专利名称：一种便携光电式测色仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测色仪，特别是关于一种便携光电式测色仪。
背景技术：
目前，便携式测色仪多为光电积分式结构，采用积分球作为光感系统。在进行颜色测量时，需要首先将测头放到黑筒上，测头采集到无颜色信息后，传输给主机，作为“黑”的基准处理，即调黑；然后将测头对准标准白板，测头采集到标准白板信息后，传输给主机，作为“白”的基准处理，即调白；然后再将测头对准被测物品，采集被测物品的颜色信息，主机通过对比被测物品与“白、黑”的基准，可以得出被测物品的颜色数值。这种光电积分式测
色仪不但测色步骤烦琐，增加操作人员负担，还会因为增加测色环节而导致增加误差，例如对标准白板的测量距离、角度等因素都会因为操作者不同而受到不同程度影响，从而降低测色的精度。另外，目前的光电积分式测色仪光感系统与信号转换系统均为分立式设计，即光感系统位于测头中，而信号转换系统则位于主机中，光感系统与信号转换系统之间的信号传输通过多芯屏蔽电缆进行连接，使得测头与主机的尺寸及其之间的位置受到限制。最后，由于信号转换系统与信号处理系统均位于主机中，各种信号之间会发生干扰，影响测色的稳定性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种减少人为介入测色步骤，结构简单，能有效提高测色自动化水平及精度、稳定性的便携光电式测色仪。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种便携光电式测色仪，其特征在于它包括用于测试被测样品的测头，以及对所述测头进行控制并进行测试结果显示的主机，所述测头通过线缆与所述主机连接；所述主机内存储有对所述便携光电式测色仪的预先标定值；所述测头包括钨灯光源、光感单元、信号调理及模数转换单元和用于容置所述钨灯光源、光感单位、信号调理及模数转换单元的壳体；所述光感单元包括聚光导光筒、积分球、三个颜色传感器和辅助硅光电池；所述光源发出的光信号经所述聚光导光筒后转变为平行光，照射在所述被测样品上；所述被测样品的反射光信号进入所述积分球内进行漫反射，漫反射后的反射光信号经设置在所述积分球球腔壁面上的所述三个颜色传感器转换为电流信号，并传输至所述信号调理及模数转换单元内；所述辅助硅光电池设置在所述积分球和壳体之间，采集工作时产生的暗电流，并将采集到的暗电流发送至所述信号调理及模数转换单元内；所述信号调理及模数转换单元将接收到的电流信号放大、并转换为数字信号后，经所述线缆传输至所述主机内，与所述主机内存储的预先标定值进行计算得到所述被测样品的三刺激数值。所述聚光导光筒由隔热玻璃、胶合透镜和导光筒构成，所述导光筒中安装用于滤除红外光的隔热玻璃，所述胶合透镜由正、负透镜组合而成。所述三个颜色传感器均由滤色片和硅光电池组成，所述三个滤色片分别接收经所述积分球漫反射后的红、绿、蓝三种颜色光信号，由所述硅光电池将光信号转换为电流信号。所述信号调理及模数转换单元包括4路均由两级运算放大器和模数转换器构成的电路，所述4路电路分别用于接收所述三个颜色传感器和辅助硅光电池传输至的电流信号，并且所述4路电路并联连接到所述线缆上；每一路电路的第一级运所述算放大器将接收到的电流信号转换为电压信号，第二级所述运算放大器将前一级所述运算放大器输出的电压信号放大后输入所述模数转换器内，转换为数字信号，并输入所述主机内进行计算。所述主机包括系统电源、钨灯供电电源、控制电路和用于显示结果及操作的触摸液晶屏；所述系统电源采用15W、6. 5V开关电源，为所述便携光电式测色仪供电；所述钨灯供电电源由所述系统电源供电，为所述钨灯光源稳定工作提供横流电源；所述控制电路连接所述测头中的信号调理及模数转换单元，控制其工作；所述控制电路中的单片机采用型号为STM32F103RBT6的单片机，所述单片机采用GPIO模拟IIC连接所述测头，通过UART串行口连接所述触摸液晶屏。所述控制电路中的单片机接收所述信号调理及模数转换单元发送至的4路数字信号，与所述主机内预先存储的便携光电式测色仪标定值进行计算，得到所述被测样品的三刺激数值。所述钨灯供电电源包括C8051F410单片机和恒流控制电路，所述C8051F410单片机控制所述恒流控制电路向所述钨灯光源提供稳定的恒流源。所述主机内根据标定值及测量值得到所述被测样品三刺激数值X、Y、Z的公式为
权利要求
