KR970010933B1 - 포터블 분광 광도계 - Google Patents

Abstract

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Description

포터블 분광 광도계

제 1 도는 본 발명에 따른 포터블 분광 광도계 사시도.

제 2 도는 제 1 도 분광 광도계 평면단면도인 제 3 도의 II-II선 단면도.

제 3 도는 제 2 도의 Ⅲ-Ⅲ 선 단면도.

제 4 도는 제 1 도 분과 광도계를 도시함 제 2 도 중 IV-IV 단면을 부분적으로 도시한 평면도.

제 5 도는 제 1 도 분광 광도계에서 사용되는 전자적 제어장치의 블럭도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 분광 광도계 2 : 홀딩케이스(holding case)

3 : 손잡이 5 : 판독헤드

12 : 구(sphere) 14 : 스페이서(spacer)

19 : 챔버(chamber) 20 : 전원

23 : 광원 25 : 플리스벌브(flash bulb)

27 : 제어회로 28 : 마이크로프로세서

31 : 분광기 32 : 시준의

33 : 회절발 34 : 박스형 보호하우징

36 : 측광장치 39 : 광학장치

45 : 아날로그-디지탈-변환기 49 : 판독/기록 기억장치

50 : 판독/전용기억장치 52 : 연결자

본 발명은 특이 분광 광도계에 관한 것이며 재생을 가능하게 하기 위해 승용차와 일반적인 자동차량의 차체와 같은 제조물품의 색을 분석하기 위해 배타적으로 유용하지 만은 않다.

승용차, 트럭 등과 같은 차량 자체를 수리함은 차체의 수리가 끝난 다음 다시 색을 칠해야 함을 고려하여 가능한한 충실히 자동차량의 색을 재생시킬 수 있어야 함을 포장한다.

자동차 차체를 보호하는 도료는 사실 잘 알려진 바와 같이 태양광선 및/또는 날씨의 작용에 의해 발생되는 바와 같은 에이징 처리의 결과로 또는 빈번한 세척의 결과로 다양한 색상 변화를 받는다. 따라서 도료색상은 예측하기 어려운 시간이 흐르는데 따른 피할 수 없는 변화를 받게 되며 본래 차량에 부여된 것과는 다르게 만든다.

소위 자동차 제조업자에 의해 공급되는 본래의 도료는 개별 차량에서 실제 나타나는 색상과 똑같은 색상을 제공하기 위해 항상 적합한 것만은 아니다.

따라서 이같은 문제에 대한 해결책을 제공하기 위해 상업적으로 유통되고 있는 도료들을 섞어 준비될 수있는 소위 도료처방(point recipe)을 출력시킬 수 있는 다소 복잡한 기구가 본 기술분야에서 개발되어 왔다.

이같은 목적을 위해 물품 표면으로부터 반사된 광선 또는 물품의 색상이 통상 분광 광도계에서 분석되며 이때에는 소위 벤치(bench)식 분광 광도계상에서 뒤이은 질적 및 양적 측정을 위한 분광성분으로 쪼개졌다.

이같은 도구는 색상의 분광 성분에 대한 매우 정확한 측정을 제공한 바 있으나 매우 복잡하고 크기가 컸으며 매우 비싸고 에너지 소비가 컸던 것이 단점이었다.

따라서 벤치식 분광 광도계는 전형적인 실험을 도구로 만들어지며 매우 정확하지만 용도가 다양하고 운반이 용이하며 제조단가가 저렴한 등 차량동체 수리업자가 오랜동안 갈구해오던 바의 특징을 갖추지 못하였던것이 사실이다.

이같은 벤치식 분광 광도계는 크기로 인해 공작실 및/또는 실험실 외부외 자동차량이 직접 관계한 곳에서 사용하기가 부적합하다. 따라서 다시 칠해질 자체로부터 때로는 파괴적인 기술을 사응하여 샘플을 얻어남이 필요하다.

벤치식 기구의 상기 단점을 없애기 위해 관련 기술분야에서 주위로 옮길 수도 있고 야외에서도 사용될 수있는 분광 광도계가 제외되어 왔다.

