一种自动检测光柱镭射纸光柱倾斜角度的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种自动检测光柱镭射纸光柱倾斜角度的方法，用于自动测量镭射纸 的光柱与颜色测量平台（即颜色测量仪器）间的夹角。通过搭建的专用镭射纸张颜色测量 平台，可固定颜色测量仪器和待测纸张的位置，通过颜色测量仪器采集到测量点的颜色值， 计算出光柱镭射纸张的光柱与颜色测量平台（即颜色测量仪器）间的相对倾斜角度，同时 可识别光柱镭射纸张的光柱周期，从而实现镭射纸张光柱倾斜角度的自动检测。旋转测量 平台，校正角度，使得在进行光柱镭射纸标样和测试样的质量检测时，将所有待测样品统一 定位到光柱镭射纸相对应的位置进行采样、比对、分析。
【背景技术】
[0002] 在对光柱镭射纸进行颜色测量时，由于镭射纸的亮彩虹效果，采用普通的印刷品 颜色测量方法会带来较大的测量误差。陈华培等人提出了一种光柱镭射纸的颜色测量方法 (CN103575399B)，提出需在保持分光光度计测量光孔平面与测量纸基平面夹角不变的基础 上进行标样和测试样垂直光柱方向和沿着光柱方向不同位置的色差比较，但这种方法需要 人工操作，同时需要判定镭射纸的光柱位置，不适合大样本数据采集。黄敏等人提出了一种 光柱镭射纸张颜色和光柱质量自动检测系统（CN204373781U)，该系统可实现光柱镭射纸的 颜色自动测量。但在实际测量时，由于纸张的裁切误差或者纸张本身的质量问题，将标样和 测试样放置在测量平台上时，纸张的光柱与测量平台（即测量仪器）的夹角并不能做到绝 对的平行或垂直，这会对颜色色度值的测量、比较产生影响。目前对光柱纸张和测量仪器相 对夹角主要依据视觉评判和人为操作，工作效率较低，同时容易引起人为操作误差。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于确定一种方法，用于自动检测光柱镭射纸张的光柱与测量平台 (即颜色测量仪器）间的相对倾斜角度，保证仪器测量方向与纸张的光柱方向垂直，从而更 加精确地进行后续质量评价，提高测量精度。通过本方法可以较为精确地判断光柱在镭射 纸张上的具体位置和纸张光柱与测量平台（或测量仪器）间的相对夹角，进而旋转光柱镭 射纸，将纸张的光柱方向与测量平台保持平行（或垂直）进行颜色测量。该方法可实现将 所有待测样品统一定位到光柱镭射纸相对应的位置进行采样、比对、分析，在保证测量数据 准确的同时，可保证标样和测试样的颜色色度值具有可比性。
[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0005] -种自动检测镭射纸张光柱倾斜角度的方法，包括如下步骤：
[0006] (1)采用颜色测量自动检测系统，在测量平台上放置并固定待测光柱镭射纸张；
[0007] (2)在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器在测量平台上水平方向的相邻测量 点间距s，测量点数量η和沿垂直方向的测量点间的行间距h;
[0008] (3)通过计算机自动控制颜色测量仪器沿着测量平台水平方向X和垂直方向Y的 位移、定位和测量，读取被测样品在不同位置的颜色信息；且垂直方向至少采集两行测量 点，每行采集相同数量的数据，且起始位置在同一垂直方向上；
[0009] (4)由计算机的数据分析模块对仪器测量得到的光柱镭射纸张在测量平台X水平 方向的颜色色度值进行分析计算，确定两行测量点中每行采样点数据在L*值或a*值或b* 值最大或最小处所对应的两个距离最近的采样点的编号a和b;
[0010] (5)由点间距、行间距和两个采样点的编号计算光柱需旋转的角度；
[0011] (6)手动调整需旋转的角度，或自动驱动测量平台旋转α角度，从而带动光柱镭 射纸张随平台一起旋转α角度。
[0012] 步骤（1)中，颜色测量自动检测系统主要由定位传感器、颜色测量仪器、控制执行 装置、测量平台和计算机等组成，所述的颜色测量仪器设置于测量平台的上方，所述的颜色 测量仪器与控制执行装置相连接，所述的颜色测量仪器与控制执行装置分别与计算机相连 接；所述的定位传感器设置于颜色测量仪器的上方，分别与颜色测量装置和计算机相连接。
[0013] 所述的颜色测量仪器为漫反射式分光光度计，相应地，颜色测量仪器控制执行装 置为分光光度计控制执行装置。
[0014] 所述的颜色测量仪器可为积分球式分光光度计，测量条件为D65光源，照明与观 察几何条件为d/8(漫反射光照明，偏离法线方向8°视角探测），CIE1964标准观察者， SCI(包含镜面反射）。
[0015] 步骤（2)中，在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器在测量平台上水平方向的 相邻测量点间距s，测量点数量η和沿垂直方向的测量点间的行间距h。
[0016] 步骤（3)中，计算机自动控制颜色测量仪器根据步骤（2)中设定的参数进行测量， 读取光柱镭射纸对应位置样品颜色的色度值。垂直方向至少采集两行测量点，这两行采集 相同数量的数据，同时起始位置相同。
