WO2002057755A1 - Messeinrichtung - Google Patents

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WO2002057755A1
WO2002057755A1 PCT/EP2002/000322 EP0200322W WO02057755A1 WO 2002057755 A1 WO2002057755 A1 WO 2002057755A1 EP 0200322 W EP0200322 W EP 0200322W WO 02057755 A1 WO02057755 A1 WO 02057755A1
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WO
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measuring
measuring device
units
light
detector
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PCT/EP2002/000322
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Inventor
Rüdiger KUBITZEK
Original Assignee
Steag Eta-Optik Gmbh
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Priority to AT02702267T priority patent/ATE277345T1/de
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
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    • G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
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    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/57—Measuring gloss

Definitions

  • the invention relates to a measuring device with at least one measuring unit having at least one optical transmitter and at least one optical receiver and at least one light source connected to the measuring unit via an optical fiber and a detector connected to the measuring unit via an optical fiber.
  • Known color measurement systems have a single fixed transmission and reception arrangement. Usually only one light source and only one detector are used. The lighting is often done with halogen light sources or xenon light sources in pulse or continuous operation.
  • the light source illuminates the test sample directly, but mostly it is coupled to a light guide.
  • the light guide then illuminates the sample either directly by means of a round fiber bundle, a ring light arrangement of fibers or several fiber bundles which illuminate the measurement sample from different directions. It is also known to parallelize the light emerging from the light guide via an optical transmitter in order to achieve a defined direction of illumination. Often three photocells with corresponding optical filters according to the three-range method are used as detectors, or a three-element photocell with vapor-deposited optical filters is used.
  • spectrophotometers with a rotating grating or to use diode line or CCD line spectrometers with a fixed grating.
  • the detector is usually connected via an optical fiber.
  • a parallelizing optical measuring head which is also referred to as a receiving measuring head, can be located between the measuring sample and the light guide. In the arrangements mentioned, only a fixed illumination or reception geometry is used for the color measurement on the sample.
  • measuring devices for color measurement systems which measure characteristics, in particular the color of a measurement object, from several angles.
  • measuring systems either measured with a fixed illumination angle and several fixed reception angles or with a fixed reception angle and several fixed illumination angles.
  • measuring systems of this type are inadequate when used to measure the angle-dependent color characteristics of novel lacquers and paints.
  • a single illumination angle nor a single reception angle can be predefined.
  • detector units such as. B. spectrometer
  • lighting units must be used, which leads to higher costs due to the increased component costs.
  • all measurement geometries must be arranged over the sample at the same time, as a result of which the geometric possibilities for arranging the measurement heads are restricted and not all the desired illumination angles and reception angles can be measured.
  • the illumination angle and the reception angle can be set manually or in a motorized manner.
  • a goniometer offers the possibility of setting any illumination angle and reception angle by means of two movable measuring heads.
  • goniometers are difficult to adjust and, due to their susceptibility to adjustment, they can only be used for laboratory applications, but not for routine production controls. Furthermore, the outlay in terms of apparatus for automated goniometers with motor control is high, which makes the devices expensive.
  • the light source and detector are generally coupled to the measuring heads via light guides, so that movement of the measuring heads leads to a change in the bending curves of the light guides and changes in the spectral transmission of the optical fibers. Therefore, inaccuracies in goniometers result from a movement of the measuring heads relative to the light source and the detector, which has a disadvantageous effect on the accuracy of the color value determination. Due to the increasing use of coatings and paints with waving ⁇ lcomber color characteristic, ie, a color characteristic that depends on the angle of illumination as well as on the viewing or reception angle, the demand for precise Mehrwinkelfarbmeßtechnikn.
  • the invention is therefore based on the object of providing a measuring device with which the above-mentioned disadvantages of conventional measuring systems are avoided and in particular to determine the most accurate possible color characteristics as a function of the angle, and this with different illumination and reception geometries.
