專利名稱：一種光電式測(cè)色儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電式測(cè)色儀。
背景技術(shù)：
顏色測(cè)量?jī)x器主要分為分光式測(cè)色儀及光電積分式測(cè)色儀，分光式測(cè)色儀由于需 要采用光柵等分光元件，且機(jī)械結(jié)構(gòu)及電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以成本高，價(jià)格昂貴。光電積分式 測(cè)色儀由于不需要分光元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，價(jià)格便宜，在顏色測(cè)量領(lǐng)域應(yīng)用更加廣泛。目前的光電式測(cè)色儀主要采用測(cè)頭與主機(jī)分離方式，測(cè)頭與主機(jī)之間通過多芯電 纜連接，測(cè)頭中包含鎢燈光源，準(zhǔn)直透鏡，積分球、濾色片及顏色傳感器。由于測(cè)頭中使用的 鎢燈功率一般都在IOW以上，發(fā)光的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很大的熱量，使整個(gè)測(cè)頭的溫度很高，最 終導(dǎo)致測(cè)頭內(nèi)部的感光單元即光電池產(chǎn)生很大的溫度漂移，影響系統(tǒng)測(cè)量的穩(wěn)定性，因此 這種測(cè)色儀在使用前需要預(yù)熱至少半小時(shí)以上，在連續(xù)使用一個(gè)小時(shí)以上時(shí)，為了保證測(cè) 量的穩(wěn)定性，需要重新進(jìn)行調(diào)零和調(diào)白。另外由于測(cè)頭的溫度很高，測(cè)量過程中很容易受到 外界因素的干擾，影響其測(cè)量的穩(wěn)定性。如果將鎢燈光源設(shè)置在主機(jī)內(nèi)，通過光纖連接測(cè) 頭，將光源與測(cè)頭分離，則由于在測(cè)量樣品時(shí)需要移動(dòng)測(cè)頭，光纖受機(jī)械擾動(dòng)等影響，對(duì)光 傳輸?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生很大影響，使測(cè)色穩(wěn)定性大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種減少人為介入測(cè)色步驟及測(cè)色時(shí)機(jī)械擾動(dòng)， 從而提高測(cè)色自動(dòng)化水平及精度、穩(wěn)定性的光電積分式測(cè)色儀。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種光電式測(cè)色儀，包括主機(jī)，所述主機(jī)上設(shè)置有測(cè)試臺(tái)；測(cè)色裝置，所述測(cè)色裝置固定設(shè)置在所述主機(jī)內(nèi)與所述測(cè)試臺(tái)對(duì)應(yīng)的位置上，所 述測(cè)色裝置通過電纜與所述主機(jī)內(nèi)主控單元連接通訊，并通過光纖連接光源室；光源室，所述光源室固定設(shè)置在所述主機(jī)內(nèi)，所述光源室內(nèi)封閉設(shè)置有鎢燈，所述 鎢燈通過穩(wěn)流電源供電，并通過所述光纖向所述測(cè)色裝置傳輸光。進(jìn)一步，所述測(cè)試臺(tái)設(shè)置在所述測(cè)色裝置上部，所述測(cè)試臺(tái)與所述測(cè)色裝置之間 為無色全透明玻璃板。進(jìn)一步，所述穩(wěn)流電源包括開關(guān)電源，所述開關(guān)電源將市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電后進(jìn)行輸出；NMOS場(chǎng)效應(yīng)管，所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管將所述開關(guān)電源輸出電流調(diào)節(jié)后輸送到所述 鎢燈；模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集流過所述鎢燈的電流參數(shù)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后 發(fā)送到PID控制器；PID控制器，所述PID控制器接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送來的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的參數(shù)，進(jìn) 行比例積分微分運(yùn)算后，向數(shù)模轉(zhuǎn)換器發(fā)送控制指令；
數(shù)模轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器接收所述PID控制器發(fā)送來的指令，進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換 后，發(fā)送到所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管，控制所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通角大小，調(diào)節(jié)流過所述NMOS場(chǎng) 效應(yīng)管的電流。進(jìn)一步，所述電源與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器及數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間均設(shè)置有放大器。