CN104848943B - 纺织品色度色差的测试装置及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种纺织品色度色差的测试装置及其测试方法。测试装置包括分光光度传感器、散照变换型积分球、LED组合光源、试样载台、校正黑腔、校正白板、测试架；测试架由驱动机构驱动，测试架上由内向外依次安装校正白板（或校正黑腔）、校正黑腔（或校正白板）和试样载台；测试架的行进路线上方设置有散照变换型积分球，散照变换型积分球包括一具有试样测试孔的底座，底座上设置漫反射球壳，漫反射球壳内设置有LED组合光源，漫反射球壳上对应于试样测试孔的位置处还设置有反射光接收管；反射光接收管与分光光度传感器连接；分光光度传感器进一步连接计算机。它能对纺织品进行自动连续测量，并具有可自动校准、可提高测试结果准确度和测试效率等优点。
Description
技术领域
本发明属于纺织测量仪器领域，特别是一种纺织品色度色差的测试装置及其测试方法。
背景技术
纺织品在加工和染色过程中要经过多道工序，在此过程中，由于原料、生产工艺、操作等各种原因造成的误差，往往不同批次甚至同一批次的纺织品在颜色上会有差异。纺织品色牢度是纺织品的加工、试验、贮存或使用过程中保持其颜色稳定性的能力，包含不变色、不褪色和不沾色等。纺织品颜色差异大小评价时，如果颜色测量所用光源、测量环境、时间、观察者等条件不同，色度色差测量结果也不一样。因此为了准确评估纺织品颜色的差异，保证对颜色测量结果的一致性，研究纺织品色度色差的测试方法及其测试装置有十分重要的意义。
纺织品色度色差的仪器测量一般可以采用两种不同的方法：分光光度法和光电积分法（三刺激值法）。分光光度法主要是测量物体反射的光谱功率分布即物体本身的光度特性，由这些光谱测量数据通过计算的方法求得物体在各种标准光源照明下的三刺激值。光电积分法是通过把三种不同探测器的光谱响应匹配成所要求的CIE标准色度观察者光谱三刺激值，对被测量的光谱功率进行积分测量。近年来还有一种图像测色法，其原理为采用摄像装置，将试样成像于摄像头的光敏器件上，由此测量其色度、RGB值及三刺激值，但其测量结果受不同摄像装置的光谱特性影响产生差异。分光光度法是一种精确测量颜色的方法，一般而言要比光电积分法测量精度高，目前已有通用式测量颜色仪器在国外以德塔公司的Datacolor测色仪和爱色丽(
X-Rite)公司的ColorEye测色仪为代表，仪器可测量塑料、磁砖、地板、纸张、面料等各类型材料的颜色，但不能满足针对纺织品测色的特殊要求，用该类仪器测量纺织品颜色时存在测试工作量大、效率低的缺点，例如，按测试要求同一块纺织品试样上需要测量6个不同部位的颜色，必须分6次对该试样不同部位进行测色，且仪器每隔一段时间后要重新手动校准。由于缺少合适的仪器，目前国内测量纺织品染色牢度采用灰卡对比，人工目光测量评级的方法，其测量结果带有主观误差。因此，根据国内纺织品检验工作的要求，迫切需要一种专用于纺织品色度色差测试、测试精度高且能对纺织品进行自动连续测量和自动校准的色度色差测试仪，以提高测试结果准确度和测试效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纺织品色度色差的测试装置及其测试方法，主要解决上述现有技术所存在的问题，它能对纺织品进行自动连续测量，并具有可自动校准、可提高测试结果准确度和测试效率等优点。本发明装置和方法适用于纺织印染厂产品质量控制以及纺织品质量监督检测机构对纺织品色度色差的检验。
为实现上述目的，本发明是这样实现的。
一种纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：它包括分光光度传感器、散照变换型积分球、LED组合光源、试样载台、校正黑腔、校正白板、测试架；该测试架由驱动机构驱动，该测试架上由内向外依次安装校正白板、校正黑腔和试样载台或由内向外依次安装校正黑腔、校正白板和试样载台；该测试架的行进路线上方设置有散照变换型积分球，该散照变换型积分球包括一具有试样测试孔的底座，该底座上设置漫反射球壳，在漫反射球壳内设置有LED组合光源，在漫反射球壳上对应于试样测试孔的位置处还设置有反射光接收管；该反射光接收管与分光光度传感器连接；该分光光度传感器进一步连接计算机。
所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该测试架的驱动机构包括与测试架连接的螺块，该螺块螺设在一丝杆上，该丝杆是由步进电机通过齿轮和同步齿轮带进行连接驱动；在螺块行进路线的前后分别设置有前限制器和后限制器。