  • the measuring device in that at least two measuring units are combined to form a measuring arrangement, the measuring units each have light guide connections and these connections with a light source which can be connected together for at least two measuring units or a detector which can be connected together for at least two measuring units are optionally connectable.
  • the illumination and reception angle of the transmitter and receiver of a measurement unit with respect to a measurement object is different for each measurement unit in order to implement different illumination and reception angles for the color measurement in one and the same measurement device.
  • each transmitter and receiver of a measuring unit is connected to the respective connection of the measuring unit via a transmitter or receiving light guide, and these are advantageously rigidly laid in the measuring unit.
  • a further very advantageous embodiment of the invention who is a contact-free coupled ⁇ which the light source and detector light guides to the respective terminal of a measuring unit.
  • an optical coupling device is provided between the light source and detector light guide on the one hand and the connection of the measuring unit on the other hand. This enables a precise and reliable coupling between the light guides.
  • measuring arrangement is arranged to be movable with respect to the measurement object. Any measuring unit can be moved to the sample by moving the measuring units combined in the measuring arrangement. This is known as measuring head multiplexing.
  • the movement of the measuring arrangement is linear or alternatively a rotary movement.
  • the light source and detector light guides are preferably coupled to respective connections of different measuring units when the measuring arrangement is moving, in order to ensure the aforementioned fiber multiplexing.
  • the respective measuring unit is located at the same location with respect to the measurement object during the measurement process. This ensures that only specific illumination angles and reception angles of the measuring unit are the only variable measurement parameters.
  • the measuring units of the measuring arrangement are arranged in a circle, which enables the measuring units to be moved by a rotary movement.
  • the measuring units of the measuring arrangement are arranged linearly in order to displace the measuring units by means of a linear transverse movement.
  • Another very advantageous embodiment of the invention is that a plurality of light sources can be coupled to the measuring units via respective light lines, as a result of which greater flexibility in construction is achieved.
  • a plurality of detectors are advantageously coupled to the measuring units via respective light lines, in order to read different measuring parameters simultaneously from several measuring units and / or different measuring units.
  • FIG. 1 is a schematic view of an embodiment of the measuring device according to the invention.
  • Fig. 3 is a sketch of another embodiment of the measuring device.
  • the measuring device 1 has several measuring units 2, which are combined in a measuring arrangement 3 (see FIGS. 2 and 3).
  • the measuring device device 1 also has a light source 4 and a detector 5.
  • the light source 4 is a halogen light source 4, which couples light into one end 15 of a light guide 6.
  • the light guide 6 serves as an illumination fiber and can be coupled at its other end 7 to a light guide 8 of the measuring unit 2.
  • the detector 5 is a diode line spectrometer.
  • the spectrometer 5 is coupled to one end 9 of an optical fiber 10.
  • the light guide 10 serves as a receiving fiber and its other end 11, similar to the light guide 6, is coupled to a light guide 12 of the measuring unit 2.
  • the measuring unit 2 comprises two optical measuring heads, an illuminating measuring head or transmitter 13 and a receiving measuring head or receiver 14.
  • the transmitter 13 is connected to a transmission light guide 8 at 19, the transmission light guide 8 connecting the transmitter to light guide connections 16, 17 of the measuring unit 2.
  • the receiver 14 is connected to one end 18 of a receiver light guide 12, the receiver light guide 12 leading to a light guide connection 17 of the measuring unit.
  • the ends 7, 11 of the light source and detector light guides 6, 10 lie in front of the corresponding ends 16, 17 of the transmitter and receiver light guides 8, 12. In this configuration, light from the light source light guide 6 into the transmitter light guide 8 and light coupled from the receiver light guide 12 into the detector light guide 10.
  • the coupling could also be carried out via imaging optics.
  • the light emerging from the transmitter light guide 8 is parallelized via an optical system 20 in the transmitter 13 and illuminates a measurement object 2 located in front of the measurement unit 2
  • the color values can thus be determined as a function of the illumination angle ⁇ and the reception angle ⁇ .
