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Neuies Messverfahren für die Oberflächengüte lackierter Flächen

Messverfahren
Gemessene Werte und optischer Eindruck

Die Wahrnehmung und Beurteilung von lackierten Oberflächen ist ein hochkomplexer Vorgang. Ein neues Messverfahren soll nun nachvollziehen, was sich zwischen Auge und Gehirn abspielt.

Das Erscheinungsbild lackierter Oberflächen ist für alle Premium-Beschichter und insbesondere Automobilhersteller von überragender Bedeutung, da der erste optische Eindruck der Oberflächengüte, den ein Kunde von einem Produkt gewinnt, oft die spätere Kaufentscheidung erheblich beeinflusst. Die Qualität der lackierten Flächen sollte daher vom Kunden visuell als ansprechend wahrgenommen werden, was neben dem Farbton auch erheblich durch die Struktur der Oberfläche beeinflusst wird.

Herkömmliche Messinstrumente stützen sich auf Anwender, welche die mitunter hochkomplexen Werte mehrerer Messgeräte als reales optisches Erscheinungsbild interpretieren. Dies kann zu missverständlicher Kommunikation über die Beschaffenheit von Oberflächen führen, z.B. zwischen dem Hersteller und den Unternehmen, welche Anbauteile liefern. Probleme bei der Korrelation zwischen gemessenen Werten und dem optisch erlebten Eindruck können zu einem Finish führen, das die Erwartungen des Herstellers nicht erfüllt, obwohl alle herkömmlich gemessenen Parameter innerhalb ihrer Toleranzbereiche liegen.

Neue Instrumententechnologie

Um die Lackierprozesse zu optimieren, hat die Volkswagen AG vor einigen Jahren ein umfassendes Innovationsprojekt initiiert, das sich unter anderem mit der Untersuchung und Verbesserung der grundlegenden Vorgänge bei der Messung des Automobilfinish befasst. Das Projekt führte zur Entwicklung einer vollständig neuen Instrumententechnologie durch Rhopoint
Instruments Ltd., ein Unternehmen, das sich auf die Beurteilung der Wahrnehmung des Erscheinungsbildes spezialisiert hat. Ein wichtiger Teil des Projektes war die intensive Untersuchung der menschlichen Wahrnehmung, die bei der AUDI AG durchgeführt wurde. Die gemeinsame Erarbeitung von Definitionen und Rechenmodellen war für eine umfassende Beschreibung der visuellen Eindrücke der Betrachter notwendig.

Showroom- und Kurzdistanz

Das menschliche Auge betrachtet Oberflächen, indem es zwei verschiedene Fokussierungen durchläuft – die Fokussierung auf kurze Distanz zur Evaluation von Oberflächenstrukturen und Defekten sowie dem Fokus auf Spiegelungen und Verläufen einer Oberfläche bei sogenannter „Showroom“-Distanz, also einem Abstand von ca. 1,5 Metern, den ein Betrachter im Allgemeinen zur visuellen Bewertung einnimmt. Dabei durchläuft das Gehirn des Betrachters diverse Einschätzungen. Grundlage seiner Reaktion ist: „Sieht dieses Produkt gut aus?“ bzw. „Wirken angrenzende Teile harmonisch und homogen?“ Diese Prozesse wirken sich letztlich auf die Kaufentscheidung aus.

Auge und Gehirn imitieren

Das Rhopoint TAMS simuliert diese Prozesse, indem es die Funktionen des menschlichen Auges imitiert und die im Gehirn ablaufenden Mechanismen mithilfe einer Doppelfokus-Bildtechnik sowie Bildgabe- und Rechensystemen auf Hightech-Niveau abbildet. Das Rhopoint TAMS erfasst die Bilder auf unterschiedlichen Schärfeebenen und berechnet die Eigenschaften mithilfe von Wahrnehmungsalgorithmen. Basierend auf diesen Erkenntnissen, ist eine spezifische Erfassung des optischen Appearance-Eindruckes möglich. Es wurden leicht verständliche Messgrößen gewählt, die eine klare Kommunikation zwischen allen zuständigen internen und externen Gliedern der KFZ-Lieferkette ermöglichen. Für die umfassende Beschreibung des visuellen Empfindens nutzt das Rhopoint TAMS vier Parameter: Kontrast, Bildschärfe, Welligkeit und dominante Strukturgröße (Dimension).

Kontrast steht in Verbindung zum Farbton einer Oberfläche; weiße und metallische Oberflächen haben einen niedrigen Kontrast, tiefschwarze hingegen einen hohen (100 Prozent).

Schärfe quantifiziert die Detailtreue der von einer Oberfläche reflektierten Bilder, 100 Prozent steht für eine maximal detaillierte Reflektion.

Welligkeit ist ein aus dem menschlichen Empfinden abgeleitetes Maß für den visuellen Eindruck, den die Oberflächenwelligkeit beim Beobachter mit Showroom-Distanz (1,5 m) hervorruft. Oberflächen mit geringer Welligkeit werden von Betrachtern bevorzugt.

Dimension wiederum beschreibt die dominierende Strukturgröße bei Showroom-Distanz. Die dominante Strukturgröße ist für die Bestimmung der Harmonie zweier benachbarter Teile wichtig.

Qualitäts- und Harmoniezahl

Während diese Parameter alleine für die Bewertung verwendet werden können, liegt jedoch ein signifikanter Vorteil des Rhopoint TAMS darin, dass diese Parameter sich zu zwei neuartigen Werten zusammenfassen lassen: Die Qualitäts- und Harmoniezahl.

Qualitätszahl (Q) ist ein einzelner Wert, der das gesamte Erscheinungsbild einer Oberfläche zusammenfasst, wobei 100 Prozent für eine absolut glatte Oberfläche mit perfektem optischem Eindruck steht.

Harmoniezahl (H) wurde zur Bewertung der Akzeptanz zweier benachbarter Teile entwickelt. Ein Wert 1,0 zeigt an, dass die visuelle Qualität der benachbarten Teile vom Beobachter als störend empfunden wird.

Diese beiden Werte sind die entscheidende Voraussetzung um eine PASS/FAIL (GUT/SCHLECHT) Bewertung für eine finale Qualitätsprüfung in der Produktionslinie zu erlauben oder/und Eingreifgrenzen zu etablieren.

Neue, objektive Qualitätskriterien

Gegründet auf die optische Messtechnik ist das Rhopoint TAMS ein entscheidender Fortschritt bei der Messung an Automobil- und Premium-Hochglanz-Beschichtungen, weil es das optische Erlebnis quantifiziert und die Interpretation sowie die Weitergabe der Resultate erleichtert. Die Technologie des Rhopoint TAMS erschließt einen umfassenden Blick auf unterschiedlichste Oberflächen, vom Stahl als Trägermaterial über die verschiedenen Zwischenschichten, z.B. KTL, Füller, bis zum Decklack. Somit hilft das Rhopoint TAMS bei der Optimierung des Oberflächenfinish und liefert neue Qualitätskriterien, die nicht den subjektiven Einflüssen einer rein visuellen Beurteilung unterliegen. Die universelle Technik des Rhopoint TAMS wird in Zukunft weitere kundenspezifische Auswertemethoden vorstellbar machen, hierbei spielt Industrie 4.0 eine wesentliche Rolle. mr ■

www.rhopointinstruments.com

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