JPH04503247A - 光沢測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光沢測定装置及び方法 本発明は光沢測定の装置と方法に関する。

光沢はペンキ、コーチング、プラスチック表面の品質を評価するための重要な判 定基準である。しかしながら、追跡可能で決定的な結果を生ずる光沢測定は非常 に困難である。物理学的な−６へも、光沢は光反射性能に関する表面の性質と規 定される。しかし５人間の眼はこの物理的アスペクトを見ることができ、しかも 相当な生理学的偏向があるため、光沢測定結果の櫂準化を固着にする。

ドイツにおいては、１９８０年１１月にさかのぼるが、産業規格ＤＩＮ６７３５ ０のための提案書があり、その提案書には光沢測定のための反射方法が規格とし て提案されている。この方法は光源からの光を表面に投射し、この表面からの反 射光を第２レンズを通してフォートセルに導入する。光学部材の位置がわずかに ずれても、フォートセルの入射光にかなりの変化を生ずるから、使用する絞りｒ Ｍｌｒ：Ｘ面と個々の光学部材の７テインメントは特に高精度でなくてはならな い。

この方法による公知の装置は光学部材のためのアルミニウムキャリアに特徴があ る。この装置は高い光沢特性値を持つ高光沢面といわゆるライトトラップなどの 標準面を測定して補正する。ライ））ラップは無反射であり１光沢値はゼロであ る。この公知測定装置において、光沢特性値は、生理学的な考慮はされずに、ゼ ロ値と高光沢値の間を線形グラフ化する。光学的部材の幾何学的な正確さの欠除 によるずれを最小にするため、この公知装置においては、光学的部材のキャリア をねじって光学的部材を精密に配置することも行なわれる。

１９７８年にさかのぼるが、国際規格１５０２８１３／１９７８においては、表 面光沢の同じような方法が規格として提案されている。米国において光沢測定は ＡＳＴＭＤ５２３によって標１呵ヒされている。

ＤＥＯ３３４１３８３８によって開示された光沢測定器は多くの光学手段を器内 に配置したものであり、各種の入射角に対する反射を測定する。このため、反射 光を受ける測定検出部材が設けられ、その出力信号を計算手段によって計算する 。これが可能なためには、各光学手段に関する基準値が装置のメモリーに入れら れ、この基準値は光沢特性値１００として測定された信号に相当する。中間値は 割算によって得られる。

光沢測定の公知装置を実用した結果、これらの装置の精度を改善することが強く 要望されていた。さらに、ねじっていキャリアを調整すると、所要の精度を達成 することが難しいこともわかってさた。

本発明の目的は従来の装置よりもより正確な結果の得られる光沢測定装置及び方 法を提供することにある。

この目的は請求項１記載の本発明の装置及び請求項８に記載の方法によって達成 される。

本発明の好ましい実施態様は従属請求項の内容である。

本発明の装置は従来可能であったものよりも著しく高い精度で光沢特性値をめる ことができるという長所を有する。

請求項８記載の本発明方法は光沢測定数値化に関しては全く新規な方法である。

これまでの光沢測定は光沢特性値に基準反射測定を線形に関連させることにより 光沢特性値を不適確に数値化していた０本発明方法は最小で５、好ましくは１０ 以上の基準値ペアを各側（対し７設ける。これらの基準値ペアは基準面の反射測 定によって得られる。こられの基準面は、ドイツにおいては、ベルリン廿虹首斡 所九らλ手可養でちり　そ蝿ち挿植に関連する電気俗嶋は装置に蓄積さ枕る。こ のよらに−各ぺ７は実際の基準米択−債と装置内の電気信号値かちなる。たとえ ば　０ｆｒ−ら９３の＠−で１０ｆｇＭｍを測定し、それぞれの電気信長がこの 数値と共に蓄積される。

この測定において　得られた電気信号値は蓄積した＠外債と比較され、測定した 信号値がどの信号値の間にあるかが定められる。ついで、当該光沢特性値が補間 法で決定される。

