CN109000797A - 一种镭射烟标色差测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种镭射烟标色差测量方法。测量方法所使用的测量装置包括箱体(1)，LED光源(2)，相机(3)，真空吸附放样平台(4)，光源按钮(5)，负压按钮(6)，工控机(7)，显示器(8)，真空吸附泵(9)，测量平台(10)，L型规尺(17)，安全光栅(18)。所述测量平台(10)包括X轴直线运动装置(11)，Y轴直线运动装置(12)，零位校正盒(13)，校正白板(14)，导轨(15)，测色装置(16)；所述测色装置(16)的矩形采样窗口尺寸为长度不低于50mm且宽度不低于8mm。通过本发明的测量方法对镭射烟标样品进行色差测量，可提高测量结果的准确性。
Description
技术领域
本发明属于镭射烟标色差测量领域，具体涉及一种镭射烟标色差测量方法。
背景技术
镭射纸以其亮彩虹效果在包装和印刷领域得到了广泛的应用。镭射纸的特征是在平坦纸面上间隔设置多条平行的凸起条或凹陷条，在入射光照射下，凸起条或凹陷条对光产生漫反射和衍射作用，而相邻凸起条或凹陷条之间的平坦区则产生镜面反射，漫反射和衍射与镜面反射交替存在，造成的视觉效果是看起来呈现出周期性变化的彩虹色特性。其中镜面反射区域被称为光柱区域，光柱区域中镜面反射光的方向被称为光柱方向，其中漫反射区域被称为杂乱反射区域，如图3和图4所示。颜色测量值受到这种彩虹色特性和镜面反射光的影响，随着照明和观测角度显著变化。对镭射纸及其印刷品的颜色测量和评价，目前还没有相应的测量标准和行业规范。技术人员通过目视观测或采用现有颜色测量仪器都难以保证同一批次的产品，乃至不同批次产品颜色一致，因而在生产过程中会产生大量废品。
传统的镭射烟标颜色测量方法通常是人眼观察或通过传统色差仪测量固定位置处的一个点或几个点，来判断烟标是否合格。人眼观察方法的缺点在于人眼看色存在主观判定，容易出现一定的偏差。传统色差仪在测量一个烟标样品不同位置的颜色信息时，需要人工多次移动对不同部位进行测量，如果测量部位区域比较小，还需首先确定测量口径是否全覆盖在测量区域而没有跨越到其它颜色区域，存在测量工作量大、效率低的缺点。此外，传统色差仪测量区域通常在(4-8mm)×(4-8mm)之间，取样面积较小。目前的镭射材料，仅光柱造成的杂乱反射区域的宽度就在8mm左右，而且光柱区域呈现周期性排布的特性，所以仅靠一个(4-8mm)×(4-8mm)区域进行的颜色采样，具有随机性，无法对颜色进行准确有效的判断。因此，需要一种能对镭射烟标样品色差进行测量的方法，以提高测试结果的精准度和测量效率。
发明内容
本发明目的在于提供一种镭射烟标色差测量方法，利用镭射烟标呈现规律、周期排布的光栅结构特征，在软件模块中设定固定的测量区域，控制测色装置在该测量区域沿固定的步长移动进行测量，测量结果中包含颜色信息及“光柱”信息，算法通过光谱反射率判断主体颜色信息，再剔除光柱的杂乱发射率信息，最终得到所需要的颜色信息。最后使用CIELAB或CMC色差公式计算出该测色区域的标样和非标样的色差平均值，判断非标样是否合格。
本发明测量方法也可用来测量普通非镭射烟标的色差，在相机采集的普通非镭射烟标样品图像上选取软件模块中提前设定好的点测量区域或一定长度的测量区域，通过控制测色装置移动到该测量区域进行颜色测量。
本发明主要解决了现有镭射烟标色差测量精准度不足、测量效率低和不稳定的难题，实现了对镭射烟标稳定和连续测量。具有可自动定位，提高测试结果准确度和稳定性等优点。本发明的测量方法可用于对烟标印刷厂产品色差进行连续测量，实现对烟标印刷厂产品质量的检测。
本发明具体采用以下技术方案：
一种镭射烟标色差测量装置，包括：
箱体(1)，固定安装在所述箱体(1)内壁上的LED光源(2)，固定安装在所述箱体(1)内部中心正上方的相机(3)，位于所述相机(3)的下方，且与所述相机(3)的镜头正中心在同一竖直线上的真空吸附放样平台(4)，光源按钮(5)，负压按钮(6)，真空吸附泵(9)，工控机(7)，与所述工控机(7)相连的显示器(8)；
