CN106932099B - 一种多光谱色差在线检测仪及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学检测仪器领域，并公开了一种多光谱色差在线检测仪，包括观测球、移动轴、光谱仪、数据处理模块、控制模块和位置检测装置，观测球包括工业相机、积分球光源和光纤探头，工业相机与数据处理模块连接，光纤探头与所述光谱仪连接；光谱仪具有外触发模块和数据传输模块，外触发模块与所述控制模块连接，数据传输模块与数据处理模块连接；控制模块连接所述位置检测装置，以读取待测物体的位置信息并对待测物体进行定位，然后再通过外触发模块控制光谱仪进行测量。本发明提高了在线颜色质量检测效率，通过对油墨用量的自动控制有效降低了废品率，可以极大提高产品质量和生产效率。

Description

一种多光谱色差在线检测仪及其应用

技术领域

本发明属于光学检测仪器领域，更具体地，涉及一种多光谱色差在线检测仪及其应用。

背景技术

在工业生产中，质量控制是十分重要的环节，而颜色质量控制更是重中之重。现在大多数企业采用的色差测量方式依然是工人进行取样使用离线设备进行色差的测量，离线的颜色检测产品已经十分成熟，但使用这种方式效率低下且无法实时检测出颜色偏差，使得废品率提高，并且可能对产品产生破坏，使得产品质量很难有效提高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多光谱色差在线检测仪及其应用，多光谱色差在线检测仪直接在线实时检测产品色差，发现不合格产品时自动停线并报警，以实现对产品质量的有效控制。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种多光谱色差在线检测仪，其特征在于，包括观测球、移动轴、光谱仪、数据处理模块、控制模块和位置检测装置，其中，

所述观测球包括工业相机、积分球光源和光纤探头，所述工业相机的外壳安装在所述移动轴上，所述积分球光源和所述光纤探头均安装在所述工业相机的外壳上，并且所述光纤探头的轴线与所述工业相机镜头的轴线所成的角为锐角，所述工业相机通过串口与数据处理模块连接，所述光纤探头通过光缆与所述光谱仪连接；

所述光谱仪具有外触发模块和数据传输模块，所述外触发模块与所述控制模块连接，所述数据传输模块与所述数据处理模块连接；

所述控制模块连接所述位置检测装置，以读取待测物体的位置信息并对待测物体进行定位，然后再通过外触发模块控制光谱仪进行测量。

优选地，所述工业相机通过挂环活动穿装在所述移动轴上。

优选地，所述观测球设置有多个并且它们均安装在所述移动轴上。

优选地，所述光谱仪的数量与所述工业相机的数量一致。

优选地，所述数据处理模块包括产品选择模块、数据采集模块和实时监控模块，其中，

所述产品选择模块用于进行待测物体的选择；

所述数据采集模块用于进行色差数据的采集显示，其包括色差图表模块、色差数据模块和参数设定模块，所述色差图表模块用于实时显示色差曲线并且在△L*△a*△b*坐标图中显示△L*△a*△b*色差分量，再将获得的数值最大的色差分量作为调整油墨用量的参考，其中△L*代表亮度偏差，其取正值时说明被测样品比标准样更亮，反之则更暗；△a*代表红绿轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏红，反之则偏绿；△b*代表黄蓝轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏黄，反之则偏蓝；所述色差数据模块用于对色差数据表进行显示并提供数据的查询功能；所述参数设定模块用于测量参数的设定；

所述实时监控模块用于显示观测球传回的监控画面以及进行测量点的辅助定位，并且在色差超过阈值时通过报警器进行报警。

按照本发明的另一个方面，还提供了多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将移动轴安装到印刷机的机架上；

2)将观测球移动至标准样品上方以进行参数标定，以确定标准样品L*a*b*值；

3)将观测球移动至标准白板上方以进行白色标定，以用于确定标准白色的L*a*b*值；

4)将观测球移动至测量位置，开始测量并开启生产线；

5)光谱仪读取反射光波长，从而得到三刺激值，进而获得被测样品的L*a*b*值；

6)数据处理装置步骤2)中标准样品的L*a*b*值、步骤3)中标准白色的L*a*b*值和步骤5)中被测样品的L*a*b*值进行色差计算，获得被测样品的△L*△a*△b*值以及色差值，并将获得的△L*△a*△b*值、色差值以及此时的油墨用量存入数据库以备后续处理和分析；