  • the number of measuring units 2 is in principle arbitrary.
  • the measuring units 2 combined in the measuring arrangement 3 can, as shown in FIG. 2, form a stack.
  • the measuring units 2 are arranged in a ring shape, as can be seen in FIG. 3, to the measuring arrangement 3.
  • the individual measuring units 2 are in principle identical in construction, but differ in the illumination and reception angle of the transmitter 13 and receiver 14 with respect to the measuring object 21 for each measuring unit 2.
  • the measuring arrangement 3 is arranged so as to be movable and can be transversely arranged as a whole rigid unit from a linear unit 23 in the z direction (see Fig. 1), d. H. be moved perpendicular to the plane of the drawing.
  • any measuring unit 2 can be moved beneath the measuring object 22 (also called measuring head multiplex), with the free light guide ends 16, 17 of the transmitter and receiver light guides 8, 12 of the measuring unit 2 simultaneously leading to the light source and detector light guides 6, 10 due to this displacement be coupled (what is called fiber multiplexing).
  • a rotary unit (not shown) which rotates a measuring arrangement 3, as shown in FIG. 3, can also be used for the combination of measuring head multiplexing and fiber multiplexing described above.
  • the maximum number of measuring units 2 is limited by the total rotation angle of 360 ° available.
  • the measuring device 1 described above thus offers the possibility of switching quickly and optionally also automatically between different measurement geometries.
  • different measuring units 2 are coupled to the detector 5 and the light source 4 and used for the measurement.
  • the components of each measuring unit 2 form a rigid unit.
  • the transmission and receptions and seminars ⁇ are gerlichtleiter 8, 12 fixedly mounted within the measuring unit. 2
  • the measuring device 1 according to the invention thus enables multi-angle color measurement by using the individually configured measuring units 2, without causing changes in the bending curves of the same by any changes in the position of the light guides. Changes in the spectral transmission of the light guides 6, 10, 8, 12, which have an adverse effect on the accuracy of the color value determination, are therefore excluded.
  • a plurality of light sources 4 or detectors 5 can be coupled with respective light guides to the measuring units 2 and their respective connections 16, 17 in order to provide different types of light sources 4, different detectors 5 for measuring a large number of parameters, and / or to provide redundancy in a measurement.

Abstract

Mit einer Messeinrichtung (1) mit mindestens einer, mindestens einen optischen Sender (13) und mindestens einen optischen Empfänger (14) aufweist Messeinheit (2) und mindestens einer mit der Messeinheit (2) über einen Lichtleiter (10) verbundenen Lichtquell (4) sowie einem mit der Messeinheit (2) über einen Lichtleiter (10) verbundenen Detektor (5), ist eine genaue Bestimmung der Farbcharakteristiken in Abhängigkeit unterschiedlicher Winkel dadurch möglich, dass mindestens zwei Messeinheiten (2) zu einer Messanordnung (3) zusammengefasst sind, die Messeinheiten (2) jeweils Lichtleiter-Anschlüsse (16, 17) aufweisen und diese Anschlüsse (16, 17) mit einer für mindestens zwei Messeinheiten (2) gemeinsamen Lichtquelle (4) bzw. einem für mindestens zwei Messeinheiten (2) gemeinsamen Detektor (5) wahlweise koppelbar sind.

Description

Meßeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit mindestens einer, mindestens einen optischen Sender und mindestens einen optischen Empfänger aufweisenden Meßeinheit und mindestens einer mit der Meßeinheit über einen Lichtleiter verbundenen Lichtquelle sowie einem mit der Meßeinheit über einen Lichtleiter verbundenen Detektor.