이같은 형태의 기구는 측정된 데이타의 프린트 출력을 위한 프린터와 같은 다양한 보조장치가 장치된 자료처리기를 케이블에 의해 연결된 한 판독 헤드를 포함한다.

그러나 마지막 언급된 종류의 분광 광도계는 연결 케이블에 의해 상호 연결되어질 상당한 무게를 갖는 부품들로 만들어지기 때문에 어렵게 이동될 수 있었을 뿐이다.

따라서 이같은 종류의 요구는 판독 헤드와 처리유닛이 분리될 수 없기 때문에 운반하기가 불편하고 힘이들며 연구실 밖에서의 쓸모를 제한한다.

이같은 종도구의 또다른 단점은 이들 제작 단가이다. 벤치식 분광 분도계의 것보다 더 비싼 이때의 단가는 대체로 평균 수요자는 구매할 수 없을 정도인 것이다.

본 발명에서 중요한 기술적인 문제는 포터블 분광 분도계를 제공하는 것이며 종전 기술에 영향을 미친 인용된 바의 단점을 극복하면서 분석된 색깔을 그대로 재상시킬 수 있도록 하는 구조적 및 동작 특성을 갖는다.

이같은 문제는 본 발명에 따라 보관 케이스가 있는 포터블 분광 분도계에 의해 해결되며 이는 모두 케이스 내에 위치한:

제어회로를 통해 데이타(RAM)와 프로그램(ROM) 저장 장치를 갖는 마이크로프로세서의 출력으로 연결된 광원:

광속이 상기 케이스로부터 균일하게 나오도록 하기에 적합한 구:

전술한 광원에 의해 밝혀진 샘플로부터 아날로그 디지탈 변환기에 의해 전술한 마이크로프로세서의 입력안으로 연결된 광도제로 방사선 광선을 스팩트럼과 같은 방향으로 분산시키기 위한 분광기:

전술한 광원으로부터 직접 전술한 광도계를 밝히기 위한 광학적 장치 ;

광원, 광도계, 제어회로, 아날로그-디지탈 변환기, 마이크로프로세서 등으로 전원, 그리고 마이크로프로세서를 전술한 케이스 바깥으로 연결시키기 위한 연결자를 포함함을 특징으로 한다.

하기에서 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

참고번호 (1)로 표시된 것이 본 발명에 따른 포터를 분광 광도계이다.

분광 광도계(1)는 다음에 모두 설명되어질 광-기계학적 장치(60)와 전자적 제어장치(63)를 내포한 홀딩케이스(2)를 포함한다.

케이스(2)에는 상부에 운반 손잡이(3)가 있으며 다수 개의 받침다리(4)를 갖는 저부(18)가 있다.

케이스(2)는 플레이트형 덮개(7)(제 2 도)로 정면이 보호되는 원형 단면의 판독 눈(reading eye)을 위해정면에 원뿔절두체 피리민형 지지부(6)가 있는 판독헤드(5)를 더욱더 포함한다.

판독눈(8)은 다음에 설명되는 바와 같이 판독눈(8)올 통해 판독헤드(5)를 따라 광속 밀도를 보다 균일하게 만드는데 효과적인 중공(中空)인 구(12) 내의 형성된 원형단면 구멍(11)을 포함한다.

상기 원형단면 구에는 원주위로 링자석(9)이 제공되어 분석된 바의 금속표면상에서 판독헤드(5)의 접착을 향상시키도록 한다.

제 2 도에서 분광 광도계 광-기계적 장치는 케이스(2) 안쪽에 장방형 윤곽을 한 플레이트(13) 위에 얹혀져 있으며 케이스(2)의 저부(18)에 일체로 있는 다수의 스페이서(14) 위예 놓여져 있으며 도시되지 않는 통상의 나사 죔쇠에 의하여 스페이서에 고정된다.

따라서 전술한 플레이트(13)와 케이스 저부(18) 사이에는 전지(21)(제 2 도 및 4 도 참조)를 포함하는 전원(20)을 수용하도록 된 챔버(19)가 만들어진다.

