CN1234500A - 光学彩色传感器和彩色印刷检查装置 - Google Patents

Abstract

一种光学颜色传感器,包括一个含白色发光二极管的光源,用于将白色光导向待检的产品,以便直接照射所述产品并从该产品产生一束反射光;该光学颜色传感器还包括与产品隔开的第一和第二光检测器件。一个蓝色滤光片置于第一光检测器件和产品之间,使第一光检测器件能够接收并检测透过蓝色滤光片的反射光。一个红色滤光片置于第二光检测器件和产品之间,使第二光检测器件能够接收并检测透过红色滤光片的反射光。

Description

光学彩色传感器和彩色印刷检查装置

本发明涉及一种光学颜色传感器。具体地说，本发明特别涉及一种利用光学颜色传感器检查在印刷品，如报纸上的彩色印刷的装置。

已经有人提出一种用于检查在印刷品上的彩色印刷的装置，如在1997年第156080号日本允许公开专利所公开的。所述印刷品是由黄色、青色、品红色、黑色四种颜色的墨水印制成的。关于这一点，该装置包括两个光源，其中一个由蓝色发光二极管构成，用于将蓝色光导向印刷品以便用蓝色光直接照射所述印刷品。另一个光源由红色发光二极管构成，用于将红色光导向印刷品以便用红色光直接照射所述印刷品。该装置进一步包括一个光电二极管阵列用于接收并探测从所述印刷品上反射回的反射光。用一个开关电路有选择地和交替地给所述光源供电以便读出在印刷品上印刷的颜色。例如用所述开关电路给所述蓝色发光二极管供电以便用蓝色光照射所述印刷品。所述光电二极管阵列接收并探测到从印刷品上反射回来的反射光以便读出并检查黄颜色，品红色以及黑颜色的彩色印刷。然后给红色发光二极管供电以便用红色光照射所述印刷品。所述的光电二极管阵列接收并探测从所述印刷品上反射回的反射光并检查青色和黑色的彩色印刷。

顺便提一下，在彩色印刷业中，期望在不降低质量的前提下得到更高的生产效率。因此需要快速而可靠地检查每一种颜色的彩色印刷并确定其优劣。然而，在上述装置中，必须对光源有选择性地交替供电以便读出并检查每一种颜色的彩色印刷。只要对光源进行有选择性地交替供电就需要一个转换时间。在转换之后，还需要一定的时间来得到稳定的光量。因此，该装置很难适应高生产效率和高质量的要求而对每一种颜色的彩色印刷进行快速和可靠的检查。

因此，本发明的一个目的就是提供一种经过改进的新式光学颜色传感器以克服上述问题。

本发明的另一个目的就是提供一种利用光学颜色传感器来检查彩色印刷的装置。

本发明的再一个目的就是快速而可靠地检查每一种颜色的彩色印刷并确定其质量高低。

根据本发明，提供了一种光学颜色传感器。该光学颜色传感器包括一个光源，它由白色发光二极管构成以便将白色光对准待检查的印刷品从而用白色光直接照射该产品，并从该产品反射回一个反射光。该光学颜色传感器还包括与所述产品隔开一段距离的第一光检测器件。将一个蓝色滤光片置于所述第一光检测器件和产品之间，从而第一光检测器件能够接收并检测到通过蓝色滤光片的反射光。所述光学颜色传感器还包括与产品隔开一段距离的第二光检测器件。将一个红色滤光片置于第二光检测器件和产品之间，从而所述第二光检测器件能够接收并检测到通过红色滤光片的反射光。将第一和第二光检测器件设置在白色发光二极管直接照射印刷品的区域内的基本同一位置上。