未発明の方法は、線形近似法を用いる従来技術よりも、実質的により正確に反射 の光沢特性値を表わす非ｍ形プロフィール曲線を近似することが可能である。

本発明の装置の実質的利益は、高光沢吠訳特性、＠９３）よりも高い光沢特性値 の測定が可能なことである。特殊な場合には理想的反射値１０００が光沢特性値 の伏−スとしで使用される。この債は約９８０である。この数値９８０を光沢特 性の最高値として高光沢鏡面の電気信号値を蓄えることができる。１０傳の基準 値を使用するとき、この債は１０番目、１６の基準値を使用するとき、１６番目 となる。装置はＯから９８０までの信領しうる光沢特性値を検出することが群峰 であり、又、従来の装置では不可能であった鏡面光沢の測定にも適合する。

本発明の装置は各器具についてこの比峻測定法を実施するために設けられる。

メモリーに貯えられる数値のペアは各器具によって得られる測定値に相応させ。

こ机によって各器具の構成上の差異が重要ではなくなるようにする。

技術上、用語「較正」と「最終寓整」はしばしば同意に使用されるが、ここでは 両者を次のとおり区別する。「較正」は基準値ペアを装置に読込ませること、ナ なわち、「較正」とは測定パラメータと光沢特性の指示値の間の基本関係を設定 することであり、再ＪＰｌ　？はメモリーに貯えた基準値の修正を意味する。

装置の実施態様において、器具はそれぞれ較正される。

′に：発明の実施態様の一つにおいて、マイクロプロセッサ、好ましくはワンラ ップコンピュータが比較工程と必要な補間工程を実施するために設けられる。

未発Ｉｆ！装置の別の実施態様において、基準値ペアの設定は装置外のプロセッ サによって制御される。これは装置のメモリーに装置の較正を実施するためのプ ログラムを内蔵する必要がないという利点となる。この場合、装置は多ビンコネ クタを持ち、そのコネクタを介してプロセッサ（コンピュータ）は外部のホスト コンビエータに接続される。

本発明装置は光源、フィルタ、絞り、′＠ルンズ、第２レンズ、絞り、フォート セルからなる１組の光学的手段を装置る。フィルタは光源からの非可視光を除去 し、＠に見える波長の光のみを使用する。さらに、このフィルタは人間の眼によ って生理的に意味のある波長スペクトラムを採用する。これらについてはＤＩＮ ８７５３０．　などのＤＩＮ規格に記載されている。

膓定基１はそれぞれの場合に応じて設定する。こられの光学的手段は表面に対し て所望の入射角、たとえば２０°、６０”、８５°が得られるように配置るう 本発明の他の実施例において、装置は２組又は３組の光学的手段を１Ｊｅ１１１ する。

その手段は数種雫の規格に示される角度に設定される。たとえば、光学的手段は 装置内において、２０°、６０°、８５°の角度に配置される。これはＩＳＯ規 格２８１３／１９７８．米国規格ＡＳＴＭＤ５２３、　ドイツ規格ＤＩＮ６７５ ３０．８大規格ＪＩ３８７４１に適合する。又、３組の光学的手段を２０°、４ ５°、６０°に配置すると、米国規格ＡＳＴＭＤ２４５７に適合する。

２組だけの光学的手段を使用するとき、それぞれの場合に応じて３つの中から選 択する０日本規格ＪＩＳＺ８７４１を満足するためには、光束が表面に対して２ ０°と６０′″になるように２組の光学的手段を配置すればよい。

３組の光学的手段を設けることは、装置を小型化又はハンディ化しようとすると き　スペースが重大な問題になる。このため、実施例において、ファイバーガラ スの光ガイド及びプリズムを少なくとも１組の光学的手段に用いて光束を偏向す る。

好ましい実施例において、３組の光学的手段は共通のマウントに配置され、実質 的に同一面上に位置する。たとえば、測定角が２０”、８０”、８５°の場合、 適当な構造によって一方が他方に妨害を及ぼさないように、２０°及び６００の 測定手段を配置して表面に共通の入射光点を持つようにすることは可能である。

