DE3851378T2

DE3851378T2 - Glanzeichgerät.

Info

Publication number: DE3851378T2
Application number: DE3851378T
Authority: DE
Inventors: John A Dahlquist; Allen Frohardt; John J Howarth
Original assignee: Measurex Corp
Current assignee: Honeywell Measurex Corp
Priority date: 1987-06-24
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2008-06-21
Also published as: EP0296956A2; FI883029L; EP0296956A3; FI883029A0; DE3851378D1; EP0296956B1; US4830504A; JPS6488231A; FI883029A7; KR890000886A; CA1326770C

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur optischen Messung des Glanzes einer Oberfläche und insbesondere auf ein Glanzmeßgerät, das unter Bezugnahme auf den Reflexionsgrad einer Oberfläche mit einem bekannten Glanz kalibriert wird.
Einer der Parameter, die bei der Bestimmung der Qualität einer bestimmten Oberfläche verwendet werden, ist der Oberflächenschimmer oder Glanz der Oberfläche. In der Papierherstellung zum Beispiel werden verschiedene Papierqualitäten mit unterschiedlichem Oberflächenglanz hergestellt, um für verschiedene Anwendungen geeignet zu sein. Während der Papierherstellung ist es wünschenswert, den Glanz der Papieroberfläche periodisch oder kontinuierlich zu messen, um sicherzustellen, daß die Papieroberfläche den gewünschten Glanz hat.
Typischerweise wird der Oberflächenglanz von Papier dadurch gemessen, daß ein Glanzmeßgerät während der letzten Stufe der Papierherstellung verwendet wird, ehe das fertige Papier, das in einem zusammenhängenden Bogen hergestellt ist, in Rollenform verpackt wird. Die Papierrollen werden dann zu Papierprodukt-Herstellern verfrachtet, die den Papierbogen entsprechend der beabsichtigten Verwendung verarbeiten.
Bestimmte Vorrichtungen zum Bestimmen des Glanzes von Papieroberflächen umfassen ein optisches System, das die Intensität eines von der Papieroberfläche reflektierten Lichtstrahls mißt. Typischerweise wird der Glanz der Papieroberfläche durch Vergleichen ihres Reflexionsgrads mit dem Reflexionsgrad eines bekannten Glanzstandards bestimmt, wie zum Beispiel eine Glasfliese mit einer polierten Oberfläche mit einem bekannten Glanz. Insbesondere beim Messen des Reflexionsgrads der Papieroberfläche wird Licht auf die Oberfläche projiziert und ein Sensor, der auf die Lichtintensität anspricht, wird positioniert, um die Intensität des von der Papieroberfläche reflektierten Lichts zu messen. Das Glanzmeßgerät mißt den Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche auf dieselbe Art durch Ersetzen der Papieroberfläche durch die Fliesenoberfläche. Der Reflexionsgrad der Papieroberfläche wird in Beziehung mit dem Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche gebracht, wodurch eine Messung des Glanzes der Papieroberfläche durchgeführt wird. In der Praxis wird die Reflexionsgradmessung der Fliesenoberfläche periodisch, ohne Blatt und zwischen Abtastvorgängen durchgeführt, während das Glanzmeßgerät über der Papieroberfläche hin und her abtastet. Das Glanzmeßgerät wird während jeder solchen Messung mit dem bekannten Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche kalibriert.
Bestimmte Glanzmeßgeräte benötigen einen relativ komplexen Mechanismus zum Manövrieren der Standardisierungsfliese in die Position für eine Reflexionsgradmessung und dann zum Bewegen der Fliese aus dem Weg des Lichtstrahls für die Reflexionsgradmessungen der Papieroberfläche. Darüber hinaus ist es für solche Mechanismen wegen ihrer Komplexität schwierig, eine richtige konstante Winkelausrichtung der Fliese relativ zum optischen System des Glanzmeßgeräts aufrechtzuerhalten. Solch eine Ausrichtung ist von entscheidender Bedeutung für richtige Reflexionsgradmessungen, weil der Reflexionsgrad sehr empfindlich auf Veränderungen in der Winkelausrichtung der reflektierenden Oberfläche reagiert. GB-A-066 452 von LARSEN, US-Patent Nr. 2,546,450 von HUNTER und US- Patent Nr. 2,578,625 von BOWERS et al. stehen stellvertretend für diesen Typ eines Glanzmeßgeräts.