所述测量装置还包括一个测量平台(10)，该测量平台(10)位于所述真空吸附放样平台(4)的正上方，所述测量平台(10)包括以下组件：
X轴直线运动装置(11)，Y轴直线运动装置(12)，零位校正盒(13)，校正白板(14)，导轨(15)，底部与所述真空吸附放样平台(4)相连，顶部与所述导轨(15)相连的测色装置(16)，所述零位校正盒(13)和校正白板(14)固定安装在测量平台(10)的一侧；所述测色装置(16)的矩形采样窗口尺寸为长度不低于50mm且宽度不低于8mm。
一种镭射烟标色差测量方法，包括以下步骤：
(1)镭射烟标色差测量装置开机接通电源后，点击光源按钮(5)打开LED光源(2)，再打开显示器(8)软件控制界面，启动烟标色差测量系统软件后，测色装置(16)自动回零；点击零位校准，测色装置(16)可在伺服电机带动下沿导轨(15)在X和Y方向移动(其中将凸起区的延伸方向定义为X方向，将垂直于凸起条延伸方向的方向定义为Y方向)，零位校正盒(13)在步进电机的控制下在竖直方向上移，与测色装置(16)贴合，完成零位校准，校准完成后回零；点击白色校准后，测色装置(16)以同样的方式与校正白板(14)贴合，完成白色校准；
(2)放置标样样品：手动将烟标样品放置于真空吸附放样平台(4)上，放置样品时烟标样品边界需要与L型规尺(17)对齐，按下负压按钮(6)，真空吸附泵(9)将镭射烟标样品吸附平整；
(3)在烟标色差测量系统软件上，点击开始采图按钮，测量平台(10)上方的相机(3)对待测烟标样品进行整幅成像，在采集得到的样品图像上手动选择一个或多个测量区域，根据手动选择的测量区域计算机控制测色装置(16)沿着X和Y轴方向移动、定位和测量，软件界面上即可显示待测样品不同位置的Lab值、光谱反射率、杂乱发射率和光谱图形信息；
(4)通过光谱反射率判断主体颜色信息，再剔除光柱的杂乱发射率信息，得到所需要的颜色信息。将待测样品不同位置的颜色信息与标准样品的颜色信息采用CIELAB或CMC(l:c)色差公式计算色差，根据预设的可接受色差阈值进行合格品和不合格品的判断。
本发明的有益效果：
1、本发明测量装置采用移动式测量结构，一次测量过程可按照设定的程序完成对镭射烟标样品多个不同部位的颜色测量，提高了测量效率。
2、本发明测量装置中设计了相机、镜头和LED光源组合的采集定位模块。通过相机、镜头和LED光源组合的采集模块获得镭射烟标样品的整幅图像，在镭射烟标标样图像上自主选定测量区域，测量区域可达8mm*50mm以上，大面积的采样方式，可以轻松覆盖各种杂乱发射区域。触发测色装置按照位置信号移动到选定的测量区域进行颜色测量，这种设计可保证测试结果的精准度更高、重现性更好。
3、本发明镭射烟标的色差计算方法，通过光谱反射率判断主体颜色信息，剔除光柱的杂乱发射率信息，得到所需要的颜色信息。最后将待测样品不同位置的颜色信息与标准样品的颜色信息采用CIELAB或CMC(l:c)色差公式计算色差，得到的结果更为准确。
附图说明
图1是镭射烟标色差测量装置结构示意图。
图2是测量平台10的结构示意图。
图3是光线经镭射烟标样品平坦区的原理图。
图4是光线经镭射烟标样品凸起区的原理图。
图5是镭射烟标色差测量方法的流程图。
其中附图标记含义如下：
1-箱体，2-LED光源，3-相机，4-真空吸附放样平台，5-光源按钮，6-负压按钮，7-工控机，8-显示器，9-真空吸附泵，10-测量平台，11-X轴直线运动装置，12-Y轴直线运动装置，13-零位校正盒，14-校正白板，15-导轨，16-测色装置，17-L型规尺，18-安全光栅，20-传统色差仪测量区域，21-测色装置测量区域，a-入射光线，b-反射光线，c-测色装置移动方向，d-测色装置的移动步长，f-杂乱反射区，g-镭射烟标样品平坦区，h-镭射烟标样品凸起区，k-光柱区域。
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。
本发明公开了一种关于镭射烟标色差测量装置。如图1和图2所示，它包括箱体1，LED光源2，相机3，真空吸附放样平台4，光源按钮5，负压按钮6，工控机7，显示器8，真空吸附泵9，测量平台10，L型规尺17，安全光栅18。所述测量平台10还包括X轴直线运动装置11，Y轴直线运动装置12，零位校正盒13，校正白板14，导轨15，测色装置16。