在一个优选实施例中，蓝色滤光片使波长接近450nm的反射光从中透过，而红色滤光片使波长接近650nm的反射光从中透过。

将白色发光二极管置于第一和第二光检测器件之间。

还提供一种装置用于检查沿一个方向传送的印刷品上的彩色印刷的装置。该装置包括一个彩色印刷读头，该读头具有多个沿与印刷品传送方向相垂直的方向成行设置的光学颜色传感器以便读出印制在印刷品上的颜色。这些光学颜色传感器分别包括一个具有白色发光二极管的光源用于将白光导向印刷品上，从而用白光直接照射印刷品并产生从印刷品上反射回来的反射光。该光学颜色传感器还包括与印刷品隔开一段距离的第一光检测器件。将一个蓝色滤光片置于第一光检测器件和印刷品之间以便第一光检测器件能够接收并检测通过蓝色滤光片的反射光从而读出在印刷品上的彩色印刷。该光学颜色传感器还包括与印刷品隔开一段距离的第二光检测器件。将一个红色滤光片置于第二光检测器件和印刷品之间以便第二光检测器件能够接收并检测通过红色滤光片的反射光从而读出在印刷品上的彩色印刷。将第一和第二光检测器件设置在白色发光二极管直接照射印刷品的区域内的基本同一位置上。

该装置还可以包括用于存储从读头传送来的作为基准数据的读出数据的基准数据存储器装置。该装置还可以包括用于存储从读头传送来的作为彩色印刷数据的读出数据的彩色印刷数据存储器装置。该装置还可以包括比较和计算装置，用于对从彩色印刷数据存储器装置传送来的彩色印刷数据与从基准数据存储器装置传送来的基准数据进行比较，以对从光学颜色传感器的蓝色滤光片中透过的反射光中得到的彩色印刷数据和基准数据之间的差进行计算，作为第一计算值并且对从光学颜色传感器的红色滤光片中透过的反射光中得到的彩色印刷数据和基准数据之间的差进行计算，作为第二计算值。该装置还可以包括第一标记装置，用于对第一计算值与一个根据每一种颜色的基准数据预定的报警公差进行比较以确立每种颜色的优劣标记，并且对第一计算值与将报警公差乘以一个每种颜色的矫正值得到的报警基准值进行比较，以确立每种颜色的优劣标记。该装置还可以包括第二标记装置，用于对第二计算值与一个相对于每一种颜色的基准数据预定的报警公差进行比较以确立每种颜色的优劣标记。该装置还可以包括确定装置，用于依照第二计算值与报警公差的比较结果和优劣标记确定每种颜色的彩色印刷的优劣以产生一个表示该确定结果的输出信号。

图1是本发明一个优选实施例的侧视简图。

图2是图1所示光学颜色传感器的放大视图。

图3是表示图2所示白色发光二极管特性的曲线图。

图4是从图2中箭头A-A方向看的光学颜色传感器的顶视图。

图5是每种颜色的发射系数和波长的关系曲线图。

图6是图1所示的光学颜色传感器的解释图。

图7是如何读出基准数据的解释图。

图8是如何读出彩色印刷数据的解释图。

图9是图1所示装置组成部分的方框图。

图10是图9所示读头的方框图。

图11是在图9的操作部分中的比较和计算的流程图。

图12是比较和计算基准数据的流程图。

图13是比较和计算彩色印刷数据的流程图。

图14是每种颜色的矫正值表。

现在来看附图，图1表示了检查印刷品4上的彩色印刷的装置2。印刷品4包括由包括印版滚筒6和胶印滚筒8的印刷单元彩色印制的报纸。之后将所述印刷品4沿经过引导滚筒10的方向传送。

该装置2包括一个沿引导滚筒10延伸的颜色读头12。该读头12可以安装在出导引滚筒10以外的位置上。将一个编码器14与印版滚筒6相连以便根据印版滚筒6的转动产生脉冲。安置该读头12以便响应编码器14的脉冲读出在印刷品4上的彩色印刷。可以将编码器14与柱形盖8或导引滚筒10相连以便根据胶印滚筒8或导引滚筒10的转动产生脉冲。

如图2和图4所示，该读头12具有许多在与印刷品4的传送方向相垂直的方向上成行设置的光学颜色传感器16，以用于读出在印刷品4上的彩色印刷。应当指出，该读头12的长度至少可以覆盖住待检的印刷品4上的彩色印刷的宽度部分。每个光学颜色传感器16都具有一个光源，该光源具有一个附着在壳体20上的白色发光二极管18用于将白色光导向印刷品4，以直接用白光照射印刷品4并从印刷品4上产生反射光。在实施例中，每个光学颜色传感器16具有三个沿光学颜色传感器16的排列方向成行设置的发光二极管18。如图3所示，上述白色发光二极管18具有在450nm波长的光强峰值。