[0017] 颜色测量仪器可沿着测试平台在X水平方向、Y垂直方向移动，在计算机软件 操作界面可输入设定的颜色测量仪器在X、Y方向的测量点个数n、点间距S和行间距h， (n-1)XsXh小于测量平台的有效测量范围。如图2所示，两行圆点代表采样点，实线表示 镭射纸张的光柱。假设测量精度β为所能检测出的镭射纸张的最小倾斜角度，则点间距s、 行间距h以及测量精度β三者之间满足关系式：
[0018]
[0019] 步骤（4)中，由计算机的数据分析模块对仪器测量得到的光柱镭射纸张在测量平 台X水平方向的颜色色度值进行分析计算，选择每行采样点数据在1/值（或a$值、b$值） 最大（或最小）处所对应的采样点编号，且这两个编号应该相邻近。如图1所示，第二行采 样点编号b与第一行米样点编号a相邻近。
[0020] 步骤（5)中，光柱需旋转的角度α、点间距s和行间距h满足关系式：
[0021]
[0022] 若采样点编号a>b，则光柱镭射纸张需要逆时针旋转α度进行校正，反之，若采样 点编号a〈b，则需顺时针旋转α度进行校正。
[0023] 根据采样数据确定两行采样点中哪两个采样点位置最近，当采样点b与采样点a 最接近时，即|a-b|〈|b_c|时，由此可计算出正确的旋转角度。但当镭射纸光柱倾斜到较大 角度时，采样点编号b与采样点编号c接近，而实际光柱方向为采样点a与b连线的方向， 故由此方法计算出的旋转角度方向与实际不符。因此，本方法存在允许光柱最大的旋转角 度，即当采样点b位于采样点a和采样点c之间时，构成等腰三角形Λabc。假设最大允许 的旋转角度为Θ度，则满足关系式：
[0024]
[0025] 为了保证两行采样点数据中至少有一行包括两个I；值（或a#值、b*值）最大（或 最小）处的采样点，则每行采样点数量η满足关系式：
[0026]
[0027] 步骤（6)中，在自动驱动测量平台旋转时，可采用测量平台控制执行装置来实现， 计算机通过测量平台控制执行装置与测量平台相连接。计算机根据步骤（5)计算出的倾斜 角度以及旋转方向，由计算机发出指令信号驱动旋转平台顺（逆）时针带动固定在平台上 的光柱镭射纸旋转。
[0028] 由于平台绕中心旋转，该旋转中心也是两行采样点所围区域的中心，故镭射纸的 光柱与旋转中心〇的垂直距离保持不变，如图3所示。假设旋转中心0与起始位置垂直方 向的水平距离为X，则X= (η-1)Xs/2,垂直距离为y，y=h/2,镭射纸的光柱与旋转中心0 的垂直距离1满足关系式：1 = (x-yXtana)Xcosa;由此可知光柱在错射纸张上的具体 位置，使得在进行光柱镭射纸质量检测时，可以将所有待测样品统一定位到光柱镭射纸相 对应的位置进行采样，以保证测量的准确性和测量数据具有可比性。
[0029] 进一步地，通过步骤（4)中由计算机的数据分析模块对仪器测量得到的光柱镭射 纸张在测量平台X水平方向的颜色色度值进行分析计算，同一行测量点中采样点数据在 值或f值或b$值最大或最小处所对应的相邻两个采样点编号a和采样点编号c，还可计算 出镭射纸张的实际光柱周期山应满足关系式：d=sX|a_c|Xcosa。
[0030] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能自动检测光柱镭射纸张的光柱 与颜色测量仪器测量方向之间的相对倾斜角度，手动旋转测量纸张或自动旋转测量平台， 校正角度，尽可能保证测量方向与光柱方向垂直（或水平），使得在进行光柱镭射纸质量检 测时，可以将所有待测样品统一定位到光柱镭射纸相对应的位置进行采样、比较，从而提高 测量精度。
[0031] 下面通过附图和【具体实施方式】对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保 护范围的限制。
【附图说明】
[0032] 图1是颜色测量自动测量系统结构示意图。
[0033] 图2是辖射纸光柱倾斜角度检测原理不意图。
[0034] 图3,图4是光柱镭射纸旋转后光柱定位原理示意图。
[0035] 图5-1是在有效偏转角度范围内测量各采样点L*值变化曲线。
[0036] 图5-2是超出最大允许旋转角度各采样点L*值变化曲线。
[0037]图6是增大采样点间距情况下各采样点L*值变化曲线。
【具体实施方式】
[0038] 本发明首先需要确定颜色测量仪器在不同测量位置的采样和位移，由本发明测量 系统精确控制颜色测量仪器在光柱镭射纸样品上的测量点位置，使颜色测量仪器分别沿着 X、Y方向按一定步长进行测量，自动测量纸张上各点的颜色值。并分析计算出光柱镭射纸 张的光柱与颜色测量仪器的测量方向之间的相对倾斜角度，尽可能确保测量方向与光柱方 向垂直（或水平）。
[0039] 下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述。
[0040] 如图1所示，本发明采用的颜色测量自动检测装置，包括计算机、测量平台，测量 平台上设置分光光度计；分光光度计上方设置定位传感器；计算机包括控制模块、传感器 信号处理模块、图像分析模块、数据分析模块；控制模块通过接口电路电联接分光光度计控 制执行装置，分光光度