一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置和方法
【专利摘要】本发明涉及一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置和方法。该装置主要由定位传感器、颜色测量仪器、控制执行装置、测量平台和计算机组成，颜色测量仪器设置于测量平台的上方，颜色测量仪器和控制执行装置分别与计算机相连接，控制执行装置还与颜色测量仪器或测量平台相连接，控制执行装置可带动颜色测量仪器或测量平台围绕固定点或固定位置旋转；定位传感器设置于颜色测量仪器的上方，分别与颜色测量仪器和计算机相连接。本发明解决了测量值不确定性和人为误差问题，实现了自动化测量，操作方便、快捷，测量规范、误差小。
【专利说明】
一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置和方法。通过搭建的专用 镭射纸及印刷品颜色测量装置，旋转颜色测量仪器(或颜色测量平台）改变颜色测量仪器和 待测样品的相对夹角，在待测样品的指定位置进行颜色色度值的测量;然后将在镭射印刷 品上固定位置、不同角度处采集到的色度值取算术平均值，代表待测样品该处位置颜色的 色度值；同时也可以用此方法进行镭射印刷品标样和测试样的颜色测量，从而进行印刷品 颜色质量评价与控制。
【背景技术】
[0002] 光柱镭射纸的亮彩虹效果在起到装饰作用的同时也有一定的防伪功效，因此在包 装印刷行业得到了广泛应用。而在进行光柱镭射印刷品的颜色测量时，采用普通的印刷品 颜色测量方法会带来较大的测量误差。
[0003] 专利CN104568781A提出了一种光柱镭射纸张颜色和光柱质量自动检测和评价方 法，可通过自动测量垂直于光柱不同位置处的色度值进行镭射纸颜色和光柱质量的自动检 测，颜色测量仪器和测量样品保持夹角不变，测量沿着垂直光柱周期的方向进行，且测量距 离需大于等于一个光柱周期。因此该方法对于镭射印刷品的适用度有一定的限制，如果印 刷品上有效匀色区域的面积较小，自动检测平台可采集的测量点数量也会受到限制，势必 会影响到比较精度。
[0004] 文献（付马，程卫.基于漫射照明的镭射纸颜色测量方法研究.包装学报，2015，7 (1):71-75)中分析比较了镭射纸同一位置24个角度(0°-360°，每间隔15°取值)色度值取平 均值可提高颜色测量精度，但是实际应用比较繁琐，同时文献中也未给出定量的结果分析。
[0005] 目前实际应用中，大多采用主观评价为主和仪器测量为辅的方法，用仪器采集标 样和测试样固定位置处的颜色色度值进行色差计算，结合目视色差评价给出测试样是否合 格的评判。现有方法在使用过程中，会有人为的测量、操作误差，如仪器和测试样的位置摆 放不同，测量的固定位置位于纸张光柱的不同周期位置处等，都会对测量结果造成很大的 影响。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于搭建一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置和方法。通过 旋转颜色测量仪器和待测样品的相对夹角，在光柱镭射纸张及镭射印刷品均匀颜色区域的 任意固定位置处进行颜色色度值的测量;然后将在镭射印刷品上固定位置、不同角度处采 集到的色度值取算术平均值;通过该发明装置和方法可以进行印刷过程中的镭射印刷品颜 色调节、控制和质量检测。
[0007] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
[0008] -种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，该装置主要由定位传感器、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和控制执行装置分别与计算机相连接，所述的控制执行装置还 与颜色测量仪器或测量平台相连接，所述的控制执行装置可带动颜色测量仪器或测量平台 围绕固定点或固定位置旋转;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 测量仪器和计算机相连接。
[0009] 所述的计算机包括控制模块、传感器信号处理模块和数据分析模块等;所述的控 制执行装置通过接口电路与计算机的控制模块电联接，所述的定位传感器与计算机的传感 器信号处理模块电联接，所述的颜色测量仪器与计算机的数据分析模块电联接。
[0010] 所述的定位传感器上还连接有颜色测量仪器移动定位装置，颜色测量仪器移动定 位装置通过定位传感器控制颜色测量仪器移动到指定的位置进行颜色测量。
[0011] 颜色测量仪器与定位传感器之间为电连接，定位传感器通过无线信号来控制颜色 测量仪器的移动和定位。
[0012] 所述的颜色测量仪器为漫反射式分光光度计，相应地，所述颜色测量仪器控制执 行装置为分光光度计控制执行装置。
