一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置和方法。該裝置主要由定位傳感器、顏色測量儀器、控制執(zhí)行裝置、測量平臺和計算機組成，顏色測量儀器設(shè)置于測量平臺的上方，顏色測量儀器和控制執(zhí)行裝置分別與計算機相連接，控制執(zhí)行裝置還與顏色測量儀器或測量平臺相連接，控制執(zhí)行裝置可帶動顏色測量儀器或測量平臺圍繞固定點或固定位置旋轉(zhuǎn)；定位傳感器設(shè)置于顏色測量儀器的上方，分別與顏色測量儀器和計算機相連接。本發(fā)明解決了測量值不確定性和人為誤差問題，實現(xiàn)了自動化測量，操作方便、快捷，測量規(guī)范、誤差小。
【專利說明】
一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置和方法。通過搭建的專用 鐳射紙及印刷品顏色測量裝置，旋轉(zhuǎn)顏色測量儀器(或顏色測量平臺）改變顏色測量儀器和 待測樣品的相對夾角，在待測樣品的指定位置進行顏色色度值的測量;然后將在鐳射印刷 品上固定位置、不同角度處采集到的色度值取算術(shù)平均值，代表待測樣品該處位置顏色的 色度值；同時也可以用此方法進行鐳射印刷品標樣和測試樣的顏色測量，從而進行印刷品 顏色質(zhì)量評價與控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 光柱鐳射紙的亮彩虹效果在起到裝飾作用的同時也有一定的防偽功效，因此在包 裝印刷行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。而在進行光柱鐳射印刷品的顏色測量時，采用普通的印刷品 顏色測量方法會帶來較大的測量誤差。
[0003] 專利CN104568781A提出了一種光柱鐳射紙張顏色和光柱質(zhì)量自動檢測和評價方 法，可通過自動測量垂直于光柱不同位置處的色度值進行鐳射紙顏色和光柱質(zhì)量的自動檢 測，顏色測量儀器和測量樣品保持夾角不變，測量沿著垂直光柱周期的方向進行，且測量距 離需大于等于一個光柱周期。因此該方法對于鐳射印刷品的適用度有一定的限制，如果印 刷品上有效勻色區(qū)域的面積較小，自動檢測平臺可采集的測量點數(shù)量也會受到限制，勢必 會影響到比較精度。
[0004] 文獻（付馬，程衛(wèi).基于漫射照明的鐳射紙顏色測量方法研究.包裝學(xué)報，2015，7 (1):71-75)中分析比較了鐳射紙同一位置24個角度(0°-360°，每間隔15°取值)色度值取平 均值可提高顏色測量精度，但是實際應(yīng)用比較繁瑣，同時文獻中也未給出定量的結(jié)果分析。
[0005] 目前實際應(yīng)用中，大多采用主觀評價為主和儀器測量為輔的方法，用儀器采集標 樣和測試樣固定位置處的顏色色度值進行色差計算，結(jié)合目視色差評價給出測試樣是否合 格的評判?，F(xiàn)有方法在使用過程中，會有人為的測量、操作誤差，如儀器和測試樣的位置擺 放不同，測量的固定位置位于紙張光柱的不同周期位置處等，都會對測量結(jié)果造成很大的 影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于搭建一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置和方法。通過 旋轉(zhuǎn)顏色測量儀器和待測樣品的相對夾角，在光柱鐳射紙張及鐳射印刷品均勻顏色區(qū)域的 任意固定位置處進行顏色色度值的測量;然后將在鐳射印刷品上固定位置、不同角度處采 集到的色度值取算術(shù)平均值;通過該發(fā)明裝置和方法可以進行印刷過程中的鐳射印刷品顏 色調(diào)節(jié)、控制和質(zhì)量檢測。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：
[0008] -種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，該裝置主要由定位傳感器、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和控制執(zhí)行裝置分別與計算機相連接，所述的控制執(zhí)行裝置還 與顏色測量儀器或測量平臺相連接，所述的控制執(zhí)行裝置可帶動顏色測量儀器或測量平臺 圍繞固定點或固定位置旋轉(zhuǎn);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 測量儀器和計算機相連接。