Auch ist die Fliesenoberfläche, die in bestimmten Glanzmeßgeräten verwendet wird, Staubablagerung unterworfen. Staubpartikel, die während des Papierherstellungsprozesses von der Papierfabrik erzeugt werden, können die Fliesenoberfläche bedecken. Die Staubpartikel verändern den Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche. Folglich wird ein Glanzmeßgerät mit einer mit Staub verunreinigten Fliesenoberfläche keinen richtigen Vergleich des Reflexionsgrads der Fliesenoberfläche mit der Papieroberfläche ergeben. Häufiges Reinigen der Fliesenoberfläche war deshalb nötig, um einen aktzeptablen Glanzstandard aufrechtzuerhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die Glanzmeßgerät genannt wird, und für das Messen des Glanzes einer Oberfläche (im folgenden "Probeoberfläche" genannt) durch Richten eines Lichtstrahls auf eine Probeoberfläche und elektronisches Vergleichen des Reflexionsgrads der Probeoberfläche mit dem einer eingebauten Referenz- oder Standardisierungs-Oberfläche mit einem bekannten Glanz verwendet wird. Die Probeoberfläche kann zum Beispiel die Oberfläche eines Papierblattes sein, wie es aus den Druckrollen einer Papierherstellungsmaschine herauskommt. Die Standardisierungsoberfläche kann die Oberfläche einer polierten Glasfliese sein.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Standardisierungsoberfläche vor Staubablagerung während des Betriebs der Vorrichtung geschützt. Die vorliegende Vorrichtung macht auch Gebrauch von einem Mechanismus, der mechanisch weniger komplex und genauer ist als die bisher bekannten, um die Standardisierungsoberfläche im Strahlengang des Lichtstrahls während der Kalibrierung des Glanzmeßgeräts zu positionieren.
Um das oben Erwähnte zu schaffen, umfaßt der Positionierungsmechanismus der vorliegenden Erfindung eine Zylinderanordnung, die ein Gehäuse bildet, das die Standardisierungsoberfläche beinhaltet. Insbesondere ist die Standardisierungsoberfläche an einem Kolben befestigt, der in der Zylinderanordnung gleitbar ist. Die Zylinderanordnung ist innerhalb eines Gehäuses montiert, das ein optisches System mit einer Lichtstrahlquelle und einem Lichtintensitäts-Sensor beinhaltet. Während des Betriebs, wenn die Messung des Glanzes einer Oberfläche durchgeführt wird, wird der Kolben auf eine erste Position zurückgezogen, so daß die Standardisierungsoberfläche oberhalb der Oberfläche, deren Glanz gemessen werden soll, und außerhalb des Strahlengangs des Lichtstrahls positioniert wird. Wenn der Reflexionsgrad der Standardisierungsoberfläche gemessen werden soll, kann die Standardisierungsoberfläche durch den Kolben auf eine zweite Position in derselben Ebene wie die Probeoberfläche abgesenkt werden.
Der Reflexionsgrad der Probeoberfläche wird dadurch bestimmt, daß ein Lichtstrahl von der Lichtquelle innerhalb des Gehäuses unter einem Winkel auf die Probeoberfläche gerichtet wird und die Intensität des spiegelnd von der Oberfläche reflektierten Lichts gemessen wird. Wenn der Reflexionsgrad der Standardisierungsoberfläche gemessen werden soll, wird das gesamte Glanzmeßgerät von der Probeoberfläche wegbewegt, und der Kolben wird auf seine zweite Position abgesenkt, so daß sich die Standardisierungsoberfläche im Strahlengang des einfallenden Lichtstrahls befindet. Der Reflexionsgrad der Standardisierungsoberfläche wird dann auf dieselbe Art wie der Reflexionsgrad der Probeoberfläche bestimmt. Der Glanz der Probeoberfläche wird durch Vergleichen der gemessenen Intensität des von der Probeoberfläche reflektierten Lichts mit der gemessenen Intensität des Strahls bestimmt, wenn er von der Standardisierungsoberfläche reflektiert wird.
Während der gesamten oben beschriebenen Vorgänge ist die Standardisierungsoberfläche in der Kolbenanordnung eingeschlossen, um sie gegen Staubablagerung auf ihrer Oberfläche zu schützen, die sonst den Referenz- Reflexionsgrad verändern würde. Die optischen Komponenten des vorliegenden Glanzmeßgeräts werden auch durch das Gehäuse, in dem sie eingeschlossen sind, gegen Staubverunreinigung geschützt.