이같은 챔버(19)는 도시되지 않은 통상의 나사죔쇠에 의하여 케이스(2)의 저부(18)에 이탈착할 수 있도록 부착된 덮개(6)를 통하여 바깥으로부터 접근이 가능하다.

제 2 도에서 판독헤드(3) 안쪽 구(12) 가까운 곳에 한 쌍의 기둥(59)이 제공되며 이같은 기둥이 그 구조를 단단히 하여 분광 광도계의 구조를 보다 강하게 만든다.

플레이트(13)에는 단부에 구(12)를 고정시키는 요우크(yoke) 부분(16)이 제공되며 통상 나사(17)에 의해 이에 고정된다.

안정도를 향상시키기 위해 구(12)가 측면에서 보아 구의 바깥쪽 표면과 일치하는 시이트(58)를 압박하도록 된다.

구(12)(제 2 도 및 3도)는 다수의 나사(22)에 의해 통상의 방법으로 이탈착 가능하게 고정된 정면부(12a)와 배면부(12b)의 두 반구부분으로 되어 있다.

분석되어질 물품의 표면을 제거시키기 위해 분광 광도계(1)에 통상 정면부(12a)(제 3 도 참조)로의 접합부(제 3 도)에 근접한 후방 반구부(12b)에 장착된 광원(23) 하나가 제공된다. 광원(23)은 각 사장정계용기(26) 내에 꼭맞는 플래시 벌브(25)를 포함하며 수평평면 A-A(제 2 도)에 대칭하여 구(12) 내로 연장된 장방형 단면 모양의 통로(24)에서 구(12)에 개방된다.

플래시 벌브(flash bulb)(25)는 분석된 표면이 약 6000K의 색온도를 갖는 광플래시로 밝혀지도록 한다.

본 발명의 한 면에 따라 그리고 제 5 도에서 도식적으로 도시된 바와 같이 광원(23)은 케이블(29a)에 의해 통상의 제어회로(27)의 출력으로 연결되며 다음 마이크로프로세서(28)의 한 출력으로 연결되고 또한 버스 전도선(62)에 의해 통상의 디자인에 연결된다.

따라서 광원(23)이 전술한 제어회로(27)를 통하여 마이크로프로세서(28)로 연결된다.

광원(23) 자체는 외장(30)과 케이블 (29a)을 따라 또다른 쌍의 케이블(29b,29c)을 통하여 저지플레이트(13)와 케이스(2)의 저부(18) 사이에 있는 챔버(19) 내에 놓인 전원(20)으로부터 전원을 공급받는다.

플래스 벌브(25)는 커지며, 컬러의 잇달은 분석 작업은 판독헤드(5) 위에서 운반 손잡이(3)에 양다리를 걸친 키이(61)를 누르므로써 외부제어를 받아 수행되고 도시되지 않은 방법으로 마이크로프로세서(28)로 통상 연결된다.

분광 광도계(1)의 광-기계적 장치는 광원(23)에 의해 밝혀진 물체 표면으로부터 반사된 빛을 스팩트럼과 같은 방향으로 분산시키기 위한 분광기(31)를 포함한다.

분광기(31)는 시준의(視準儀)(32)와 회절발(33)을 포함한다. 시준의(32)에는 한 세트의 도시되지 않은 통상의 렌즈가 제공되며 이들의 광축 t-t는 제 3 도에서 도시된 바와 같은 구(12)에서의 구멍(11) 중심을 교차시킨다.

회절발(33)은 평행육면체 모양인 박스형 보호 하우징(34) 내에 수용되며 시준의(32)의 광축 t-t와 관련하여 약 45。 의 각을 형성시키도록 놓인다.

박스형 하우징(34)는 플레이트(13) 상에서 통상 지지되며(예를 들어 이에 접합되며), 작은 베이스에서 설명되지 않은 통상의 방법에서와 마찬가지로 지지플레이트(13)에 부착된 측광장치(36)에 의해 차단된 구멍(35)으로 형성된다.

회절발(33)에 의해 회절된 광선의 분광성분에 대한 광학적인 분석을 향상시키기 위해 촛점대상 물체가 전술한 회절발과 측광장치(36)(제 3 도) 사이에 미친다.