7)对色差计算结果进行实时显示；

8)使用神经网络进行油墨用量和色差质量的关系分析，获得油墨用量和色差质量的关系模型，使用此模型对生产线的油墨用量进行反馈调节。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本多光谱色差在线检测仪的观测球置于待测样品上方对产品进行数据采集以及实时监测，由位置检测装置对待测样品的位置进行精确定位，当位置检测装置定位到待测样品时时控制模块通过外触发方式控制多光谱仪进行数据采集并且发送至数据处理装置进行显示和处理，从而提高了在线颜色质量检测效率；

2)本发明根据采集到的数据对油墨用量进行控制从而对色差质量形成闭环控制，通过对油墨用量的自动控制有效降低废品率，可以极大提高产品质量和生产效率。

附图说明

图1是本发明中多光谱色差在线检测仪在印刷机上调整油墨时的示意简图；

图2是本发明中观测球的结构示意图；

图3是本发明中多光谱色差在线检测仪的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参照图1～图3，一种多光谱色差在线检测仪，包括观测球6、移动轴5、光谱仪、数据处理模块、控制模块和位置检测装置，其中，

所述观测球6包括工业相机61、积分球光源63和光纤探头62，所述工业相机61的外壳安装在所述移动轴5上，所述积分球光源63和所述光纤探头62均安装在所述工业相机61的外壳上，并且所述光纤探头62的轴线与所述工业相机61镜头的轴线所成的角为锐角，所述工业相机61通过串口与数据处理模块连接，所述光纤探头62通过光缆与所述光谱仪连接；

所述光谱仪具有外触发模块和数据传输模块，所述外触发模块与所述控制模块连接，所述数据传输模块与所述数据处理模块连接；

所述控制模块连接所述位置检测装置，以读取待测物体3的位置信息并对待测物体3进行定位，然后再通过外触发模块控制光谱仪进行测量。

进一步，所述工业相机61通过挂环活动穿装在所述移动轴5上，这样工业相机61就可以沿移动轴5的纵向滑动来调整位置。

进一步，所述观测球6设置有多个并且它们均安装在所述移动轴5上，这样观测球6就可以在比较的大视角内进行拍摄。

进一步，所述光谱仪的数量与所述工业相机61的数量一致。每一个光谱仪对应一个工业相机61，工业相机61与数据处理模块相连，用于监控测量点的情况并进行测量点的辅助定位，避免读取错误的数据；工业相机61的采光同样来自于积分球光源63。

进一步，所述数据处理模块包括产品选择模块、数据采集模块和实时监控模块，其中，

所述产品选择模块用于进行待测物体3的选择；

所述数据采集模块用于进行色差数据的采集显示，其包括色差图表模块、色差数据模块和参数设定模块，所述色差图表模块用于实时显示色差曲线并且在△L*△a*△b*坐标图中显示色差分量，再将获得的数值最大的色差分量作为调整油墨用量的参考，其中△L*代表亮度偏差，其取正值时说明被测样品比标准样更亮，反之则更暗；△a*代表红绿轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏红，反之则偏绿；△b*代表黄蓝轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏黄，反之则偏蓝；所述色差数据模块用于对色差数据表进行显示并提供数据的查询功能；所述参数设定模块用于测量参数的设定；

所述实时监控模块用于显示观测球6传回的监控画面以及进行测量点的辅助定位，并且在色差超过阈值时通过报警器进行报警。

按照本发明的另一个方面，还提供了多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将移动轴5安装到印刷机的机架上；

2)将观测球6移动至标准样品2上方以进行参数标定，以确定标准样品L*a*b*值；

3)将观测球6移动至标准白板4上方以进行白色标定，以用于确定标准白色的L*a*b*值；

4)将观测球6移动至测量位置，开始测量并开启生产线1；

5)光谱仪读取反射光波长，从而得到三刺激值，进而获得被测样品的L*a*b*值；

6)数据处理装置步骤2)中标准样品的L*a*b*值、步骤3)中标准白色的L*a*b*值和步骤5)中被测样品的L*a*b*值进行色差计算，获得被测样品的△L*△a*△b*值以及色差值，并将获得的△L*△a*△b*值、色差值以及此时的油墨用量存入数据库以备后续处理和分析；

7)对计算结果进行实时显示；

8)使用神经网络进行油墨用量和色差质量的关系分析，获得油墨用量和色差质量的关系模型，使用此模型对生产线1的油墨用量进行反馈调节。

如图2所示，由积分球光源63、工业相机61和光纤探头62组合成观测球6。如图1所示，观测球6置于待测样品上方，可以在移动轴5上移动以测量不同位置，一个移动轴5上可以安放多个观测球6。标准白板4和样品用于多光谱仪的参数标定。