Öffnungen sind in dem Kolben selbst und in der umgebenden Zylinderanordnung vorgesehen, um einfallendes Licht von der Lichtquelle zur Probeoberfläche oder Standardisierungsoberfläche und an den Lichtsensor reflektiertes Licht von der Probeoberfläche oder Standardisierungsoberfläche durchzulassen. Die Öffnungen in der Zylinderanordnung sind mit Fenstern versehen, um zu verhindern, daß Staub in das in dem Glanzmeßgerät-Gehäuse eingeschlossene optische System eindringt. Um sicherzustellen, daß es keine Staubablagerung auf diesen Fenstern gibt, die die Intensität des einfallenden Lichtstrahls verändern würde, sind an die Fenster angrenzende Luftauslässe vorgesehen, um einen Strom gefilterter Luft von den Fenstern weg zu richten. Diese Luftströme blasen den Staub von den Fenstern weg und verhindern, daß Staubpartikel sich den Fenstern nähern, da die Luftströme von den Fenstern weg gerichtet sind. Darüber hinaus können die Luftströme auch die Probeoberfläche von jeglichen Staubpartikeln reinigen, die ansonsten den Reflexionsgrad der Oberfläche verändern würden.
Um Veränderungen der Intensität der Lichtquelle während der kontinuierlichen oder periodischen Glanzmessungen einer Reihe von Probeoberflächen oder mehrerer Bereiche derselben Probe zu berücksichtigen, wird ein Teil des Lichtstrahls von der Lichtstrahlquelle auf einen Referenz-Lichtsensor gerichtet. Dieser Sensor überwacht die Intensität des Lichtstrahls, der von der Lichtquelle emittiert wird. Änderungen in der Intensität des von der Lichtstrahlquelle emittierten Strahls verändern die Intensität des Lichts, das auf die Probeoberfläche gerichtet ist, und beeinträchtigt daher die Reflexionsgradmessung. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird der Reflexionsgrad, der durch den Lichtintensitätssensor gemessen wird, entsprechend den Änderungen in der Lichtquellenintensität, die durch den Referenzsensor ermittelt wird, ausgeglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung, die die Position der Standardisierungsfliese zeigt, während der Reflexionsgrad der Papieroberfläche gemessen wird.
Fig. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht der vorliegenden Erfindung, die die Position der Standardisierungsfliese zeigt, während ihr Reflexionsgrad gemessen wird.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht des Fensterbereichs der Zylinderanordnung, die den ringförmigen Luftauslaß zeigt.
Fig. 4 ist eine Draufsicht der Zylinderanordnung, wie sie vom Inneren der Zylinderanordnung entlang der Linie 4-4 in Fig. 1 zu sehen ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die folgende Beschreibung erläutert die Art und Weise der Verwirklichung der Erfindung, die gegenwärtig als die beste angesehen wird. In den beigefügten Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile in den verschiedenen Figuren. Diese Beschreibung dient zur Darstellung der allgemeinen Funktionsprinzipien der Erfindung und sollte nicht in einem begrenzenden Sinn aufgefaßt werden. Der Schutzumfang der Erfindung wird am besten unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche definiert.
Ein erfindungsgemäßes Glanzmeßgerät 10 ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Der Körper des Glanzmeßgeräts wird von einem Kasten 12 und einer Zylinderanordnung 14 gebildet, die zusammen einen Kasten bilden, der die optischen Komponenten des Geräts umfaßt, die später beschrieben werden. Das Glanzmeßgerät 10 wird angrenzend an eine Oberfläche positioniert, wie zum Beispiel an eine Seite 16 eines Papierblattes 18, dessen Glanz gemessen werden soll. Das erfindungsgemäße Glanzmeßgerät 10 kann verwendet werden, um den Glanz der Oberfläche jedes Materials zu messen. Jedoch wird die vorliegende Erfindung zweckmäßigerweise im folgenden speziell hinsichtlich des Messens des Glanzes eines Papierblattes 18 beschrieben.
