fußbodenbeläge für Industrieanlagen oder auch Kunststoff- Folien als Bezug für das Interieur von Bussen oder Eisenbahnen. Hier kann man durch die Veränderung abhängig von den „zugeordneten" Reflexionswerten nachträglich durch die Modifikation der Reflexion eine höhere „Natürlichkeit" erzeugen.A further advantageous development consists in the fact that method step d) is designed in such a way that, in the case of translationally invariant reflection properties of the original surface, different reflection values are assigned to the surface or raster elements of the first data set and stored in the second data set, after which the depth values of the first data set become dependent be changed by the Refiexionswerten the second record. The term "surfaces with translationally invariant reflection properties" refers to surfaces which, in extreme cases, have the same reflection properties in every area, at each grid point of the surface.These surfaces include the so-called "technical surfaces", for example pimped or with Honeycomb flooring for industrial plants or plastic foils as a reference for the interior of buses or railways. Here, by modifying the reflection depending on the "assigned" reflection values, one can later create a higher "naturalness" by modifying the reflection.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass den Tiefenwerte des ersten Datensatzes mit den Tiefenwerten eines weiteren Datensatzes überlagert werden, der die Reflexionswerte zufällig angeordneter Strukturelemente repräsentiert. Mit Hilfe dieser Überlagerung können die Reflexionseigenschaften des ersten Datensatzes durch die Reflexionseigenschaften des zweiten Datensatzes verändert werden. Besonders natürlich wirkt dabei die Überlagerung mit den topologischen Daten / Tiefendaten zufällig verteilter Haarporen. Für die Manipulation der Reflexionseigenschaften kann dann z.B. die Tiefe und die Anzahl der Haarporen variiert werden.A further advantageous development consists in superimposing the depth values of the first data set on the depth values of a further data set which represents the reflection values of randomly arranged structural elements. With the help of this superimposition, the reflection properties of the first data set can be changed by the reflection properties of the second data set. The superposition with the topological data / depth data of randomly distributed hair pores is particularly natural. For the manipulation of the reflection properties, then e.g. the depth and the number of hair pores are varied.

Ebenso ist es dadurch leicht möglich, die Topologie und damit die Reflexionswerte entsprechender flacherer oder tieferer Strukturelemente, wie z.B. Hautfurchen, mit mehr oder weniger steilen Flankenwinkeln zu überlagern, um die Reflexionseigenschaften zu verändern.It is also easily possible to determine the topology and thus the reflectance values of corresponding shallower or deeper structural elements, e.g. Skin furrows to overlap with more or less steep flank angles to change the reflective properties.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Reflexionswerte bzw. die ihnen entsprechenden topologischen Daten eine lokale Veränderung der Mikrorauhigkeit beinhalten, also im Wesentlichen eine Überlagerung zufälliger Mikrostrukturen / Mikrovertiefungen. Auch hierdurch können die Reflexionseigenschaften gravierend beeinflusst werden.A further advantageous development is that the reflection values or the topological data corresponding to them contain a local change in the microroughness, that is to say essentially a superimposition of random microstructures / microwells. As a result, the reflection properties can be seriously affected.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das so genannte „Ray Tracing- Verfahren" zur Bestimmung der Reflexionseigenschaften / Reflexionswerte tatsächlicher dreidimensionale Strukturen genutzt wird, indem die Verfahrensschritte b) und c) so ausgebildet sind, dass b) mit einem Simulationsmodell eine auf die durch den ersten Datensatz der Tiefenwerte charakterisierte Kontur der Originaloberfläche einwirkende Lichtstrahlung beschrieben wird, sowie c) deren Reflexion abhängig von den Tiefensprüngen der bestrahlten Flächenelemente berechnet, einem Reflexionswert zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird.An advantageous development is that the so-called "ray tracing method" is used for determining the reflection properties / reflection values of actual three-dimensional structures, in that the method steps b) and c) are designed such that b) a simulation model is used to describe light radiation acting on the contour of the original surface characterized by the first data set of the depth values, and c) whose reflection is calculated as a function of the depth discontinuities of the irradiated area elements, assigned to a reflection value and stored in a second data set.

