位移传感器、光谱特性测量设备及方法、颜色测量设备及方法、平面测量对象质量监控设 ...的制作方法
【专利摘要】本发明公开了光谱特性测量设备、颜色测量设备、平面测量对象质量监控设备、位移测量方法、光谱特性测量方法和颜色测量方法。位移传感器包括：光源单元，其被构造为将具有不同的多个波长的光以倾斜的方向施加于平面测量对象的测量区域；分光镜，其被构造为测量被测量区域反射的光的光谱分布；特征量提取模块，其被构造为提取光谱分布的特征量；以及位移计算模块，其被构造为基于所提取的特征量以及预先获取的位移与特征量之间的关系来计算测量区域的位移。
【专利说明】位移传感器、光谱特性测量设备及方法、颜色测量设备及方法、平面测量对象质量监控设备、和位移测量方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及使用分光镜的位移传感器、光谱特性测量设备、应用了位移传感器的颜色测量设备和平面测量对象质量监控设备、位移测量方法、光谱特性测量方法、以及颜色测量方法。
【背景技术】
[0002]在造纸过程、薄膜制造过程等中，需要监控制造对象的颜色用于质量管理。为此，通常采用使用分光镜的颜色测量设备。图12是示出装备有使用分光镜的颜色测量设备的平面测量对象质量监控设备的外观的示图，并且在本文中将描述测量纸张的颜色以监控纸张质量的情况。
[0003]平面测量对象质量监控设备600包括框610。作为测量对象的片状纸张500在框610的内部通过辊(未示出)等在箭头A的方向上移动。用于从正面监控纸张500的上部扫描头620以可移动的方式附接在框610的上侧横梁上。用于从背面监控纸张500的下部扫描头630以可移动的方式附接在框610的下侧横梁上。上部扫描头620和下部扫描头630被构造为在与纸张移动方向垂直的方向上同步地往复运动，以及从正面和背面监控相同的区域。
[0004]颜色测量设备例如安装在上部扫描头620中。颜色测量设备的各测量点通过纸张500的运送和上部扫描头620的移动而画出如W形线501所示的轨迹。
[0005]图13是示出使用分光镜的颜色测量设备的结构的示图。如图13所示，颜色测量设备30包括以旋转对称形状形成的桶形镜430。测量窗口 440安装在桶形镜430中的面向作为测量对象的纸张500的部分中，从而防止灰尘或污垢进入。氙灯410中发出的光通过UV滤镜420进入桶形镜430。
[0006]为了得到不受测量对象的取向特性影响的稳定的测量结果，重要的是，施加的光应该关于纸张500的测量区域M的垂线旋转对称。因为该原因，测量区域M和作为光源的氙灯410布置在桶形镜430的旋转轴上。
[0007]测量区域M反射的光被安装在桶形镜430的旋转轴上的镜450反射，通过聚光透镜310进入光纤320。在分光镜300的主体中捕获导入光纤320的反射光,光通量受入射狭缝330的限制。
[0008]其后，光通过平行透镜(入射侧的准直透镜)340变为平行光，并且施加于衍射装置(衍射光栅、光栅)350。施加于衍射装置350的光根据波长在不同方向上发生反射。当该光被积分透镜(射出侧的准直透镜)360采集到时，每个波长在不同的位置形成图像。
[0009]由线形排列的多个光电转换元件构成的线检测器370布置在图像形成位置，并且检测每个位置的光的强度。由于位置与波长对应，因此可以基于线检测器370的检测结果，获得反射光的光谱分布，即反射光的每个波长的强度分布。
[0010]运算模块400控制光谱分布的测量，同时将光谱分布转换为电信号，以数字地处理颜色。
[0011]在数字地处理颜色的情况下，由[数学公式I]表示的三色刺激值(tristimulusvalue)广泛地用作颜色的表示方法。
[0012][数学公式I]
【权利要求】
1.一种位移传感器,包括: 光源单元，其被构造为将具有不同的多个波长的光以倾斜的方向施加于平面测量对象的测量区域； 分光镜，其被构造为测量被所述测量区域反射的光的光谱分布； 特征量提取模块，其被构造为提取所述光谱分布的特征量；以及 位移计算模块，其被构造为基于所提取的特征量以及预先获取的位移和特征量之间的关系来计算所述测量区域的位移。
