[發明專利]用于確定物品及其表面的特性的測量儀器和方法

有效

• 申請號: 201080045557.7
• 申請日: 2010-10-07
• 公開（公告）號: CN102575985A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 卡里·涅梅萊;海莫·凱雷寧
• 申請（專利權）人: VTT技術研究中心
• 主分類號: G01N21/57
• 分類號: G01N21/57;G01B11/06
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及測量儀器和方法，特別是那些用于測量物品的表面特性(例如光澤、折射率和/或厚度)的測量儀器和方法。

背景技術

對物品表面的特性的控制(例如，監控紙、金屬和各種膜的表面的質量)以及對表面的厚度的控制是例如工藝控制和產品質量控制期間的關鍵部分。一個廣為人知且普遍采用的用于表面質量特性描述的參數是光澤度。表面光澤度的光學測量被普遍使用和廣泛記載，例如在ISO標準2813“Paints?and?Varnishes-Determination?of?specular?gloss?if?nonmetallic?paint?films?at?20°60°and?80°”中。目前，例如在鋼鐵工業中，光澤度主要通過使用分離的點狀傳感器(point-like?sensor)在實驗室中以所謂的離線模式確定。通過使用點狀傳感器確定光澤參數是緩慢的，并且不允許例如工藝的實時調整。

從現有技術中還已知用于確定表面的光澤的其他系統。例如，在WO01/20308中公開了一種解決方案，其中，朝著所測量的表面引導由光源發射的光，以使光從該表面反射至檢測器。檢測器進而測量反射光的強度并基于反射光的強度確定表面的光澤。在所公開的解決方案中，能改變檢測器的靈敏度。進而能通過可編程的恒定值校準儀器，以將某些光澤單位作為測量結果給出。

另外，在EP?1?407?248?B1中，公開了一種用于表面光澤測量的解決方案，其中，由光源發射的光被校準并分成不同的兩個光束，在這兩個光束中，通過第一反射鏡朝著所測量的表面引導第一光束，并且通過棱鏡將第二光束引導至第一反射鏡，并進一步引導至第二反射鏡。使第一光束從所測量的表面反射至第二反射鏡并進一步由此反射至檢測器。通過棱鏡使第二光束反射至第二檢測器。另外，一種解決方案意在使用第三反射器以形成參考信號。

作為用于測量表面特性的現有技術，還知道文獻FI?119259B，在該文獻中公開了一種解決方案，其中，使朝著表面發射的光分散，形成光譜，以使光譜中的不同波長聚焦在正在測量的表面的法向方向上的不同高度上。在所公開的解決方案中，基于來自檢測器的信號，確定光輻射的強度最高時的發射波長，并且基于所測得的波長確定表面的位置。另外，根據該解決方案，可通過測量上下表面平面的位置來確定物品的厚度。

然而，已知方案具有一些缺陷。例如，如果正在測量的表面移動或者顫動，從表面反射的光的強度改變，即使事實上表面的光澤度將是恒定的。還可能發生，來自輻射源的聚焦的光不能到達正在測量的表面上的適當位置，因此反射光的強度可能改變。產生這些缺陷的原因可能是例如顫動表面相對于檢測器的距離和/或角度改變。而且表面的形狀可能改變，因此影響反射輻射的強度，即使事實上光澤度將保持不變。因此現有技術中公開的解決方案在移動表面特性的測量期間例如并不一定帶來可靠的結果。

發明內容

本發明的一個目的是實現這樣一種解決方案，即，能減少先前提到的現有技術的缺陷。特別地，本發明意在解決如何監控移動或者顫動的表面的特性，例如光澤、反射率和/或厚度。

本發明的目的通過獨立專利權利要求中所公開的特征來實現。

根據本發明的測量裝置的特征在于描述了測量儀器的獨立權利要求的特征部分中所公開的特征。

根據本發明的測量方法的特征在于描述了測量方法的獨立權利要求的特征部分中所公開的特征。

根據本發明的計算機程序產品的特征在于描述了計算機程序的獨立權利要求的特征部分中所公開的特征。

根據本發明的一個實施例，物體和/或其表面的特性通過光輻射來確定，因此通過至少一個光輻射源朝著正在測量的表面發射光輻射，并且通過至少一個檢測器監控從表面發射的輻射的強度，所述檢測器產生與輻射強度成比例的電信號。根據本發明，將由光源發射的輻射(例如白光或者其他優選地連續的光譜光)分成不同的波長。然后使波長在與正在測量的表面的法向不同的方向上聚焦在正在測量的物體上，以使所述波長中的最短波長和最長波長將在正在測量的表面的法向方向上聚焦到所測量的物體的表面的不同半部和不同高度上。

例如，可使紅色光譜波長聚焦在正在測量的物體的上表面平面上，并且可使藍色光譜波長聚焦在正在測量的物體的下表面平面上。