Papierführungen 20 sind vorgesehen, um einen vorbestimmten Zwischenraum zwischen der Papieroberfläche 16 und der an sie angrenzenden Seite des Glanzmeßgeräts 10 aufrechtzuerhalten. Zusätzlich sind Papierführungen 22 an der entgegengesetzten Seite des Papierblattes 18 vorgesehen. Die Papierführungen 22 halten zusammen mit den Papierführungen 20 das Papierblatt 18 in einem straffen Zustand, während sich das Papierblatt 18 unter dem Glanzmeßgerät 10 in Richtung des Pfeils 23 bewegt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird der Reflexionsgrad der Papieroberfläche gemessen. Innerhalb des Gehäuses 12 ist eine Lichtquelle 26 vorgesehen, die einen Lichtstrahl 27 auf das Papier 18 unter Verwendung eines Spiegels 28 projiziert. Der Lichtstrahl 27 beleuchtet einen Bereich 34 der Papieroberfläche 16. Das einfallende Licht 27 wird an der Papieroberfläche 34 reflektiert und wird durch einen Spiegel 32 auf einen Lichtintensitätssensor 30, wie zum Beispiel eine Fotodiode, gerichtet. Der Lichtintensitätssensor 30 mißt die Intensität des von der Oberfläche 34 reflektierten Lichts.
Die optischen Komponenten des Glanzmeßgeräts 10 sind völlig in dem Raum eingeschlossen, der durch den Kasten 12 und die Zylinderanordnung 14 festgelegt ist, und sie sind somit vor Staubablagerung geschützt. Die Zylinderanordnung 14 ist im Kasten 12 montiert und oberhalb der Papieroberfläche 34 zentriert, wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt. Innerhalb der Zylinderanordnung 14 ist ein Kolben 40 gleitbar innerhalb eines Zylinders 41 angebracht und mit einer luftbetätigten Kolbenstange 42 zum Auf-und-Ab-Bewegen des Kolbens 40 innerhalb des Zylinders 41 verbunden. Eine Glasfliese 44 mit einer Oberfläche 46 eines bekannten Standardglanzes, d. h. die Standardisierungsoberfläche, ist innerhalb des Kolbens 40 positioniert. Die Fenster 36 und 38 sind auf jeder Seite des Zylinders 41 vorgesehen, um die Übertragung von einfallendem bzw. reflektiertem Licht durch den Zylinder 41 auf die und von der Papieroberfläche 34 zu erlauben. Die Fenster verhindern, daß Staub in das Gehäuse 12 eindringt und sich auf den optischen Komponenten festsetzt.
Wenn die Reflexion der Papieroberfläche gemessen wird, wird die Fliesenoberfläche 44 durch Zurückziehen der Kolbenstange 42 angehoben. In dieser Position (Fig. 1) ist die Fliesenoberfläche 46 keinem Licht von der Lichtquelle 26 ausgesetzt. Darüber hinaus ist die Fliesenoberfläche in den Zylinder 41 eingeschlossen. Die Fliesenoberfläche 46 wird somit vor Staubpartikeln geschützt, die sich in der Umgebung befinden können.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird, wenn der Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche gemessen werden soll, das Glanzmeßgerät 10 über den Rand des Papierblattes 18 wegbewegt, und die Fliese 44 wird durch Ausfahren der Kolbenstange 42 heruntergelassen. In dieser Position fällt das Licht 27 von der Lichtquelle 26 auf die Fliesenoberfläche 46, und der Reflexionsgrad dieser Oberfläche 46 wird durch den Lichtintensitätssensor 30 gemessen. Wenn die Kolbenstange heruntergelassen wird, ist die Fliesenoberfläche 46 in Bezug auf die Lichtquelle 26 und den Lichtintensitätssensor 30 in derselben Ebene wie die Papieroberfläche 34, wenn ihr Reflexionsgrad gemessen wird. Anders ausgedrückt ist die Ausrichtung der Fliesenoberfläche 46 in Bezug auf den Lichtstrahl 27 dieselbe wie die Ausrichtung des Strahls 27 auf die Papieroberfläche 34, wenn deren Reflexionsgrad gemessen wird. Es ist wichtig, dieselbe Ausrichtung für die zwei Reflexionsgrad-Messungen aufrechtzuerhalten, da die Lichtmenge, die eine Oberfläche reflektiert, sehr empfindlich auf den Winkel und die Position, in der das einfallende Licht die Oberfläche berührt, reagiert. Wenn man dem Papier- Industriestandard für Glanzmessungen folgt, wird es in der Praxis normalerweise vorgezogen, den einfallenden Lichtstrahl genau unter einem Winkel von 150 zur reflektierenden Oberfläche aufrechtzuhalten und die Intensität des reflektierten Lichts genau unter demselben Winkel zu messen.