所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该步进电机通过脉冲分配器连接计算机。
所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该分光光度传感器、散照变换型积分球、LED组合光源均设置在箱体内，该设置在测试架上的试样载台可由驱动机构驱动通过箱体上的测试窗口伸出或进入到箱体内。
所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该计算机进一步连接显示器和打印机。
一种纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：它采用如上所述的纺织品色度色差的测试装置来实施，具体步骤是：
A开始试验前，通过测试架驱动机构将试样载台完全伸出测试装置的箱体上的测试窗口；
B将试样平放于试样载台上，根据试样测色要求，在计算机设置好试样需要一个或多个测试部位；
C通过测试架驱动机构将测试架向内移动，当校正白板或校正黑腔移动至散照变换型积分球的试样测试孔正下方位置时测试架停止移动，散照变换型积分球内部下方底座四周安装有LED组合光源，通过漫反射球壳内表面散射均匀分布的由LED组合光源光线照射于校正白板或校正黑腔所处的位置，校正白板或校正黑腔反射光通过反射光接收管至分光光度传感器，计算机通过分光光度传感器测量校正白板的相对光谱功率分布；测试架继续向内移动，当校正黑腔或校正白板移动至散照变换型积分球的试样测试孔正下方位置时测试架停止移动，计算机通过分光光度传感器测量校正黑腔或校正白板的相对光谱功率分布；计算机根据校正白板的相对光谱功率分布和校正黑腔的相对光谱功率分布结果，对仪器进行自动校正；
D通过测试架驱动机构将测试架带动试样载台继续向内移动，当试样被测部位移动至散照变换型积分球的试样测试孔正下方位置时测试架停止移动，计算机通过分光光度传感器测量试样设定测试部位的相对光谱功率分布，计算试样在设定标准光源照射条件下的CIE标准观察者光谱三刺激值X、Y、Z；
E计算机判断试样上预先设定测试部位是否已经全部测试完成，若是，则执行F；若否，则执行D；
F通过测试架驱动机构将测试架带动试样载台向外移动，直至试样载台完全伸出测试窗口，为下次测试作好准备。
所述的纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：按步骤B－F，分别测量试样和参考试样的三刺激值X、Y、Z，由此计算试样和参考试样的色差。
所述的纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：若测量含荧光的纺织品试样，则LED组合光源增加紫外线光谱成份。
与现有技术相比本发明的优点如下：
1、本发明测试装置采用移动式自动连续测量结构，校正白板、校正黑腔和试样载台均固定于可移动式测试架结构上，通过测试架的移动，可依次测量校正白板、校正黑腔和试样载台上试样的相对光谱功率分布。仪器每次测量试样的色度前自动校正，测试结构合理，测试结果的精确度更高、重现性更好；。
2、本发明测试装置中设计了散照变换型积分球。LED组合光源经散照变换型积分球后照射到试样上，分光光度传感器接收到试样的散射光，通过计算机测量计算试样的色度。散照变换型积分球与移动式自动连续测量结构相结合，一次试验过程可按照设定的程序自动完成试样上多个部位的色度测量，减少测试工作量，提高了测试效率。
3、本发明测试方法采用仪器测量纺织品色牢度，比目前通用的人工目测色卡对比法评级，可以减小主观测量误差，提高测试结果准确性。
附图说明
图1是本发明的纺织品色度色差的测试装置一较佳实施例的结构示意图。
图1中：1—分光光度传感器，2—散照变换型积分球，3—LED组合光源，4—试样，5—试样载台，6—校正黑腔，7—校正白板，8—前限制器，9—后限制器，10—丝杆，11—螺块，12—测试架，13—齿轮，14—同步齿轮带，15—齿轮，16—步进电机，17—脉冲分配器，18—计算机，19—显示器，20—打印机。
图2是本发明中散照变换型积分球的结构示意图。
图2中：21—漫反射球壳，22—反射光接收管，23—底座，24—试样测试孔，3—LED组合光源。
图3是本发明中箱体的立体示意图。
图3中：25—箱体，251—测试窗口，252—启动按钮，253—出按钮，254—进按钮，255—停按钮，256—UV开关， 257—电源开关。
具体实施方式
以下结合附图和实施例来进一步介绍本发明。