Bekannte Farbmeßsysteme weisen eine einzelne feste Sende- und Empfangsanordnung auf. Dabei wird gewöhnlich nur eine Lichtquelle und nur ein Detektor verwendet. Die Beleuchtung erfolgt häufig mit Halogenlichtquellen oder Xenonlichtquellen im Puls- oder Dauerbetrieb. Die Lichtquelle beleuchtet hierbei die Meßprobe direkt, meistens wird sie jedoch an einen Lichtleiter angekoppelt. Der Lichtleiter beleuchtet dann die Probe entweder direkt mittels eines runden Faserbündels, einer Ringlichtanordnung von Fasern oder mehreren Faserbündeln, die aus verschiedenen Richtungen die Meßprobe beleuchten. Es ist weiterhin bekannt, das aus dem Lichtleiter austretende Licht über einen optischen Sender zu parallelisieren, um eine definierte Beleuchtungsrichtung zu erreichen. Als Detektoren werden oft entweder drei Photozellen mit entsprechenden optischen Filtern gemäß dem Dreibereichsverfahren verwendet oder es wird eine drei-elementige Photozelle mit aufgedampften optischen Filtern eingesetzt. Es ist ferner bekannt, Spektralphotometer mit einem Drehgitter einzusetzen oder Dioden-Zeilen- oder CCD- Zeilenspektrometer mit einem festen Gitter zu verwenden. Die Ankopplung des Detektors geschieht meist über einen Lichtleiter. Hierbei kann sich ein parallelisierender optischer Meßkopf, der auch als Empfangsmeßkopf bezeichnet wird, zwischen Meßprobe und Lichtleiter befinden. Bei den genannten Anordnungen wird nur eine feste Beleuchtungs- bzw. Empfangsgeometrie für die Farbmessung an der Probe verwendet.
Darüber hinaus sind Meßeinrichtungen für Farbmeßsysteme bekannt, die unter mehreren Winkeln Charakteristiken, insbesondere die Farbe eines Meßobjektes, messen. Bei einer Art von bekannten Meßsystemen wird entweder mit einem festen Beleuchtungswinkel und mehreren festen Empfangswinkeln oder mit einem festen Empfangswinkel und mehreren festen Beleuchtungswinkeln gemessen. Insbesondere sind bei der Verwendung zur Messung der winkelabhängigen Farbcharakteristiken von neuartigen Lacken und Farben Meßsysteme dieser Bauart unzureichend. Für eine ausreichende Charakterisierung der Farbe kann weder ein einzelner Beleuchtungswinkel noch ein einzelner Empfangswinkel fest vorgegeben werden. Dies bedeutet im allgemeinen, daß mehrere Detektoreinheiten, wie z. B. Spektrometer, und gegebenenfalls auch mehrere Beleuchtungseinheiten verwendet werden müssen, was zu höheren Kosten durch den erhöhten Bauteileaufwand führt. Darüber hinaus müssen sämtliche Meßgeometrien gleichzeitig über der Probe angeordnet werden, wodurch die geometrischen Möglichkeiten zur Anordnung der Meßköpfe eingeschränkt sind und nicht alle gewünschten Beleuchtungswinkel und Empfangswinkel gemessen werden können.
Bei einer zweiten bekannten Meßsystemart lassen sich Beleuchtungswinkel und Empfangswinkel manuell oder motorisiert einstellen. Ein solches Goniometer bietet die Möglichkeit, durch zwei bewegliche Meßköpfe jeden beliebigen Beleuchtungswinkel und Empfangswinkel einzustellen.