進(jìn)一步，所述測(cè)試臺(tái)上設(shè)置有雙向可伸縮的用于固定待測(cè)物的固定結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明測(cè)色裝置與光源室分離設(shè)置，并保持一定距離，且測(cè)色裝置及光源室均 固定設(shè)置在主機(jī)內(nèi)，測(cè)色工作通過測(cè)試臺(tái)輔助完成，避免鎢燈溫升干擾測(cè)色裝置正常工作， 且避免測(cè)色時(shí)的機(jī)械擾動(dòng)，使得本發(fā)明測(cè)色穩(wěn)定，測(cè)色精度及自動(dòng)化水大大提高。2、本發(fā)明中測(cè)色裝置與測(cè)試臺(tái)之間為無色全透明玻璃板，測(cè)色時(shí)固定測(cè)色裝置， 只需調(diào)整待測(cè)物，使得測(cè)色過程中沒有機(jī)械擾動(dòng)，而且待測(cè)物移動(dòng)較方便，同時(shí)提高測(cè)色穩(wěn) 定性和測(cè)色效率。3、本發(fā)明中為鎢燈供電的電源采用PID控制，提高鎢燈供電穩(wěn)定性，從而提高鎢 燈發(fā)光的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高測(cè)色穩(wěn)定性及精度。4、本發(fā)明中在測(cè)試臺(tái)上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，在雙向調(diào)節(jié)固定待測(cè)物，方便待測(cè)物準(zhǔn)確 定位，且避免人工介入，自動(dòng)化程度高，測(cè)色準(zhǔn)確。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明圖1示出了本發(fā)明一種光電式測(cè)色儀結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了本發(fā)明一種光電式測(cè)色儀光源供電控制原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括主機(jī)1、測(cè)色裝置2與光源室3。其中主機(jī)1是測(cè)色處 理、控制及顯示的主體，包括支撐部分；測(cè)色裝置2用于采集待測(cè)物4反射的光信號(hào)進(jìn)入積 分球，經(jīng)過積分球漫反射后的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后電信號(hào)發(fā)送到主機(jī)1 ；光源 室3用于發(fā)光，為測(cè)色裝置2工作提供必要光環(huán)境。主機(jī)1包括主控單元5、殼體、操作面板、芯片及顯示屏。其中，主控單元5為主機(jī) 1進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的核心部件。在主機(jī)1上還設(shè)置有測(cè)試臺(tái)11，在該測(cè)試臺(tái)11上放置待測(cè)物 4。測(cè)色裝置2固定設(shè)置在主機(jī)1內(nèi)與測(cè)試臺(tái)11對(duì)應(yīng)的位置上，以方便對(duì)待測(cè)物4進(jìn) 行測(cè)色。測(cè)色裝置2通過電纜21與主機(jī)1內(nèi)的主控單元5連接并進(jìn)行通訊。測(cè)色裝置2 采集待測(cè)物4反射的光信號(hào)進(jìn)入積分球，經(jīng)過積分球漫反射后的光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)后發(fā)送到主機(jī)1。電纜21為多芯長(zhǎng)導(dǎo)線。測(cè)色裝置2通過光纖22連接光源室3， 光源室3發(fā)光并通過該光纖22進(jìn)行傳輸。光源室3固定設(shè)置在主機(jī)1內(nèi)，光源室3內(nèi)封閉設(shè)置有鎢燈31，鎢燈31通過穩(wěn)流 電源32供電，并通過光纖22向測(cè)色裝置2傳輸光。該光纖22兩端分別為發(fā)送端與接收端， 接收端接收鎢燈31發(fā)射的光，經(jīng)光纖22傳導(dǎo)后，由發(fā)送端發(fā)送到測(cè)色裝置2。在光纖22的 接收端與鎢燈31之間還設(shè)置有膠合透鏡，用于將鎢燈31發(fā)射的散射光轉(zhuǎn)換為平行光，該平行光通過光纖22傳播到測(cè)色裝置2。測(cè)色裝置2包括導(dǎo)光筒，積分球及光電轉(zhuǎn)換單元，濾色片。光纖發(fā)送端將光纖22 傳輸過來的平行光傳輸至導(dǎo)光筒，經(jīng)導(dǎo)光筒照射至要進(jìn)行測(cè)量的待測(cè)物4上，待測(cè)物4反射 回的光經(jīng)過積分球進(jìn)行漫反射后經(jīng)過濾色片濾除部分光信號(hào)后照射到光電轉(zhuǎn)換單元，由光 電轉(zhuǎn)換單元將顏色信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng)過模擬信號(hào)放大單元進(jìn)行放大后進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)換，由單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算獲得最終的顏色測(cè)量結(jié)果。本發(fā)明測(cè)色裝置2與光源室3分離設(shè)置，并保持一定距離，且測(cè)色裝置2及光源室 3均固定設(shè)置在主機(jī)1內(nèi)，測(cè)色工作通過測(cè)試臺(tái)11輔助完成，避免鎢燈31溫升干擾測(cè)色裝 置2正常工作，且避免測(cè)色時(shí)光纖的機(jī)械擾動(dòng)，使得本發(fā)明測(cè)色穩(wěn)定，測(cè)色精度及自動(dòng)化水 大大提高。