光学颜色传感器16还包括具有一个第一光检测器件22以及一个固定在壳体20上的蓝色滤光片24。该第一光检测器件包括一个与印刷品4隔开一段距离的第一光敏晶体管22。将蓝色滤光片24设置在第一光敏晶体管22和印刷品4之间以便第一光敏晶体管22可以接收并检测通过蓝色滤光片24的反射光从而读出在印刷品4上的彩色印刷。光学颜色传感器16还包括一个第二光检测器件26以及一个固定在外壳20上的红色滤光片28。该第二光检测器件包括一个与印刷品4隔开一段距离的第二光敏晶体管26。将红色滤光片28设置在第二光敏晶体管26和印刷品4之间以便第二光敏晶体管26可以接收并检测通过红色滤光片28的反射光从而读出在印刷品4上的彩色印刷。

在该实施例中，第一光敏晶体管22和蓝色滤光片24位于白色发光二极管18上沿印刷品4传送方向的上游位置，第二光敏晶体管26和蓝色滤光片28位于白色发光二极管18上沿印刷品4传送方向的下游位置，从而将白色发光二极管18设置在第一和第二光敏晶体管22和26之间。设置第一和第二光敏晶体管22和26以便在白色发光二极管18将白色光直接照射在印刷品4上的区域内的基本同一位置上接收和检测从印刷品4上反射回的反射光。第一和第二光敏晶体管22和26关于印刷品4及其通过白色发光二极管18的法线的交叉点倾斜对称，从而第一和第二光敏晶体管22和26能够有效地接收和检测反射光。

印刷品4是由黄色、青色、品红色和黑色四种颜色的墨水印制成的。如图5所示，这些颜色相对于白光波长呈现出的反射系数是彼此不同的。在接近450nm波长处，黄色光表现出无反射系数。而在波长为500到600nm范围内反射系数上升并且在波长超过600nm处具有较高的反射系数。青色在波长大约为450到550nm范围内呈现出超过50％的反射系数，在其它波长为低反射系数而在接近650nm波长处表现为无反射系数。洋红色在波长为接近450nm处表现为接近50％的反射系数，而在波长接近并超过650nm时表现为高反射系数。黑色在整个波长区域内表现为低反射系数。

另一方面，蓝色滤光片使波长为450nm的反射光透过。红色滤光片使波长接近650nm的反射光透过。因此，由青色彩色印刷反射的反射光不从红色滤光片28透过而从蓝色滤光片24透过。第一光敏晶体管22接收并检测透过蓝色滤光片24的反射光从而读出青色的彩色印刷。相反，由黄色彩色印刷反射的反射光不从蓝色色滤光片24透过而从红色滤光片28透过。第二光敏晶体管26接收并检测透过红色滤光片28的反射光从而读出黄色的彩色印刷。

此外，由品红色彩色印刷反射的反射光从滤光片24和28两者中透过。第一和第二光敏晶体管22和26接收并检测透过蓝色和红色滤光片24和28的反射光。光敏晶体管在接近650nm波长处的灵敏度比在波长接近450nm处的灵敏度高三倍，这是为了补偿图3所示的白色发光二极管在接近650nm波长处比在接近450nm波长处低的光强度。因此，第一和第二光敏晶体管22和26就能够在信号的同一水平上检测所述的反射光了。光学颜色传感器16因而能够读出品红色的彩色印刷。

因此，在该装置内，读头12就能够读出每种颜色的彩色印刷。该装置仅需要具有一个包括白色发光二极管18的光源以及第一和第二光检测器件22和26，从而使其小型化和简单化。特别是置于第一和第二光检测器件22和26之间的白色发光二极管18使得该装置小型化和简单化。

此外，不象在1997年的公开号为156080的日本特许公开专利中所公开的那样，用开关电路有选择性地交替给蓝色和红色发光二极管供电，白色发光二极管可以持续发光，这样不需要复杂设置的开关电路就可以读出每种颜色的彩色印刷，使装置得以简化。其维护也很简单。该装置可以在白色发光二极管持续发光的情况下读出黄色、青色、品红色和黑色的彩色印刷，从而快速可靠地读出每种颜色的彩色印刷并确定其优劣。这可以满足彩色印刷业中高生产效率和高品质的要求。