Goniometer sind jedoch schwierig zu justieren und aufgrund der Justagean- fälligkeit sind sie lediglich für Laboranwendungen, jedoch nicht für routinemäßige Produktionskontrollen einsetzbar. Weiterhin ist der apparative Aufwand bei automatisierten Goniometern mit Motorsteuerung hoch, wodurch die Geräte kostspielig sind. Darüber hinaus sind im allgemeinen Lichtquelle und Detektor über Lichtleiter an die Meßköpfe gekoppelt, so daß eine Bewegung der Meßköpfe zu einer Veränderung in den Biegekurven der Lichtleiter führt und es zu Veränderungen in der spektralen Transmission der optischen Fasern kommt. Daher ergeben sich bei Goniometern Meßungenauigkeiten durch eine Bewegung der Meßköpfe relativ zu der Lichtquelle und dem Detektor, was sich nachteilig auf die Genauigkeit der Farbwertbestimmung auswirkt. Aufgrund der zunehmenden Verwendung von Lacken und Farben mit winke¬ labhängiger Farbcharakteristik, d. h. einer Farbcharakteristik, die vom Beleuchtungswinkel sowie vom Betrachtungs- bzw. Empfangswinkel abhängt, steigt die Nachfrage nach präzisen Mehrwinkelfarbmeßgeräten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung zu schaffen, mit der die oben angeführten Nachteile herkömmlicher Meßsysteme vermieden werden und insbesondere eine möglichst genaue Bestimmung der Farbcharakteristiken in Abhängigkeit des Winkels zu bestimmen und dies bei verschiedenen Beleuchtungs- und Empfangsgeometrien.
Die gestellte Aufgabe wird bei der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung dadurch gelöst, daß mindestens zwei Meßeinheiten zu einer Meßanordnung zusammengefaßt sind, die Meßeinheiten jeweils Lichtleiter-Anschlüsse aufweisen und diese Anschlüsse mit einer für mindestens zwei Meßeinheiten gemeinsam verbindbaren Lichtquelle bzw. einem für mindestens zwei Meßeinheiten gemeinsam verbindbaren Detektor wahlweise koppelbar sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der Beleuchtungs- und Empfangswinkel des Senders und Empfängers einer Meßeinheit bezüglich eines Meßobjekts für jede Meßeinheit unterschiedlich ist, um verschiedene Beleuchtungs- und Empfangswinkel für die Farbmessung in ein und derselben Meßeinrichtung zu realisieren.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß jeder Sender und jeder Empfänger einer Meßeinheit jeweils über einen Sender bzw. Empfangslichtleiter mit dem jeweiligen Anschluß der Meßeinheit verbunden ist und diese vorteilhafterweise in der Meßeinheit starr verlegt sind. Damit entsteht bei einer Bewegung der gesamten Meßeinheit keine Änderung der Biegekurven der Lichtleiter, was andernfalls zu Veränderungen in der spektralen Transmission der optischen Lichtleiter führen könnte und sich nachteilig auf die Genauigkeit der Farbwertbestimmungen auswirken würde. Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wer¬ den der Lichtquellen- und Detektorlichtleiter berührungsfrei mit dem jeweiligen Anschluß einer Meßeinheit gekoppelt. Durch Verschieben der Meßeinheiten wird eine Kopplung zwischen dem Lichtquellen- und Detektorlichtleiter eine-- seits und Lichtleitern verschiedener Meßeinheiten andererseits ermöglicht, was als Fasermultiplexing bezeichnet wird.
Vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem Lichtquellen- und Detektorlichtleiter einerseits und dem Anschluß der Meßeinheit andererseits eine optische Kopplungseinrichtung vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine genaue und zuverlässige Kopplung zwischen den Lichtleitern.
Eine weitere, sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Meßanordnung bezüglich des Meßobjekts beweglich angeordnet ist. Durch ein Bewegen der in der Meßanordnung zusammengefaßten Meßeinheiten kann eine beliebige Meßeinheit zur Probe gefahren werden. Dies wird als Meßkopfmultiplexing bezeichnet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Bewegung der Meßanordnung linear oder alternativ eine Drehbewegung.