[0009] 所述的計算機包括控制模塊、傳感器信號處理模塊和數(shù)據(jù)分析模塊等;所述的控 制執(zhí)行裝置通過接口電路與計算機的控制模塊電聯(lián)接，所述的定位傳感器與計算機的傳感 器信號處理模塊電聯(lián)接，所述的顏色測量儀器與計算機的數(shù)據(jù)分析模塊電聯(lián)接。
[0010] 所述的定位傳感器上還連接有顏色測量儀器移動定位裝置，顏色測量儀器移動定 位裝置通過定位傳感器控制顏色測量儀器移動到指定的位置進行顏色測量。
[0011] 顏色測量儀器與定位傳感器之間為電連接，定位傳感器通過無線信號來控制顏色 測量儀器的移動和定位。
[0012] 所述的顏色測量儀器為漫反射式分光光度計，相應(yīng)地，所述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。
[0013] 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(或CIE1964)標準觀察 者，SCK包含鏡面反射）。
[0014] 基于上述裝置，本發(fā)明還提供了一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量方法，包 括如下步驟：
[0015] (1)采用上述測量裝置，在測量平臺上放置并固定待測樣品；
[0016] (2)在計算機的控制模塊中設(shè)定顏色測量儀器或測量平臺需要旋轉(zhuǎn)的角度，分別 為0°，45°，90°和135°;
[0017] (3)通過計算機自動控制顏色測量儀器，將儀器的測量光孔對準需要測量的位置 處，選擇0°，45°，90°和135°四個角度進行顏色測量(通過旋轉(zhuǎn)顏色測量儀器或旋轉(zhuǎn)待測樣 品實現(xiàn)），讀取被測樣品在不同角度的顏色信息；
[0018] (4)由計算機的數(shù)據(jù)分析模塊對儀器測量得到的待測樣品在步驟(3)中所述四個 角度測量得到的顏色色度值取算術(shù)平均值，即可代表待測樣品該位置處的顏色色度值。
[0019] 步驟(2)中，可固定待測樣品，顏色測量儀器圍繞固定點或固定位置旋轉(zhuǎn);也可固 定顏色測量儀器，測量平臺及固定于其上的待測樣品圍繞固定點或固定位置旋轉(zhuǎn)，進行顏 色測量。
[0020] 步驟(3)中，待測樣品的位置處要求是均勻顏色，不能有印刷圖案或文字的干擾。 選擇旋轉(zhuǎn)的角度為〇°，45°，90°和135°四個角度，對測量的起始角度未做限制，即待測樣品 的起始測量角度可以是任意角度，同時測量的4個角度間可以允許有一定的夾角偏差(正負 5°以內(nèi)），即實際旋轉(zhuǎn)角度與設(shè)置的旋轉(zhuǎn)角度之間的偏差可為±5°，允許一定的操作誤差， 對測量結(jié)果無明顯影響。
[0021] 步驟(4)中，如果測量紙張的表面顏色均勻或測量印刷品的色塊區(qū)域印刷墨量均 勻，將采集到的4個角度計算算術(shù)平均值，不僅可以代表測量位置處的顏色色度值，也可代 表該區(qū)域任意位置處的顏色色度值。
[0022] 該顏色測量的方法可應(yīng)用于光柱鐳射紙張及印刷品上多個區(qū)域顏色的測量和比 較，或是應(yīng)用于待測樣品和標樣顏色的測量和比較，可通過重復(fù)步驟（1)到步驟(4)的操作 來實現(xiàn)。
[0023] 如果印刷品上需要測量比較的顏色有兩種及以上，可采用同樣的方法測量相應(yīng)顏 色區(qū)域的色度值進行比較;如果需要對標樣印刷品和測試樣印刷品的顏色進行色差比較， 也可采用同樣的方法進行顏色色度值測量。
[0024] 本發(fā)明通過計算機控制模塊發(fā)送指令在由分光光度計在待測樣品的固定位置不 同角度處采集色度值，由計算機數(shù)據(jù)分析，計算待測樣品該位置處的色度值。
