專利名稱：顏色實時在線監(jiān)測控制特征波長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對用顏色偏差來矯正產(chǎn)品顏色配方監(jiān)測控制方法的改進(jìn)，利用可見波段的少數(shù)幾個特征波長便可實現(xiàn)對產(chǎn)品顏色的實時在線監(jiān)測和控制。
國民經(jīng)濟(jì)許多領(lǐng)域涉及產(chǎn)品的顏色問題，均希望實現(xiàn)顏色產(chǎn)品的實時在線檢測和控制，如紡織印染、油漆油墨、彩色印刷等等領(lǐng)域。往往因產(chǎn)品顏色指標(biāo)超差造成報廢和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，希望在生產(chǎn)過程中，通過對產(chǎn)品顏色的在線檢測和控制，實時改變影響顏色的要素，保證產(chǎn)品達(dá)到合格的顏色指標(biāo)要求，避免產(chǎn)品下線后成為廢品或次品而造成損失和浪費時間。以往采用的在線監(jiān)測方法是利用測色儀器復(fù)雜的分光系統(tǒng)或顏色三刺激值匹配系統(tǒng)來檢測產(chǎn)品的顏色，根據(jù)顏色偏差來矯正配方或影響顏色的相關(guān)環(huán)節(jié)。但是，這種常規(guī)的檢測控制方法需要的測色儀器比較復(fù)雜、價格較高、計算費時，不易做到實時處理。究其原因，常規(guī)方法依據(jù)的色度學(xué)原理是在可見光波段范圍內(nèi)，以相等的波長間隔對每個波長進(jìn)行采樣和等價的測試和計算，在380nm-780nm可見光波段，以10nm為間隔，則需要測試和計算41個波長點，量比較大和復(fù)雜，造成在線監(jiān)控儀器昂貴和計算費時，而不易推廣。
本發(fā)明的目的是解決測色儀器比較復(fù)雜、價格較高、計算費時，不易做到實時處理的問題，提供一種能對可見光波段內(nèi)的少數(shù)幾個特征波長進(jìn)行采樣和計算，便可監(jiān)測控制產(chǎn)品的顏色，結(jié)構(gòu)小型簡化、易于安裝和調(diào)試、成本低、計算簡單快速、便于實時化、可實現(xiàn)對產(chǎn)品顏色實時在線監(jiān)測控制特征波長的方法。
本發(fā)明的內(nèi)容首先選定對產(chǎn)品顏色監(jiān)測起控制作用的特征波長或波段；特征波長點的中心位置和三個特征波段的半寬度為440-450nm；530-540nm；600-610nm；利用簡單的儀器監(jiān)測控制產(chǎn)品顏色在三個特征波長或波段點上的反射率，或者監(jiān)測控制計算三個特征波長點(段)的顏色特性，便可監(jiān)測控制產(chǎn)品的整體顏色指標(biāo)要求。
本發(fā)明的詳細(xì)說明根據(jù)色度學(xué)原理，在CIE1976(L*a*b*)均勻色空間中，顏色三刺激值為L*＝116(Y/Y0)1/3-16a*＝500[(X/X0)1/3-(Y/Y0)1/3]b*＝200[(Y/Y0)1/3-(Z/Z0)1/3](1)ΔE＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2其中X、Y、Z為CIE1931(XYZ)顏色空間中物體的顏色三刺激值，而X0、Y0和Z0為參考光源的顏色三刺激值。只要知道物體的光譜反射率R(λ)及給定照明光源相對光譜功率分布S(λ)，可以計算物體顏色三刺激值X，Y，ZX＝k∑S(λ)R(λ)x(λ)dλY＝k∑S(λ)R(λ)y(λ)dλ (2)Z＝k∑S(λ)R(λ)z(λ)dλK為調(diào)整因子，x(λ)，y(λ)和z(λ)為標(biāo)準(zhǔn)觀察者光譜三刺激值函數(shù)，∑求和范圍為380nm-780nm。