本發(fā)明中，測(cè)試臺(tái)11設(shè)置在測(cè)色裝置2上部，測(cè)試臺(tái)11與測(cè)色裝置2之間為無色 全透明玻璃板12。本發(fā)明中測(cè)色裝置2與測(cè)試臺(tái)11之間為無色全透明玻璃板12，由于測(cè) 色裝置2已固定設(shè)置，測(cè)色時(shí)只需調(diào)整待測(cè)物4，使得測(cè)色過程中光纖沒有機(jī)械擾動(dòng)，而且 待測(cè)物4移動(dòng)較方便，同時(shí)提高測(cè)色穩(wěn)定性和測(cè)色效率。本發(fā)明中，測(cè)試臺(tái)11上設(shè)置有雙向可伸縮的用于固定待測(cè)物4的固定結(jié)構(gòu)13。該 固定結(jié)構(gòu)13包括相互垂直的四個(gè)方向上固定導(dǎo)軌，固定導(dǎo)軌上設(shè)置相配的活動(dòng)支架，活動(dòng) 支架終端可推靠待測(cè)物4。相對(duì)的活動(dòng)支架可進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，以方便移動(dòng)待測(cè)物4到合適的測(cè)試 位置。本發(fā)明中在測(cè)試臺(tái)11上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)13，在雙向調(diào)節(jié)固定待測(cè)物4，方便待測(cè)物 4準(zhǔn)確定位，且避免人工介入，自動(dòng)化程度高，測(cè)色準(zhǔn)確。如圖2所示，本發(fā)明中，穩(wěn)流電源32包括開關(guān)電源320、NM0S(N-Mental-Oxide-Se miconductor金屬-氧化物-半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)管、模數(shù)轉(zhuǎn)換器322、PID控制器323及數(shù)模 轉(zhuǎn)換器324。其中開關(guān)電源320將市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電；NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321可調(diào)節(jié)導(dǎo)通 電流大??；模數(shù)轉(zhuǎn)換器322及數(shù)模轉(zhuǎn)換器324對(duì)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換；PID控 制器323用于控制電源321動(dòng)作。開關(guān)電源320將市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，為鎢燈31供電。NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321將開 關(guān)電源320輸出的電流進(jìn)行調(diào)節(jié)后傳輸?shù)芥u燈31，鎢燈31所需電流的大小及根據(jù)實(shí)際情況 的變化，均通過該NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321進(jìn)行調(diào)節(jié)。NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321通過調(diào)整導(dǎo)通角的大小 來調(diào)節(jié)輸出電流的大小。對(duì)NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321輸出電流進(jìn)行控制，可大大提高鎢燈31發(fā) 光的穩(wěn)定性。模數(shù)轉(zhuǎn)換器322采集流過鎢燈31的電流參數(shù)，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送到PID控制 器323。由于模數(shù)轉(zhuǎn)換器322采集到的參數(shù)均為模擬信號(hào)，必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，PID控制 器323才能使用。PID控制器323接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器322發(fā)送來的模數(shù)轉(zhuǎn)換后的參數(shù)，進(jìn)行比例積分微 分運(yùn)算后，向數(shù)模轉(zhuǎn)換器324發(fā)送控制指令。該控制指令為數(shù)字信號(hào)。數(shù)模轉(zhuǎn)換器324接收PID控制器323發(fā)送來的指令，將PID控制器323發(fā)送的數(shù) 字信號(hào)形式的控制指令轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后，發(fā)送到NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321，NMOS場(chǎng)效應(yīng)管321 可在該模擬信號(hào)的控制指令下調(diào)整導(dǎo)通角的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流的調(diào)節(jié)。本發(fā)明中，電源321與模數(shù)轉(zhuǎn)換器322及數(shù)模轉(zhuǎn)換器324之間均設(shè)置有放大器