Vorzugsweise werden die Lichtquellen- und Detektorlichtleiter bei Bewegung der Meßanordnung mit jeweiligen Anschlüssen unterschiedlicher Meßeinheiten gekoppelt, um das zuvor genannte Fasermultiplexing zu gewährleisten.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet sich die jeweilige Meßeinheit während des Meßvorgangs bezüglich des Meßobjektes an derselben Stelle. Damit wird gewährleistet, daß lediglich spezifische Beleuchtungswinkel und Empfangswinkel der Meßeinheit die einzigen variablen Meßparameter sind. Gemäß eines weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung sind die Meßeinheiten der Meßanordnung kreisförmig angeordnet, was ein Bewegen der Meßeinheiten durch eine Drehbewegung ermöglicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Meßeinheiteii der Meßanordnung linear angeordnet, um die Meßeinheiten durch eine lineare transversale Bewegung zu verschieben.
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß mehrere Lichtquellen über jeweilige Lichtleitungen mit den Meßeinheiten koppelbar sind, wodurch eine größere Flexibilität bei der Konstruktion erlangt wird.
Vorteilhafterweise werden mehrere Detektoren gemäß einer weiteren Ausführungsform über jeweilige Lichtleitungen mit den Meßeinheiten gekoppelt, um verschiedene Meßparameter gleichzeitig von mehreren Meßeinheiten und/oder verschiedenen Meßeinheiten abzulesen.
Die Erfindung sowie weitere Ausführungsformen und Vorteile wird bzw. werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform der Meßeinrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Ausführungsform der Anordnung von Meßeinheiten in einer Meßeinrichtung,
Fig. 3 eine Skizze einer weiteren Ausführungsform der Meßeinrichtung.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 wird eine Meßeinrichtung 1 für die winkelabhängige Messung von Farbcharakteristiken von Lacken und Farben beschrieben. Die Meßeinrichtung 1 weist mehrere Meßeinheiten 2 auf, die in einer Meßanordnung 3 (siehe Fig. 2 und 3) zusammengefaßt sind. Die Meßeinrich- tung 1 weist weiterhin eine Lichtquelle 4 und einen Detektor 5 auf. Bei der Lichtquelle 4 handelt es sich im bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine Halogenlichtquelle 4, die Licht in ein Ende 15 eines Lichtleiters 6 koppelt. Der Lichtleiter 6 dient als Beleuchtungsfaser und kann an seinem anderen Ende 7 mit einem Lichtleiter 8 der Meßeinheit 2 gekoppelt werden. Der Detektor 5 iεt im bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Dioden-Zeilenspektrometer. Das Spektrometer 5 ist an ein Ende 9 eines Lichtleiters 10 gekoppelt. Der Lichtleiter 10 dient als Empfangsfaser und dessen anderes Ende 11 ist, ähnlich wie der Lichtleiter 6, an einen Lichtleiter 12 der Meßeinheit 2 gekoppelt werden.
Die Meßeinheit 2 umfaßt zwei optische Meßköpfe, einen Beleuchtungsmeßkopf oder Sender 13 und einem Empfangsmeßkopf oder Empfänger 14. Der Sender 13 ist mit einem Sendelichtleiter 8 bei 19 verbunden, wobei der Sendelichtleiter 8 den Sender mit Lichtleiteranschlüssen 16, 17 der Meßeinheit 2 verbindet. Ebenso ist der Empfänger 14 mit einem Ende 18 eines Empfängerlichtleiters 12 verbunden, wobei der Empfängerlichtleiter 12 zu einem Lichtleiteranschluß 17 der Meßeinheit führt. Bei entsprechender Positionierung der Meßeinheit 2 liegen die Enden 7, 11 der Lichtquellen- und Detektorlichtleiter 6, 10 vor den entsprechenden Enden 16, 17 der Sender und Empfängerlichtleiter 8, 12. In dieser Konfiguration wird Licht aus dem Lichtquellenlichtleiter 6 in den Senderlichtleiter 8 und Licht aus dem Empfängerlichtleiter 12 in den Detektorlichtleiter 10 gekoppelt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung könnte anstatt einer direkten Ankopplung der Faserenden 11 , 6 und 12, 10 aneinander durch einen geringen Abstand, die Ankopplung auch über abbildende Optiken ausgeführt werden.