Diese Weiterbildung des Verfahrens liefert aufgrund der streng physikalischen Ausrichtung -je nach Simulationsmodell - sehr gute Ergebnisse bei der objektiven Beschreibung der Reflexionsfähigkeit, erfordert aber insbesondere bei der richtungsabhängigen Betrachtung einen erhebliche Rechenaufwand.This development of the method provides very good results in the objective description of the reflectivity due to the strictly physical orientation - depending on the simulation model - but requires a considerable computational effort, especially in the direction-dependent consideration.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich für jegliche Art von Herstellungsverfahren künstlicher Oberflächen verwenden. Die veränderten und somit im Hinblick auf die Refiexionseigenschaft optimierten Tiefenstrukturen einer Oberfläche können als einfache Parameter damit jedem wie auch immer vorab erzeugten grundlegenden Tiefenschema / Strukturschema überlagert werden und sind damit als Steuergrößen direkt verfügbar.The method according to the invention can be used for any type of production method of artificial surfaces. The modified depth structures of a surface, which are optimized with regard to the reflection property, can be superimposed as simple parameters with any basic depth scheme / structural scheme, however previously generated, and are thus directly available as control variables.

Dass erfindungsgemäße Verfahren eignet sich im Besonderen dazu, als Gegenstandsoberflächen eine Kunststoff-Folie mit genarbter Oberfläche herzustellen, wie sie zum Beispiel in Kraftfahrzeugen als Belag und Lederimitation für ein Armaturenbrett verwendet wird. Armaturenbretter unterliegen den unterschiedlichsten Licht- und Reflexionsverhältnissen und sollen möglichst keine Blendung für den Fahrer erzeugen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine solche Kunststoff-Folie auf bestmögliche Weise hergestellt werden.The method according to the invention is particularly suitable for producing as article surfaces a plastic film having a grained surface, as used for example in motor vehicles as a covering and imitation leather for a dashboard. Dashboards are subject to a wide variety of light and reflection conditions and should as far as possible produce no glare for the driver. According to the method of the invention, such a plastic film can be produced in the best possible way.

Dass erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es beispielsweise, ein aufgrund seiner Form und Ausprägung für ein gehobenes Automobilinterieur gewähltes Leder, z.B. Wasserbüffelleder, welches zwar einen vom Verbraucher gewünschten „robusten Eindruck" besitzt, jedoch auf einem Armaturenbrett bei bestimmtem Lichteinfall unangenehm reflektiert, als Kunststoff- Formhaut mit einer reflexionsoptimierten Tiefenstruktur herzustellen, ohne den gewünschten Gesamteindruck zu beeinflussen. The method according to the invention makes it possible, for example, to choose a leather, for example a water buffalo leather, which is desired by the consumer because of its shape and characteristics, but which has a "robust impression" desired by the consumer, but on a dashboard with a certain incidence of light unpleasantly reflected, as a plastic molded skin with a reflection-optimized depth structure without affecting the desired overall impression.

Claims

Patentansprücheclaims

1) Verfahren zur Herstellung von dreidimensional strukturierten Oberflächen von1) Method for producing three-dimensionally structured surfaces of

Gegenständen, wobei die Gegenstandsoberfläche mit Hilfe eines Bearbeitungswerkzeuges als Reproduktion einer dreidimensional strukturiertenObjects, wherein the object surface using a machining tool as a reproduction of a three-dimensionally structured