2.如权利要求1所述的位移传感器，其中所述光源单元将其波长根据发射方向而改变的光以倾斜的方向施加于所述测量区域。
3.如权利要求2所述的位移传感器，其中所述光源单元包括光源和光学元件，所述光源被构造为发出光，在所述光学元件中透射波长或反射波长根据入射角度或入射位置而改变。
4.如权利要求2或3所述的位移传感器，其中所述特征量提取模块提取所述光谱分布的峰值波长作为特征量。
5.如权利要求1所述的位移传感器，其中所述光源单元包括具有不同波长的多个光源。
6.如权利要求5所述的位移传感器，其中所述特征量提取模块提取各个光源的波长的强度之间的比率作为特征量。
7.一种光谱特性测量设备，包括: 第一光源单元，其被构造为将第一光施加于平面测量对象的测量区域； 第二光源单元，其被构造为将具有不同的多个波长的第二光以倾斜的方向施加于所述测量区域； 分光镜，其被构造为测量从所述第一光源施加的然后被所述测量区域反射的第一光的第一光谱分布，以及从所述第二光源施加的然后被所述测量区域反射的第二光的第二光谱分布； 特征量提取模块，其被构造为提取与所述第二光源单元相关的第二光的第二光谱分布的特征量； 光谱特性计算模块，其被构造为基于与所述第一光源单元相关的第一光的第一光谱分布来计算光谱特性；以及 光谱特性校正模块，其被构造为基于所提取的特征量以及预先获取的光谱特性与特征量之间的关系来校正所述光谱特性。
8.如权利要求7所述的光谱特性测量设备，其中所述第二光源单元将其波长根据发射方向而改变的光以倾斜的方向施加于所述测量区域。
9.如权利要求8所述的光谱特性测量设备，其中所述第二光源单元包括光源和光学元件，所述光源被构造为发出光，在所述光学元件中透射波长或反射波长根据入射角度或入射位置而改变。
10.如权利要求8或9所述的光谱特性测量设备，其中所述第一光源单元发出的波长范围与所述第二光源单元发出的波长范围不重叠。
11.如权利要求7所述的光谱特性测量设备，其中所述第二光源单元包括具有不同波长的多个光源。
12.一种颜色测量设备，包括: 如权利要求7所述的光谱特性测量设备，其中所述光谱特性是光谱反射率；以及 颜色运算模块，其被构造为基于校正后的光谱反射率来测量所述测量区域的颜色。
13.如权利要求12所述的颜色测量设备，其中所述第二光源单元将其波长根据发射方向而改变的光以倾斜的方向施加于所述测量区域。
14.如权利要求12所述的颜色测量设备，其中所述第二光源单元包括具有不同波长的多个光源。
15.一种平面测量对象质量监控设备，包括: 扫描头；以及 如权利要求12至14中任一项所述的颜色测量设备，其安装在所述扫描头中。
16.一种位移测量方法，包括: 将具有不同波长的光以倾斜的方向施加于平面测量对象的测量区域； 测量被所述测量区域反射的光的光谱分布； 提取所述光谱分布的特征量；以及 基于所提取的特征量以及预先获取的位移与特征量之间的关系来计算所述测量区域的位移。
17.—种光谱特性测量方法，包括: 将第一光施加于平面测量对象的测量区域； 基于被所述测量区域反射的第一光的光谱分布来测量光谱特性； 将具有不同波长的第二光以倾斜的方向施加于所述测量区域； 提取被所述测量区域反射的第二光的光谱分布的特征量；以及基于所提取的特征量和预先获取的光谱特性与特征量之间的关系来校正所测量的光谱特性。
18.一种颜色测量方法，包括: 将第一光施加于平面测量对象的测量区域； 基于被所述测量区域反射的第一光的光谱分布来计算光谱反射率； 将具有不同波长的第二光以倾斜的方向施加于所述测量区域； 提取被所述测量区域反射的第二光的光谱分布的特征量； 基于所提取的特征量和预先获取的光谱反射率与特征量之间的关系来校正所计算的光谱反射率； 基于校正后的光谱反射率来测量所述测量区域的颜色。
【文档编号】G01J3/46GK103727880SQ201310478380
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月14日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】辻井敦, 千田直道, 西田和史 申请人:横河电机株式会社