本实施例中的测色装置16固定在Y轴直线运动装置12上，X轴直线运动装置11和Y轴直线运动装置12在伺服电机的驱动下在真空吸附放样平台4上空进行往复运动，测色装置16在Y轴直线运动装置12的带动下往复运动。测色装置16带有漫反射式的积分球式光源，照明与观察几何条件为漫反射光照明，偏离法线方向8°视角探测，包含镜面反射。
本实施例中的X轴直线运动装置11、Y轴直线运动装置12属于丝杆直线运动装置，主要组成部分有丝杆、丝杆支撑座、联轴器和位移传感器等。
本实施例中的相机3固定在箱体正上方，处于真空吸附放样平台4的正中心，采集范围能覆盖整个真空吸附放样平台4。
本实施例中的LED光源2固定在箱体1的四壁上，在镭射烟标样品上打光，配合相机3进行成像。
本实施例中的L型规尺17安装在真空吸附放样平台4左边框和下边框旁，保证每次放样样品与这两边框对齐。
本实施例中的安全光栅18主要用来防护电机，在伺服和步进电机工作时，若触碰安全光栅18，电机自动断电停止工作，以保证操作安全。
本实施例中的零位校正盒13和校正白板14不工作的时候收回，工作的时候在步进电机的控制下上移与测色装置16贴合，完成测色装置16的校正工作。
本实施例中的测色装置16的电源线、接口线和网口线和相机3的电源线、接口线都连接在工控机上。
本实施例中的工控机7进一步连接显示器和打印机。
按照上述装置结构所实施的镭射烟标色差测量方法按如下步骤进行，测量方法流程图如图3所示：
1、镭射烟标色差测量装置开机接通电源后，按下光源按钮5打开LED光源2。
2、打开显示器8软件控制界面，启动烟标色差测量系统软件后，测色装置16自动回零；点击零位校准，测色装置16在伺服电机带动下沿导轨15在X和Y方向移动，零位校正盒13在步进电机的控制下在竖直方向上移，与测色装置16贴合，完成零位校准，校准完成后回零；点击白色校准后，测色装置16以同样的方式与校正白板14贴合，完成白色校准。
3、放置标样样品：将镭射烟标标样放置在真空吸附放样平台4上，应与放样平台左下角的L型规尺17对齐，按下负压按钮6，启动真空吸附泵9，将镭射烟标样品吸附平整。
4、在烟标色差测量系统软件上，点击开始采图按钮，在烟标色差测量系统软件上，点击开始采图按钮，触发相机3采图，获得镭射烟标标样的实时图像，选用区域图标在实时图像上画出测量区域，测量区域应处于垂直于光柱方向，长度＞47.5mm+0.5×测色装置16矩形采样窗口的长度，宽度＞测色装置16矩形采样窗口的宽度的区域内，测色装置16运动到此区域，沿垂直于光柱方向进行2.5mm等间距的20个采样点测量。可选一个或多个测量区域，选择测量模式，可选模式为测量区域的Lab值、光谱反射率、杂乱发射率和光谱图形，点击开始测量，测色装置按照所选顺序移动到所选的测量区域进行颜色测量，测量完毕后，点击停止采图，测色装置自动回零。
5、放置非标样样品：和标样样品以同样的方式放置非标样品，即与L型规尺17对齐。
6、由于非标样样品和标样样品放置位置相同，在标样样品上所选的测量区域仍保留，点击开始采图，开始测量，测色装置仍按照所选顺序移动到所选的测量区域进行颜色测量，获得测量区域的Lab值、光谱反射率、杂乱发射率、光谱图形、色差值、色差散布图和统计信息，测量完毕后，点击停止采图，测色装置自动回零。
本实施例旨在说明本发明的内容，而不是对本发明的保护范围的进一步限定。
Claims (9)
1.一种镭射烟标色差测量方法，其使用一种镭射烟标色差测量装置，该装置包括：
箱体(1)，固定安装在所述箱体(1)内壁上的LED光源(2)，固定安装在所述箱体(1)内部中心正上方的相机(3)，位于所述相机(3)的下方，且与所述相机(3)的镜头正中心在同一竖直线上的真空吸附放样平台(4)，光源按钮(5)，负压按钮(6)，真空吸附泵(9)，工控机(7)，与所述工控机(7)相连的显示器(8)；
所述测量装置还包括一个测量平台(10)，该测量平台(10)位于所述真空吸附放样平台(4)的正上方，所述测量平台(10)包括以下组件：
