基于光电积分法的织物颜色在线检测系统及检测方法与流程

本发明属于颜色检测技术领域，具体涉及一种基于光电积分法的织物颜色在线检测系统，本发明还涉及一种基于光电积分法的织物颜色在线检测系统的检测方法。

背景技术：

在纺织印染领域，颜色是企业管控成品质量的重要指标，预防和控制色差技术是难点和关键点，目前，许多印染企业对色差控制还是采取离线方式并且由人工对色，这种方式存在很多缺点：人工目测的方式不仅耗费劳动力，并且目测不能准确地判定色差，常常会出现误判，采取离线检测不能及时发现生产问题从而产生大量的资源浪费。

随着市场对纺织品质量要求的提高和高新技术的发展，仪器测色已逐渐取代传统的人工方法。目前，分光光度计是纺织品颜色测控最常用的设备。这种测色方法精度高，但存在测量对象限制多、效率低、价格昂贵等不足。

因此，高效、准确的在线色差测量方式是我国染整行业急需解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于光电积分法的织物颜色在线检测系统，解决了现有技术中存在的人工检测误差大，设备检测对象限制多、效率低、价格昂贵的问题。

本发明的另一目的是提供一种基于光电积分法的织物颜色在线检测系统的检测方法。

本发明所采用的第一技术方案是，基于光电积分法的织物颜色在线检测系统，包括置于黑箱内的沿被测织物前进方向依次设置的4个导向辊，位于上部的一对导向辊位于同一水平面上，位于下部的一对导向辊也位于同一水平面上，上下两对导向辊相互平行，位于上部的一对导向辊之间的中间位置上方还设置有d50环形光源，d50环形光源上方依次设置有远心镜头和xyz三刺激值传感器，xyz三刺激值传感器与嵌入式控制器连接，嵌入式控制器还通过can总线与位于黑箱外部的工控机实现通讯连接。

本发明第一技术方案的特点还在于，

xyz三刺激值传感器为艾迈斯半导体ams的16位xyz三刺激颜色传感器as73211，远心镜头为大恒光电gco-2302+gco-2306型号的镜头。

本发明所采用的第二技术方案是，一种利用基于光电积分法的织物颜色在线检测系统的检测方法，被测织物沿前进方向经过导向辊导向后，当经过d50环形光源下方时，d50环形光源发出的光线在被测织物表面发生漫反射，反射光经过远心镜头后到达xyz三刺激值传感器，嵌入式控制器从xyz三刺激值传感器取出xyz三刺激值并结合d50环形光源的参考xyz三刺激值，经过运算转化到l^*a^*b^*颜色空间中，嵌入式控制器将最终结果通过can总线通讯传至工控机，工控机实时的将最终检测结果和该织物品种的标准颜色的l^*a^*b^*值对比，计算出色差δe^*ab，并将实时的δe^*ab与时间t绘制出一条曲线，从而反应出该织物品种在生产过程中的颜色波动情况，并依据该结果对生产设备及时做出调整。

本发明第二技术方案的特点还在于，

xyz三刺激值到l^*a^*b^*颜色空间数据的转化过程具体如下：

l^*a^*b^*颜色空间中，明度l^*和色品坐标a^*、b^*的计算公式为：

式中：x0，y0，z0为标准光源照射到完全漫反射面上的三刺激值，通过查询《常用标准光源的散三刺激值》得到d50标准光源在10°视场下的三刺激为：x0＝96.72，y0＝100，z0＝81.43，带入后即得到xyz三刺激值到l^*a^*b^*颜色空间数据转换结果。

xyz三刺激值传感器的测量精度为即

通过对方程组(1)进行全微分，得方程式(2)

将dx、dy、dz带入方程式(2)中得到l^*a^*b^*的精度表达式，如公式(3)所示：

将(3)式代入色差计算公式(4)中，即得色差精度表达式：

从公式(3)中可看出，当x、y、z接近x0、y0、z0时，δl^*＝5.9/100＝0.059，δa^*≈0.0000085，δb^*≈-0.0000228，带入式(4)得即系统色差精度为0.059。