在该实施例中，该装置首先将从读头12传送来的读出数据作为基准数据存储起来。然后读头12反复读出印刷品4的彩色印刷。无论何时读出彩色印刷，该装置都将从读头12传送来的读出数据作为彩色印刷数据存储起来。

在读头中，光学颜色传感器16一个接一个地启动工作，以扫描并读出在印刷品4上的彩色印刷，从而如在图7中所示的那样，逐一得到作为基准数据的读出数据DSR11、DSB11、DSR12、DSB12-DSR1N、DSB1N。同样，如在图8中所示的那样，逐一得到作为彩色印刷数据的读出数据DR11、DB11、DR12、DB12-DR1N、DB1N。在每个光学颜色传感器16内，由第一光敏晶体管22和蓝色滤光片首先得到基准数据DSB11、DSB11-DSB1N，接着由第二光敏晶体管26和红色滤光片28得到基准数据DSR11、DSR12-DSR1N。另外，由第一光敏晶体管22和蓝色滤光片24首先得到彩色印刷数据DB11、DB12-DB1N，接着由第二光敏晶体管26和红色滤光片28得到彩色印刷数据DR11、DR12-DR1N。

该装置还包括用于存储从读头12传送来作为基准数据的读出数据的基准数据存储器装置。该装置还包括用于存储从读头12传送来作为彩色印刷数据的读出数据的彩色印刷数据存储器装置。在该实施例中，该装置具有一个控制单元30，如图9所示，它包括一个数据存储器部分32，它包括基准数据存储器装置和彩色印刷数据存储器装置。

该控制单元30还包括一个A-D转换器34，一个脉冲调制电路36以及一个电源38。该脉冲调制器电路36响应编码器14的脉冲将时间脉冲送至读头12。电源38给发光二极管供电以便使每个光学颜色传感器16内的发光二极管发光。第一和第二光敏晶体管22和26接着读出在印刷品4上的彩色印刷。如图10所示，将读出数据从包含放大器40和一个门电路42的读头12逐个送至A-D转换器34。放大器40对读出数据进行放大，并通过由来自脉冲调制电路36的时间脉冲输入打开的门电路42传送至A-D转换器34。

由A-D转换器34将读出数据转换为数字值。数据存储器部分32将转换数据作为基准数据和彩色印刷数据存储起来。A-D转换器34具有高速操作端，并开始接受由第一光敏晶体管22响应来自脉冲调制电路36的时间脉冲输入得到的读出数据。将读出数据转换为数字值接着将其写入数据存储器部分32。于是，A-D转换器34接收由光敏晶体管26得到的读出数据，从而将读出数据转换为数字值接着将其写入数据存储器部分32。由时间脉冲对A-D转换器34进行控制，以接收由每个光学颜色传感器16得到的读出数据。数据存储器部分32将由所有的光学颜色传感器16得到的基准数据和彩色印刷数据存储起来。

该装置还包括一个用于比较来自数据存储器装置32的彩色印刷数据和来自数据存储器部分32的基准数据以计算彩色印刷数据和基准数据之间的差值。在该实施例中，控制单元30还包括一个构成比较和计算装置的操作部分44。

如图11所示，在操作部分44中，为了准备对基准数据和彩色印刷数据的处理，将一个RAM和一个计数器清零(S1,S2)以开始对写在数据存储器部分32内的基准数据(S3)进行的操作。计数器包括一个M计数器，它用于对从读头12内的M个光学颜色传感器16得到的M数据进行计数。计数器还包括一个N计数器用于对接收M数据的次数进行计数。在RAM中存储基准数据的操作结果。自动给出一个指令当开始印刷(S4)时来启动检查。之后在操作部分44接收响应指令(S5)从数据存储部分32传送来的彩色印刷数据(S15)并将其与基准数据进行比较以计算彩色印刷数据和基准数据之间的差值。这样能够检查在印刷品上的彩色印刷的污染情况和色调并确定其优劣。