X轴直线运动装置(11)，Y轴直线运动装置(12)，零位校正盒(13)，校正白板(14)，导轨(15)，底部与所述真空吸附放样平台(4)相连，顶部与所述导轨(15)相连的测色装置(16)，所述零位校正盒(13)和校正白板(14)固定安装在测量平台(10)的一侧；所述测色装置(16)的矩形采样窗口尺寸为长度不低于50mm且宽度不低于8mm；
其特征在于，该测量方法包括以下步骤：
(1)镭射烟标色差测量装置开机接通电源后，点击光源按钮(5)打开LED光源(2)，再打开显示器(8)软件控制界面，启动烟标色差测量系统软件后，测色装置(16)自动回零；点击零位校准，测色装置(16)可在伺服电机带动下沿导轨(15)在X和Y方向移动，零位校正盒(13)在步进电机的控制下在竖直方向上移，与测色装置(16)贴合，完成零位校准，校准完成后回零；点击白色校准后，测色装置(16)以同样的方式与校正白板(14)贴合，完成白色校准；
(2)放置标样样品：手动将烟标样品放置于真空吸附放样平台(4)上，放置样品时烟标样品边界需要与L型规尺(17)对齐，按下负压按钮(6)，真空吸附泵(9)将镭射烟标样品吸附平整；
(3)在烟标色差测量系统软件上，点击开始采图按钮，测量平台(10)上方的相机(3)对待测烟标样品进行整幅成像，在采集得到的样品图像上手动选择一个或多个测量区域，根据手动选择的测量区域计算机控制测色装置(16)沿着X和Y轴方向移动、定位和测量，软件界面上即可显示待测样品不同位置的Lab值、光谱反射率、杂乱发射率和光谱图形信息；
(4)通过光谱反射率判断主体颜色信息，再剔除光柱的杂乱发射率信息，得到所需要的颜色信息。将待测样品不同位置的颜色信息与标准样品的颜色信息采用CIELAB或CMC(l:c)色差公式计算色差，根据预设的可接受色差阈值进行合格品和不合格品的判断。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于，所述X轴直线运动装置(11)和Y轴直线运动装置(12)分别带有伺服电机，所述测色装置(16)在伺服电机驱动下在导轨(15)上沿X轴和Y轴往复移动。
3.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于，所述测色装置(16)带有漫反射式的积分球式光源，照明与观察几何条件为漫反射光照明，偏离法线方向8°视角探测，包含镜面反射。
4.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于，所述测量装置还包括安全光栅(18)，所述真空吸附放样平台(4)的左下边框还包含L型规尺(17)。
5.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于，所述X轴直线运动装置(11)，Y轴直线运动装置(12)属于丝杆直线运动装置，主要组成部分有丝杆、丝杆支撑座、联轴器和位移传感器。
6.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于，所述测色装置(16)的电源线、接口线和网线以及所述相机(3)的电源线、接口线都连接在所述工控机(7)上，所述工控机(7)进一步连接打印机。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，镭射烟标选定的测量区域应处于垂直于光柱方向，长度＞47.5mm+0.5×测色装置(16)矩形采样窗口的长度，宽度＞测色装置(16)矩形采样窗口的宽度的区域内，测色装置(16)运动到此区域，沿垂直于光柱方向进行2.5mm等间距的20个采样点测量。
8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法还可用于测量普通非镭射烟标的色差。
9.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述测量方法可用于对烟标印刷厂产品色差进行连续测量，实现对烟标印刷厂产品质量的检测。
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