しかし、８５°測定手段をこの配置に入れて６０＠及び２０”手段と木質的に同 一の入射光点を持つようにすることは困難である。これは光束が比較的急なすな わち９０°に近い角度で表面に入射するためであり、表面上のプリズムによって 偏向するので、光束の偏光角度が８５°になるからである。この実施例により、 すべての基準角度を満足する測定装置の製作が可能になる。

上記のとおり、複数組の光学的手段を異なる角度に配設した装置は従来から知ら れていた。こられの装置の重大な欠点は一つの規格に合致する測定しかできなか ったことである。各種の規格たとえば米国規格、日本規格、ドイツ規格などの３ つの規格に適合する測定を実施するためには、それぞれ異なった３つの測定装置 を用意しなければならなかった。

この欠点は本発明の好ましい一実施例によって除去される。その実施例は格納手 段（メモリー）に各種の規格の基準値ペアを貯えている。この実施例はセレクタ スイー、チを備え、ユーザは測定しようとする規格を選択する。この装置は２つ の４ｇ規格たとえば米国規格とドイツ規格による測定の要件を具備するように攻 計干ることができる。しかし、その装置は３つヌはそれ以上の欅準規格による濡 定も実施するように設計することが可能であるから、１台の装置で異なる欅準規 格の測定値を得ることができる。

装置の精度を長期間維持するために、好ましい一実施例は装置の最終具整すなわ ち再較正手段を設けている。この目的のため、好ましい高光沢と黒と既知の光沢 特性値を示す基準ガラス面に基づく？パラメータ調整が使用される。その装置は この基準面上におかれ、すでに述べた基準値ペアの測定方法を実行する間に、そ の装置が特定光沢に対してこの基準値を正確に達凌するように調整される。第２ パラメータは光沢特性Ｏであり、それは光源を消したときに反射が生じないもの として規定される。この最終調整は自動的に行われる。すなわち、装置内蔵のマ イクロプロセッサを使用してそのスイッチを入れると、特定のプログラムに従っ て最終調整が自動的に始動する。

最終調整操作を特に簡略化した本発明装置の他の実施例においては、基準面が装 置の一部であり、適当なハウジングの中に組込まれる。そのハウジングのスイッ チを操作するだけで装置の最終調整工程が始動すり。

本発明は従来技術の装置に比べると実質的により高い精度で光沢測定を実施する 方法と装置に到達した。

本発明の他の特徴は請求項及び図面に基づ〈実施例についての説明から明らかに なる。

図１は本発明の装置における光学的手段の基本的配置を示す図である。

図２は測定値をどのように扱うかを示すブロック図である。

図３は測定信号と光沢特性値の関係量水すダイヤグラムである。

図４は図３の詳ｌＩｉ図であり、ｓｒ値化の方法を示す。

図５は３組の光学的手段を備えた本発明の他の実施例を示す図である。

本発明装置を図１ないし図５に示す実施例に基づいて説明する。

図４は光沢測定用光学的手段の基本的配置を示すものであり、被測定面ｌに向け て光源２の光束を投射する。光源２は電気ランプであり、光源２の前に絞り３が 位置する。その絞り３から定距離の位置に第ルンズ４を設ける。この光学的手段 は被測定面１に関して光束５の投射角が６０°になるように配置する。この角度 ６０″は被測定面１に立てた垂直線７から規定される０反射光はＩ！２レンズ８ を通りフォートセル９に入る。

図２は測定値がどのように処理されるかを示すものであり、フォトセル９が受光 した測定信号は起点１０から測定値処理手段に入力する。その測定すなわち入力 信号は先ず増幅器１１内で増幅される。その出力電圧は電圧周波コンバータ１２ に渡され１次に、その出力信号はマイクロプロセッサ１５に導入される。このマ イクロプロセー２す１５は一方ではルーチンプログラムを貯えたＥＦＲＯＭｌＢ にアクセス可能であり、他方ではＲＡＭであるメモリ一手段１７の基準値ペアを 保持する。メモリー１７が記憶するデータの信置性を高めるため、メモリ一手段 はリチウム電池１８をバックアップ電源とする。又、マイクロプロセッサはアル ファニューメリカル方式のＬＣＤディスプレイ１９を制御する。