请参阅图1-3，本发明公开了一种纺织品色度色差的测试装置。如图所示：它包括分光光度传感器1、散照变换型积分球2、LED组合光源3、试样载台5、校正黑腔6、校正白板7、测试架12；该测试架12由驱动机构驱动，该测试架12上由内向外依次安装校正白板7、校正黑腔6和试样载台5（如图1中的实施例）或由内向外依次安装校正黑腔6、校正白板7和试样载台5（另一个实施例，图中未示）；该测试架12的行进路线上方设置有散照变换型积分球2，该散照变换型积分球2包括一具有试样测试孔24的底座23，该底座23上设置漫反射球壳21，在漫反射球壳21内设置有LED组合光源3，在漫反射球壳21上对应于试样测试孔24的位置处还设置有反射光接收管22；该反射光接收管2与分光光度传感器1连接；该分光光度传感器1进一步连接计算机18。
本实施例中，校正黑腔6是一个黑色圆筒；校正白板7是一个标准白色板。
本实施例中，该测试架12的驱动机构包括与测试架12连接的螺块11，该螺块11螺设在一丝杆10上，该丝杆10是由步进电机16通过齿轮13、15和同步齿轮带15进行连接驱动；在螺块11行进路线的前后分别设置有前限制器8和后限制器9。
本实施例中，该步进电机16通过脉冲分配器17连接计算机18。
本实施例中，该分光光度传感器1、散照变换型积分球2、LED组合光源3均设置在箱体25内，该设置在测试架12上的试样载台5可由驱动机构驱动通过箱体25上的测试窗口251伸出或进入到箱体25内。
本实施例中，该计算机18进一步连接显示器19和打印机20。
按照上述装置结构所实施的纺织品色度色差的测试方法是按如下步骤实现的：
（1）打开纺织品色度色差测试装置和计算机的电源，预热半小时。
（2）开始试验前，按下仪器面板上的出按钮253，计算机18发出脉冲信号通过脉冲分配器17，驱动步进电机16转动，通过齿轮15、同步齿轮带14、齿轮13、丝杆10和螺块11带动测试架12从仪器后限起始位置处开始向外移动，当测试架12移至与前限制器8接触时停止移动，此时试样载台5完全伸出测试窗口251。
（3）将试样4平放于试样载台5上，根据试样测色要求，在计算机18设置好试样需要测试部位。
（4）按下仪器面板上的启动按钮252，测试架12从仪器前限位位置处开始向内移动，当校正白板7移动至试样测试孔24正下方位置时测试架12停止移动，散照变换型积分球2内部下方底座23四周安装有LED组合光源3，通过漫反射球壳21内表面散射均匀分布的光线照射于校正白板7所处的位置，校正白板7反射光通过反射光接收管22至分光光度传感器1，计算机18通过分光光度传感器1测量校正白板7的相对光谱功率分布。测试架12继续向内移动，当校正黑腔6移动至散照变换型积分球2的试样测试孔24正下方位置时测试架12停止移动，计算机18通过分光光度传感器1测量校正黑腔6的相对光谱功率分布。计算机18根据校正白板7的相对光谱功率分布和校正黑腔6的相对光谱功率分布结果，对仪器进行自动校正。
（5）测试架12带动试样载台5继续向内移动，当试样4被测部位移动至散照变换型积分球2的试样测试孔24正下方位置时测试架12停止移动，计算机18通过分光光度传感器1测量试样4设定测试部位的相对光谱功率分布，计算试样4在设定标准光源照射条件下的CIE标准观察者光谱三刺激值X、Y、Z。
试样4测试部位根据试样测试要求，可以预先设定一个或多个测试部位，按步骤（5）完成试样4上待测部位的颜色测量。
（6）当试样4测量完成后，测试架12带动试样载台5向外移动，直至试样载台5完全伸出测试窗口251，为下次测试作好准备。
按步骤（3）－（6），分别测量试样和参考试样的三刺激值X、Y、Z，由此计算试样和参考试样的色差；
如果测量含荧光纺织品，测色前打开按下仪器面板上的UV开关256，仪器LED组合光源3增加紫外线光谱成份，按步骤（3）－（6）测得其色度和色差。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (8)
1.一种纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：它包括分光光度传感器（1）、散照变换型积分球（2）、LED组合光源（3）、试样载台（5）、校正黑腔（6）、校正白板（7）、测试架（12）；该测试架（12）由驱动机构驱动，该测试架（12）上由内向外依次安装校正白板（7）、校正黑腔（6）和试样载台（5）或由内向外依次安装校正黑腔（6）、校正白板（7）和试样载台（5）；该测试架（12）的行进路线上方设置有散照变换型积分球（2），该散照变换型积分球（2）包括一具有试样测试孔（24）的底座（23），该底座（23）上设置漫反射球壳（21），在漫反射球壳（21）内设置有LED组合光源（3），在漫反射球壳（21）上对应于试样测试孔（24）的位置处还设置有反射光接收管（22）；该反射光接收管（2）与分光光度传感器（1）连接；该分光光度传感器（1）进一步连接计算机（18）。