Bei entsprechender Kopplung des Senders 13 an die Lichtquelle 4 wird das aus dem Senderlichtleiter 8 austretende Licht über eine Optik 20 im Sender 13 parallelisiert und beleuchtet ein der Meßeinheit 2 vorgelagertes Meßobjekt
21 unter einem Winkel α. Ein Teil des an dem Objekt 21 zurückgestreuten Lichts trifft auf den Empfänger 14 in einem Winkel ß und wird von einer Optik
22 des Empfängers 14 auf das Ende 18 des Empfangslichtleiters 12 abgebil- det. Bei entsprechender Kopplung des Empfängers 14 an den Detektor 5 wird das von dem Meßobjekt reflektierte Licht zu dem Detektor 5 geführt und dort spektral gemessen. Die Farbwerte können somit in Abhängigkeit von dem Beleuchtungswinkel α und dem Empfangswinkel ß ermittelt werden.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Anzahl der Meßeinheiten 2 prinzipiell beliebig. Die in der Meßanordnung 3 zusammengefaßten Meßeinheiten 2 können, wie in der Fig. 2 dargestellt, einen Stapel bilden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Meßeinheiten 2 ringförmig, wie in Fig. 3 zu sehen, zu der Meßanordnung 3 angeordnet. Die einzelnen Meßeinheiten 2 sind prinzipiell baugleich, unterscheiden sich jedoch in dem Beleuchtungs- und Empfangswinkel des Senders 13 und Empfängers 14 bezüglich des Meßobjekts 21 für jede Meßeinheit 2. Die Meßanordnung 3 ist beweglich angeordnet und kann als eine gesamte starre Einheit von einer Lineareinheit 23 transversal in z-Richtung (siehe Fig. 1 ), d. h. senkrecht zur Zeichnungsebene bewegt werden. Durch diese Transversalbewegung kann eine beliebige Meßeinheit 2 unter das Meßobjekt 22 gefahren werden (auch genannt Meßkopfmultiplex), wobei durch diese Verschiebung gleichzeitig die freien Lichtleiterenden 16, 17 der Sender und Empfängerlichtleiter 8, 12 der Meßeinheit 2 an die Lichtquellen- und Detektorlichtleiter 6,10 angekoppelt werden (was als Fasermultiplexing bezeichnet wird).
Statt einer Lineareinheit kann für die oben beschriebene Kombination von Meßkopfmultiplexing und Fasermultiplexing auch eine Dreheinheit (nicht gezeigt) verwendet werden, die eine Meßanordnung 3, wie sie in der Fig. 3 gezeigt wird, rotiert. Dabei ist die maximale Anzahl von Meßeinheiten 2 jedoch durch den zur Verfügung stehenden Gesamtdrehwinkel von 360° begrenzt.
Die oben beschriebene Meßeinrichtung 1 bietet somit die Möglichkeit, schnell und gegebenenfalls auch automatisch zwischen verschiedenen Meßgeometrien zu wechseln. Durch ein Verschieben der Meßanordnung 3 werden verschiedene Meßeinheiten 2 mit dem Detektor 5 und der Lichtquelle 4 gekoppelt und für die Messung eingesetzt. Gegenüber herkömmlichen Meßsystemen bilden die Komponenten jeder Meßeinheit 2 eine starre Einheit. Insbesondere sind die Sende- bzw. Empfän¬ gerlichtleiter 8, 12 fest innerhalb der Meßeinheit 2 montiert. Somit ist gewährleistet, daß bei einer Bewegung der Meßanordnung 3 keine Änderung der Biegekurven der Sende- und Empfängerlichtleiter 12, 8 hervorgerufen wird. Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung 1 ermöglicht somit eine Mehrwinkelfarbmessung durch den Einsatz der individuell konfigurierten Meßeinheiten 2, ohne dabei durch etwaige Veränderungen der Position der Lichtleiter Veränderungen in den Biegekurven derselbigen zu verursachen. Veränderungen in der spektralen Transmission der Lichtleiter 6, 10, 8, 12, die sich auf die Genauigkeit der Farbwertbestimmung nachteilig auswirken, sind somit ausgeschlossen.