Der Kolben 40 schützt zusammen mit dem Zylinder 41 die Fliesenoberfläche 46 vor Staub und Verschmutzungen, die sich in der Umgebung befinden, und zwar sowohl wenn der Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche 46 gemessen wird als auch wenn der Reflexionsgrad des Papierblatts 18 gemessen wird. Folglich wird die Fliesenoberfläche 46 während des gesamten Betriebs des Glanzmeßgeräts hindurch saubergehalten. Der Reflexionsgrad der Fliesenoberfläche bleibt deshalb konstant, wodurch die Genauigkeit der Glanzmessung verbessert wird.
In der Praxis wird der Reflexionsgrad der Standard-Fliesenoberfläche als erstes gemessen, gefolgt von einer Anzahl von Reflexionsgradmessungen der Papieroberfläche. Der vorher gemessene Reflexionsgradwert der Fliesenoberfläche wird mit jeder nachfolgenden Reflexionsgradmessung der Papieroberfläche solange verglichen, bis das Glanzmeßgerät durch die nächste Fliesen-Reflexionsgradmessung neu kalibriert wird. Typischerweise wird das Glanzmeßgerät über dem Papierblatt hin- und hergeführt, um den Glanz der Oberfläche in Querrichtung, d. h. über die Breite des Papiers, zu messen, während das Papier aus einem System von Andruckrollen in der Papierfabrik in einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung herauskommt. Es ist nur nötig, den Reflexionsgrad der Standard- Fliesenoberfläche periodisch zu messen, um den Fliesenreflexionsgradwert nach einer vorbestimmten Zahl von Abtastungen, die hin und her über das Blatt durchgeführt werden, auf den neuesten Stand zu bringen. Der Glanzsensor kann, muß aber nicht, nach jeder Fahrt über das Blatt kalibriert werden.
Um die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Glanzmeßgeräts weiterhin zu verbessern, werden die Fenster 36 und 38 vor Staubanhäufung geschützt, die die Intensität des einfallenden Lichtstrahls 27 oder das zum Lichtintensitätssensor 30 reflektierte Licht während einer Glanzmessung beeinträchtigt. Die Fenster 36 und 38 werden in den Zylinder 41 von dem Kolben 40 entlang des Kanals 48 zurückgesetzt, und die Fenster 36 und 38 werden mittels eines Stroms filtrierter Luft, der von an die Fenster 36 und 38 angrenzenden Löchern dem Kanal 48 zugeführt wird, saubergehalten. Vorzugsweise wird die Luft durch eine ringförmige Öffnung 50 um jedes Fenster herum zugeführt, wie in Fig. 3 gezeigt. Der Fluß gefilterter Luft verhindert, daß sich Staubpartikel dem Fenster nähern. Die so zugeführte Luft kann auch alle Staubpartikel entfernen, die sich auf den Fenstern angesammelt haben. Folglich gibt es auf den Fenstern wenig oder keine Staubverunreinigungen, die die Intensität des einfallenden Lichts oder des reflektierten Lichts beeinträchtigen könnten. Eine Art, um für Luft an den Fenstern zu sorgen, ist, das Innere des Gehäuses 12 mit gefilterter Luft unter Druck zu setzen und diese Luft aus den Öffnungen 50 um die Fenster 36 und 38 herum ausströmen zu lassen.
Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, kann der Kanal 48 in dem Kolben 40 einen V-förmigen Aufbau aufweisen, der durch zwei Löcher gebildet wird die von den Seiten des Kolbens 40 unter einem Winkel zueinander gebohrt worden sind. Der Kanal 48 ist in Ausrichtung mit den Fenstern 36 und 38 an der ausgezogenen Position der Kolbenstange 42 (Fig. 2), wodurch er die Fliesenoberfläche 46 einfallendem Licht von der Lichtquelle 26 zugänglich macht und wodurch er das reflektierte Licht von der Fliesenoberfläche 46 durch den Kanal bis zum Licht- Intensitätssensor 30 hindurchtreten lassen kann.
Der untere Teil 52 des Kolbens 40 hat auch einen V-förmigen Kanal 49, wie in den Fig. 1-2 gezeigt. Dieser V-förmige Kanal 49 ist in Ausrichtung mit den Fenstern in der zurückgezogenen Position der Kolbenstange 42, wenn der Reflexionsgrad der Papieroberfläche gemessen wird, wie in Fig. 1 gezeigt. Die V- Form des Kanals 49 beruhigt den Fluß des Luftstroms und verhindert dadurch, daß der Staub durch Luftströmungen innerhalb des Kanals 49 verwirbelt und an den Fenstern 36 und 38 abgelagert wird. Insbesondere wenn der Teil 52 des Kolbens 40 unter der Fliese 44 flach wäre anstatt V-förmig, könnten die Luftströme, die aus den an die Fenster angrenzenden Löchern 50 kommen, einen im Kreislauf umpumpenden Luftfluß innerhalb des