[发明专利]用于确定物品及其表面的特性的测量仪器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量仪器和方法，特别是那些用于测量物品的表面特性(例如光泽、折射率和/或厚度)的测量仪器和方法。

背景技术

对物品表面的特性的控制(例如，监控纸、金属和各种膜的表面的质量)以及对表面的厚度的控制是例如工艺控制和产品质量控制期间的关键部分。一个广为人知且普遍采用的用于表面质量特性描述的参数是光泽度。表面光泽度的光学测量被普遍使用和广泛记载，例如在ISO标准2813“Paints and Varnishes-Determination of specular gloss if nonmetallic paint films at 20°60°and 80°”中。目前，例如在钢铁工业中，光泽度主要通过使用分离的点状传感器(point-like sensor)在实验室中以所谓的离线模式确定。通过使用点状传感器确定光泽参数是缓慢的，并且不允许例如工艺的实时调整。

从现有技术中还已知用于确定表面的光泽的其他系统。例如，在WO01/20308中公开了一种解决方案，其中，朝着所测量的表面引导由光源发射的光，以使光从该表面反射至检测器。检测器进而测量反射光的强度并基于反射光的强度确定表面的光泽。在所公开的解决方案中，能改变检测器的灵敏度。进而能通过可编程的恒定值校准仪器，以将某些光泽单位作为测量结果给出。

另外，在EP 1 407 248 B1中，公开了一种用于表面光泽测量的解决方案，其中，由光源发射的光被校准并分成不同的两个光束，在这两个光束中，通过第一反射镜朝着所测量的表面引导第一光束，并且通过棱镜将第二光束引导至第一反射镜，并进一步引导至第二反射镜。使第一光束从所测量的表面反射至第二反射镜并进一步由此反射至检测器。通过棱镜使第二光束反射至第二检测器。另外，一种解决方案意在使用第三反射器以形成参考信号。

作为用于测量表面特性的现有技术，还知道文献FI 119259B，在该文献中公开了一种解决方案，其中，使朝着表面发射的光分散，形成光谱，以使光谱中的不同波长聚焦在正在测量的表面的法向方向上的不同高度上。在所公开的解决方案中，基于来自检测器的信号，确定光辐射的强度最高时的发射波长，并且基于所测得的波长确定表面的位置。另外，根据该解决方案，可通过测量上下表面平面的位置来确定物品的厚度。

然而，已知方案具有一些缺陷。例如，如果正在测量的表面移动或者颤动，从表面反射的光的强度改变，即使事实上表面的光泽度将是恒定的。还可能发生，来自辐射源的聚焦的光不能到达正在测量的表面上的适当位置，因此反射光的强度可能改变。产生这些缺陷的原因可能是例如颤动表面相对于检测器的距离和/或角度改变。而且表面的形状可能改变，因此影响反射辐射的强度，即使事实上光泽度将保持不变。因此现有技术中公开的解决方案在移动表面特性的测量期间例如并不一定带来可靠的结果。

发明内容

本发明的一个目的是实现这样一种解决方案，即，能减少先前提到的现有技术的缺陷。特别地，本发明意在解决如何监控移动或者颤动的表面的特性，例如光泽、反射率和/或厚度。

本发明的目的通过独立专利权利要求中所公开的特征来实现。

根据本发明的测量装置的特征在于描述了测量仪器的独立权利要求的特征部分中所公开的特征。

根据本发明的测量方法的特征在于描述了测量方法的独立权利要求的特征部分中所公开的特征。

根据本发明的计算机程序产品的特征在于描述了计算机程序的独立权利要求的特征部分中所公开的特征。

根据本发明的一个实施例，物体和/或其表面的特性通过光辐射来确定，因此通过至少一个光辐射源朝着正在测量的表面发射光辐射，并且通过至少一个检测器监控从表面发射的辐射的强度，所述检测器产生与辐射强度成比例的电信号。根据本发明，将由光源发射的辐射(例如白光或者其他优选地连续的光谱光)分成不同的波长。然后使波长在与正在测量的表面的法向不同的方向上聚焦在正在测量的物体上，以使所述波长中的最短波长和最长波长将在正在测量的表面的法向方向上聚焦到所测量的物体的表面的不同半部和不同高度上。

例如，可使红色光谱波长聚焦在正在测量的物体的上表面平面上，并且可使蓝色光谱波长聚焦在正在测量的物体的下表面平面上。