[0025] 本發(fā)明光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，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;計算機的控制模塊電聯(lián)接分光光度計控制執(zhí)行裝置，分光 光度計控制執(zhí)行裝置連接分光光度計;計算機的傳感器信號處理模塊與定位傳感器電聯(lián) 接，計算機的數(shù)據(jù)分析模塊與分光光度計電聯(lián)接。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0027] 本發(fā)明解決了測量值的不確定性和人為誤差問題，能準確測量光柱鐳射紙張和印 刷品任意勻色區(qū)域顏色的色度值。對于待測樣品上固定的測量位置，可通過旋轉(zhuǎn)待測樣品 (或顏色測量儀器），改變待測樣品和顏色測量儀器間的夾角，測量同一位置處0°，45°，90° 和135°四個角度色度值并計算算術(shù)平均值，給出待測樣品該位置處的顏色色度值。該方法 可準確、方便的測量鐳射印刷品的顏色色度值，實現(xiàn)了自動化測量，操作方便、快捷，測量規(guī) 范、誤差小。
[0028] 下面通過附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明，但并不意味著對本發(fā)明保 護范圍的限制。
【附圖說明】
[0029]圖1是光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖2-1是光柱鐳射紙張的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度值 L*值示意圖。
[0031] 圖2-2是光柱鐳射紙張的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度值 a*值示意圖。
[0032] 圖2-3是光柱鐳射紙張的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度值 b*值示意圖。
[0033]圖3-1是光柱鐳射印刷品的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度 值L*值示意圖。
[0034] 圖3-2是光柱鐳射印刷品的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度 值a*值示意圖。
[0035] 圖3-3是光柱鐳射印刷品的固定位置、不同角度(每間隔5°采樣)測量得到的色度 值b*值示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 本發(fā)明需要固定光柱鐳射紙張或鐳射印刷品或顏色測量儀器，并選擇印刷品版面 上待測色的勻色區(qū)域，由本發(fā)明測量系統(tǒng)精確控制顏色測量儀器在待測樣品上的固定位置 處，通過測量裝置旋轉(zhuǎn)待測樣品或顏色測量儀器，改變待測樣品和顏色測量儀器間的相對 夾角，分別采集印刷品上同一位置處0°，45°，90°和135°四個角度色度值并計算算術(shù)平均 值，給出印刷品該位置處的顏色色度值。本發(fā)明對待測樣品的測量位置沒有限制，對測量的 起始角度沒有限制，對角度旋轉(zhuǎn)過程中，四個角度間的相對夾角沒有嚴格限制。操作者在測 試過程中，可任意選擇待測色的測量位置和起始角度。
[0037] 下面結(jié)合附圖實施例，對本發(fā)明做進一步描述：
[0038] 如圖1所示，光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，包括計算機、測量平臺，測量 平臺上方設(shè)置分光光度計;分光光度計上方設(shè)置定位傳感器;計算機包括控制模塊、傳感器 信號處理模塊、數(shù)據(jù)分析模塊;控制模塊通過接口電路電聯(lián)接分光光度計控制旋轉(zhuǎn)裝置，分 光光度計控制旋轉(zhuǎn)裝置連接分光光度計，或者控制模塊通過接口電路電聯(lián)接測量平臺控制 旋轉(zhuǎn)裝置，測量平臺控制旋轉(zhuǎn)裝置連接測量平臺；傳感器信號處理模塊與定位傳感器電聯(lián) 接，分光光度計與數(shù)據(jù)分析模塊電聯(lián)接。分光光度計移動定位裝置與定位傳感器相連接，分 光光度計移動定位裝置可根據(jù)需要將分光光度計移動到指定的位置進行顏色測量。分光光 度計與定位傳感器之間為電連接，定位傳感器可控制分光光度計的移動和定位。分光光度 計控制旋轉(zhuǎn)裝置可帶動分光光度計圍繞某一固定點或固定位置旋轉(zhuǎn)，或由測量平臺控制旋 轉(zhuǎn)裝置帶動測量平臺圍繞某一固定點或固定位置旋轉(zhuǎn)。