Raums erzeugen, der zwischen dem Papierblatt 18 und dem unteren Teil 52 des Kolbens 40 definiert ist, als vielmehr ruhig zwischen dem Glanzmeßgerät 10 und dem Blatt 18 auszufließen. Jeglicher Staub, der eventuell innerhalb des im Kreislauf umpumpenden Flusses getragen wurde, wird im Raum zwischen dem Kolben 40 und dem Blatt 18 in Bewegung versetzt, und folglich kann der Lichtdurchtritt innerhalb dieses Raums getrübt werden, was die Intensität des Lichts durch den Durchtritt beeinträchtigt. Auch dieser Staub kann sich an den Fenstern 36 und 38 niederschlagen. Der V-förmige Kanal 49 befördert jedoch einen ruhigen Luftfluß von den gefilterten Luftauslässen 50, durch den Kanal 49 und den Raum zwischen dem Glanzmeßgerätgehäuse 12 und der Blattoberfläche 16 hindurch nach außen, wobei Staub aus dem Kanal 49 beseitigt und nicht lediglich im Inneren des Kanals 49 aufgewühlt wird.
Um die Genauigkeit der Glanzmessung durch das Glanzmeßgerät 10 weiterhin zu verbessern, gleicht die vorliegende Erfindung Schwankungen in der Intensität der Lichtquelle 26 aus. Die Lichtintensität kann sich aufgrund mehrerer Faktoren einschließlich einer Änderung in der Spannung, die an der Lichtquelle 26 anliegt, einer Verschlechterung der Lichtquelle 26 und Staubablagerung an der Lichtquelle 26, verändern. Wenn sich die Intensität der Lichtquelle 26 zwischen Glanz-Standardisierungsmessungen verändert, bei denen die oben beschriebene Fliesenoberfläche 16 verwendet wird, verändert sich der Reflexionsgrad der Papieroberfläche, wie er durch den Lichtintensitätssensor 30 gemessen wird, dementsprechend, obwohl es keine tatsächliche Schwankung des Reflexionsgrads der Papieroberfläche 16 gibt. Wenn deshalb die sich verändernde Bedingung der Lichtquelle 26 nicht berücksichtigt würde, wäre der gemessene Reflexionsgrad kein wirklicher Hinweis auf den Glanz der Papieroberfläche 16.
Um dieses Problem zu überwinden, wird der Zustand der Lichtquelle 26 durch Messen der Intensität des Lichts von der Lichtquelle 26 mittels eines Referenzsensors 56 ständig überwacht. Ein Strahlteiler 58 wird in den Lichtstrahlengang zwischen der Lichtquelle 26 und der Papieroberfläche 34 gebracht, um einen Teil des Lichts auf den Referenzsensor 56 zu richten. Der Referenzsensor 56 mißt die Intensität eines Teils des Lichtstrahls 60, der vom Hauptlichtstrahlengang 27 abgezweigt wird. Aufgrund der Veränderungen in der Intensität des Strahls 60 können die Änderungen in der Lichtintensität des Hauptlichtstrahls 27 bestimmt werden. Die Intensität des von der Papieroberfläche 34 reflektierten Lichts, wie sie durch den Reflexionsgradsensor 30 gemessen wird, kann dann entsprechend der ermittelten Änderung in der einfallenden Lichtintensität ausgeglichen werden.
Zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Messen des Glanzes auf einer Oberfläche mit einer Einrichtung zum Kalibrieren bezüglich einer Standard-Glanzoberfläche, die vor Staubansammlung geschützt wird. Die Referenzglanzmessung wird lediglich durch eine einfache Bewegung der Standardisierungsfliese in einer Richtung senkrecht zur Probeoberfläche erreicht, wodurch die Standardisierungsoberfläche in einer genau vorherbestimmten Beziehung zu den optischen Komponenten des Glanzmeßgeräts gehalten werden kann. Die Einrichtung zum Ausgleichen von Veränderungen des Zustands der Lichtquelle ist ebenfalls vorgesehen. Darüber hinaus werden Luftströme so gerichtet, daß weiterhin Staubablagerungen auf den optischen Oberflächen des Glanzmeßgeräts vermieden und Staub von der Probeoberfläche geblasen wird.
Auch wenn die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Glanzmessung von Papier beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung darüber hinaus auch auf die Messung des Glanzes von Oberflächen anwendbar, die keine Papieroberflächen sind. Dementsprechend ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht durch auf die spezielle, dargestellte Ausführungsform beschränkt wird, sondern nur durch den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche.

