Die Instrumente zur Messung der Orangenschale simulieren die visuelle Wahrnehmung. Wie unsere Augen scannen die Instrumente optisch das wellige Hell/Dunkel-Muster. Zur Quantifizierung der Textur oder Welligkeit einer Oberfläche stehen zwei Arten von Instrumenten zur Verfügung:
Orangenschälmesser
Das Orangenschälmesser verwendet eine Laserpunktlichtquelle, um die Probe in einem Winkel von 60° zu beleuchten, und verwendet einen Detektor, um die reflektierte Lichtintensität im gleichen, aber entgegengesetzten Winkel zu messen., Das Gerät wird über die Oberfläche gerollt und misst Punkt für Punkt das optische Profil der Oberfläche über einen definierten Abstand. Die Instrumente analysieren die Strukturen nach ihrer Größe. Um die Auflösung des menschlichen Auges in verschiedenen Entfernungen zu simulieren, wird das Messsignal mithilfe mathematischer Filterfunktionen in mehrere Bereiche unterteilt:
Vereinfachtes Messdiagramm
Strukturen kleiner als 0,1 mm beeinflussen auch die visuelle Wahrnehmung, daher verwenden die Instrumente eine CCD-Kamera, um das durch diese feinen Strukturen verursachte diffuse Licht zu messen., Dieser Parameter wird als „Dumpfheit“bezeichnet.
Die Werte von Dumpfheit und Wa bilden wir ein „Strukturspektrum“. Dies ermöglicht eine detaillierte Analyse der Orangenschale und ihrer Einflussfaktoren als Material – oder Anwendungsparameter.Beispiel eines „Strukturspektrums“
Die detaillierten Informationen des Strukturspektrums sowie LW und SW wurden zur Grundlage, um mit bestimmten Skalen und mit dem DOI zu korrelieren, wie in ASTM E430 beschrieben.,
Phase Stepped deflectometer
Phase Stepped Deflectometry (PSD) ist eine optische Technik für weißes Licht, die ein Randmuster verwendet, das von einem hochauflösenden Bildschirm projiziert wird, um das reflektierte Bild des Musters mit einer hochauflösenden Kamera aufzunehmen. Die sinusförmige Wellenform wirkt wie ein Lineal über der Oberfläche, so dass die relativen Ordinaten der Lichtquellenpunkte quantifiziert werden können, da sie proportional zur räumlichen Phase der sinusförmigen Musterwellenform sind., Durch die Verwendung einer Standardtechnik, die als „Phasenschritt“ bekannt ist, kann eine genaue Messung jedes Punktes über die Oberfläche durch Quantifizierung des entsprechenden Punktes pro Pixel auf der Kamera erfolgen.
Unter Verwendung der bekannten geometrischen Beziehung zwischen der Anzeige, der Objektoberfläche und der Kamera können von der Oberfläche reflektierte Lichtstrahlen räumlich modelliert werden, um die Richtung der Norm an jedem Punkt der Oberfläche zu berechnen, wodurch das Profil an diesem Punkt erhalten werden kann., Durch die Darstellung der sinusförmigen Wellenform in horizontaler und vertikaler Richtung können die Oberflächenneigungen in beiden orthogonalen Richtungen bestimmt werden.
Durch Differenzierung der Messdaten kann das Krümmungsfeld berechnet werden, um eine genaue Charakterisierung eines Oberflächenprofils zu ermöglichen. Um die Auflösung des menschlichen Auges in verschiedenen Entfernungen zu simulieren, wird die spezifische Bandpassfilterung auf die Krümmungsdaten angewendet, die die Strukturdaten nach Größe trennen:
Diese Information wird dann durch Anwendung standardisierter Gleichungen in Texturdaten (Welligkeit) umgewandelt., Im Gegensatz zu anderen Neigungs-und Krümmungsmessmethoden ist PSD eine Vollfeldtechnik, die weder eine mechanische Bewegung des Gerätes noch eine Übersetzung des Sensors oder der zu prüfenden Oberfläche erfordert; Alle Winkel-und Positionierungsfehler im Zusammenhang mit dieser Übersetzung werden daher vermieden.