专利名称：电子罗维朋测色法及其检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子罗维朋测色法及其检测系统，尤其涉及应用颜色传感器，LED稳定光源进行颜色测量，并进行罗维朋值颜色换算的测色方法及其检测系统，属于利用光电检测技术领域。
背景技术：
19世纪英国颜色科学工作者约瑟夫.罗维朋提出罗维朋(Lovibond)颜色系统。以罗维朋颜色系统为测量原理的仪器叫罗维朋比色计，又叫罗维朋比较测色计或罗维朋色辉仪。罗维朋比色计是一种采用目视法对物体颜色进行测定的仪器，测量结果为罗维朋颜色值。罗维朋比色计广泛应用于各种有色液体的颜色测量，如食用油、脂类、糖浆、啤酒、液体化学用品等。罗维朋比色计操作简单、通俗易懂，价格低廉，目前在市场上占有垄断地位。罗维朋颜色系统与RGB(红绿蓝)颜色系统不同:以R(红)、Y(黄)、B(蓝)作为三原色，罗维朋比色计的测量方法是将待测样品和罗维朋标准色片组进行比色。罗维朋标准色片包括红色片、黄色片、蓝色片三种，每种都有一系列刻度值的标准色片。通过目视比色，不断调整三种色片的不同刻度组合，最终使待测样品和罗维朋色片组
合颜色完全一致。罗维朋值包括两种指标:“匹配标准值”与“表现色泽”，“匹配标准值”是指在测定颜色过程中三种色片的刻度值；“表现色泽”指被测物体的外观色泽，也就是人眼看到的颜色。例如，某样品测量结束后读取罗维朋色片组合分别是红色片5.5，黄色片23.0，蓝色片
2.0个罗维朋值，那么该样品的“匹配标准值”为:红5.5，黄23.0，蓝2.0 ;而“表现色泽”为:暗度2.0，红3.5，黄21.0，该颜色称为“暗黄橙色”。“表现色泽”的暗度是三种色片中数值最低的(上例中为2.0)，黄-红的复合色为橙色，在罗维朋体系中，所有的颜色归纳起来只有六种，即红、橙、黄、绿、蓝、紫。对其细分还可以分为:红橙、黄橙、黄绿、蓝绿、红紫、蓝紫。其中，红、黄、蓝由单种色片决定，橙、绿、紫分别由红-黄、黄-蓝、红-蓝两种色片决定。由以上的测量过程可知，罗维朋采用人工目视法，必须反复调整三种罗维朋色片合成比对颜色，缺点在于操作繁琐、自动化程度低、颜色组合方式复杂、劳动强度大、人工测量偏差大，重复性差。为了解决这些缺点，现有两种替代颜色测量方法:光电积分法和分光光度法。光电积分法原理是模拟人眼三刺激值特性，光源发出的光经过待测样品后分别通过一组三刺激值滤光片，射到光电探测器上，再对被测颜色光能量进行一次性积分测量，得到三刺激值。滤光片对光电探测器和照明光源进行滤色修正，使其分别与ClE标准观察者和标准照明体的相对光谱功率分布相一致，滤光片需满足卢瑟条件，但在实际应用中，不可能做到完全符合卢瑟条件，只能近似符合。为了解决光电积分测色过程中光源不稳定而进行补偿问题，中国发明专利“数字化光电油脂积分测色系统及其检测方法”(CN100458410C)公开了神经网络处理器实现的数字化光电油脂积分测色系统。分光光度法不直接测量颜色的三刺激值，而是通过测量光源(选用CIE推荐的标准光源)光谱功率分布、或物体反射、或折射光谱特性，计算得到颜色的三刺激值。分光光度法主要包含单色仪和探测器两个器件，通过单色仪将光源的复合光分离成单一光束，调整单色仪上波长标尺位置改变单色仪射出的光线波长；探测器的功能则是对单色仪分离出来的单一光束进行定量测量，从而得到待测样品相对于标准光谱反射率(或者透射率)曲线，最后通过积分计算求得颜色的三刺激值。以上两种颜色测量方法都采用分色测量再求积分原理，最后合成三刺激值颜色系统，由此设计的商用产品有:英国Tintometer公司的高精度光谱光度计PFX195，日本研制的KC-560联机自动光谱油脂颜色测定仪。这些仪器售价昂贵，环境要求高，使用范围局限于工厂或者实验室。另一种技术方案是采用计算机图像处理方法，该方法在每次测量前必须找到一个最佳特征值，操作较复杂，对操作者技能要求较高，同时对图像像素要求较高，需对图像进行补偿才能得到比较理想的结果。
发明内容