如图12所示，关于基准数据的操作，设置操作部分44以便接收由M光学颜色传感器16得到的数据N次，并将其平均数作为基准数据DS1到DSm存入基准数据区的RAM。当开始基准数据设置程序(S10)时将M计数器置为+1。操作部分44接收第一基准数据(S11)并接收基准数据区的∑DSm数据(S12)。接着将基准数据与数据∑DSm相加(S13)并将和写入基准数据区域(S14)。由M计数器逐个递增1来重复步骤S1到S14。可以确认操作部分44已经接收到了由所有光学颜色传感器16(M=M)得到的读出数据(S15)。当接收到所有的读出数据时将M计数器复位到“0”(S16)。于是将N计数器置为+1(S18)。操作部分44对第一基准数据和第二基准数据求和，用和更新先前的数据。这样的处理重复N次将每个光学颜色传感器16得到的数据加N次。由N计数器确认N次增加(N=N)以进行到计算基准数据的平均值的步骤(S17)。

将M计数器置为+1(S19)以计算基准数据的平均值。操作部分44读出基准数据区的∑DSm(S20)，计算平均值DSm(=∑DSm/N)(S21)并将其写入基准数据区(S22)。确认已经将步骤S19到S22完成M次(M=M)(S23)以便将全部光学颜色传感器16得到的基准数据求平均。然后回到主程序。

关于彩色印刷数据的接收，操作部分44结合由全部光学颜色传感器16得到的M数据(D1到Dm)并将其与基准数据(DS1到DSm)进行比较。之后计算彩色印刷数据和基准数据之间的差值以便当差值超过污染范围E时报警。

关于这一点，将操作部分44设置为将由透过光学颜色传感器16的蓝色滤光片24的反射光得到的彩色印刷数据和基准数据之间的差值作为第一计算值来计算。该操作部分44进一步将由透过光学颜色传感器16的蓝红色滤光片28的反射光得到的彩色印刷数据和基准数据之间的差值作为第二计算值来计算。

另外，操作部分44包括第一标记装置，它用于比较第一计算值和对应于每种颜色的基准数据的预定的报警公差以便确定每种颜色的优劣标记，并且将第一计算值与对应于每种颜色的报警基准值进行比较以便确定每种颜色的优劣标记，该报警基准值是将报警公差与每种颜色的矫正值相乘得到的。该操作部分44进一步包括第二标记装置，它用于比较第二计算值和对应于每种颜色的基准数据预定的报警公差以便确定每种颜色的优劣标记。

该操作部分还包括确定装置，它用于根据将第二计算值与报警公差以及优劣标记进行比较来确定每种颜色的彩色印刷的优劣，并且产生一个代表确定结果的输出信号。该装置包括一个输出部分46，它用于根据从操作部分44传送来的输出信号进行报警。

在该实施例中，如图13所示，将M计数器置为+1(S30)。接着，操作部分44接收彩色印刷数据Dm和基准数据区的基准数据DSm(S31,S32)从而计算彩色印刷数据和基准数据之间的差值ΔD(=Dm-DSm)，即色调和污染程度的增加和减少量(S33)。识别彩色印刷数据是从蓝色滤光片24和红色滤光片28中的哪一个得到的(S34)。

范围E是对于色调的标准(例如，基准数据值的5％到10％的范围)。在由蓝色滤光片24得到彩色印刷数据的情况下，当ΔD的绝对值超过E时(S35)将报警标记1打开(S38)。当ΔD的绝对值超过0.7E而小于E时(S36)将报警标记2打开(S39)。当ΔD的绝对值超过0.5E小于0.7E时(S37)将报警标记3打开(S40)。操作部分44在ΔD的绝对值小于0.5E时(S48)识别M计数器的状态。如果M=M不成立，将M计数器增加+1，于是重复步骤S31到S40从而给操作部分44接收到的所有彩色印刷数据确立一个优劣标记。

在由红色滤光片28得到彩色印刷数据的情况下，当ΔD的绝对值超过E时(S41)操作部分44识别报警标记1的状态(S42)。如果报警标记1打开(S44)，就给出表示黑色出错的警报。当报警标记1关闭时操作部分44识别报警标记3的状态(S43)。如果报警标记3打开(S44)，就给出表示品红色出错的警报，如果报警标记3未打开(S44)，就给出表示黄色出错的警报。回到步骤S41，当ΔD的绝对值小于E时(S41)操作部分44识别报警标记2的状态(S45)。如果报警标记2打开(S44)，就给出表示青色出错的警报。如果报警标记2没有打开，由操作部分44确认是否报警(S46)，如果报警(报警打开)(S47)则进行复位。如果不报警就识别M计数器的状态(S48)。