물체(37)온 제 2 도 및 3도에서 도시된 것처럼 각각의 박판형 홀더(holder)(38)를 통하여 박스형 하우징(34)과 플레이트(13) 위에서 지지된다.

제 2 도에서 구멍(11), 시준의(32) 그리고 물체 모두의 축은 그 윤곽이 도면에서 명료하게 도시된 바와 같이 동일 수평면 A-A에 있다.

측광장치(36)는 물체 표면으로부터 반사된 빛의 광학적 성분을 양과 질을 구분하여 수집하기 위해 도면에서는 도시되지 않은 다수개의 통상적인 광전지를 포함한다.

이같은 목적을 위해 이와 동일한 광선이 회절발(33)에 의해 비임폭이 대체로 400에서 700nm까지의 파장 밴드를 망라하는 회절비임으로 회절발(33)에 의해 분석된다.

따라서 이와 같이 획득된 회절비임은 마이크로프로세서(28)를 통해 외부로부터 선택되어질 약 10nm - 20nm 사이에 있는 파장 범위에 따라 기록 가능한 방법으로 측광장치(36)에 의해 표본추출되는 것이 바람직하다.

제 3 도에 따라 광원(23)은 광-응답 엘리먼트(40) 그리고 한 쌍의 섬유광학(42)이 있는 가용성 케이블(41)을 포함하는 광학적 장치(39)에 의해 측광장치(36)의 입력단으로 광학적으로 연결된다.

따라서 측광장치(36)가 하기에서 설명되는 바와 같은 비교를 위한 제 2 기준 광선을 샘플로부터 방사선 그리고 분광기(31)에 의해 분광성분으로 분산된 광선으로 공급시킨다.

따라서 광선에 응답하는 엘리먼트(40)가 분광 광도계 내부에서 기준을 구성하며 이같은 목적을 위해 광-응답 엘리먼트(40)를 밝혀지는 광원(23)으로부터 멀리 떨어져 형성된 구멍(43)에서 구(12)의 안쪽을 향하도록 배치된다.

다수의 전기 케이블(44)에 의해 제 5 도에서 도식적으로 도시된 바와 같은 전자적 제어장치(63)의 입력단으로 측광장치(36)가 연결되며 측광장치는 하기에서 설명되는 바와 같이 아날로그 형태의 측정 데이타를 상기 입력단으로 주소시킨다.

제 2 도 및 3도에서 앞서 설명된 바와 같이 분광 광도계 (1)의 광-기계적 장치(60)는 내부기준(광-응답엘리먼트(40))의 이유로 어떤 이동부분도 포함하지 않으며 분석되어질 표면이 광원(23)에 의해 한 번에 밝혀진다.

따라서 종전의 분광 광도계의 경우에서와 같이 물품과 내부 기준 광-응답 엘리먼트를 조절된 순서로 밝혀주기 위한 필요가 피해진다,

제 5 도에서 본 발명의 분광 광도계(1)에서 사용된 전자적 제어장치(63)가 설명될 것이다.

전술한 장치는 도시되지 않는 두 개의 전자적 기판에서 통상의 방법으로 장착되며 평행육면체 박스(47)내에 담기어 다수의 원통형 기둥(48)(제 2 도 참조)에 의해 시준의(32)와 박스형 하우징(34)의 케이스(2) 안쪽으로 지탱된다.

마이크로프로세서(28)는 개략적인 형태로 전체적인 전자 제어장치(63)를 도시한 제 5 도에서 도시된 바와같이 입력 전술 장치(64)를 통하여 전체 전자 제어장치(63)로 연결된다. 특히 전술한 접속(64)은 측광장치(36)으로부터 아날로그 형태로 수신된 데이타를 디지탈형 측정으로 변환시키어 이와 같이 변환된 데이타를 버스라인(65)을 통하여 마이크로프로세서(28)로 공급하기 위한 아날로그-디지탈변환기(45) 이다.

이같은 발명의 한 특징에 따라 마이크로프로세서(28)는 RAM(임의 접근 기억장치)으로 간주되는 제1판독/기록 기억 장치(49)를 가지며 아날로그-디지탈 변환기(45)로부터 디지탈 형태로 마이크로프로세서(28)로 공급되는 데이타가 저장되어질 것이다.

