CN219455310U - 一种在线测量的非接触式分光测色仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种在线测量的非接触式分光测色仪，它涉及光学检测技术领域。测量探头包括有光源、测量光路、参考光路和探头温度传感器，光源安装在测量探头上，测量探头上开有测量窗口；控制盒内部设有参考光路光谱仪、测量光路光谱仪、控制盒温度传感器及控制电路板，控制盒表面设有参考光路光谱仪接口、测量光路光谱仪接口、开关、光源连接口、供电接口以及USB数据接口，控制盒的参考光路光谱仪接口通过参考光路光纤与测量探头的参考光路连接，测量光路光谱仪接口通过测量光路光纤与测量探头的测量光路连接，光源连接口通过光源线与光源连接。本实用新型适用于在线物体光谱测量，尺寸小，测量速度快，无需接触样品，保证设备稳定性。

Description

一种在线测量的非接触式分光测色仪

技术领域

本实用新型涉及的是光学检测技术领域，具体涉及一种在线测量的非接触式分光测色仪。

背景技术

物体颜色管理是一门涉及多个工业门类的学科，是国际照明委员会CIE的主要研究方向之一。物体颜色管理深入而广泛地被应用于印刷、纺织、材料等工业领域。定量化、高精度的物体色测量是物体颜色管理中基础而必不可少的技术，物体色测量本质上是对物体光谱反射率的测量。现有物体色彩测量设备大多使用色度计、分光光度计采集物体光谱反射率数据进行颜色质量管控。色度计仅能测试物体的CIELAB值、无法解决同色异谱问题、测量精度低，应用于低端的测色市场；分光测色仪测量得到物体的反射率，测量精度高，被广泛应用于工业物体色测量。

目前，市场主流的分光测色仪为便携式或台式的，比较适合放置在实验室内，对样品进行抽检，不适合产线在线测量的需求。同时，现有的分光测色仪测量速度较慢，须接触样品，尺寸相对较大不方便集成至产线上。此外，现有的分光测色仪都是一体化设计，若直接把现有的分光测色仪安置在产线上，由于产线的工作环境、振动等均会对分光测色仪的稳定性提出了极高的要求。为了解决上述问题，设计一种新型的在线测量的非接触式分光测色仪尤为必要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型目的是在于提供一种在线测量的非接触式分光测色仪，结构简单，设计合理，测量速度快，无需接触样品，适用于在线物体光谱测量，保证设备的稳定性，且尺寸小，方便集成至产线上，实用性强，易于推广使用。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种在线测量的非接触式分光测色仪，包括测量探头、控制盒、校色板和连接线，测量探头与控制盒通过连接线连接；所述的测量探头包括有用于照明待测样品的光源、收集待测样品反射光的测量光路、收集光源信息的参考光路和采集探头温度信息的探头温度传感器，光源安装在测量探头上，测量探头上开有测量窗口；所述的控制盒内部设置有参考光路光谱仪、测量光路光谱仪、控制盒温度传感器及控制电路板，控制盒表面设置有参考光路光谱仪接口、测量光路光谱仪接口、开关、光源连接口、供电接口以及USB数据接口，所述的连接线包括有参考光路光纤、测量光路光纤和光源线，控制盒的参考光路光谱仪接口通过参考光路光纤与测量探头的参考光路连接，测量光路光谱仪接口通过测量光路光纤与测量探头的测量光路连接，光源连接口通过光源线与光源连接。

作为优选，所述的光源为覆盖测量波长范围的宽光谱光源，光源采用脉冲卤素灯、脉冲氙灯、LED光源中的任意一种或组合。所述的光源直接安装在测量探头上，也可通过传输介质导入测量探头。

作为优选，所述的测量窗口完全敞开，或在其表面增设有光学高透玻璃，以应对有粉尘、高温高湿的在线测量环境；测量窗口与待测样品的间距为0-20mm，由测量距离变大引入的系统误差通过模型进行建模修正。

作为优选，所述的测量探头的测量几何条件为d/8或45/0。

作为优选，所述的控制盒中的光谱仪对于双光路分光测色仪采用双光路光学系统，包含有两个，分别对应于测量光路和参考光路的光谱测量，双光路分光测色仪中的参考光路测量也可以用一个光电传感器测量参考光路的整体能量。需要注意的是，对于单光路分光测色仪，则该光谱仪包含一个，对应于测量光路的光谱测量，该单光路分光测色仪无该参考光路。

作为优选，所述的校色板包括有校准白板、黑光阱；校色板还可以包括有彩色色砖，彩色色砖用于每次确认黑白校准是否正常。

本实用新型的有益效果：本装置尺寸小，方便集成至产线上，且测量速度快，无需接触样品，适用于在线物体光谱测量，保证设备的稳定性，可靠实用，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型测量探头的立体结构示意图；

