CN101183025A - 测色色差仪及其测色方法 - Google Patents

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金尚忠
朱周洪
王焱华
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Abstract

测色色差仪及其测色方法，属于测色技术领域。LED光源通过设置的毛玻璃、光阑与准直透镜光路连接，准直透镜后部设置分光镜，其中反射光经反射镜反射后与参考光传感器光路连接；透射光与积分球光路连接，参考光传感器及积分球上连接设置的测量光传感器分别与嵌入式处理器传输连接，积分球对应于透射光位置配合设置样品池。本发明采用由蓝色、紫色双芯片加荧光粉构成的LED光源，用参考光传感器监测光源波动，消除LED光源的光强不稳定性，减少由于光源波动带来的误差。参考光传感器、测量光传感器将光信号转换为电信号，经过处理后送入嵌入式处理器中进行处理后即可达到测量颜色或测量色差的目的。本发明结构简单，功耗低，且检测结果重复性好。

Description

测色色差仪及其测色方法
技术领域
本发明属于测色技术领域，具体涉及一种利用紫色和蓝色LED芯片做光源的测色色差仪及其测色方法。
背景技术
目前色差仪所采用的颜色测量的方法主要有分光光度法和光电积分法两种。分光光度法通过测量光源的光谱功率分布或物体反射光的光谱分布来计算颜色的三刺激值，精度高，但是实现复杂，成本高。光电积分法不是测量某一波长的光谱功率分布，而是在整个测量波长区间内通过积分测量样品的三刺激值，从而实现色源的色值和不同色源的色差测量。但目前光电积分法色差仪的光源大多采用卤钨灯，其能耗大，散发的热量多，一些采用LED作为光源的色差仪不能包含全部可见光区，频响不好，且测色过程中LED光源不稳定，测试结果不精确。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种测色色差仪及其测色方法的技术方案，采用LED灯作为光源，用传感器监测光源波动，减少由于光源波动带来的误差。
所述的测色色差仪，其特征在于LED光源通过后部依次设置的毛玻璃、光阑与准直透镜光路连接，准直透镜后部设置分光镜，其中反射光经反射镜反射后与参考光传感器光路连接；透射光与积分球光路连接，参考光传感器及积分球上连接设置的测量光传感器分别与嵌入式处理器传输连接，积分球对应于透射光位置配合设置样品池。
所述的测色色差仪，其特征在于所述的LED光源由蓝色、紫色双LED芯片加YAG荧光粉构成。
所述的测色色差仪，其特征在于所述的测量光传感器由三个对应于颜色分量R、G、B的传感器组合构成。
所述的测色色差仪，其特征在于所述的参考光传感器是一个可见区响应的硅光电池。
所述的测色色差仪，其特征在于所述的透射光相对于样品池的入射角度为0-10°。
所述测色色差仪的测色方法，其特征在于包括样品颜色数据库建模和颜色回归分析检测；所述的样品颜色数据库建模方法如下：
(M1)开始建模程序；
(M2)输入标准样品的颜色RGB值；
(M3)用光谱方法测量其三刺激值XYZ；
(M4)建立颜色RGB值与三刺激值XYZ的标准数据库；
(M5)将颜色RGB值与三刺激值XYZ进行回归分析；
(M6)建立标准数据模型；
(M7)结束建模程序；
所述的颜色回归分析检测方法如下：
(N1)开始检测程序；
(N2)测量待测样品颜色RGB值；
(N3)与标准模型比对；
(N4)计算比对方差；
(N5)判断精度方差是否小于阈值；当精度方差不小于阈值时，返回执行步骤N2，当方差小于阈值时，执行步骤N6；
(N6)输出结果。
本发明采用由蓝色、紫色双芯片加荧光粉构成的LED光源，用参考光传感器监测光源波动，消除LED光源的光强不稳定性，减少由于光源波动带来的误差。参考光传感器、测量光传感器将光信号转换为电信号，经过处理后送入嵌入式处理器中进行处理后即可达到测量颜色或测量色差的目的。本发明结构简单，功耗低，且检测结果重复性好。
附图说明
图1本发明光路原理图；
图2样品颜色数据库建模程序流程图；
图3颜色回归分析检测程序流程图。
具体实施方式
LED光源1为蓝色、紫色双芯片加YAG荧光粉构成的LED，蓝光或紫光激发荧光粉，加上透过的部分紫光和蓝光，构成宽光谱的白光，提供波长为400-700nm的连续可见光。LED光源1发出的光经过毛玻璃2、光阑3后得到具有一定光斑大小的均匀光束。该光束经过准直透镜4变成平行光，然后经分光镜5分光。其中的反射光经反射镜6反射后作为参考光信号入射到参考光传感器8中，透射光入射到积分球7中，积分球7的直径为6cm。积分球7对应于透射光位置配合设置样品池11，该光线以一定的入射角直接照射到样品池11内样品的表面，相对于样品池11的入射角度为0-10°。积分球收集反映样品表面颜色信息的漫反射光后被测量光传感器9检测，测量光传感器9由三个对应于颜色分量R、G、B的传感器构成。参考光传感器8是一个可见区响应的硅光电池，用来监测光源信号的稳定性，四个传感器将光信号转变为电信号，经过电路放大、A/D转换后送入到嵌入式处理器10中进行软件计算处理，获得被测样品的色值信号。
将具有代表性的颜色样品，用光谱方法测得其光谱漫发射率，计算这些样品在D65，D50，C，A，F等不同光源下的三刺激值XYZ，作为标准三刺激值；然后再将这些代表性色样在本发明下测得对应的R、G、B信号，对应存入计算机，形成标准数据库。通过数学方法将这些三刺激值和对应的R、G、B值进行回归分析，用多元校正方法建立一种定量的关系，形成标准数据的数学模型。再对待测样品进行测量时，多次测量待测样品，得到平均的该样品表面颜色的RGB值，与标准数学模型进行比对，计算出待测样品的在要求光源下三刺激值XYZ，同时计算比对方差，据方差是否符合测量精度要求来判断结果的可靠性，从而获得检测结果。
光谱数据库建模程序流程图如图2所示。开始建模程序M1，输入代表性样品的颜色RGB值M2，测量代表性样品颜色RGB和三刺激值之间关系M3，建立颜色RGB值与三刺激值XYZ的标准数据库M4，将颜色RGB值与三刺激值XYZ进行回归分析M5，建立标准数据数学模型M6，结束建模程序M7。
颜色回归分析检测程序流程图如图3所示。开始检测程序N1，测量待测样品颜色RGB值N2，与标准模型比对N3，计算比对方差N4，判断精度方差是否小于阈值N5，当精度方差小于阈值，则输出检测结果N6，否则重新测量样品RGB数据N2。得到色源的色值后，即可计算获得不同色源的色差值。