Originaloberfläche erzeugt wird, und bei dem a) zunächst die Topologie der Originaloberfläche mit Hilfe eines dreidimensionalen Abtastverfahrens ermittelt wird und die so ermittelten und im Wesentlichen aus den zu jedem Flächenelement eines über die Originaloberfläche gespannten Rasters gehörigen Höhen- bzw. Tiefenwerte bestehenden topologischen Daten in einem ersten Datensatz gespeichert werden, wobei jedem Flächen- bzw. Rasterelement ein gemessener Tiefenwert zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass b) der erste Datensatz einer Beurteilung der Tiefenwerte im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Reflexionseigenschaften der Flächenelemente unterworfen wird, c) abhängig von der Beurteilung jedem Flächenelement ein Reflexionswert als Parameter zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird, d) die Tiefenwerte des ersten Datensatz abhängig von den Reflexionswerten des zweiten Datensatzes überarbeitet bzw. verändert werden, e) die überarbeiteten bzw. veränderten Tiefenwerte des ersten Datensatzes als topologischen Daten in einem dritten Datensatz gespeichert und zur elektronischen Steuerung eines Bearbeitungswerkzeugs zur Bearbeitung der dreidimensional strukturierten Gegenstandsoberfläche genutzt werden.Original surface is generated, and in which a) first the topology of the original surface using a three-dimensional scanning is determined and thus determined and consisting essentially of the associated to each surface element of a taut over the original surface raster height or depth values existing topological data in one first dataset are stored, wherein each surface or raster element is assigned a measured depth value, characterized in that b) the first dataset is subjected to a judgment of the depth values with regard to their influence on the reflection properties of the surface elements, c) depending on the assessment each surface element is assigned a reflection value as a parameter and stored in a second data set; d) the depth values of the first data record are revised or changed as a function of the reflection values of the second data set; e) the revised or changed values Depth values of the first data set are stored as topological data in a third data set and used for the electronic control of a processing tool for processing the three-dimensionally structured object surface.

2) Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b) und c) so ausgebildet sind, dass b) der erste Datensatz in Bezug auf die Tiefenwerte einer Kantendetektion und anschließend einer Mittelung unterworfen wird, c) jedem Flächenelement der durch die Mittelung erhaltene und die Häufigkeit und/oder Höhe der Kanten beschreibende Wert als Reflexionswert/Parameter zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird. 3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die die Mittelung nach der Kantendetektion so erfolgt, dass Flächenelemente zu Gruppen zusammengefasst werden und jeweils innerhalb der Gruppen durch Nachbarschaftsoperationen gemittelte Kantenhäufigkeiten und /oder Höhen den Gruppen zugeordnet und in dem zweiten2) Method according to claim 1, characterized in that the method steps b) and c) are designed such that b) the first data set is subjected to edge detection and then averaging with respect to the depth values, c) each surface element is averaged by the averaging value obtained and describing the frequency and / or height of the edges is assigned as a reflection value / parameter and stored in a second data set. 3) Method according to claim 2, characterized in that the averaging after the edge detection takes place in such a way that surface elements are combined into groups and respectively within the groups by neighborhood operations averaged edge frequencies and / or heights assigned to the groups and in the second

Datensatz gespeichert werden.Record will be saved.

4) Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine richtungsabhängige Filterung vor der Kantendetektion erfolgt.4) Method according to claim 2 or 3, characterized in that a direction-dependent filtering takes place before the edge detection.

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die richtungsabhängige Filterung durch eine gerichtete Gaußfϊlterung erfolgt.5) Method according to claim 4, characterized in that the direction-dependent filtering is effected by a directional Gaussian filter.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d) die Tiefenwerte des ersten Datensatzes, welche den Flächen- bzw. Rasterelementen in den Bereichen mit stark variierendem Reflexionswert zugeordnet sind, anhand von Ausschlusskriterien aus dem ersten Datensatz entfernt und durch Tiefenwerte des ersten Datensatzes ersetzt werden, die aus Bereichen der Originaloberfläche ohne stark variierende Reflexionswerte stammen.6) Method according to claim 1 to 5, characterized in that in step d) the depth values of the first data set, which are assigned to the surface or raster elements in the areas with strongly varying reflection value, removed on the basis of exclusion criteria from the first record and by Depth values of the first data set originating from regions of the original surface without strongly varying reflection values.

7) Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die stark variierenden Refiexionswerte/Parameter anhand von Schwellenwerten klassifiziert und ausgeschlossen werden.7) Method according to claim 6, characterized in that the strongly varying reflection values / parameters are classified and excluded on the basis of threshold values.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt d) abhängig von den von bereichsweise auf der Originalfläche auftretenden Refiexionseigenschaften die Anordnung der in entsprechende Flächen- bzw. Rasterelemente aufgeteilten Bereiche auf der Originaloberfiäche so geändert wird durch Änderung ihrer Position auf der Gegenstandsoberfläche innerhalb der Raster- oder Flächenelementanordnung im dritten Datensatz, dass Unstetigkeiten in den Reflexionseigenschaften benachbarter Bereiche minimiert werden.8) Method according to claim 1 to 7, characterized in that in the method step d) depending on the region occurring on the original surface Refiexionseigenschaften the arrangement of the corresponding area or grid elements divided areas on the original surface is changed by changing their position the object surface within the grid or area element array in the third record that discontinuities in the Reflection properties of adjacent areas are minimized.

9) Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt d) weiterhin so ausgebildet ist, i) dass ein vierter Datensatz abgespeichert wird, der aus zufällig erzeugten9) The method of claim 1 to 8, characterized in that the method step d) is further configured so i) that a fourth data set is stored, which is generated from random

Reflexionswerten für jeweils zugehörige Raster- und Flächenelemente einer Gegenstandsoberfläche besteht, ii) dass danach um einen ersten zufälligen Reflexionswert derReflection values for respective raster and area elements of an object surface consists, ii) that thereafter a first random reflection value of

Gegenstandsoberfläche mehrere benachbarte zufällige Reflexionswerte zu einer ersten Teilmenge zusammengefasst und in einem fünften Datensatz gespeichert werden, wobei Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte durch die Koordinaten der jeweils zugehörigen Flächenelemente der Gegenstandsoberfläche ebenfalls gespeichert werden, iii) dass danach der fünfte Datensatz mehrfach mit einem bei jedem neuen Vergleich mit neuen Daten belegten sechsten Datensatz verglichen wird, wobeiA plurality of adjacent random reflectance values are combined into a first subset and stored in a fifth data set, the location and location of the adjacent reflectance values being also stored by the coordinates of the respective surface elements of the object surface; iii) thereafter the fifth data set is written several times with one at each new comparison with new data is compared sixth record, where

(1) in dem sechsten Datensatz eine zweite Teilmenge benachbarter gemessener Reflexionswerte der Originaloberfläche sowie durch die Koordinaten der jeweils zugehörigen Flächenelemente auch die Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte der Originaloberfläche gespeichert sind, (2) wobei die relative Lage und Anordnung der benachbarten Reflexionswerte der ersten und zweiten Teilmenge ähnlich, vorzugsweise identisch sind, iv) dass beim Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen den(2) wherein the relative position and arrangement of the adjacent reflection values of the first and second subset are similar, preferably identical, iv) that when a fixed similarity is reached between the

Reflexionswerte der ersten und den Reflexionswerten der zweiten Teilmengen der erste zufällige Reflexionswert der fiktiven Gegenstandsoberfläche ersetzt wird durch einen zweiten Reflexionswert der Originaloberfläche, der in seinerReflection values of the first and the reflection values of the second subsets of the first random reflection value of the fictitious object surface is replaced by a second reflection value of the original surface, in its

Lage und Anordnung in Bezug auf die zweite Teilmenge der Lage und Anordnung des ersten Reflexionswertes in Bezug auf die erste Teilmenge entspricht, v) dass die Verfahrensschritte ii) bis iv) so oft mit unterschiedlichen ersten und zweiten Teilmengen und sukzessive für alle Reflexionswerte derPosition and arrangement with respect to the second subset of the position and arrangement of the first reflection value with respect to the first subset corresponds, v) that the method steps ii) to iv) so often with different first and second subsets and successively for all reflection values of

Gegenstandsoberfläche wiederholt werden, bis alle Reflexionswerte der Gegenstandsoberfläche sukzessive durch Reflexionswerte aus der Originaloberfläche ersetzt sind, wobei zum Vergleich der Teilmengen im Verfahrensschritt iii) die bereits mit Hilfe eines oder mehrerer vorlaufenden Verfahrensschritte iv) in der Gegenstandsfläche ersetzten Reflexionswerte mit in die erste Teilmenge zurBe repeated until all reflectance values of the Are successively replaced by reflection values from the original surface, wherein for comparison of the subsets in method step iii) with the aid of one or more preceding method steps iv) in the subject area replaced reflection values with in the first subset