5325。由于信號(hào)采集過程中，信號(hào)較小，影響對(duì)該信號(hào)的判斷，所以必須將該信號(hào)予以放大。 在本發(fā)明中，該放大器325為正向放大器。本發(fā)明中為鎢燈31供電的電源321采用PID控制，提高鎢燈31供電穩(wěn)定性，從而 提高鎢燈31發(fā)光的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高測(cè)色穩(wěn)定性及精度。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍， 因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā) 明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種光電式測(cè)色儀，其特征在于，包括主機(jī)(1)，所述主機(jī)(1)上設(shè)置有測(cè)試臺(tái)(11)；測(cè)色裝置(2)，所述測(cè)色裝置(2)固定設(shè)置在所述主機(jī)(1)內(nèi)與所述測(cè)試臺(tái)(11)對(duì)應(yīng)的位置上，所述測(cè)色裝置(2)通過電纜(21)與所述主機(jī)(1)內(nèi)主控單元(5)連接通訊，并通過光纖(22)連接光源室(3)；光源室(3)，所述光源室(3)固定設(shè)置在所述主機(jī)(1)內(nèi)，所述光源室(3)內(nèi)封閉設(shè)置有鎢燈(31)，所述鎢燈(31)通過穩(wěn)流電源(32)供電，并通過所述光纖(22)向所述測(cè)色裝置(2)傳輸光。
2.如權(quán)利要求1所述的光電式測(cè)色儀，其特征在于所述測(cè)試臺(tái)(11)設(shè)置在所述測(cè)色 裝置(2)上部，所述測(cè)試臺(tái)(11)與所述測(cè)色裝置(2)之間為無色全透明玻璃板(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的光電式測(cè)色儀，其特征在于所述穩(wěn)流電源(32)包括 開關(guān)電源(320)，所述開關(guān)電源(320)將市電轉(zhuǎn)換為低壓直流電后進(jìn)行輸出；NMOS場(chǎng)效應(yīng)管(321)，所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管(321)將所述開關(guān)電源(320)輸出電流調(diào)節(jié) 后輸送到所述鎢燈(31)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(322)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(322)采集流過所述鎢燈(31)的電流參數(shù)，并進(jìn)行 模數(shù)轉(zhuǎn)換后發(fā)送到PID控制器(323)；PID控制器(323)，所述PID控制器(323)接收所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(322)發(fā)送來的模數(shù)轉(zhuǎn) 換后的參數(shù)，進(jìn)行比例積分微分運(yùn)算后，向數(shù)模轉(zhuǎn)換器(324)發(fā)送控制指令；數(shù)模轉(zhuǎn)換器(324)，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器(324)接收所述PID控制器(323)發(fā)送來的指令， 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，發(fā)送到所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管(321)，控制所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管(321)導(dǎo)通角 大小，調(diào)節(jié)流過所述NMOS場(chǎng)效應(yīng)管(321)的電流。
4.如權(quán)利要求3所述的光電式測(cè)色儀，其特征在于所述電源(321)與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(322)及數(shù)模轉(zhuǎn)換器(324)之間均設(shè)置有放大器(325)。
5.如權(quán)利要求2所述的光電式測(cè)色儀，其特征在于所述測(cè)試臺(tái)(11)上設(shè)置有雙向可 伸縮的用于固定待測(cè)物(4)的固定結(jié)構(gòu)(13)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種光電式測(cè)色儀，包括主機(jī)，所述主機(jī)上設(shè)置有測(cè)試臺(tái)；測(cè)色裝置，所述測(cè)色裝置固定設(shè)置在所述主機(jī)內(nèi)與所述測(cè)試臺(tái)對(duì)應(yīng)的位置上，所述測(cè)色裝置通過電纜與所述主機(jī)內(nèi)主控單元連接通訊，并通過光纖連接光源室；光源室，所述光源室固定設(shè)置在所述主機(jī)內(nèi)，所述光源室內(nèi)封閉設(shè)置有鎢燈，所述鎢燈通過穩(wěn)流電源供電，并通過所述光纖向所述測(cè)色裝置傳輸光。本發(fā)明測(cè)色裝置與光源室分離設(shè)置，并保持一定距離，且測(cè)色裝置及光源室均固定設(shè)置在主機(jī)內(nèi)，測(cè)色工作通過測(cè)試臺(tái)輔助完成，避免鎢燈溫升干擾測(cè)色裝置正常工作，且減少測(cè)色時(shí)的機(jī)械擾動(dòng)，使得本發(fā)明測(cè)色穩(wěn)定，測(cè)色精度及自動(dòng)化水大大提高。
文檔編號(hào)G01J3/50GK101975612SQ20101052610
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月25日
發(fā)明者徐小力, 王少紅, 谷玉海 申請(qǐng)人:北京信息科技大學(xué)