一種自動檢測光柱鐳射紙光柱傾斜角度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種自動檢測光柱鐳射紙光柱傾斜角度的方法，用于自動測量鐳射紙 的光柱與顏色測量平臺（即顏色測量儀器）間的夾角。通過搭建的專用鐳射紙張顏色測量 平臺，可固定顏色測量儀器和待測紙張的位置，通過顏色測量儀器采集到測量點(diǎn)的顏色值， 計算出光柱鐳射紙張的光柱與顏色測量平臺（即顏色測量儀器）間的相對傾斜角度，同時 可識別光柱鐳射紙張的光柱周期，從而實(shí)現(xiàn)鐳射紙張光柱傾斜角度的自動檢測。旋轉(zhuǎn)測量 平臺，校正角度，使得在進(jìn)行光柱鐳射紙標(biāo)樣和測試樣的質(zhì)量檢測時，將所有待測樣品統(tǒng)一 定位到光柱鐳射紙相對應(yīng)的位置進(jìn)行采樣、比對、分析。
【背景技術(shù)】
[0002] 在對光柱鐳射紙進(jìn)行顏色測量時，由于鐳射紙的亮彩虹效果，采用普通的印刷品 顏色測量方法會帶來較大的測量誤差。陳華培等人提出了一種光柱鐳射紙的顏色測量方法 (CN103575399B)，提出需在保持分光光度計測量光孔平面與測量紙基平面夾角不變的基礎(chǔ) 上進(jìn)行標(biāo)樣和測試樣垂直光柱方向和沿著光柱方向不同位置的色差比較，但這種方法需要 人工操作，同時需要判定鐳射紙的光柱位置，不適合大樣本數(shù)據(jù)采集。黃敏等人提出了一種 光柱鐳射紙張顏色和光柱質(zhì)量自動檢測系統(tǒng)（CN204373781U)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)光柱鐳射紙的 顏色自動測量。但在實(shí)際測量時，由于紙張的裁切誤差或者紙張本身的質(zhì)量問題，將標(biāo)樣和 測試樣放置在測量平臺上時，紙張的光柱與測量平臺（即測量儀器）的夾角并不能做到絕 對的平行或垂直，這會對顏色色度值的測量、比較產(chǎn)生影響。目前對光柱紙張和測量儀器相 對夾角主要依據(jù)視覺評判和人為操作，工作效率較低，同時容易引起人為操作誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于確定一種方法，用于自動檢測光柱鐳射紙張的光柱與測量平臺 (即顏色測量儀器）間的相對傾斜角度，保證儀器測量方向與紙張的光柱方向垂直，從而更 加精確地進(jìn)行后續(xù)質(zhì)量評價，提高測量精度。通過本方法可以較為精確地判斷光柱在鐳射 紙張上的具體位置和紙張光柱與測量平臺（或測量儀器）間的相對夾角，進(jìn)而旋轉(zhuǎn)光柱鐳 射紙，將紙張的光柱方向與測量平臺保持平行（或垂直）進(jìn)行顏色測量。該方法可實(shí)現(xiàn)將 所有待測樣品統(tǒng)一定位到光柱鐳射紙相對應(yīng)的位置進(jìn)行采樣、比對、分析，在保證測量數(shù)據(jù) 準(zhǔn)確的同時，可保證標(biāo)樣和測試樣的顏色色度值具有可比性。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0005] -種自動檢測鐳射紙張光柱傾斜角度的方法，包括如下步驟：
[0006] (1)采用顏色測量自動檢測系統(tǒng)，在測量平臺上放置并固定待測光柱鐳射紙張；
[0007] (2)在計算機(jī)的控制模塊中設(shè)定顏色測量儀器在測量平臺上水平方向的相鄰測量 點(diǎn)間距s，測量點(diǎn)數(shù)量η和沿垂直方向的測量點(diǎn)間的行間距h;
[0008] (3)通過計算機(jī)自動控制顏色測量儀器沿著測量平臺水平方向X和垂直方向Y的 位移、定位和測量，讀取被測樣品在不同位置的顏色信息；且垂直方向至少采集兩行測量 點(diǎn)，每行采集相同數(shù)量的數(shù)據(jù)，且起始位置在同一垂直方向上；
[0009] (4)由計算機(jī)的數(shù)據(jù)分析模塊對儀器測量得到的光柱鐳射紙張在測量平臺X水平 方向的顏色色度值進(jìn)行分析計算，確定兩行測量點(diǎn)中每行采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)在L*值或a*值或b* 值最大或最小處所對應(yīng)的兩個距離最近的采樣點(diǎn)的編號a和b;
[0010] (5)由點(diǎn)間距、行間距和兩個采樣點(diǎn)的編號計算光柱需旋轉(zhuǎn)的角度；