[0013] 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(或CIE1964)标准观察 者，SCK包含镜面反射）。
[0014] 基于上述装置，本发明还提供了一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量方法，包 括如下步骤：
[0015] (1)采用上述测量装置，在测量平台上放置并固定待测样品；
[0016] (2)在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器或测量平台需要旋转的角度，分别 为0°，45°，90°和135°;
[0017] (3)通过计算机自动控制颜色测量仪器，将仪器的测量光孔对准需要测量的位置 处，选择0°，45°，90°和135°四个角度进行颜色测量(通过旋转颜色测量仪器或旋转待测样 品实现），读取被测样品在不同角度的颜色信息；
[0018] (4)由计算机的数据分析模块对仪器测量得到的待测样品在步骤(3)中所述四个 角度测量得到的颜色色度值取算术平均值，即可代表待测样品该位置处的颜色色度值。
[0019] 步骤(2)中，可固定待测样品，颜色测量仪器围绕固定点或固定位置旋转;也可固 定颜色测量仪器，测量平台及固定于其上的待测样品围绕固定点或固定位置旋转，进行颜 色测量。
[0020] 步骤(3)中，待测样品的位置处要求是均匀颜色，不能有印刷图案或文字的干扰。 选择旋转的角度为〇°，45°，90°和135°四个角度，对测量的起始角度未做限制，即待测样品 的起始测量角度可以是任意角度，同时测量的4个角度间可以允许有一定的夹角偏差(正负 5°以内），即实际旋转角度与设置的旋转角度之间的偏差可为±5°，允许一定的操作误差， 对测量结果无明显影响。
[0021] 步骤(4)中，如果测量纸张的表面颜色均匀或测量印刷品的色块区域印刷墨量均 匀，将采集到的4个角度计算算术平均值，不仅可以代表测量位置处的颜色色度值，也可代 表该区域任意位置处的颜色色度值。
[0022] 该颜色测量的方法可应用于光柱镭射纸张及印刷品上多个区域颜色的测量和比 较，或是应用于待测样品和标样颜色的测量和比较，可通过重复步骤（1)到步骤(4)的操作 来实现。
[0023] 如果印刷品上需要测量比较的颜色有两种及以上，可采用同样的方法测量相应颜 色区域的色度值进行比较;如果需要对标样印刷品和测试样印刷品的颜色进行色差比较， 也可采用同样的方法进行颜色色度值测量。
[0024] 本发明通过计算机控制模块发送指令在由分光光度计在待测样品的固定位置不 同角度处采集色度值，由计算机数据分析，计算待测样品该位置处的色度值。
[0025] 本发明光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，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;计算机的控制模块电联接分光光度计控制执行装置，分光 光度计控制执行装置连接分光光度计;计算机的传感器信号处理模块与定位传感器电联 接，计算机的数据分析模块与分光光度计电联接。
[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027] 本发明解决了测量值的不确定性和人为误差问题，能准确测量光柱镭射纸张和印 刷品任意匀色区域颜色的色度值。对于待测样品上固定的测量位置，可通过旋转待测样品 (或颜色测量仪器），改变待测样品和颜色测量仪器间的夹角，测量同一位置处0°，45°，90° 和135°四个角度色度值并计算算术平均值，给出待测样品该位置处的颜色色度值。该方法 可准确、方便的测量镭射印刷品的颜色色度值，实现了自动化测量，操作方便、快捷，测量规 范、误差小。
[0028] 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】
[0029]图1是光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置结构示意图。
[0030] 图2-1是光柱镭射纸张的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度值 L*值示意图。
[0031] 图2-2是光柱镭射纸张的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度值 a*值示意图。
[0032] 图2-3是光柱镭射纸张的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度值 b*值示意图。
[0033]图3-1是光柱镭射印刷品的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度 值L*值示意图。