图2为本实用新型测量探头的平面结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2的后视图；

图5为图2的俯视图；

图6为本实用新型控制盒的立体结构示意图；

图7为本实用新型控制盒的平面结构示意图；

图8为图7的后视图；

图9为本实用新型控制盒的内部结构示意图；

图10为本实用新型的连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

参照图1-10，本具体实施方式采用以下技术方案：一种在线测量的非接触式分光测色仪，包括测量探头1、控制盒2、校色板和连接线，测量探头1与控制盒2通过连接线连接；所述的测量探头1包括有光源101、测量光路102、参考光路103和探头温度传感器，光源101安装在测量探头上，测量探头1上开有测量窗口104；所述的控制盒2内部设置有参考光路光谱仪201、测量光路光谱仪202、控制盒温度传感器及控制电路板203，控制盒2表面设置有参考光路光谱仪接口204、测量光路光谱仪接口205、开关206、光源连接口207、供电接口208以及USB数据接口209，控制盒2通过供电接口208接入电源适配器3，USB数据接口209连接数据线4；所述的连接线包括有参考光路光纤301、测量光路光纤302和光源线303，控制盒2的参考光路光谱仪接口204通过参考光路光纤301与测量探头1的参考光路103连接，测量光路光谱仪接口205通过测量光路光纤302与测量探头1的测量光路102连接，光源连接口207通过光源线303与光源101连接。

值得注意的是，所述的连接线用于连接测量探头1和控制盒2，包括测量探头1的测量光路102与控制盒测量光路光谱仪的连接，测量探头1的参考光路103与控制盒参考光路光谱仪或光电探测器的连接，测量探头的光源101与控制盒控制电路驱动的连接。

此外，所述的校色板包括有校准白板、黑光阱，校色板还可以包括有彩色色砖，彩色色砖用于每次确认黑白校准是否正常。

本具体实施方式测量探头1的测量几何条件为d/8，SCI光泽包含结构，积分球的内尺寸直径为100mm，测量窗口出光口直径为30mm。其中，该测量探头中的光源101通过积分球匀光用于在测量区域均匀照明待测样品，光源101为覆盖测量波长范围的宽光谱光源，光源101采用全光谱LED光源时，可覆盖400-700nm可见光范围。测量光路102用于收集待测样品在特定角度8°下的反射光，参考CIE d/8结构；参考光路103用于收集每次测量时光源的信息，用于补偿光源变化引起的测量误差；探头温度传感器用于采集测量探头1的温度信息。

需要注意的是，该探头内的测量窗口104完全敞开，也可在其表面增设有光学高透玻璃105，以应对有粉尘、高温高湿的在线测量环境；测量窗口104与待测样品的间距为0-20mm，由测量距离变大引入的系统误差通过模型进行建模修正。

本具体实施方式控制盒2中的光谱仪对于双光路分光测色仪采用双光路光学系统，包含有参考光路光谱仪201、测量光路光谱仪202，分别对应于参考光路103和测量光路102的光谱测量。另外，内部的控制盒温度传感器用于采集控制盒2内的温度信息；控制电路板用于接收光谱仪的数据，传递给软件端用于计算，控制电路板也实现测量探头中的光源的驱动和控制。

本具体实施方式适用于在线物体光谱测量，其技术优势在于：

(1)通过将测量探头和控制盒分开，利用连接线相互连接，控制盒可以放置于稳定的工作环境中，测量探头放置于在线测量环境中，在线测试时的设备振动对无任何移动部件的测量探头影响很小，保证设备的稳定性。

(2)将光谱测量模块放置于控制盒中，测量探头小型化，方便集成于在线设备，集成至产线上。

(3)测量探头的测量窗口可以增加光学高透玻璃，使得测量探头完全密封，以应对有粉尘、高温高湿等恶劣的在线测量环境。

(4)测量探头距离测量设备有一定的距离，保证其与待测样品不接触，且测量速度快。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，包括测量探头(1)、控制盒(2)、校色板和连接线，测量探头(1)与控制盒(2)通过连接线连接；所述的测量探头(1)包括有用于照明待测样品的光源(101)、收集待测样品反射光的测量光路(102)、收集光源信息的参考光路(103)和采集探头温度信息的探头温度传感器，光源(101)安装在测量探头上，测量探头(1)上开有测量窗口(104)；所述的控制盒(2)内部设置有参考光路光谱仪(201)、测量光路光谱仪(202)、控制盒温度传感器及控制电路板(203)，控制盒(2)表面设置有参考光路光谱仪接口(204)、测量光路光谱仪接口(205)、开关(206)、光源连接口(207)、供电接口(208)以及USB数据接口(209)，所述的连接线包括有参考光路光纤(301)、测量光路光纤(302)和光源线(303)，控制盒(2)的参考光路光谱仪接口(204)通过参考光路光纤(301)与测量探头(1)的参考光路(103)连接，测量光路光谱仪接口(205)通过测量光路光纤(302)与测量探头(1)的测量光路(102)连接，光源连接口(207)通过光源线(303)与光源(101)连接。

2.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的光源(101)为覆盖测量波长范围的宽光谱光源，光源(101)采用脉冲卤素灯、脉冲氙灯、LED光源中的任意一种或组合。

3.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的光源(101)通过传输介质导入测量探头(1)。

4.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的测量窗口(104)与待测样品的间距为0-20mm。

5.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的测量窗口(104)的表面增设有光学高透玻璃(105)。

6.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的测量探头(1)的测量几何条件为d/8、45/0中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种在线测量的非接触式分光测色仪，其特征在于，所述的校色板包括有校准白板、黑光阱。