[0011] (6)手動調(diào)整需旋轉(zhuǎn)的角度，或自動驅(qū)動測量平臺旋轉(zhuǎn)α角度，從而帶動光柱鐳 射紙張隨平臺一起旋轉(zhuǎn)α角度。
[0012] 步驟（1)中，顏色測量自動檢測系統(tǒng)主要由定位傳感器、顏色測量儀器、控制執(zhí)行 裝置、測量平臺和計算機(jī)等組成，所述的顏色測量儀器設(shè)置于測量平臺的上方，所述的顏色 測量儀器與控制執(zhí)行裝置相連接，所述的顏色測量儀器與控制執(zhí)行裝置分別與計算機(jī)相連 接；所述的定位傳感器設(shè)置于顏色測量儀器的上方，分別與顏色測量裝置和計算機(jī)相連接。
[0013] 所述的顏色測量儀器為漫反射式分光光度計，相應(yīng)地，顏色測量儀器控制執(zhí)行裝 置為分光光度計控制執(zhí)行裝置。
[0014] 所述的顏色測量儀器可為積分球式分光光度計，測量條件為D65光源，照明與觀 察幾何條件為d/8(漫反射光照明，偏離法線方向8°視角探測），CIE1964標(biāo)準(zhǔn)觀察者， SCI(包含鏡面反射）。
[0015] 步驟（2)中，在計算機(jī)的控制模塊中設(shè)定顏色測量儀器在測量平臺上水平方向的 相鄰測量點(diǎn)間距s，測量點(diǎn)數(shù)量η和沿垂直方向的測量點(diǎn)間的行間距h。
[0016] 步驟（3)中，計算機(jī)自動控制顏色測量儀器根據(jù)步驟（2)中設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行測量， 讀取光柱鐳射紙對應(yīng)位置樣品顏色的色度值。垂直方向至少采集兩行測量點(diǎn)，這兩行采集 相同數(shù)量的數(shù)據(jù)，同時起始位置相同。
[0017] 顏色測量儀器可沿著測試平臺在X水平方向、Y垂直方向移動，在計算機(jī)軟件 操作界面可輸入設(shè)定的顏色測量儀器在X、Y方向的測量點(diǎn)個數(shù)n、點(diǎn)間距S和行間距h， (n-1)XsXh小于測量平臺的有效測量范圍。如圖2所示，兩行圓點(diǎn)代表采樣點(diǎn)，實(shí)線表示 鐳射紙張的光柱。假設(shè)測量精度β為所能檢測出的鐳射紙張的最小傾斜角度，則點(diǎn)間距s、 行間距h以及測量精度β三者之間滿足關(guān)系式：
[0018]
[0019] 步驟（4)中，由計算機(jī)的數(shù)據(jù)分析模塊對儀器測量得到的光柱鐳射紙張在測量平 臺X水平方向的顏色色度值進(jìn)行分析計算，選擇每行采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)在1/值（或a$值、b$值） 最大（或最?。┨幩鶎?yīng)的采樣點(diǎn)編號，且這兩個編號應(yīng)該相鄰近。如圖1所示，第二行采 樣點(diǎn)編號b與第一行米樣點(diǎn)編號a相鄰近。
[0020] 步驟（5)中，光柱需旋轉(zhuǎn)的角度α、點(diǎn)間距s和行間距h滿足關(guān)系式：
[0021]
[0022] 若采樣點(diǎn)編號a>b，則光柱鐳射紙張需要逆時針旋轉(zhuǎn)α度進(jìn)行校正，反之，若采樣 點(diǎn)編號a〈b，則需順時針旋轉(zhuǎn)α度進(jìn)行校正。
[0023] 根據(jù)采樣數(shù)據(jù)確定兩行采樣點(diǎn)中哪兩個采樣點(diǎn)位置最近，當(dāng)采樣點(diǎn)b與采樣點(diǎn)a 最接近時，即|a-b|〈|b_c|時，由此可計算出正確的旋轉(zhuǎn)角度。但當(dāng)鐳射紙光柱傾斜到較大 角度時，采樣點(diǎn)編號b與采樣點(diǎn)編號c接近，而實(shí)際光柱方向?yàn)椴蓸狱c(diǎn)a與b連線的方向， 故由此方法計算出的旋轉(zhuǎn)角度方向與實(shí)際不符。因此，本方法存在允許光柱最大的旋轉(zhuǎn)角 度，即當(dāng)采樣點(diǎn)b位于采樣點(diǎn)a和采樣點(diǎn)c之間時，構(gòu)成等腰三角形Λabc。假設(shè)最大允許 的旋轉(zhuǎn)角度為Θ度，則滿足關(guān)系式：
[0024]
[0025] 為了保證兩行采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)中至少有一行包括兩個I；值（或a#值、b*值）最大（或 最小）處的采樣點(diǎn)，則每行采樣點(diǎn)數(shù)量η滿足關(guān)系式：
[0026]