Gemäß dem obigen bevorzugten Ausführungsbeispiel kann vorteilhafterweise lediglich eine Lichtquelle 4 und ein Detektor 5 selektiv an alle Meßeinheiten 2 gekoppelt werden. Vorzugsweise können gemäß weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung jedoch mehrere Lichtquellen 4 bzw. Detektoren 5 mit jeweiligen Lichtleitern an die Meßeinheiten 2 und deren jeweiligen Anschlüsse 16, 17 gekoppelt werden, um verschiedenartige Leuchtquellen 4, unterschiedliche Detektoren 5 zur Messung von einer Vielzahl von Parametern, und/oder Redundanz in einer Messung vorzusehen.

Claims

Patentansprüche
1. Meßeinrichtung (1 ) mit mindestens einer, mindestens einen optischen Sender (13) und mindestens einen optischen Empfänger (14) aufweisenden Meßeinheit (2) und mindestens einer mit der Meßeinheit (2) über einen Lichtleiter (10) verbundenen Lichtquelle (4) sowie einem mit der Meßeinheit (2) über einen Lichtleiter (10) verbundenen Detektor (5), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Meßeinheiten (2) zu einer Meßanordnung (3) zusammengefaßt sind, die Meßeinheiten (2) jeweils Lichtleiter-Anschlüsse (16, 17) aufweisen und diese Anschlüsse (16, 17) mit einer für mindestens zwei Meßeinheiten (2) gemeinsam verbindbaren Lichtquelle (4) bzw. einem für mindestens zwei Meßeinheiten (2) gemeinsam verbindbaren Detektor (5) wahlweise koppelbar sind.
2. Meßeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungs- und Empfangswinkel (α, ß) des Senders (13) und Empfängers (14) bezüglich eines Meßobjekts (21 ) für jede Meßeinheit (2) unterschiedlich ist.
3. Meßeinrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (13) und jeder Empfänger (14) einer Meßeinheit jeweils über einen Sender- bzw. Empfangs-Lichtleiter (8, 12) mit dem jeweiligen Anschluß (16, 17) verbunden ist.
4. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleiter (8, 12) in der Meßeinheit (2) starr verlegt sind.
5. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Lichtquellen- und Detektor- Lichtleiter (6, 10) berührungsfrei mit dem jeweiligen Anschluß (16, 17) einer Meßeinheit (2) gekoppelt ist.
6. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Lichtquellen- und Detektor-Lichtleiter (6, 10) einerseits und den Anschlüssen (16, 17) der Meßeinheit (2) eine optische Kopplungseinrichtung vorgesehen ist.
7. Meßeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanordnung (3) bezüglich des Meßobjekts (21 ) beweglich angeordnet ist.
8. Meßeinrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung linear ist.
9. Meßeinrichtung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung eine Drehbewegung ist.
10. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtquellen- und Detektor-Lichtleiter (6, 10) bei Bewegung der Meßanordnung (3) mit jeweiligen Anschlüssen (16, 17) unterschiedlicher Meßeinheiten (2) gekoppelt ist.
11. Meßeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die jeweilige Meßeinheit (2) während des Meßvorgangs bezüglich des Meßobjekts (21) an der selben Stelle befindet.
12. Meßeinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheiten (2) der Meßanordnung (3) kreisförmig angeordnet sind.
13. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinheiten (2) der Meßanordnung (3) linear angeordnet sind.
14. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Lichtquellen (4) über jeweilige Lichtleiter mit den Meßeinheiten (2) koppelbar sind.
15. Meßeinrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Detektoren (5) über jeweilige Lichtleiter mit den Meßeinheiten (2) koppelbar sind.
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