마이크로프로세서(28)는 특히 ROM(판독전용 기억장치)의 한 종류인 제 2 판독전용 기억장치(50)를 포함하며 마이크로프로세서(28)가 동작하도록 하는 프로그램을 지닌다.

상기 언급된 기억장치(49,50)는 한 세트의 버스라인(51a,51b)을 통하여 마이크로프로세서(28)에 통상연결된다.

본 발명의 또다른 한 특징에 따라 전자 제어장치(63), 플래시벌브(25), 그리고 측광장치(36)을 동작시키기 위해 필요한 전력이 챔버(19)에 분광광도계에서 사용한 전원(20)으로부터 공급된다.

마이크로프로세서(28)와 광원(2)은 입력과 같은 방향으로 도시되지 않은 통상의 방법에 의해 케이스(2)의 측면벽(53) 상의 판독헤드(5)로 부터 멀리 떨어져 있는 연결자(52)로 연결된다.

비록 연결자(52), 광전원(20)이 방전된다 하더라도 RAM 기억장치(49) 내에 저장된 측정 데이타를 마이크로프로세서(28)에 의해 가능해지기 때문에 도료 처방 출력단계에서 이들을 더욱더 처리하고 사용하기 위해 배치된 외부 컴퓨터(도시되지 않음)로 이전된다.

마이크로프로세서(28)와 전원(2)에 의해 정해진 바대로 핸들(3)(제 4 도 참조) 반대편에서 분광 광도계 판독헤드(5)에 장착된 광표시기(54)와 갈바노미터(55)에 의해 각각 외부로부터 모니터될 수 있다.

본 발명에 다른 분광광도계(1)의 작동이 광-기계적 장치(60)를 도시한 제 2 도를 참조하여 설명될 것이다.

측정된 물품의 칼라(차량의 차체와 같은)가 분광 광도계가 켜진 후 재생 또는 검사의 목적을 위해 분석되는 때에는 판독눈(8)으로부터 보호덮개(7)를 제거하고 판독헤드(5)를 분석되어질 물품의 표면을 향하도록 놓아야 한다.

칼라의 올바른 판독을 위하여 판독눈(8)의 축이 가능한한 물품 표면에 직각으로 놓이도록 되어야 한다. 이같은 작용은 링자석(9)에 의해 철표면의 경우에 훨씬 쉽게 만들어지며 물품에 대한 판독헤드(5)의 올바른 집첵을 허용한다.

칼라 분석이 다음에 핸들(3)에 양다리를 걸친 키이(61)를 누르므로써 수행된다.

이같은 방법으로 광원(23)은 제어회로(27)를 통해 마이크로프로세서(28)에 의해 활성화될 것이다. 광원은 플래시 벌브(25)를 통해 플래시 광을 방출시키며 이때의 플래시 광이 전원(20)에 의해 이에 공급된 에너지를 사용하여 중공의 구(12) 내부를 밝혀준다. 내부가 흰색 유약으로 입혀진 구(12)는 판독눈(8)을 나오는 광축 밀도를 보다 균일하게 하는데 효과적이며, 광속이 분석되는 착색된 제조물품의 표면을 균일하게 밝혀질 것이다.

광학적 장치(39)의 광-응답 엘리먼트(40)는 물품표면이 조명된 때와 같을 때에 광원(25)으로부터 나오는 플래시에 의해 구(12)에서의 독특한 위치에 의해 조명될 것이다.

따라서 조명된 표면으로부터 되 반사된 광선이 시준기(32)에 의해 400과 700nm 사이 벤드에 걸쳐 있는스펙트럼 성분을 분석시키고 반사사킬 회절발(33)에 촛점이 맞추어지며 목적물(37)에 의해 측광장치(36)의 광전지로 더욱 촛점이 맞추어진다.

측광장치의 광전지는 광학장치(39)를 준비하므로써 밸브(25)에 의해 발생된 플래시에 의해 동시에 조명된다.

