专利名称：手握式网点密度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及印刷控制和电子测量领域，且特别涉及一种手握式网点密度计。
背景技术：
传统的网点密度计大多只能测量透射式底稿，且测量精度不够，体积较大，携带不 方便，在对质量控制要求高的行业中一般无法达到要求。运用反射测量原理不仅可以测量 反射式底稿，而且可测量透射式底稿，并且提供了测量色度的功能。 本发明主要是将反射原理应用于印刷控制中对于网点、密度、色度等参数的测量， 研究涉及的主要领域有印刷控制的反射测量理论，反射式光学仪器的设计理论，光电信号 的放大、滤波、模数转换，以及测量控制系统的设计理论及技术等。
发明内容
本发明提出一种手握式网点密度计，用于测量印版网点的面积，密度值，色度值，
反射率等等，操作简单方便，且具有非常高的测量精度和很宽的测量范围。 为了达到上述目的，本发明提出一种手握式网点密度计，包括前端光学部分和后
端电学测量部分，其中前端光学部分包括环形脉冲光源，第一偏振片、第二偏振片，旋转滤
色轮和光探测器；所述环形脉冲光源、第二偏振片，旋转滤色轮和光探测器位于所述第一偏
振片的同一侧，其中所述环形脉冲光源与所述第一偏振片成第一角度，所述第二偏振片与
第一偏振片平行设置并位于第一偏振片和旋转滤色轮之间，旋转滤色轮位于第二偏振片和
光探测器之间，所述第二偏振片的偏振方向与第一偏振片的偏振方向垂直，二者构成偏振系统。 进一步的，所述环形脉冲光源由后端电学测量部分控制，测量时发出脉冲光，其光 谱范围为400-700nm，光谱间距为10nm。 进一步的，所述环形脉冲光源包括多个发光二极管光源。 进一步的，所述多个发光二极管光源之间的角度为0度 90度。 进一步的，所述环形脉冲光源与所述第一偏振片所形成的第一角度为45度。 进一步的，所述环形脉冲光源设置有可调光圈，所述可调光圈孔径在2-6mm之间切换。 进一步的，所述环形脉冲光源外表面设置有压力反馈传感器，其在获得一定的压 力后，反馈一个信号给后端电学测量部分，后端电学测量部分根据所述信号的变化驱动环 形脉冲光源的亮度改变以改善测量的重复性。 进一步的，所述旋转滤色轮用来完成分光式测量，采用动态旋转测量方式，用以同 时测量所有角度，由控制器驱动微型电机带动滤色轮进行分光。 进一步的，所述光探测器采用蓝光增强硅光电二极管，呈阵列型排布，用以进行多 角度转换测量。 进一步的，所述光探测器采用金属环屏蔽方式，防止电磁干扰，内部壳体涂抹金属漆屏蔽。 进一步的，所述后端电学测量部分包括相互电性连接的 互阻放大电路，滤波电路，充电电路，信号处理部分，控制部分，电源供电部分，液 晶显示驱动部分，存储器。 进一步的，所述互阻放大器电路利用负反馈技术降低输入阻抗，将前端光学部分 送来的光电流信号转变为电压信号，其具有自动放大增益电路，自动改变放大增益，确保光 电流被适当的放大。 进一步的，所述滤波电路采用低通滤波，有效消除环境噪声，确保信号纯净。
进一步的，所述信号处理部分采样模拟信号，并进行相关的数学运算处理。
进一步的，所述控制部分负责驱动环形脉冲光源，控制驱动旋转滤色轮，控制液晶 显示驱动部分的显示输出。 本发明提出的手握式网点密度计，采用微控制技术，功耗极低，一次充电能进行 一万多次以上的测量，使用便携式设计因此不需外接交流电源；其测量准确，读数方便，可 以同时测量网点和密度值，既能测量透射式底稿也能测量反射底稿；其可以直接与上位机 进行通讯，便于用户数据管理；测量范围可以达到0-2. 6，测量精度比传统的提高一个数量 级；采用多个LED环形脉冲光源，改变了传统密度仪使用卤素灯加装滤色片的旧技术。
图1所示为本发明较佳实施例的手握式网点密度计前端光学部分结构图。
图2 图3所示为本发明较佳实施例的环形脉冲光源结构图。
图4所示为本发明较佳实施例的互阻放大器电路。
图5所示为本发明较佳实施例的低通滤波器电路。
图6所示为本发明较佳实施例的数字信号处理电路。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
本发明主要是将反射原理应用于印刷控制中对于网点、密度等参数的测量，研究 涉及的主要领域有印刷控制的测量理论，反射式光学仪器的设计理论，光电信号的放大、滤 波、转换，以及测量控制系统的设计理论及技术等。 请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的手握式网点密度计结构图。本发明 提出的手握式网点密度计，包括前端光学部分和后端电学测量部分，其中前端光学部分包 括环形脉冲光源100、第一偏振片200、第二偏振片300、旋转滤色轮400和光探测器500， 可调光圈600，压力反馈传感器700。所述环形脉冲光源100、第二偏振片300，旋转滤色轮 400和光探测器500位于所述第一偏振片200的同一侧，其中所述环形脉冲光源100与所述 第一偏振片200成第一角度，所述第二偏振片300与第一偏振片200平行设置并位于第一 偏振片200和旋转滤色轮400之间，旋转滤色轮400位于第二偏振片300和光探测器500 之间，所述第二偏振片300的偏振方向与第一偏振片200的偏振方向垂直，二者构成偏振系 统。 所述环形脉冲光源100由后端电学测量部分控制，测量时发出脉冲光，其光谱范