測定評価を図３及び図４について説明する９図３のグラフは測定手段のコンへ− 夕１２において電圧周波数変換結果として得られた周波数を横座標とし、縦座標 に周波数に対応する光沢特性値を示すものである。グラフ上の点はドイツ材料試 験所によってこの装置について作成された基準光沢表面の測定から得られたもの である１図３かられかるように、光沢−周波数関係曲線は毒線形である。したが って、従来技術においてなされていた線形近似は基準値からかなりずれた結果に なる。

表面光沢を測定するとき、装置を先ずこの表面上に配置する。装置の底に開口が あり、そこから光源２０投射光束がさえぎられることなく被測定表面に突き当た り反射する。

光は絞り３を通り、さらにレンズ４を経て表面に衝突する０反射光をレンズ８で 集光しフォートセル９に導入する。７オートセル９は電流を発生する閉回路と電 圧上発生するｙ１４回路モードのいずれにおいても作動可能である。フ１）セル の信号は電圧周波数コンバータに入力する前に増幅器１１によって増幅する０次 に、出力する周波数信号はＥＦＲＯＭｌＢに格納したプログラムによって制御さ れるマイクロプロセッサによって各所定周波数値と比較される。これらの所定周 波数値は装置のメモリ一手段１７中に独立に保持している。これらの所定周波数 値は図３において符号ａないしｋで示すものと同一である。測定周波数Ｘはこの ようにして各所定周波数と比較され、その結果、測定周波数は所定周波数値す。

Ｃの間にあると判定する。これらの所定周波数値す、Ｃに対応する光沢特性値ｂ ′、Ｃ′をメモリー１７から読み出し、補間法によって光沢特性値Ｘ′を決定す 測定結果はついでディスプレイ１９に表示される。このディスプレイ１９はＬＣ Ｄディスプレイであり、実施例はアルファニューメリカル表示である。ユーザに はＥＦＲＯＭ内蔵ルーチンプログラムによっていつでも装置の作動状態に関する 正確な情報が提供される。

図２に示す各部材間の接続は略図であり、実際にはこれらの部材は複数の配線に よって相互に接続される。装置の較正は次のとおりである８点１４はデータ接続 端であり、実施例においては装置の外側に設けたコネクタである。このデータ接 続は測定値を外部のコンピュータに接続するために使用される。外部のコンピュ ータはマイクロプロセッサ１５に接続し、較正手段を制御する。較正のため、装 置はいくつかの標準光沢タイルの上に順次配置する。各標準光沢タイルは異った 光沢特性値を有する。ホストコンピュータに基準表面の各特性光沢値を入力する ０次に、測定装置は標準光沢タイルの反射をその装置の持つ光学的及び電気的部 材によって測定する。その測定信号値は基準値としてのそれに関連する特性光沢 と共にホストコンピュータを介してメモリ一手段１７に読込まれる。この手順は 複数の基準表面についてくり返される。ＩＯないし１６個の値が調べられる。す べての基準値ペアがメモリ手段１７中に入ると直ちに較正が終了する。実施例の メモリ一手段はバッテリー１８によってバックアップされているから、測定値は 数年にわたり記憶される。不揮発性格納手段であるＥＥＦＲＯＭなどを使用して もよい。

図３の曲線は特性光沢値９３まで連続する。すでに述べたとおり、本発明装置を 使用すると、さらに高い光沢特性値を測定することができるから、約９８０まで の特性光沢値とそれと関連する信号値を格納することも可能である。すでに述べ たとおり、ドイツ、米国１日本には光沢測定について異なる規格が存在する。