如图3所示，观测球6的光纤探头62与光谱仪相连，光谱仪和工业相机61通过串口与数据处理模块相连；光谱仪的外触发端与控制模块相连，控制模块通过位置检测装置对测量点进行定位，定位到测量点时即发出一个外触发信号控制光谱仪采集数据。本发明的位置检测装置优选为安装在生产线1上的编码器和光电传感器。

数据处理模块可以进行产品种类的选择，并且通过工业相机61对测量点进行实时监控，通过光谱仪进行数据采集并且进行分析，实时显示测量结果，将生产记录保存在后台数据库中备查。当色差超出范围时报警。

多光谱仪的检测端与光纤探头62连接，置于产品正上方，采用积分球光源63进行照明，以保证光照的均匀，将光照带来的测量误差降低到最小。

多光谱仪的外触发端与控制模块连接，控制模块采用编码器和光电传感器对测量点进行定位，发出触发信号使光谱仪读取数据。

每一个光谱仪对应一个工业相机61，工业相机61与电脑相连，用于监控测量点的情况并进行测量点的辅助定位，避免读取错误的数据。工业相机61的光源同样采用积分球光源63。

顶层的测量软件采用c++和qt quick技术进行开发，配合数据库***进行生产数据的保存以及分析工作，并且对测量进行统筹，提供多路多点测量的接口。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，所述多光谱色差在线检测仪包括观测球、移动轴、光谱仪、数据处理模块、控制模块和位置检测装置，其中，所述观测球包括工业相机、积分球光源和光纤探头，所述工业相机的外壳安装在所述移动轴上，所述积分球光源和所述光纤探头均安装在所述工业相机的外壳上，并且所述光纤探头的轴线与所述工业相机镜头的轴线所成的角为锐角，所述工业相机通过串口与数据处理模块连接，所述光纤探头通过光缆与所述光谱仪连接；所述光谱仪具有外触发模块和数据传输模块，所述外触发模块与所述控制模块连接，所述数据传输模块与所述数据处理模块连接；所述控制模块连接所述位置检测装置，以读取待测物体的位置信息并对待测物体进行定位，然后再通过外触发模块控制光谱仪进行测量，所述位置检测装置为安装在生产线上的编码器和光电传感器；所述数据处理模块包括产品选择模块、数据采集模块和实时监控模块，所述产品选择模块用于进行待测物体的选择；所述数据采集模块用于进行色差数据的采集显示，其包括色差图表模块、色差数据模块和参数设定模块，所述色差图表模块用于实时显示色差曲线并且在△L*△a*△b*坐标图中显示△L*△a*△b*色差分量，再将获得的数值最大的色差分量作为调整油墨用量的参考，其中△L*代表亮度偏差，其取正值时说明被测样品比标准样更亮，反之则更暗；△a*代表红绿轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏红，反之则偏绿；△b*代表黄蓝轴偏差，其取正值时说明被测样品比标准样偏黄，反之则偏蓝；所述色差数据模块用于对色差数据表进行显示并提供数据的查询功能；所述参数设定模块用于测量参数的设定；所述实时监控模块用于显示观测球传回的监控画面以及进行测量点的辅助定位，并且在色差超过阈值时通过报警器进行报警；该方法包括以下步骤：

1)将移动轴安装到印刷机的机架上；

2)将观测球移动至标准样品上方以进行参数标定，以确定标准样品L*a*b*值；

3)将观测球移动至标准白板上方以进行白色标定，以用于确定标准白色的L*a*b*值；

4)将观测球移动至测量位置，开始测量并开启生产线；

5)光谱仪读取反射光波长，从而得到三刺激值，进而获得被测样品的L*a*b*值；

6)数据处理装置根据步骤2)中标准样品的L*a*b*值、步骤3)中标准白色的L*a*b*值和步骤5)中被测样品的L*a*b*值进行色差计算，获得被测样品的△L*△a*△b*值以及色差值，并将获得的△L*△a*△b*值、色差值以及此时的油墨用量存入数据库以备后续处理和分析；

7)对色差计算结果进行实时显示；

8)使用神经网络进行油墨用量和色差质量的关系分析，获得油墨用量和色差质量的关系模型，使用此模型对生产线的油墨用量进行反馈调节。

2.根据权利要求1所述的多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，所述工业相机通过挂环活动穿装在所述移动轴上。

3.根据权利要求1所述的多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，所述观测球设置有多个并且它们均安装在所述移动轴上。

4.根据权利要求3所述的多光谱色差在线检测仪调整印刷机油墨的方法，其特征在于，所述光谱仪的数量与所述工业相机的数量一致。