4围为400-700nm，光谱间距为10nm。所述环形脉冲光源100设置有可调光圈600，所述可调 光圈600孔径在2-6mm之间切换。 所述环形脉冲光源100外表面设置有压力反馈传感器700，其在获得一定的压力
后，反馈一个信号给后端电学测量部分，后端电学测量部分根据所述信号的变化驱动环形
脉冲光源100的亮度改变以改善测量的重复性，尤其是在弹性表面或者曲面上。 所述旋转滤色轮400用来完成分光式测量，采用动态旋转测量方式，用以同时测
量所有角度，由控制器驱动微型电机带动旋转滤色轮400进行分光，可以大大增强光谱的
分辨率，在可见光范围内，可以将传统的16个测量波段提高到28甚至30个，使得测量结果
更加精确，动态旋转测量消除了以前所有传统仪器所需的快门系统，精确的电机速度和位
置控制可以完全满足各种角度的测量要求。 所述光探测器500采用蓝光增强硅光电二极管，呈阵列型排布，用以进行多角度 转换测量。进一步的，所述光探测器500采用金属环屏蔽方式，防止电磁干扰，内部壳体涂 抹金属漆屏蔽。 再请参考图2 图3，图2 图3所示为本发明较佳实施例的环形脉冲光源结构
图。所述环形脉冲光源ioo包括多个发光二极管光源，所述多个发光二极管光源之间的角
度为0度 90度(图中所示为40度的示意图)，所述环形脉冲光源100与所述第一偏振片 200所形成的第一角度为45度。 所述后端电学测量部分包括相互电性连接的互阻放大电路，滤波电路，充电电 路，信号处理部分，控制部分，电源供电部分，液晶显示驱动部分，存储器。所述互阻放大器 电路(请参考图4)利用负反馈技术降低输入阻抗，将前端光学部分送来的光电流信号转变 为电压信号，其具有自动放大增益电路，自动改变放大增益，确保光电流被适当的放大。
所述滤波电路采用低通滤波，有效消除环境噪声，确保信号纯净(请参考图5)。所 述信号处理部分采样模拟信号，并进行相关的数学运算处理(请参考图6)。进一步的，所述 控制部分负责驱动环形脉冲光源，控制驱动旋转滤色轮，控制液晶显示驱动部分的显示输 出。 再请参考图1，当用户将仪器测量头按下时，控制系统接收到按键指令而后驱动环 形脉冲光源100工作。环形脉冲光源100发出的全反射光10经过第一偏振片200后变为 偏振光20，偏振光20分为两束，第一偏振光30直接在墨层500表面反射，这束光通过第二 偏振片300时，由于第二偏振片300的偏振方向与第一偏振片200恰好垂直，所以这束光完 全不能通过而被阻断，这就消除了墨层800表面反射的影响，提高了测量精度，而第二偏振 光40通过墨层800被反射的光，由于在墨层800中失去了偏振性，所以在通过第二偏振片 300时，变为偏振光而通过，这束光经旋转滤色轮400分光后被光探测器500接受，转化为电 流。电流信号经互阻放大器(如图4)变为电压信号，然后经滤波器(如图5)处理送入数 字信号处理电路(如图6)进行数学运算，最后经由液晶显示器输出结果。
综上所述，本发明设计的网点密度仪是一种由充电电池驱动的手握式网点密度 计。它的功能非常简单易用。它以非常高的测量精度，测量胶印印版网点的面积，在印刷与 非印刷部分可以有IOOO级的分辨率。它使用多达9路的光学照射系统，可以消除网点的颗 粒度，对比度和颜色。不仅可以测量反射网点(印版，纸张)的面积，也可以测透射(软片) 的网点面积，所以它们不仅是CTP的网点线性化的标定工具，也是一个从印前到印后的非常好的测量工具。它可以帮助用户跟踪从软片到印版直至到纸张的网点面积的变化情况。 仪器输出数据十分迅速，可在2秒内完成一次完整的测量。 仪器内部配备有便携式环形脉冲光源，采用低功耗的电路设计驱动LED，为便于处 理微弱光信号，特别设计了基于反射式测量理论的前端光学模块。采用集成USB控制器的 单片机作为处理器更加方便同上位机进行数据通讯和交换。 控制器和数据处理电路将测量数据保存至储存器，可以保存最多200组样本数 据，数据以光谱格式存储，可以方便的计算三剌激值，反射率，密度值等。本发明提出的手握 式网点密度计，采用微控制技术，功耗极低，一次充电能进行一万多次以上的测量，使用便 携式设计因此不需外接交流电源；其测量准确，读数方便，可以同时测量网点和密度值，既 能测量透射式底稿也能测量反射底稿；具备网络通讯接口可以直接与上位机进行通讯，便 于用户进行高级数据管理；密度值的测量范围可以达到0-2. 