检测表面性质的设备和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种检测表面性质的设备和方法，特别是指检测光学表面性质例如特别但不限于颜色、色序(colour progress1n)、表面光洁度等。
【背景技术】
[0002]这类设备已经很久从现有技术中可知。高质量的表面，例如特别是车身油漆，经常具有在广泛不同的光学性质上的多样性。在某些条件下，有助于客观测定这些光学性质，或者测量以获得这些光学性质在不同照明下是如何起作用的。为此，通过各种设备和方法能够测定这些表面性质已经从现有技术中可知。通过这种方法，US 2007/0206195描述了例如一种用于测定表面性质的设备，该设备具有多个探测器元件，该探测器元件能够探测待检测表面的散射辐射。各种滤波元件能够在不同情况下借助循环带被插至这些探测器装置前方。在这种情况下，该设备可以在工作和生产上都相对复杂。此外，由于这种配置，不能探测某些效应例如待测定表面的荧光性，因为样品没有被不同波长的光线连续地照射，同时探测光线被光谱分解。
[0003]US 7，433，055B2同样描述了一种用于检测光学表面性质的设备，该设备在此情况下具有载体，该载体上配置有具有不同发射光谱的多种光源。这样，可以通过不同性质的光获得待检测表面的应力。
[0004]然而，该设备具有以下缺点:需要向配置在可移动载体上的单个光源提供电流。此夕卜，这种单个光源的损坏必须替换整个载体。就本申请的说明而言，关于发射光谱的光源的详细特征和选择是额外必要的。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的目的在于可提供一种表面性质检测设备和表面性质检测方法，与从现有技术中可知的设备相比，能够简化工作和生产，并且不易损坏，另外提供了测量荧光性的可能性。
[0006]根据本发明实现了独立权利要求的主题。优选实施例和进一步的改进构成从属权利要求的主题。
[0007]根据本发明的一种用于表面性质检测的设备或者表面性质测定设备，分别具有:外壳(也指下文的光学部件)以及光源，通过外壳上的开口将光线集中至待检测表面；此夕卜，该设备具有第一探测器装置，设置在外壳的内部和/或关于被光源辐射至表面上的光线成第一预设角度地设置在外壳上；此外，该设备具有第二探测器装置，设置在外壳的内部和/或关于被光源辐射至表面上的光束成第二预设角度地设置在外壳上；该设备还具有第三探测器装置，设置在外壳的内部和/或关于被光源辐射至表面上的光束成第三预设角度地设置在外壳上。
[0008]根据本发明该设备具有相互不同的光学性质的至少两个滤波元件，至少两个滤波元件按照以下方式被设置在关于光源可移动的共用载体上:使得这些滤波元件中的每一个可选地能够被带入至位于光源和表面之间的光束路径内。
[0009]因此，在本发明的范围内提出了多个滤波元件应被设置在朝向辐射的侧面上，SP位于光源和待检测表面之间。首先，这个程序似乎不能实行，因为这样的话辐射光线的高比例功率被各个滤波元件一开始被去掉，并且对于测量不再有效。另一方面，然而，该设备提供了分别利用仅仅一个光源工作或者一种特定类型的光源工作的可能。此外，这些光源能够以静止的方式被设置，并且因此在可移动载体上不需要被提供电流。这样，损坏的风险能够被降到最低，此外，与上文中所引用的还需要替换具有多个光源的整个载体的现有技术相比，光源的替换更加简单。然而，有人指出，根据本发明的该设备以及根据本发明的该方法还能够以仅仅两个探测器装置的方式使用，两个探测器装置记录被表面反射和/或散射的光线。然而，第三探测器装置或者第三测量角度分别有助于精密测量。因此，本申请人也保留要求保护仅仅具有两个探测器装置的该设备的权利。
