专利名称：一种光电式测色仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电式测色仪。
背景技术：
颜色测量仪器主要分为分光式测色仪及光电积分式测色仪，分光式测色仪由于需 要采用光栅等分光元件，且机械结构及电路结构复杂，所以成本高，价格昂贵。光电积分式 测色仪由于不需要分光元件，结构简单，成本低，价格便宜，在颜色测量领域应用更加广泛。目前的光电式测色仪主要采用测头与主机分离方式，测头与主机之间通过多芯电 缆连接，测头中包含钨灯光源，准直透镜，积分球、滤色片及颜色传感器。由于测头中使用的 钨灯功率一般都在IOW以上，发光的同时也会产生很大的热量，使整个测头的温度很高，最 终导致测头内部的感光单元即光电池产生很大的温度漂移，影响系统测量的稳定性，因此 这种测色仪在使用前需要预热至少半小时以上，在连续使用一个小时以上时，为了保证测 量的稳定性，需要重新进行调零和调白。另外由于测头的温度很高，测量过程中很容易受到 外界因素的干扰，影响其测量的稳定性。如果将钨灯光源设置在主机内，通过光纤连接测 头，将光源与测头分离，则由于在测量样品时需要移动测头，光纤受机械扰动等影响，对光 传输的稳定性产生很大影响，使测色稳定性大大降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种减少人为介入测色步骤及测色时机械扰动， 从而提高测色自动化水平及精度、稳定性的光电积分式测色仪。为了解决上述问题，本发明提供了一种光电式测色仪，包括主机，所述主机上设置有测试台；测色装置，所述测色装置固定设置在所述主机内与所述测试台对应的位置上，所 述测色装置通过电缆与所述主机内主控单元连接通讯，并通过光纤连接光源室；光源室，所述光源室固定设置在所述主机内，所述光源室内封闭设置有钨灯，所述 钨灯通过稳流电源供电，并通过所述光纤向所述测色装置传输光。进一步，所述测试台设置在所述测色装置上部，所述测试台与所述测色装置之间 为无色全透明玻璃板。进一步，所述稳流电源包括开关电源，所述开关电源将市电转换为低压直流电后进行输出；NMOS场效应管，所述NMOS场效应管将所述开关电源输出电流调节后输送到所述 钨灯；模数转换器，所述模数转换器采集流过所述钨灯的电流参数，并进行模数转换后 发送到PID控制器；PID控制器，所述PID控制器接收所述模数转换器发送来的模数转换后的参数，进 行比例积分微分运算后，向数模转换器发送控制指令；
数模转换器，所述数模转换器接收所述PID控制器发送来的指令，进行数模转换 后，发送到所述NMOS场效应管，控制所述NMOS场效应管导通角大小，调节流过所述NMOS场 效应管的电流。进一步，所述电源与所述模数转换器及数模转换器之间均设置有放大器。进一步，所述测试台上设置有双向可伸缩的用于固定待测物的固定结构。本发明具有如下优点1、本发明测色装置与光源室分离设置，并保持一定距离，且测色装置及光源室均 固定设置在主机内，测色工作通过测试台辅助完成，避免钨灯温升干扰测色装置正常工作， 且避免测色时的机械扰动，使得本发明测色稳定，测色精度及自动化水大大提高。2、本发明中测色装置与测试台之间为无色全透明玻璃板，测色时固定测色装置， 只需调整待测物，使得测色过程中没有机械扰动，而且待测物移动较方便，同时提高测色稳 定性和测色效率。3、本发明中为钨灯供电的电源采用PID控制，提高钨灯供电稳定性，从而提高钨 灯发光的稳定性，进而提高测色稳定性及精度。4、本发明中在测试台上设置固定结构，在双向调节固定待测物，方便待测物准确 定位，且避免人工介入，自动化程度高，测色准确。
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明图1示出了本发明一种光电式测色仪结构示意图；图2示出了本发明一种光电式测色仪光源供电控制原理图。