由操作部分44在步骤48进行确认，即它检查所有对于色调和污染程度的M数据，然后返回主程序。

在图14中列出了对于每种颜色的矫正值。应该注意到，在步骤S36和S37包括矫正值0.7和0.5。根据颜色的具体特性分别计算矫正值。从对应于1.0的相同色调变化由透过不同的滤光片的光得到的0.7或0.5的值可以看到它们。由导致波长为450nm的光透过的蓝色滤光片以及导致波长接近650nm的光透过的红色滤光片得到如图14所示的矫正值。

Claims (5)

1、一种光学颜色传感器，它包括：

一个包括白色发光二极管的光源，用于将白色光导向在待检的产品，以便用白色光直接照射所述产品并从该产品产生一束反射光；

与所述产品隔开一段距离的第一光检测器件；

置于所述第一光检测器件和所述产品之间的一个蓝色滤光片，从而所述的第一光检测器件能够接收并检测透过所述蓝色滤光片的所述反射光；

与所述产品隔开一段距离的第二光检测器件；以及

置于所述第二光检测器件和所述产品之间的一个红色滤光片，从而所述的第二光检测器件能够接收并检测透过所述红色滤光片的所述反射光，所述第一和第二光检测器件设置成使其接收并检测从该产品在所述白色发光二极管使白色光直接照射所述产品的区域的基本同一位置上反射回的反射光。

2、如权利要求1所述的光学颜色传感器，其特征在于所述蓝色滤光片使波长接近450nm的反射光透过，而所述红色滤光片使波长接近650nm的反射光透过。

3、如权利要求2所述的光学颜色传感器，其特征在于将所述白色发光二极管置于所述第一和第二光检测器件之间。

4、一种检查沿一个方向传送的印刷品上的彩色印刷的装置，所述装置包括一个彩色印刷读头，该读头包括多个沿与所述印刷品传送方向相垂直的方向成行设置的光学颜色传感器，用于读出在所述印刷品上的彩色印刷，所述光学颜色传感器各包括：

一个包括白色发光二极管的光源，用于将白色光导向待检的产品，以便用白色光直接照射所述印刷产品并产生从该印刷产品发出的反射光；

与所述产品隔开一段距离的第一光检测器件；

置于所述第一光检测器件和所述产品之间的一个蓝色滤光片，从而所述的第一光检测器件能够接收并检测透过所述蓝色滤光片的所述反射光以便读出在所述印刷产品上的彩色印刷；

与所述产品隔开一段距离的第二光检测器件；以及

置于所述第二光检测器件和所述产品之间的一个红色滤光片，从而所述的第二光检测器件能够接收并检测透过所述红色滤光片的所述反射光，以便读出在所述印刷产品上的彩色印刷，所述第一和第二光检测器件设置成使其接收并检测从该产品在所述白色发光二极管使白色光直接照射所述产品的区域的基本同一位置上反射回的反射光。

5、如权利要求4所述的装置，其特征在于它还包括：

用于将从所述读头传送来的作为基准数据的读出数据进行存储的基准数据存储器装置；

用于将从所述读出传送来的作为彩色印刷数据的读出数据进行存储的彩色印刷数据存储器装置；

比较和计算装置，用于对从所述彩色印刷存储器装置传送来的所述彩色印刷数据与从所述基准数据存储器装置传送来的所述基准数据进行比较，从而计算从所述光学颜色传感器的所述蓝色滤光片透过的反射光得到的所述彩色印刷数据和所述基准数据之间的差值，作为第一计算值，并且计算从所述光学颜色传感器的所述红色滤光片透过的反射光得到的所述彩色印刷数据和基准数据之间的差值，作为第二计算值；

第一标记装置，用于比较第一计算值和根据每种颜色的基准数据预定的报警公差以便确定每种颜色的优劣标记，并且对第一计算值与对应于每种颜色的报警基准值进行比较以便确定每种颜色的优劣标记，该报警基准值是将报警公差与每种颜色的矫正值相乘得到的；

第二标记装置，用于比较第二计算值和根据每种颜色的基准数据预定的报警公差以便确定每种颜色的优劣标记；以及

确定装置，用于根据将第二计算值与报警公差的比较结果和优劣标记来确定每种颜色的彩色印刷的优劣，以产生一个表示确定结果的输出信号。

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