[0034] 图3-2是光柱镭射印刷品的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度 值a*值示意图。
[0035] 图3-3是光柱镭射印刷品的固定位置、不同角度(每间隔5°采样)测量得到的色度 值b*值示意图。
【具体实施方式】
[0036] 本发明需要固定光柱镭射纸张或镭射印刷品或颜色测量仪器，并选择印刷品版面 上待测色的匀色区域，由本发明测量系统精确控制颜色测量仪器在待测样品上的固定位置 处，通过测量装置旋转待测样品或颜色测量仪器，改变待测样品和颜色测量仪器间的相对 夹角，分别采集印刷品上同一位置处0°，45°，90°和135°四个角度色度值并计算算术平均 值，给出印刷品该位置处的颜色色度值。本发明对待测样品的测量位置没有限制，对测量的 起始角度没有限制，对角度旋转过程中，四个角度间的相对夹角没有严格限制。操作者在测 试过程中，可任意选择待测色的测量位置和起始角度。
[0037] 下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：
[0038] 如图1所示，光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，包括计算机、测量平台，测量 平台上方设置分光光度计;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、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旋转装置，分 光光度计控制旋转装置连接分光光度计，或者控制模块通过接口电路电联接测量平台控制 旋转装置，测量平台控制旋转装置连接测量平台；传感器信号处理模块与定位传感器电联 接，分光光度计与数据分析模块电联接。分光光度计移动定位装置与定位传感器相连接，分 光光度计移动定位装置可根据需要将分光光度计移动到指定的位置进行颜色测量。分光光 度计与定位传感器之间为电连接，定位传感器可控制分光光度计的移动和定位。分光光度 计控制旋转装置可带动分光光度计围绕某一固定点或固定位置旋转，或由测量平台控制旋 转装置带动测量平台围绕某一固定点或固定位置旋转。
[0039]以X-Rite SP64积分球式分光光度计进行测量为例。需要说明的是，本发明并不局 限于该品牌系列分光光度计，本方法适用于不同的专业级积分球式分光光度计。
[0040] 光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，具体步骤如下：
[0041] (1)将光柱镭射纸样品固定在专用测量平台，如图1所示，测量平台用于固定待测 纸张的位置，计算机中的控制模块通过接口电路指令分光光度计控制执行装置，用于精确 控制测量平台的旋转(或控制分光光度计围绕固定测量位置的旋转）。
[0042] 定位传感器用于精确探测分光光度计在待测纸张上的采样位置，并将采样点的坐 标位置发送给传感器信号处理模块。
[0043] (2)在计算机数据分析模块的软件操作界面输入分光光度计(或旋转平台）的四个 旋转角度0°，45°，90°，135°。
[0044] (3)由分光光度计控制执行装置精确控制分光光度计，在镭射纸张上或在印刷品 匀色区域的固定位置，分别采集0°，45°，90°，135°四个角度的色度值。
[0045] (4)计算机数据分析模块计算0°，45°，90°，135°四个角度数据的算术平均值。
[0046]图2-1至图2-3是对光柱镭射纸张同一位置不同角度采集到的色度值数据，图3-1 至图3-3是对光柱镭射印刷品同一位置不同角度采集到的色度值数据。对光柱镭射纸张和 光柱镭射印刷品0°-360°的色度值，分别采取三种方法随机采样(每种方法随机取样10次） 比较不同方法的测量精度：
[0047]①随机取出0°-360°任一角度处的色度值，分别与该位置处0°-360°其它角度处的 色度值计算CIELAB色差，记录最大色差（以下简称方法一）；
[0048] ②随机取两个垂直角度(如0°&90°，5°&95°，10°&100°……）的色度值计算平均值， 与其它垂直角度的色度值平均值比较，计算CIELAB色差，记录最大色差（以下简称方法二）； [0049] ③随机取四个连续且依次间隔45°角度（0°&45°&90°&135° ;5°&50°&95°& 140°;……）的色度值计算平均值，与其它四个角度的色度值平均值比较，计算CIELAB色差， 记录最大色差（以下简称方法三）；
[0050]如表1所示为图3-1-至3-3所示光柱镭射印刷品的0°-180°-个周期内的37个色度 值，表2所示为按照方法②计算得到二个角度平均色度值，表3所示为按照方法③计算得到 四个角度的平均色度值。
[0051 ]表1光柱镭射印刷品0°-180° -个周期内的色度值
[0057] 表4所示是上述方法得到的某种光柱镭射纸（图2-1至图2-3所示)和某种光柱镭射 印刷品（图3-1至图3-3所示）的色差统计。