[0039]以X-Rite SP64積分球式分光光度計進行測量為例。需要說明的是，本發(fā)明并不局 限于該品牌系列分光光度計，本方法適用于不同的專業(yè)級積分球式分光光度計。
[0040] 光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，具體步驟如下：
[0041] (1)將光柱鐳射紙樣品固定在專用測量平臺，如圖1所示，測量平臺用于固定待測 紙張的位置，計算機中的控制模塊通過接口電路指令分光光度計控制執(zhí)行裝置，用于精確 控制測量平臺的旋轉(zhuǎn)(或控制分光光度計圍繞固定測量位置的旋轉(zhuǎn)）。
[0042] 定位傳感器用于精確探測分光光度計在待測紙張上的采樣位置，并將采樣點的坐 標位置發(fā)送給傳感器信號處理模塊。
[0043] (2)在計算機數(shù)據(jù)分析模塊的軟件操作界面輸入分光光度計(或旋轉(zhuǎn)平臺）的四個 旋轉(zhuǎn)角度0°，45°，90°，135°。
[0044] (3)由分光光度計控制執(zhí)行裝置精確控制分光光度計，在鐳射紙張上或在印刷品 勻色區(qū)域的固定位置，分別采集0°，45°，90°，135°四個角度的色度值。
[0045] (4)計算機數(shù)據(jù)分析模塊計算0°，45°，90°，135°四個角度數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值。
[0046]圖2-1至圖2-3是對光柱鐳射紙張同一位置不同角度采集到的色度值數(shù)據(jù)，圖3-1 至圖3-3是對光柱鐳射印刷品同一位置不同角度采集到的色度值數(shù)據(jù)。對光柱鐳射紙張和 光柱鐳射印刷品0°-360°的色度值，分別采取三種方法隨機采樣(每種方法隨機取樣10次） 比較不同方法的測量精度：
[0047]①隨機取出0°-360°任一角度處的色度值，分別與該位置處0°-360°其它角度處的 色度值計算CIELAB色差，記錄最大色差（以下簡稱方法一）；
[0048] ②隨機取兩個垂直角度(如0°&90°，5°&95°，10°&100°……）的色度值計算平均值， 與其它垂直角度的色度值平均值比較，計算CIELAB色差，記錄最大色差（以下簡稱方法二）； [0049] ③隨機取四個連續(xù)且依次間隔45°角度（0°&45°&90°&135° ;5°&50°&95°& 140°;……）的色度值計算平均值，與其它四個角度的色度值平均值比較，計算CIELAB色差， 記錄最大色差（以下簡稱方法三）；
[0050]如表1所示為圖3-1-至3-3所示光柱鐳射印刷品的0°-180°-個周期內(nèi)的37個色度 值，表2所示為按照方法②計算得到二個角度平均色度值，表3所示為按照方法③計算得到 四個角度的平均色度值。
[0051 ]表1光柱鐳射印刷品0°-180° -個周期內(nèi)的色度值
[0057] 表4所示是上述方法得到的某種光柱鐳射紙（圖2-1至圖2-3所示)和某種光柱鐳射 印刷品（圖3-1至圖3-3所示）的色差統(tǒng)計。
[0058] 表4不同方法得到的光柱鐳射紙和光柱鐳射印刷品固定位置10次測量的色差比較
[0061] 由表4的數(shù)據(jù)比較可見，采用方法一(實際操作中經(jīng)常采用的方法)測量光柱鐳射 紙張和印刷品的最大色差可達8.5和4.13;采用方法二測量光柱鐳射紙張和印刷品的最大 色差可達3.27和1.53，可以看到僅取0° +90°，即兩個相互垂直角度的色度值平均值并不能 全面的反映不同類型紙張固定位置處的色度信息，仍具有較大的測量誤差(如表4的計算結(jié) 果）；本發(fā)明裝置(方法三）測量的光柱鐳射紙和光柱鐳射印刷品的數(shù)據(jù)都有效的控制在 CIELAB色差值為1.0左右，有效的降低了測量誤差。不同光柱鐳射紙相鄰光柱間具有不同的 光柵條紋周期性分布，因此測量固定位置處0°-360°間不同角度的色度值分布規(guī)律不 同，即色度值L'a%P值出現(xiàn)峰值和谷值的對應(yīng)角度并不完全相同。本發(fā)明提出測量4個角 度的方法，可較大范圍的考慮具有不同微觀結(jié)構(gòu)的光柱鐳射紙及印刷品，提高顏色測量精 度。本發(fā)明采用固定位置定點測量的方式，特別適合于對于光柱鐳射印刷品的（圖案和文字 較多)顏色檢測或?qū)τ诠庵D射紙的定點測量，測量更為便捷、有效。