本发明的有益效果是，基于光电积分法的织物颜色在线检测系统，选取16位新型xyz三刺激颜色传感器，搭配远心镜头，以及d50标准照明体，在标准色卡下读取xyz三刺激值并进行校准，校准后对目标织物进行在线测量，测量得到xyz三刺激值，转化为cie推荐的主要用于纺织印染等表面色料工业的l^*a^*b^*颜色空间中，最后将数据上传至电脑做分析处理。本发明可实现织物颜色的快速、准确和客观、在线不间断检测，及时发现织物的颜色变化，高效检测，为纺织品颜色管理提供基础数据。

附图说明

图1是本发明基于光电积分法的织物颜色在线检测系统的结构示意图。

图中，.xyz三刺激值传感器，2.远心镜头，3.d50环形光源，4.被测织物，5.导向辊，6.黑箱，7.嵌入式控制器，8.工控机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明基于光电积分法的织物颜色在线检测系统，结构如图1所示，包括置于黑箱6内的沿被测织物4前进方向依次设置的4个导向辊5，位于上部的一对导向辊5位于同一水平面上，位于下部的一对导向辊5也位于同一水平面上，上下两对导向辊5相互平行，位于上部的一对导向辊5之间的中间位置上方还设置有d50环形光源3，d50环形光源3上方依次设置有远心镜头2和xyz三刺激值传感器1，xyz三刺激值传感器1与嵌入式控制器7连接，嵌入式控制器7还通过can总线与位于黑箱6外部的工控机8实现通讯连接。

xyz三刺激值传感器1为艾迈斯半导体ams的16位xyz三刺激颜色传感器as73211，远心镜头2为大恒光电gco-2302+gco-2306型号的镜头。

一种利用基于光电积分法的织物颜色在线检测系统的检测方法，被测织物4沿前进方向经过导向辊5导向后，当经过d50环形光源3下方时，d50环形光源3发出的光线在被测织物4表面发生漫反射，反射光经过远心镜头2后到达xyz三刺激值传感器1，嵌入式控制器7从xyz三刺激值传感器1取出xyz三刺激值并结合d50环形光源3的参考xyz三刺激值，经过运算转化到l^*a^*b^*颜色空间中，嵌入式控制器7将最终结果通过can总线通讯传至工控机8，工控机8实时的将最终检测结果和该织物品种的标准颜色的l^*a^*b^*值对比，计算出色差δe^*ab，并将实时的δe^*ab与时间t绘制出一条曲线，从而反应出该织物品种在生产过程中的颜色波动情况，并依据该结果对生产设备及时做出调整。

其中，xyz三刺激值到l^*a^*b^*颜色空间数据的转化过程具体如下：

l^*a^*b^*颜色空间中，明度l^*和色品坐标a^*、b^*的计算公式为：

式中：x0，y0，z0为标准光源照射到完全漫反射面上的三刺激值，通过查询如表1所示的《常用标准光源的散三刺激值》得到d50标准光源在10°视场下的三刺激为：x0＝96.72，y0＝100，z0＝81.43，带入后即得到xyz三刺激值到l^*a^*b^*颜色空间数据转换结果。

表1常用标准光源的散三刺激值

其中，xyz三刺激值传感器(1)的测量精度为即

通过对方程组(1)进行全微分，得方程式(2)

将dx、dy、dz带入方程式(2)中得到l^*a^*b^*的精度表达式，如公式(3)所示：

将(3)式代入色差计算公式(4)中，即得色差精度表达式：

从公式(3)中可看出，当x、y、z接近x0、y0、z0时，δl^*＝5.9/100＝0.059，δa^*≈0.0000085，δb^*≈-0.0000228，带入式(4)得即系统色差精度为0.059。

由于xyz接近光源白光的时候，x/x0、y/y0、z/z0的比值是最接近1的，其他颜色的xyz只可能比光源的x0y0z0小，也就是说x/x0,y/y0,z/z0永远都是小于1的，带入公式(3)计算出的δl^*δa^*δb^*都比会比按白光的xyz计算出来的小，因此白光色差即为最大误差，系统色差精度最大位0.059。