利用(1)和(2)公式組，對于380nm-780nm可見光范圍內(nèi)以10nm為間隔，可以計算每個波長點給定相同的反射率變化時所引起的顏色三刺激值變化，即可以計算引起的色差ΔE的大小。根據(jù)ΔE便可發(fā)現(xiàn)有些波長點在相同反射率變化時引起的色差ΔE很大，則說明該波長點非常重要，它的變化非常容易引起顏色的變化；有的波長點則不然在反射率變化很大也不能引起顏色明顯變化。理論推導(dǎo)計算的結(jié)果表明存在三個特征波長點或特征波段。
針對A、D65標(biāo)準(zhǔn)光源和大量的物體光譜反射率曲線，可以優(yōu)化出特征波長點的中心位置和三個特征波段的半寬度，具體數(shù)據(jù)如下
440-450nm；530-540nm；600-610nm監(jiān)測控制這三個特征波長或波段物體的光譜反射特性或顏色特性，即可很好地實現(xiàn)對產(chǎn)品顏色技術(shù)指標(biāo)的要求。
本發(fā)明優(yōu)點本發(fā)明只監(jiān)測計算控制顏色產(chǎn)品的三個特征波長點，替代以往常規(guī)的在380nm-780nm可見光波段，以10nm為間隔測試和計算41個波長點，解決測試量比較大和復(fù)雜，造成在線監(jiān)控儀器昂貴和計算費時，而不易推廣、不易做到實時處理的問題。本發(fā)明監(jiān)測計算點的數(shù)量大大減少。因此，在保證顏色控制精度的前提下，在線監(jiān)測控制產(chǎn)品顏色的儀器相對簡單化，成本低，易于安裝和維護(hù)；監(jiān)測計算方法的簡單化不必使用高檔計算機(jī)來控制，使監(jiān)控計算贏得時間優(yōu)勢，快速實時、提高效率，投資回報效益比會大大提高。提供一種能對可見光波段內(nèi)的少數(shù)幾個特征波長進(jìn)行采樣和計算，可實現(xiàn)對產(chǎn)品顏色實時在線監(jiān)測控制。
本發(fā)明方法的實施例按三個特征波長點或特征波段制造測試儀器，可采用440-450nm；530-540nm；600-610nm三個帶通濾光片替代分光系統(tǒng)進(jìn)行光譜反射率采樣，儀器結(jié)構(gòu)簡單，成本大大降低，易于顏色產(chǎn)品監(jiān)控使用。
權(quán)利要求
1.顏色實時在線監(jiān)測控制特征波長的方法，其特征在于首先選定對產(chǎn)品顏色監(jiān)測起控制作用的特征波長或波段；特征波長點的中心位置和三個特征波段的半寬度為440-450nm；530-540nm；600-610nm；利用簡單的儀器監(jiān)測控制產(chǎn)品顏色在三個特征波長或波段點上的反射率，或者監(jiān)測控制計算三個特征波長點(段)的顏色特性，便可監(jiān)測控制產(chǎn)品的整體顏色指標(biāo)要求。
全文摘要
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域,涉及一種對用顏色偏差來矯正產(chǎn)品顏色配方監(jiān)測控制方法的改進(jìn),首先選定對產(chǎn)品顏色監(jiān)測起控制作用的特征波長或波段;利用簡單的儀器監(jiān)測控制產(chǎn)品顏色在三個特征波長或波段點上的反射率或監(jiān)測控制計算三個特征波長點(段)的顏色特性。本發(fā)明監(jiān)測計算點的數(shù)量減少可快速實時監(jiān)測,可使在線監(jiān)測控制產(chǎn)品顏色的儀器相對簡單化、成本低、易于安裝和維護(hù)、投資回報效益比提高,實現(xiàn)了對產(chǎn)品顏色實時在線監(jiān)測控制。
文檔編號G01J3/50GK1346975SQ00129149
公開日2002年5月1日 申請日期2000年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月9日
發(fā)明者周豐昆, 陳淑芳, 劉偉奇 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所