これが、これまでペンキ製造者などがこれらの異なる規格に基づいてペンキの光 沢を表示するため、それぞれの規格に合わせ１作され較正された数種類の光沢測 定器を使用しなければならなかった理由である０本発明装置は、１つの測定装置 によって異なった規格の光沢測定を可能にするため、図２に示すように、セレク タースイッチ１３を備えている。そのスイッチによって装置を各種の規格用に切 替えることができる。この実施例のものは３Ｍの規格に切替えることができる。

ユーザは測定の前に米国規格、日本規格、ドイツ規格のいずれによって測定する かを選択する。この場合、ＲＡＭ１７は１種類の規格の基準値ペアにみではなく 、３種類の規格の基準値ペアをすべて保有する。セレクタスイッチ１３の位置に よってマイクロプロセッサはＲＡＭ１７から該当する基準値ペアを選択する。

図５は合成樹脂製キャリア３０に取付け、ロック部材で保持した３組の光学的手 段を用いた実施例である。前記実施例と同様に、第１組の手段は表面に対して２ ０°の角度で光を投射する。測定装置は被測定面にのせるプレー）３１を備え、 そのプレート３１は合成樹脂製キャリア３０に対して調整可能であることが好ま しい。

第１組の光学的手段は電気ランプを光源３５として備える。この光源３５に絞り セット３６が隣接して設けられ、その酸リセットは一定角度の開口を持つ絞りと フィルタの組合せである。このフィルタは人間の眼に見える光のみを通す、さら に、このフィルタは人間の眼のスペクトル輝度感性にとって一度として受け入れ られるもののみを取入れるように設定されている。この詳細については、ドイツ 産業規格ＤＩＮ５０３１．パート２．ＤＩＮ５０３３、パート７、ＤｒＮ５０３ ６、パート１に記載されている。

絞りから出た光束はレンズ３７を通って点３８において被測定面に衝突する。

点３８は実測定点であり、点３８における表面反射はレンズ３９を通って絞り４ ０に入る。絞り４０は絞りと一体に設けたフォートセルに続く、フォートセルの 電気信号は信号処理手段に導入される。

第２組の光学的手段は測定点３８において６０”の角度で被測定面に入射する光 束を発生する。このため、第１組の光学的手段の光源３５と組合せ３６と同一構 造の光源４５と絞りとフィルタの組合せ４６が設けられる。同様に、測定点３８ 直前にレンズ４７が配置される０反射光はレンズ４８を通り、絞りと７を一トセ ルの組合せ４９に入る。

第３組の光学的手段は被測定面に８５′″の入射角を有する光束を発生する。こ のため、光源５０にフィルタと絞り５１を組合せる。この光源と絞りは実質的に 被測定面に平行に配置される。その光束を１束のガラス繊錐５２によって偏向し て別の絞り５３に通す、絞り５３から光は第１プリズム５４に入り、そのプリズ ムから所望の角度に偏向して測定点３８に至る。測定点３８に続いて第２プリズ ム５５が設けられ、そのプリズムによって光束を絞りとフォートセルの組合せで ある光学的部材５６の方向へ偏向させる。

３組の光学的手段はすべて同一平面上に配置しなければならない。

温度変化による差異を補正するため、実施例は温度依存性抵抗を光源の電源手段 に組込んでいる。

装置の測定システムのメモリ一手段１６に格納するルーチンプログラムに装置の 再較正を実施するプログラムを入れる。この再較正は基準値ベアを入力して差異 すなわち電気部材のゼロ点移動を単に補正する較正と混同してはならない、再較 正をするには、装置を高光沢値を有する基準表面におき、ついで、光源を切り、 フォートセルへの入光を遮断する。この後で、光沢特性値０をシミュレートして 測定装置のゼロを調整する０次に、前記高光沢表面の光沢特性値を測定し、補正 値をＲＡＭＬ７に読み込み、以後の測定に使用する。