具体实施例方式如图1所示，本发明包括主机1、测色装置2与光源室3。其中主机1是测色处 理、控制及显示的主体，包括支撑部分；测色装置2用于采集待测物4反射的光信号进入积 分球，经过积分球漫反射后的光信号进行光电转换，并将转换后电信号发送到主机1 ；光源 室3用于发光，为测色装置2工作提供必要光环境。主机1包括主控单元5、壳体、操作面板、芯片及显示屏。其中，主控单元5为主机 1进行数据处理的核心部件。在主机1上还设置有测试台11，在该测试台11上放置待测物 4。测色装置2固定设置在主机1内与测试台11对应的位置上，以方便对待测物4进 行测色。测色装置2通过电缆21与主机1内的主控单元5连接并进行通讯。测色装置2 采集待测物4反射的光信号进入积分球，经过积分球漫反射后的光信号，并将光信号转换 为电信号后发送到主机1。电缆21为多芯长导线。测色装置2通过光纤22连接光源室3， 光源室3发光并通过该光纤22进行传输。光源室3固定设置在主机1内，光源室3内封闭设置有钨灯31，钨灯31通过稳流 电源32供电，并通过光纤22向测色装置2传输光。该光纤22两端分别为发送端与接收端， 接收端接收钨灯31发射的光，经光纤22传导后，由发送端发送到测色装置2。在光纤22的 接收端与钨灯31之间还设置有胶合透镜，用于将钨灯31发射的散射光转换为平行光，该平行光通过光纤22传播到测色装置2。测色装置2包括导光筒，积分球及光电转换单元，滤色片。光纤发送端将光纤22 传输过来的平行光传输至导光筒，经导光筒照射至要进行测量的待测物4上，待测物4反射 回的光经过积分球进行漫反射后经过滤色片滤除部分光信号后照射到光电转换单元，由光 电转换单元将颜色信号转换为电信号，电信号经过模拟信号放大单元进行放大后进行模数 转换，由单片机进行计算获得最终的颜色测量结果。本发明测色装置2与光源室3分离设置，并保持一定距离，且测色装置2及光源室 3均固定设置在主机1内，测色工作通过测试台11辅助完成，避免钨灯31温升干扰测色装 置2正常工作，且避免测色时光纤的机械扰动，使得本发明测色稳定，测色精度及自动化水 大大提高。本发明中，测试台11设置在测色装置2上部，测试台11与测色装置2之间为无色 全透明玻璃板12。本发明中测色装置2与测试台11之间为无色全透明玻璃板12，由于测 色装置2已固定设置，测色时只需调整待测物4，使得测色过程中光纤没有机械扰动，而且 待测物4移动较方便，同时提高测色稳定性和测色效率。本发明中，测试台11上设置有双向可伸缩的用于固定待测物4的固定结构13。该 固定结构13包括相互垂直的四个方向上固定导轨，固定导轨上设置相配的活动支架，活动 支架终端可推靠待测物4。相对的活动支架可进行联动，以方便移动待测物4到合适的测试 位置。本发明中在测试台11上设置固定结构13，在双向调节固定待测物4，方便待测物 4准确定位，且避免人工介入，自动化程度高，测色准确。如图2所示，本发明中，稳流电源32包括开关电源320、NM0S(N-Mental-Oxide-Se miconductor金属-氧化物-半导体)场效应管、模数转换器322、PID控制器323及数模 转换器324。其中开关电源320将市电转换为低压直流电；NMOS场效应管321可调节导通 电流大小；模数转换器322及数模转换器324对模拟信号与数字信号之间进行转换；PID控 制器323用于控制电源321动作。开关电源320将市电转换为低压直流电，为钨灯31供电。NMOS场效应管321将开 关电源320输出的电流进行调节后传输到钨灯31，钨灯31所需电流的大小及根据实际情况 的变化，均通过该NMOS场效应管321进行调节。NMOS场效应管321通过调整导通角的大小 来调节输出电流的大小。对NMOS场效应管321输出电流进行控制，可大大提高钨灯31发 光的稳定性。模数转换器322采集流过钨灯31的电流参数，并进行模数转换后发送到PID控制 器323。由于模数转换器322采集到的参数均为模拟信号，必须转换为数字信号，PID控制 器323才能使用。PID控制器323接收模数转换器322发送来的模数转换后的参数，进行比例积分微 分运算后，向数模转换器324发送控制指令。该控制指令为数字信号。数模转换器324接收PID控制器323发送来的指令，将PID控制器323发送的数 字信号形式的控制指令转换为模拟信号后，发送到NMOS场效应管321，NMOS场效应管321 可在该模拟信号的控制指令下调整导通角的大小，从而实现对输出电流的调节。本发明中，电源321与模数转换器322及数模转换器324之间均设置有放大器