6，网点和密度的测量精度比 传统仪器的测量结果提高一个数量级；采用多个LED组合的环形脉冲光源，并且使用微型 电机带动滤色轮旋转的动态测量技术，彻底改变了传统密度测量仪器使用卣素灯加装滤色 片的旧技术。 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种手握式网点密度计，其特征在于，包括前端光学部分和后端电学测量部分，其中前端光学部分包括环形脉冲光源，第一偏振片、第二偏振片，旋转滤色轮和光探测器；所述环形脉冲光源、第二偏振片，旋转滤色轮和光探测器位于所述第一偏振片的同一侧，其中所述环形脉冲光源与所述第一偏振片成第一角度，所述第二偏振片与第一偏振片平行设置并位于第一偏振片和旋转滤色轮之间，旋转滤色轮位于第二偏振片和光探测器之间，所述第二偏振片的偏振方向与第一偏振片的偏振方向垂直，二者构成偏振系统。
2. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述环形脉冲光源由后端 电学测量部分控制，测量时发出脉冲光，其光谱范围为400-700nm，光谱间距为10nm。
3. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述环形脉冲光源包括多 个发光二极管光源，其中所述多个发光二极管光源之间的角度为0度 90度。
4. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述环形脉冲光源与所述 第一偏振片所形成的第一角度为45度。
5. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述环形脉冲光源设置有 可调光圈，所述可调光圈孔径在2-6mm之间切换。
6. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述环形脉冲光源外表面 设置有压力反馈传感器，其在获得一定的压力后，反馈一个信号给后端电学测量部分，后端 电学测量部分根据所述信号的变化驱动环形脉冲光源的亮度改变以改善测量的重复性。
7. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述旋转滤色轮用来完成 分光式测量，采用动态旋转测量方式，用以同时测量所有角度，由控制器驱动微型电机带动 滤色轮进行分光。
8. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述光探测器采用蓝光增 强硅光电二极管，呈阵列型排布，用以进行多角度转换测量，所述光探测器采用金属环屏蔽 方式，防止电磁干扰，内部壳体涂抹金属漆屏蔽。
9. 根据权利要求1所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述后端电学测量部分包 括相互电性连接的互阻放大电路，滤波电路，充电电路，信号处理部分，控制部分，电源供电部分，液晶显 示驱动部分，存储器。
10. 根据权利要求9所述的手握式网点密度计，其特征在于，所述互阻放大器电路利用 负反馈技术降低输入阻抗，将前端光学部分送来的光电流信号转变为电压信号，其具有自 动放大增益电路，自动改变放大增益，确保光电流被适当的放大；所述滤波电路采用低通滤 波，有效消除环境噪声，确保信号纯净；所述信号处理部分采样模拟信号，并进行相关的数 学运算处理；所述控制部分负责驱动环形脉冲光源，控制驱动旋转滤色轮，控制液晶显示驱 动部分的显示输出。
全文摘要
本发明提出一种手握式网点密度计，包括前端光学部分和后端电学测量部分，其中前端光学部分包括环形脉冲光源，第一偏振片、第二偏振片，旋转滤色轮和光探测器；所述环形脉冲光源、第二偏振片，旋转滤色轮和光探测器位于所述第一偏振片的同一侧，其中所述环形脉冲光源与所述第一偏振片成第一角度，所述第二偏振片与第一偏振片平行设置并位于第一偏振片和旋转滤色轮之间，旋转滤色轮位于第二偏振片和光探测器之间，所述第二偏振片的偏振方向与第一偏振片的偏振方向垂直，二者构成偏振系统。本发明提出一种手握式网点密度计，用于测量胶印印版网点的面积，功能简单易用，并且具有非常高的测量精度。
文档编号G01J3/46GK101694377SQ20091005627
公开日2010年4月14日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者仝芳轩, 周正仙, 席刚, 李旭, 皋魏 申请人:上海华魏光纤传感技术有限公司;