1.一种便携光电式测色仪，其特征在于它包括用于测试被测样品的测头，以及对所述测头进行控制并进行测试结果显示的主机，所述测头通过线缆与所述主机连接；所述主机内存储有对所述便携光电式测色仪的预先标定值； 所述测头包括钨灯光源、光感单元、信号调理及模数转换单元和用于容置所述钨灯光源、光感单位、信号调理及模数转换单元的壳体；所述光感单元包括聚光导光筒、积分球、三个颜色传感器和辅助硅光电池；所述光源发出的光信号经所述聚光导光筒后转变为平行光，照射在所述被测样品上；所述被测样品的反射光信号进入所述积分球内进行漫反射，漫反射后的反射光信号经设置在所述积分球球腔壁面上的所述三个颜色传感器转换为电流信号，并传输至所述信号调理及模数转换单元内；所述辅助硅光电池设置在所述积分球和壳体之间，采集工作时产生的暗电流，并将采集到的暗电流发送至所述信号调理及模数转换单元内；所述信号调理及模数转换单元将接收到的电流信号放大、并转换为数字信号后，经所述线缆传输至所述主机内，与所述主机内存储的预先标定值进行计算得到所述被测样品的三刺激数值。
2.如权利要求I所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述聚光导光筒由隔热玻璃、胶合透镜和导光筒构成，所述导光筒中安装用于滤除红外光的隔热玻璃，所述胶合透镜由正、负透镜组合而成。
3.如权利要求I所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述三个颜色传感器均由滤色片和硅光电池组成，所述三个滤色片分别接收经所述积分球漫反射后的红、绿、蓝三种颜色光信号，由所述硅光电池将光信号转换为电流信号。
4.如权利要求2所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述三个颜色传感器均由滤色片和硅光电池组成，所述三个滤色片分别接收经所述积分球漫反射后的红、绿、蓝三种颜色光信号，由所述硅光电池将光信号转换为电流信号。
5.如权利要求I或2或3或4所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述信号调理及模数转换单元包括4路均由两级运算放大器和模数转换器构成的电路，所述4路电路分别用于接收所述三个颜色传感器和辅助硅光电池传输至的电流信号，并且所述4路电路并联连接到所述线缆上；每一路电路的第一级运所述算放大器将接收到的电流信号转换为电压信号，第二级所述运算放大器将前一级所述运算放大器输出的电压信号放大后输入所述模数转换器内，转换为数字信号，并输入所述主机内进行计算。
6.如权利要求I或2或3或4所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述主机包括系统电源、钨灯供电电源、控制电路和用于显示结果及操作的触摸液晶屏；所述系统电源采用15W、6. 5V开关电源，为所述便携光电式测色仪供电；所述钨灯供电电源由所述系统电源供电，为所述钨灯光源稳定工作提供横流电源；所述控制电路连接所述测头中的信号调理及模数转换单元，控制其工作；所述控制电路中的单片机采用型号为STM32F103RBT6的单片机，所述单片机采用GPIO模拟IIC连接所述测头，通过UART串行口连接所述触摸液晶屏。
7.如权利要求6所述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述控制电路中的单片机接收所述信号调理及模数转换单元发送至的4路数字信号，与所述主机内预先存储的便携光电式测色仪标定值进行计算，得到所述被测样品的三刺激数值。
8.如权利要求6述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述钨灯供电电源包括C8051F410单片机和恒流控制电路，所述C8051F410单片机控制所述恒流控制电路向所述钨灯光源提供稳定的恒流源。
9.如权利要求I或2或3或4述的一种便携光电式测色仪，其特征在于所述主机内根据标定值及测量值得到所述被测样品三刺激数值X、Y、Z的公式为
全文摘要
本发明涉及一种便携光电式测色仪，它包括被测样品、测头和主机，主机内存储有对测色仪的预先标定值；测头包括钨灯光源、光感单元、信号调理及模数转换单元和壳体；光感单元包括聚光导光筒、积分球、三个颜色传感器和辅助硅光电池；光源发出的光信号经聚光导光筒后转变为平行光照在被测样品上；被测样品的反射光信号进入积分球内进行漫反射后的反射光信号，经设置在积分球球腔壁面上的三个颜色传感器转换为电流信号，传输至信号调理及模数转换单元；辅助硅光电池设置在积分球和壳体之间，采集工作时产生的暗电流，并将暗电流发送至信号调理及模数转换单元内；信号调理及模数转换单元将接收到的电流信号处理后传输至主机内，与预先标定值进行计算得到被测样品的三刺激数值。
文档编号G01J3/02GK102809432SQ201210303608
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月23日 优先权日2012年8月23日
发明者徐小力, 谷玉海, 王少红 申请人:北京信息科技大学