本发明电子罗维朋检测系统应用颜色传感器，LED稳定光源进行颜色测量，由LED光源、颜色传感器、比色皿、微处理器、光源恒流控制器、开关电源、显示器、按键、微型打印机组成。比色皿在LED光源和颜色传感器之间，待测样品放在比色皿中，LED光源发出的光线透过待测样品到达颜色传感器，LED光源、比色皿和颜色传感器构成了测量光路，为了避免环境光的影响，测量光路在检测时为暗室。颜色传感器采集待测样品的红、绿、蓝分量值，传送到微处理器进行处理，显示器显示测量结果的罗维朋值，按键控制检测系统操作，微型打印机打印输出测量结果。开关电源为检测系统提供稳定的直流电源，保证光源恒流控制器稳定的电压电流输出，而光源恒流控制器为LED光源提供稳定的恒流电源输出；采用光源恒流控制器增强对LED光源发光稳定度的控制，以增强发光稳定度，提高测色准确度。本发明电子罗维朋检测系统所用颜色传感器是红绿蓝三原色颜色传感器，自带红色、绿色、蓝色滤波片选通不同颜色的光线，测得红绿蓝颜色分量值。颜色传感器在使用之前、�？橹仄簟⒏还庠吹惹榭鱿陆邪灼胶猓髡丈壤咛宸椒ㄈ缦�:将空的试管放置在颜色传感器上方，空的试管上方放置一个白色光源，使入射光能够穿过试管照射到颜色传感器上，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，测得三种颜色分量值，根据以下公式计算各颜色分量校正因子:
权利要求
1.电子罗维朋检测系统，应用颜色传感器，LED稳定光源进行颜色测量，其特征在于: 由LED光源、颜色传感器、比色皿、微处理器、光源恒流控制器、开关电源、显示器、按键、微型打印机组成； 比色皿在LED光源和颜色传感器之间，待测样品放在比色皿中，LED光源发出的光线透过待测样品到达颜色传感器，LED光源、比色皿和颜色传感器构成了测量光路，为了避免环境光的影响，测量光路在检测时为暗室； 颜色传感器采集待测样品的红、绿、蓝分量值，传送到微处理器进行处理，显示器显示测量结果的罗维朋值，按键控制检测系统操作，微型打印机打印输出测量结果； 开关电源为检测系统提供稳定的直流电源，保证光源恒流控制器稳定的电压电流输出，而光源恒流控制器为LED光源提供稳定的恒流电源输出；采用光源恒流控制器增强对LED光源发光稳定度的控制，以增强发光稳定度，提高测色准确度； 所用颜色传感器是红绿蓝三原色颜色传感器，自带红色、绿色、蓝色滤波片选通不同颜色的光线，测得红绿蓝颜色分量值；颜色传感器在使用之前、�？橹仄�、更换光源等情况下进行白平衡，调整颜色比例，具体方法如下: 将空的试管放置在颜色传感器上方，空的试管上方放置一个白色光源，使入射光能够穿过试管照射到颜色传感器上，依次选通红色、绿色和蓝色滤波器，测得三种颜色分量值，根据以下公式计算各颜色分量校正因子:
2.电子罗维朋测色法，其特征在于: 基于颜色分量比例进行红绿蓝颜色到罗维朋颜色换算，颜色分量比例计算公式如下:
全文摘要
本发明公开了由LED光源、颜色传感器、比色皿、微处理器、光源恒流控制器、开关电源、显示器、按键、微型打印机组成的电子罗维朋检测系统；颜色传感器经过白平衡校正；本发明测色法基于颜色分量比例进行红绿蓝颜色到罗维朋颜色换算，包括标定和测量两个过程。本发明系统只需一次测色就能得到结果，检测速度快；和经典罗维朋方法结果存在很好相关性；结构紧凑、成本低、重复性好、性能稳定，是经典罗维朋检测仪更新替代产品，具有广阔应用前景。另外，本发明和经典罗维朋方法相比，还具有测量结果唯一性好的优点，有效避免了由于人工视觉误差造成存在多个罗维朋测量结果的缺点，有效提高了罗维朋测色方法的客观性和科学性。
文档编号G01J3/46GK103196559SQ201310067860
公开日2013年7月10日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者邢建国 申请人:邢建国
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