Durchführung des Verfahrensschrittes ii) aufgenommen werden, vi) dass nach einem Ersatz aller Reflexionswerte der Gegenstandsoberfläche durch Reflexionswerte der Originaloberfläche die Verfahrensschritte i) bis v) ein oder mehrere weitere Male durchlaufen werden, wobei die den Reflexionswerten jeweils zugehörigen Raster- oder Flächenelemente bei jedem weiteren(Vi) that after a replacement of all reflection values of the object surface by reflection values of the original surface, the method steps i) to v) are run through one or more further times, the raster or area elements respectively associated with the reflection values at each further

Durchlauf verkleinert, insbesondere halbiert werden, und wobei im Verfahrensschritt v) als gleichzeitiges weiteres Kriterium das Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen der neuerlichen ersten Teilmenge und den bereits im vorgehenden Durchlauf der Verfahrensschritte i) bis v) gespeicherten benachbarten Reflexionswerte geprüft wird, vii) dass nach Erreichen einer festgelegten Ähnlichkeit zwischen derReduced passage, in particular halved, and wherein in step v) as a simultaneous further criterion, the achievement of a fixed similarity between the renewed first subset and the already in the previous run of the method steps i) to v) stored adjacent reflection values is checked, vii) that after Achieve a fixed similarity between the

Gegenstandsoberfläche und der Originaloberfläche die Tiefenwerte des ersten Datensatz abhängig von den Reflexionswerten der Gegenstandsoberfläche überarbeitet bzw. verändert werden.Object surface and the original surface, the depth values of the first data set depending on the reflection values of the object surface revised or changed.

10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei translatorisch invarianten Reflexionseigenschaften der Originalfläche den Flächen- bzw. Rasterelementen des ersten Datensatzes jeweils unterschiedliche Reflexionswerte zugeordnet und im zweiten Datensatz abgespeichert werden, wonach die Tiefenwerte des ersten Datensatzes abhängig von den Reflexionswerten des zweiten Datensatzes verändert werden.10. Method according to claim 1, wherein in the case of translationally invariant reflection properties of the original surface, different reflection values are assigned to the surface or raster elements of the first data set and stored in the second data set, according to which the depth values of the first data set depend on the reflection values of the first data set second record.

11) Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefenwerte des ersten Datensatzes mit den Tiefenwerten eines weiteren Datensatzes überlagert werden, der die Reflexionswerte zufällig angeordneter Strukturelemente repräsentiert. 12) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefenwerte des ersten Datensatzes mit den aus den Refiexionswerten zufällig verteilter Haarporen erhaltenen Tiefenwerten / topologischen Daten überlagert werden.11) A method according to claim 10, characterized in that the depth values of the first data set are superimposed with the depth values of a further data set which represents the reflection values of randomly arranged structural elements. 12) Method according to claim 11, characterized in that the depth values of the first data set are superimposed with the depth values / topological data obtained from the reflection values of randomly distributed hair pores.

13) Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefenwerte / topologischen Daten des weiteren Datensatzes aus den Refiexionswerten einer lokale Veränderung der Mikrorauhigkeit erhalten sind.13) Method according to claim 11, characterized in that the depth values / topological data of the further data set are obtained from the reflection values of a local change in the microroughness.

14) Verfahren nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b) und c) so ausgebildet sind, dass b) mit einem Simulationsmodell eine auf die durch den ersten Datensatz der Tiefenwerte charakterisierte Kontur der Originaloberfläche einwirkende Lichtstrahlung beschrieben wird, und dass c) deren Reflexion abhängig von den Tiefensprüngen der bestrahlten Flächenelemente berechnet, einem Reflexionswert zugeordnet und in einem zweiten Datensatz gespeichert wird.14). Method according to claim 1, characterized in that the method steps b) and c) are designed such that b) a simulation model describes a light radiation acting on the contour of the original surface characterized by the first data set of the depth values, and c) whose reflection is calculated as a function of the depth discontinuities of the irradiated area elements, assigned to a reflection value and stored in a second data record.

15) Kunststoff-Folie mit genarbter Oberfläche, hergestellt durch ein Verfahren nach Anspruch 1 bis 14. 15) plastic film with grained surface, prepared by a method according to claim 1 to 14.