Claims

1. Glanzmeßgerät (10) zur optischen Messung des Glanzes einer Probeoberfläche (16), wenn die Oberfläche in einer Glanzmeßfläche angeordnet ist, wobei das Glanzmeßgerät folgendes umfaßt:

eine Lichtstrahl-Quelle (26);

eine Einrichtung (28, 32) zum Richten eines einfallenden Lichtstrahls (27) von der Lichtstrahl-Quelle (26) auf die Glanzmeßfläche;

eine Reflexionsgrad-Meßeinrichtung (30) zum Messen der Intensität des Lichtstrahls (27), der von der Glanzmeßfläche reflektiert wird;

ein Standardisierungsglied (44) mit einer Standardisierungsoberfläche (46) auf einer seiner Seiten, wobei die Standardisierungsoberfläche (46) einen bekannten Glanz besitzt;

ein Gehäuse (41, 14) zum Abhalten von Reflexionsgrad-veränderndem Material von der Standardisierungsoberfläche (46), wobei das Gehäuse (41,14) ein erstes in einer Wand des Gehäuses (41, 14) angeordnetes transparentes Glied (36) umfaßt, um den einfallenden Lichtstrahl (27) von der Lichtstrahl-Quelle (26) zu der Glanzmeßfläche zu leiten, und ein zweites in einer Wand des Gehäuses (41, 14) angeordnetes transparentes Glied (38), um von der Glanzmeßfläche reflektiertes Licht zu der Reflexionsgrad-Meßeinrichtung (30) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät folgendes umfaßt:

ein Stellglied (40, 41 und 52), das nur ohne Blatt betätigbar ist, zum Bewegen der Standardisierungsoberfläche (46) relativ zu dem Gehäuse (41, 14) von einer außerhalb der Glanzmeßfläche liegenden ersten Position zu einer innerhalb der Glanzmeßfläche liegenden zweiten Position, während die Standardisierungsoberfläche (46) innerhalb des Gehäuses (41, 14) gehalten wird;

wobei das Gehäuse (41, 14) eine Zylinderanordnung (41, 14) umfaßt, die die Standardisierungsoberfläche (46) einschließt;

wobei das Stellglied (40, 41, 42 und 52) einen Kolben (40) umfaßt, der gleitbar innerhalb der Zylinderanordnung (14) montiert ist, in der der Kolben (40) einen ersten V-förmigen Kanal (48) definiert, durch den die einfallenden (27) und die reflektierten Lichtstrahlen fallen können, wobei der V-förmige Kanal (48) von dem ersten und zweiten transparenten Glied (36, 38) zu der Standardisierungsoberfläche (46) führt, wenn sich die Standardisierungoberfläche (46) in der zweiten Position befindet;