[0062] 對光柱鐳射印刷品上其他區(qū)域顏色的測量，或是對測試樣印刷品和標樣印刷品的 顏色比較測量，可重復(fù)（1)到(4)的操作步驟。如果不考慮光柱鐳射紙不同位置處的顏色均 勻性，也可采用同樣的方法完成對紙張的標樣和測試樣的顏色測量。
[0063] 本發(fā)明解決了測量值不確定性和人為誤差問題，實現(xiàn)了自動化測量，操作方便、快 捷，測量規(guī)范、誤差小。
[0064] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制;任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于：該裝置主要由定位傳感 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和控制執(zhí)行裝置分別與計算機相連接，所述的控制執(zhí) 行裝置還與顏色測量儀器或測量平臺相連接，所述的可控制執(zhí)行裝置帶動顏色測量儀器或 測量平臺圍繞固定點或固定位置旋轉(zhuǎn);所述的定位傳感器設(shè)置于顏色測量儀器的上方，分 別與顏色測量儀器和計算機相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于:所述的 計算機包括控制模塊、傳感器信號處理模塊和數(shù)據(jù)分析模塊。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于:所述的 控制執(zhí)行裝置通過接口電路與計算機的控制模塊電聯(lián)接，所述的定位傳感器與傳感器信號 處理模塊電聯(lián)接。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于:所述的 顏色測量儀器與計算機的數(shù)據(jù)分析模塊電聯(lián)接。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于:所述的 定位傳感器上還連接有顏色測量儀器移動定位裝置。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量裝置，其特征在于:所述的 顏色測量儀器為漫反射式分光光度計。7. -種光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量方法，包括如下步驟： (1) 采用如權(quán)利要求1-6中任一項所述的顏色測量裝置，在測量平臺上放置并固定待測 樣品； (2) 在計算機的控制模塊中設(shè)定顏色測量儀器或測量平臺需要旋轉(zhuǎn)的角度，分別為0°， 45° ，90°和135° ; (3) 通過計算機自動控制顏色測量儀器，將儀器的測量光孔對準需要測量的位置處，選 擇0°，45°，90°和135°四個角度進行顏色測量，讀取被測樣品在不同角度的顏色信息； (4) 由計算機的數(shù)據(jù)分析模塊對儀器測量得到的待測樣品在步驟(3)中所述四個角度 測量得到的顏色色度值取算術(shù)平均值，即可代表印刷品該位置處的顏色色度值。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量方法，其特征在于:實際旋 轉(zhuǎn)的角度與設(shè)置的旋轉(zhuǎn)的角度之間的偏差為±5°。9. 如權(quán)利要求7所述的光柱鐳射紙張及印刷品的顏色測量方法在光柱鐳射紙張及印刷 品上多個區(qū)域顏色的測量和比較，或待測樣品和標樣顏色的測量和比較中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01J3/50GK105841818SQ201610398958
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】黃敏, 李澤陽, 史春潔, 崔桂華, 劉浩學(xué)
【申請人】北京印刷學(xué)院