5325。由于信号采集过程中，信号较小，影响对该信号的判断，所以必须将该信号予以放大。 在本发明中，该放大器325为正向放大器。本发明中为钨灯31供电的电源321采用PID控制，提高钨灯31供电稳定性，从而 提高钨灯31发光的稳定性，进而提高测色稳定性及精度。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围， 因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
一种光电式测色仪，其特征在于，包括主机(1)，所述主机(1)上设置有测试台(11)；测色装置(2)，所述测色装置(2)固定设置在所述主机(1)内与所述测试台(11)对应的位置上，所述测色装置(2)通过电缆(21)与所述主机(1)内主控单元(5)连接通讯，并通过光纤(22)连接光源室(3)；光源室(3)，所述光源室(3)固定设置在所述主机(1)内，所述光源室(3)内封闭设置有钨灯(31)，所述钨灯(31)通过稳流电源(32)供电，并通过所述光纤(22)向所述测色装置(2)传输光。
2.如权利要求1所述的光电式测色仪，其特征在于所述测试台(11)设置在所述测色 装置(2)上部，所述测试台(11)与所述测色装置(2)之间为无色全透明玻璃板(12)。
3.如权利要求1所述的光电式测色仪，其特征在于所述稳流电源(32)包括 开关电源(320)，所述开关电源(320)将市电转换为低压直流电后进行输出；NMOS场效应管(321)，所述NMOS场效应管(321)将所述开关电源(320)输出电流调节 后输送到所述钨灯(31)；模数转换器(322)，所述模数转换器(322)采集流过所述钨灯(31)的电流参数，并进行 模数转换后发送到PID控制器(323)；PID控制器(323)，所述PID控制器(323)接收所述模数转换器(322)发送来的模数转 换后的参数，进行比例积分微分运算后，向数模转换器(324)发送控制指令；数模转换器(324)，所述数模转换器(324)接收所述PID控制器(323)发送来的指令， 进行数模转换后，发送到所述NMOS场效应管(321)，控制所述NMOS场效应管(321)导通角 大小，调节流过所述NMOS场效应管(321)的电流。
4.如权利要求3所述的光电式测色仪，其特征在于所述电源(321)与所述模数转换 器(322)及数模转换器(324)之间均设置有放大器(325)。
5.如权利要求2所述的光电式测色仪，其特征在于所述测试台(11)上设置有双向可 伸缩的用于固定待测物(4)的固定结构(13)。
全文摘要
本发明提供了一种光电式测色仪，包括主机，所述主机上设置有测试台；测色装置，所述测色装置固定设置在所述主机内与所述测试台对应的位置上，所述测色装置通过电缆与所述主机内主控单元连接通讯，并通过光纤连接光源室；光源室，所述光源室固定设置在所述主机内，所述光源室内封闭设置有钨灯，所述钨灯通过稳流电源供电，并通过所述光纤向所述测色装置传输光。本发明测色装置与光源室分离设置，并保持一定距离，且测色装置及光源室均固定设置在主机内，测色工作通过测试台辅助完成，避免钨灯温升干扰测色装置正常工作，且减少测色时的机械扰动，使得本发明测色稳定，测色精度及自动化水大大提高。
文档编号G01J3/50GK101975612SQ20101052610
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者徐小力, 王少红, 谷玉海 申请人:北京信息科技大学