벌브(25)로부터외 광방출은 410-440nm와 600-640nm 범위에 파장을 갖는 스팩트럼 성분으로 각각 조명된 두 세트의 광전지에 도달하는 섬유광학(42)을 통해 측광장치(36)에 직접 도달한다.

측광장치(36)는 다음에 아날로그-디지탈 변환기(45)(케이블(44)을 통하여)로 광원(23)으로부터 방출된 샘플과 광선으로부터 반사된 광선의 측정에 관련된 아날로그 형태의 데이타를 공급할 것이다. 아날로그 디지탈 변환기(45)가 다음에 아날로그로부터의 입력신호를 디지탈 형태로 변환시킬 것이며 다음에 이들은 버스(65)를 통하여 마이크로프로세서(28)로 보낸다. 마이크로프로세서가 다음에 RAM 기억강치(49) 내에 이에 따라 택하여진 이중 판독에 관련한 데이타를 저장한다.

각기 다른 제조물품의 칼라가 분석된 때에는 이제까지 설명된 바와 같은 작업을 거듭하는 것으로 충분하며 물품의 표면에 가능한 한 직각으로 판독헤드(5)를 유지시키어야 함에 유의하여야 한다.

본 발명의 한 특징에 따라 앞서 언급한 바와 같은 분광 광도계(1)의 모든 작동단계가 광도계 외부전원로의 아무런 연결이 없이도 그리고 어떤 제어유닛이 사용하지 않고도 사용될 수 있다.

측정 데이타는 사실 마이크로프로세서(28) 내에 직접 저장되며 나중에 연결자(52)를 통하여 다음 처리를 위해 탁상실장착컴퓨터로 계속하여 전달된다.

단순하고 단단한 구조와 낮은 에너지 소비 때문에 본 발명의 본광 광도계는 완전히 떨어져서 외부 전원장치와는 아무런 연결없이 칼라의 분석이 현장에서 직접 재생되고 검사될 수 있도록 한다.

이에 따라 RAM 기억장치(49)가 존재하는 덕택에 분광 광도계(1)가 하나 또는 여러 개의 제조 물품칼라를 띄는 측정을 되풀이할 수 있도록 한다. 측정 데이타는 기억장치(49) 내에 처음 저장되며 나중에서야 연구소 또는 실험실로 돌아가서 이들의 추가처리를 위해 앞서 배치된 컴퓨터로 전달된다.

본 발명의 분광 광도계는 시장에서 이미 사용되고 있는 낮은 단가의 재료를 사용하는 덕택으로 비용이 매우 낮고 여러 분야의 사용자가 사용할 수 있게 되는 추가의 중요한 장점을 제공한다.

따라서 본 발명의 장치는 시장을 크게 확대하였으며 몇 안되는 복잡한 특정 실험실에서의 사용으로 제한되지 않는다.

Claims (2)

1. 홀딩케이스(2)가 제공된 포터블 분광광도계에 있어서, 제어회로(27)를 통하여 데이타(RAM)(49) 및 프로그램(ROM)(50) 기억장치를 갖는 마이크로프로세서(28)의 출력으로 연결된 광원(23) : 전술한 케이스(2)를 나오는 광속이 보다 균일해지도록 하기에 효과적인 구(12) : 전술한 광원(23)에 의해 조명된 샘플로부터 아날로그-디지탈 변환기(45)를 통하여 전술한 마이크로프로세서(28)의 입력단으로 연결된 측광장치(36)로 스팩트럼과 같은 방향으로 분산시키기 위한 분광광도계 (31) : 전술한 광원(23)으로부터 직접 전술한 측광장치(36)를 조명하기 위한 광학장치(39) : 광원(23),측광장치(36), 제어회로(27), 아날로그 디지탈 변환기(45), 그리고 마이크로프로세서(28): 그리고 마이크로프로세서(28)와 전원(20)을 케이스(2) 바깥으로 연결시키기 위한 연결자(52)를 케이스(2) 내에 포함시킴을 특징으로 하는 포터블 분광광도계.
2. 제 1 항에 있어서, 전술한 전원장치(20)가 축전기(21)를 포함함을 특징으로 하는 분광광도계.

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