[0027] 步驟（6)中，在自動驅(qū)動測量平臺旋轉(zhuǎn)時，可采用測量平臺控制執(zhí)行裝置來實(shí)現(xiàn)， 計算機(jī)通過測量平臺控制執(zhí)行裝置與測量平臺相連接。計算機(jī)根據(jù)步驟（5)計算出的傾斜 角度以及旋轉(zhuǎn)方向，由計算機(jī)發(fā)出指令信號驅(qū)動旋轉(zhuǎn)平臺順（逆）時針帶動固定在平臺上 的光柱鐳射紙旋轉(zhuǎn)。
[0028] 由于平臺繞中心旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)中心也是兩行采樣點(diǎn)所圍區(qū)域的中心，故鐳射紙的 光柱與旋轉(zhuǎn)中心〇的垂直距離保持不變，如圖3所示。假設(shè)旋轉(zhuǎn)中心0與起始位置垂直方 向的水平距離為X，則X= (η-1)Xs/2,垂直距離為y，y=h/2,鐳射紙的光柱與旋轉(zhuǎn)中心0 的垂直距離1滿足關(guān)系式：1 = (x-yXtana)Xcosa;由此可知光柱在錯射紙張上的具體 位置，使得在進(jìn)行光柱鐳射紙質(zhì)量檢測時，可以將所有待測樣品統(tǒng)一定位到光柱鐳射紙相 對應(yīng)的位置進(jìn)行采樣，以保證測量的準(zhǔn)確性和測量數(shù)據(jù)具有可比性。
[0029] 進(jìn)一步地，通過步驟（4)中由計算機(jī)的數(shù)據(jù)分析模塊對儀器測量得到的光柱鐳射 紙張在測量平臺X水平方向的顏色色度值進(jìn)行分析計算，同一行測量點(diǎn)中采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)在 值或f值或b$值最大或最小處所對應(yīng)的相鄰兩個采樣點(diǎn)編號a和采樣點(diǎn)編號c，還可計算 出鐳射紙張的實(shí)際光柱周期山應(yīng)滿足關(guān)系式：d=sX|a_c|Xcosa。
[0030] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能自動檢測光柱鐳射紙張的光柱 與顏色測量儀器測量方向之間的相對傾斜角度，手動旋轉(zhuǎn)測量紙張或自動旋轉(zhuǎn)測量平臺， 校正角度，盡可能保證測量方向與光柱方向垂直（或水平），使得在進(jìn)行光柱鐳射紙質(zhì)量檢 測時，可以將所有待測樣品統(tǒng)一定位到光柱鐳射紙相對應(yīng)的位置進(jìn)行采樣、比較，從而提高 測量精度。
[0031] 下面通過附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保 護(hù)范圍的限制。
【附圖說明】
[0032] 圖1是顏色測量自動測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖2是轄射紙光柱傾斜角度檢測原理不意圖。
[0034] 圖3,圖4是光柱鐳射紙旋轉(zhuǎn)后光柱定位原理示意圖。
[0035] 圖5-1是在有效偏轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)測量各采樣點(diǎn)L*值變化曲線。
[0036] 圖5-2是超出最大允許旋轉(zhuǎn)角度各采樣點(diǎn)L*值變化曲線。
[0037]圖6是增大采樣點(diǎn)間距情況下各采樣點(diǎn)L*值變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 本發(fā)明首先需要確定顏色測量儀器在不同測量位置的采樣和位移，由本發(fā)明測量 系統(tǒng)精確控制顏色測量儀器在光柱鐳射紙樣品上的測量點(diǎn)位置，使顏色測量儀器分別沿著 X、Y方向按一定步長進(jìn)行測量，自動測量紙張上各點(diǎn)的顏色值。并分析計算出光柱鐳射紙 張的光柱與顏色測量儀器的測量方向之間的相對傾斜角度，盡可能確保測量方向與光柱方 向垂直（或水平）。
[0039] 下面結(jié)合附圖實(shí)施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0040] 如圖1所示，本發(fā)明采用的顏色測量自動檢測裝置，包括計算機(jī)、測量平臺，測量 平臺上設(shè)置分光光度計；分光光度計上方設(shè)置定位傳感器；計算機(jī)包括控制模塊、傳感器 信號處理模塊、圖像分析模塊、數(shù)據(jù)分析模塊；控制模塊通過接口電路電聯(lián)接分光光度計控 制執(zhí)行裝置，分光光度