wobei ein Teil des Kolbens (52) sich unterhalb der Standardisierungsoberfläche (46) erstreckt, wobei dieser Teil (52) einen zweiten V-förmigen Kanal (49) besitzt, durch den die einfallenden (27) und die reflektierten Lichtstrahlen fallen können, wenn Glanz auf der Probeoberfläche (16) gemessen wird; und

wobei die Standardisierungoberfläche (46) an die Stelle der Probeoberfläche (16) tritt, so daß der einfallende Lichtstrahl (27) mit dem selben Einfallswinkel auf die Standardisierungsoberfläche (46) gerichtet wird, mit dem das Licht auf die Probeoberfläche (16) gerichtet wird, und so daß das Licht, das von der Standardisierungsoberfläche (46) reflektiert wird, unter dem selben Reflexionswinkel aufgenommen wird, mit dem das Licht von der Probeoberfläche (16) reflektiert wird.

2. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem das Stellglied (40, 41, 42 und 52) die Standardisierungsoberfläche (46) relativ zu dem Gehäuse (41,14) linear von der ersten zu der zweiten Position und von der zweiten Position zu der ersten Position bewegt.

3. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 1, das weiterhin eine Einrichtung (50) zum Richten von staubfreier Luft auf die Glanzmeßoberfläche und weg von dem ersten und zweiten transparenten Glied (36, 38) umfaßt.

4. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung (50) zum Richten von staubfreier Luft eine Luftstrahlöffnung umfaßt, die sowohl das erste als auch das zweite transparente Glied (36, 38) umgibt.

5. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (41,14) einen ersten und zweiten Kanal zum Leiten des staubfreien Fluidstroms von den transparenten Gliedern (36, 38) weg und hin zur Glanzmeßfläche definiert, und bei dem ein Teil des Kolbens (52) angrenzend an das Stanardisierungsglied (44) auf der der Standardisierungsoberfläche (46) gegenüberliegenden Seite des Glieds angeordnet ist, wobei der Teil den V-förmigen Kanal (49) umfaßt, der von dem Standardisierungsglied so wegzeigt, daß, wenn sich das Standardisierungsglied in der ersten Position befindet, der V-förmige Teil eine im wesentlichen gleichmäßige Verlängerung der Wände des ersten und zweiten Kanals formt, um dadurch einen wirbelnden Luftstrom in dem Zwischenraum zwischen der Oberfläche des V- förmigen Kolbenteils und der Glanzmeßfläche zu unterdrücken.

6. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfaßt: eine Referenzintensitäts-Meßeinrichtung (56) zum Messen der Intensität des von der Lichtstrahl-Quelle (26) emittierten Lichtstrahls (60); eine Einrichtung (28, 58) zum Richten eines Teils des einfallenden Lichtstrahls (60) von der Lichtstrahl-Quelle auf die Referenzintensitäts-Meßeinrichtung, ehe der einfallende Lichtstrahl die Glanzmeßfläche erreicht; und eine Einrichtung zum Kompensieren der Lichtintensität, die von der Reflexionsgrad-Meßeinrichtung gemessen wird, entsprechend der Intensität des Lichts, das von der Referenzintensitäts-Meßeinrichtung gemessen wird.

7. Glanzmeßgerät (10) nach Anspruch 1, das weiterhin folgendes umfaßt:

eine Referenzintensitäts-Meßeinrichtung (56) zum Messen der Intensität des Lichts von der Lichtquelle (26);

eine Einrichtung (28, 58) zum Richten eines Teils des Lichts (60) von der Lichtquelle auf die Referenzintensitäts-Meßeinrichtung, ehe das Licht die Probeoberfläche (16) oder die Standardisierungsoberfläche (46) erreicht; und

eine Einrichtung zum Kompensieren der Intensität des Lichts, das von der Reflexionsgrads-Meßeinrichtung gemessen wird, entsprechend der Intensität des Lichts, das von der Referenzintensitäts-Meßeinrichtung gemessen wird.