[0010]此外，有必要只有一次将滤波器粘接至初级侧面，但是在次级侧面上有必要将滤波器设置在各个探测器前面。此外，与例如半导体光源相比，干扰滤波器提供了以精密的方式定义和实现照明的光谱辐射特性的可能。因此，边缘陡度或总亮度例如能够被提前确定，或者次级最大值也能以谨慎的方式被产生或被阻止。优选地，多个滤波元件中的一个能够在不同情况下被移动至位于光源和表面之间的光线的光束路径内。优选地，两个不同的滤波元件按照以下方式被设计:如果它们在光束内被连续定位，在同时工作时它们基本不允许光线穿过。这两个滤波器的通过波长范围被清楚地区分。优选地，与辐射装置或各个光源或光源组相比，该设备具有更多的探测器装置。这样，滤波器的套数能够保持低数量，以特别优选的方式，能够利用仅仅一套滤波器进行工作。
[0011]基于滤波元件设置在朝向辐射的侧面而非朝向探测器的侧面上，使该表面的荧光性的测量也能够成为可能。在光学部件内的探测器装置的设置被理解为:尽管探测器元件本身也许可能用几何学被定位在光学测量空间之外，优选地，探测器装置按照以下方式设置:大体唯一地产生自光学测量空间的内部的辐射，尤其产生自待检测表面的辐射，到达探测器装置。
[0012]优选地，除了光线经由其被辐射至表面上的上述开口以外，光学测量空间不具有其它的开口，通过该其它的开口光线从外部或者外界光线分别能够进入外壳。优选地，腔体被形成在光学测量空间的内部，光源和辐射装置两者一般分别能够辐射光线至该腔体，
[0013]相应地，多个探测器装置按照以下方式被设置:它们能够探测发生在这个空间内的辐射。这样，通道被设置在界定了这个空间的壁上，通过该通道由表面所散射和/或反射的辐射到达各个探测器装置。光学元件例如镜头、光圈、光束扩散器、分束器以及其它类似物能够被设置在这些通道内或通道上。优选地，通过使用这些至少部分地穿过外壳的壁的通道，多个探测器装置彼此相邻地设置。
[0014]优选地，各个探测器装置被设置在一个平面内。这意味着辐射的光线以及被探测器记录的光线在各种情况下被定位在共用平面内。然而，使个别的探测器装置关于这个平面的横向移位将成为可能。在此情况下，尤其是荧光辐射的探测器不需要与辐射源被定位在一个平面内，因为由样品辐射的荧光向各个方向放射。
[0015]就根据本发明的设备而言，辐射至表面的光线因而能够从不同角度由表面测定，也就是说在这些角度上各个探测器装置被设置。这样，能够从不同的观察角度观察到表面的色彩效应(colour impress1n)。当待检测表面为着色效应的表面例如混合有颜料的所谓的彩绘效应时，这是尤其优选的。它们可以是例如但不限于铝、青铜、干涉、云母、珍珠、玻璃颜料或螺旋波(helicons)。
[0016]优选地，表面性质为待检测表面的色彩性质。这样，各个探测器装置也能用于尤其用于测定表面的色彩性质。
[0017]优选地，探测器装置作为能够发出被探测到的辐射的强度数值的探测器装置。探测器装置还可能被用于考虑到辐射的空间分辨的分辨率，例如CCD芯片、照相机元件及其类似物。
[0018]优选地，光学元件例如但不限于镜头、光圈、分束器或扩散板被设置在光源和滤波元件之间。优选地，光学元件例如镜头、光圈、扩散板及其类似物被设置在滤波器和待检测表面之间。
[0019]优选地，两个不同的滤波元件关于它们传播的波长等级不同，即在一定程度上取决于击中这些滤波元件的光线的波长。
[0020]同样优选地，使用带通滤波器，以大体相同的间隔覆盖可见光谱区或320至720nm的光谱区，并且在各种情况下具有例如10或20nm的通过范围。因此优选地，各个带通滤波器的通过范围在5nm和30nm之间，优选地在8nm和25nm之间。优选地，提供了具有不同通过范围的带通滤波器，例如提供了某范围，在该范围内人眼特别敏感的较小的通过范围。例如光谱的绿色范围。
[0021]在另一优选实施例中，该设备具有至少一个温度测量仪器。优选地，温度测量仪器测定光源的温度。这个类型的光源的辐射特性也取决于这个光源的工作温度。还有可能的是，通过测定温度考虑辐射特性的这些变化。然而，另外有可能的是，提供了测量仪器，测定光源的工作变量特性，例如工作电流和/或工作电压。温度的相关指数可以由这些参数测定。此外，还有可能的是，外界环境温度也能够对借助温度测量仪器测量的测量数值产生影响。这样，能够歪曲测量结果的条件能够被探测到并被校正。
[0022]优选地，至少一个探测器装置为照相机，特别优选的方式为光谱照相机。后者