Claims (6)

1.测色色差仪，其特征在于LED光源(1)通过后部依次设置的毛玻璃(2)、光阑(3)与准直透镜(4)光路连接，准直透镜(4)后部设置分光镜(5)，其中反射光经反射镜(6)反射后与参考光传感器(8)光路连接；透射光与积分球(7)光路连接，参考光传感器(8)及积分球(7)上连接设置的测量光传感器(9)分别与嵌入式处理器(10)传输连接，积分球(7)对应于透射光位置配合设置样品池(11)。
2.如权利要求1所述的测色色差仪，其特征在于所述的LED光源(1)由蓝色、紫色双LED芯片加YAG荧光粉构成。
3.如权利要求1所述的测色色差仪，其特征在于所述的测量光传感器(9)由三个对应于颜色分量R、G、B的传感器组合构成。
4.如权利要求1所述的测色色差仪，其特征在于所述的参考光传感器(8)是一个可见区响应的硅光电池。
5.如权利要求1所述的测色色差仪，其特征在于所述的透射光相对于样品池(11)的入射角度为0-10°。
6.如权利要求1所述测色色差仪的测色方法，其特征在于包括样品颜色数据库建模和颜色回归分析检测；所述的样品颜色数据库建模方法如下：
(M1)开始建模程序；
(M2)输入标准样品的颜色RGB值；
(M3)用光谱方法测量其三刺激值XYZ；
(M4)建立颜色RGB值与三刺激值XYZ的标准数据库；
(M5)将颜色RGB值与三刺激值XYZ进行回归分析；
(M6)建立标准数据模型；
(M7)结束建模程序；
所述的颜色回归分析检测方法如下：
(N1)开始检测程序；
(N2)测量待测样品颜色RGB值；
(N3)与标准模型比对；
(N4)计算比对方差；
(N5)判断精度方差是否小于阈值；当精度方差不小于阈值时，返回执行步骤N2，当方差小于阈值时，执行步骤N6；
(N6)输出结果。
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