すべての前記実施例において、特別な保護ハウジングを設けて測定ｒｔＭの底部 を囲み、開口をごみによる汚れから保護する。この保護ハウジングに高光沢値を 有する基準表面を永久固定する。又、測定装置に再較正を起動させるスイッチを 設け、装置をこの保護ハウジングに入れる必要のあるときはそのスイッチを操作 すると、自動的に再較正が実施されるようにしておく。

図２の符号２０はこの再較正スイー、チを示す。

国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．光源から表面に対して光を投射し、その表面からの反射光を感光センサーに 受けてそれを電気信号に変換する方式であり、光沢特性値を計算するルーチング ログラムを格納する手段と、前記ルーチングログラムによって前記電気信号値か ら光沢特性値を設定する手段と、設定した前記光沢特性値を表示する手段とを備 えた表面光沢を測定する装置であって、前記格納手段は少なくとも５つの、好ま しくは１０以上の基準値ペアを有し、各ペアは１つの基準光沢特性値と１つの基 準表面に基づいてこの装置によって測定した基準信号値とからなり、測定した信 号値を前記基準値と比較し、少なくともそれに最も近くて高い値と低い値を補間 法で結果を出す手段に引渡す手段が設けられたことを特徴とする光沢測定装置。
2. ２．前記比較手段、補間手段、計算手段はマイクロプロセッサ手段の中にまとめ られ、前記マイクロプロセッサはメモリーすなわち格納手段に保持したプログラ ムによって制御されることを特徴とする請求項１記載の光沢測定装置。
3. ３．光源と好ましくはフォートセルの形で設けられた感光センサーを除く光学的 手段は光線からの光路にある絞りと、フィルタと、光が測定する表面に落ちる位 置の前に配置した第１レンズと、光が測定する表面に落ちる位置に続く光路に配 置した第２レンズと、前記感光センサーの直前に配置した絞りからなることを特 徴とする請求項１又は２記載の光沢測定装置。
4. ４．２又は３組の光学的手段が設けられ、各光学的手段は被測定表面に対して所 定の角度、すなわち２０°、６０°又は８５°の角度に配置した光源と感光セン サーとレンズなどからなることを特徴とする前記請求項のいずれか１つに記載の 光沢測定装置。
5. ５．装置は器具の再較正を基準表面に基づいて行うためのマイクロプロセッサを 制御するプログラムを保有するプログラムメモリ手段を含むことを特徴とする前 記請求項のいずれか１つに記載の光沢測定装置。
6. ６．装置は基準表面が一体に設けられたマウンチンゲケースを有することを特徴 とする請求項５記載の光沢測定装置。
7. ７．メモリ手段の中に少なくとも２群の基準値ペアを保持し、各群は一つの特定 光沢側定規に属し、スイッチ手段は計算手段を制御して各スイッチ位置に割当て た光沢測定規格の基準値群が光沢特性値の設定に使用されるようにしたことを特 徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の光沢測定装置。
8. ８．被測定表面の方向に光を投射する少なくとも１つの光源と、前記被測定表面 から反射する光を受けてそれを電気信号に変換する光センサーとを備えた光学的 装置によって光沢を測定する方法において、前記電気信号値は複数の少なくとも ５つの、好ましくは１０以上の基準値ペアと比較され、各ペアは１つの基準電気 信号値と、それに対応する光沢特性値とからなり、各基準信号値はそれに対応す る表面を測定して得られたものであり、この比較によって、前記電気信号値に最 も近くてそれよりも低い基準電気信号値とそれよりも高い基準電気信号値が定め られ、上記の最も近くて低い基準電気信号値と高い電気信号値にそれぞれ対応す る光沢特性値から補間法によって前記測定面の光沢特性値が定められることを特 徴とする光沢測定方法。
9. ９．補間法は線形補間法として実施されることを特徴とする請求項８記載の光沢 測定方法。
10. １０．訂正値が格納され、それによって基準光沢特性値の正確なマッチングが再 較正に基づいてなされることを特徴とする請求項８又は９記載の光沢測定方法。