2.根据权利要求1所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该测试架（12）的驱动机构包括与测试架（12）连接的螺块（11），该螺块（11）螺设在一丝杆（10）上，该丝杆（10）是由步进电机（16）通过齿轮（13、15）和同步齿轮带（14）进行连接驱动；在螺块（11）行进路线的前后分别设置有前限制器（8）和后限制器（9）。
3.根据权利要求2所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该步进电机（16）通过脉冲分配器（17）连接计算机（18）。
4.根据权利要求1所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该分光光度传感器（1）、散照变换型积分球（2）、LED组合光源（3）均设置在箱体（25）内，该设置在测试架（12）上的试样载台（5）可由驱动机构驱动通过箱体（25）上的测试窗口（251）伸出或进入到箱体（25）内。
5.根据权利要求1所述的纺织品色度色差的测试装置，其特征在于：该计算机（18）进一步连接显示器（19）和打印机（20）。
6.一种纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：它采用如权利要求1或2或3或4或5所述的纺织品色度色差的测试装置来实施，该测试装置中的分光光度传感器（1）、散照变换型积分球（2）、LED组合光源（3）均设置在箱体（25）内，该设置在测试架（12）上的试样载台（5）可由驱动机构驱动通过箱体（25）上的测试窗口（251）伸出或进入到箱体（25）内；
测试方法的具体步骤是：
A开始试验前，通过测试架（12）驱动机构将试样载台（5）完全伸出测试装置的箱体（25）上的测试窗口（251）；
B将试样（4）平放于试样载台（5）上，根据试样测色要求，在计算机（18）设置好试样（4）需要一个或多个测试部位；
C通过测试架（12）驱动机构将测试架（12）向内移动，当校正白板（7）或校正黑腔（6）移动至散照变换型积分球（2）的试样测试孔（24）正下方位置时测试架（12）停止移动，散照变换型积分球（2）内部下方底座（23）四周安装有LED组合光源（3），通过漫反射球壳（21）内表面散射均匀分布的由LED组合光源（3）光线照射于校正白板（7）或校正黑腔（6）所处的位置，校正白板（7）或校正黑腔（6）反射光通过反射光接收管（22）至分光光度传感器（1），计算机（18）通过分光光度传感器（1）测量校正白板（7）的相对光谱功率分布；测试架（12）继续向内移动，当校正黑腔（6）或校正白板（7）移动至散照变换型积分球（2）的试样测试孔（24）正下方位置时测试架（12）停止移动，计算机（18）通过分光光度传感器（1）测量校正黑腔（6）或校正白板（7）的相对光谱功率分布；计算机（18）根据校正白板（7）的相对光谱功率分布和校正黑腔（6）的相对光谱功率分布结果，对仪器进行自动校正；
D通过测试架（12）驱动机构将测试架（12）带动试样载台（5）继续向内移动，当试样（4）被测部位移动至散照变换型积分球（2）的试样测试孔（24）正下方位置时测试架（12）停止移动，计算机（18）通过分光光度传感器（1）测量试样（4）设定测试部位的相对光谱功率分布，计算试样（4）在设定标准光源照射条件下的CIE标准观察者光谱三刺激值X、Y、Z；
E计算机（18）判断试样（4）上预先设定测试部位是否已经全部测试完成，若是，则执行F；若否，则执行D；
F通过测试架（12）驱动机构将测试架（12）带动试样载台（5）向外移动，直至试样载台（5）完全伸出测试窗口（251），为下次测试作好准备。
7.根据权利要求6所述的纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：按步骤B－F，分别测量试样和参考试样的三刺激值X、Y、Z，由此计算试样和参考试样的色差。
8.根据权利要求6所述的纺织品色度色差的测试方法，其特征在于：若测量含荧光的纺织品试样（4），则LED组合光源（3）增加紫外线光谱成份。
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