[0058] 表4不同方法得到的光柱镭射纸和光柱镭射印刷品固定位置10次测量的色差比较
[0061] 由表4的数据比较可见，采用方法一(实际操作中经常采用的方法)测量光柱镭射 纸张和印刷品的最大色差可达8.5和4.13;采用方法二测量光柱镭射纸张和印刷品的最大 色差可达3.27和1.53，可以看到仅取0° +90°，即两个相互垂直角度的色度值平均值并不能 全面的反映不同类型纸张固定位置处的色度信息，仍具有较大的测量误差(如表4的计算结 果）；本发明装置(方法三）测量的光柱镭射纸和光柱镭射印刷品的数据都有效的控制在 CIELAB色差值为1.0左右，有效的降低了测量误差。不同光柱镭射纸相邻光柱间具有不同的 光栅条纹周期性分布，因此测量固定位置处0°-360°间不同角度的色度值分布规律不 同，即色度值L'a%P值出现峰值和谷值的对应角度并不完全相同。本发明提出测量4个角 度的方法，可较大范围的考虑具有不同微观结构的光柱镭射纸及印刷品，提高颜色测量精 度。本发明采用固定位置定点测量的方式，特别适合于对于光柱镭射印刷品的（图案和文字 较多)颜色检测或对于光柱镭射纸的定点测量，测量更为便捷、有效。
[0062] 对光柱镭射印刷品上其他区域颜色的测量，或是对测试样印刷品和标样印刷品的 颜色比较测量，可重复（1)到(4)的操作步骤。如果不考虑光柱镭射纸不同位置处的颜色均 匀性，也可采用同样的方法完成对纸张的标样和测试样的颜色测量。
[0063] 本发明解决了测量值不确定性和人为误差问题，实现了自动化测量，操作方便、快 捷，测量规范、误差小。
[0064] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制;任 何熟悉本专业的技术人员，可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于：该装置主要由定位传感 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和控制执行装置分别与计算机相连接，所述的控制执 行装置还与颜色测量仪器或测量平台相连接，所述的可控制执行装置带动颜色测量仪器或 测量平台围绕固定点或固定位置旋转;所述的定位传感器设置于颜色测量仪器的上方，分 别与颜色测量仪器和计算机相连接。2. 根据权利要求1所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于:所述的 计算机包括控制模块、传感器信号处理模块和数据分析模块。3. 根据权利要求2所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于:所述的 控制执行装置通过接口电路与计算机的控制模块电联接，所述的定位传感器与传感器信号 处理模块电联接。4. 根据权利要求2所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于:所述的 颜色测量仪器与计算机的数据分析模块电联接。5. 根据权利要求1所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于:所述的 定位传感器上还连接有颜色测量仪器移动定位装置。6. 根据权利要求1所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量装置，其特征在于:所述的 颜色测量仪器为漫反射式分光光度计。7. -种光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量方法，包括如下步骤： (1) 采用如权利要求1-6中任一项所述的颜色测量装置，在测量平台上放置并固定待测 样品； (2) 在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器或测量平台需要旋转的角度，分别为0°， 45° ，90°和135° ; (3) 通过计算机自动控制颜色测量仪器，将仪器的测量光孔对准需要测量的位置处，选 择0°，45°，90°和135°四个角度进行颜色测量，读取被测样品在不同角度的颜色信息； (4) 由计算机的数据分析模块对仪器测量得到的待测样品在步骤(3)中所述四个角度 测量得到的颜色色度值取算术平均值，即可代表印刷品该位置处的颜色色度值。8. 根据权利要求7所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量方法，其特征在于:实际旋 转的角度与设置的旋转的角度之间的偏差为±5°。9. 如权利要求7所述的光柱镭射纸张及印刷品的颜色测量方法在光柱镭射纸张及印刷 品上多个区域颜色的测量和比较，或待测样品和标样颜色的测量和比较中的应用。
【文档编号】G01J3/50GK105841818SQ201610398958
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年6月7日
【发明人】黄敏, 李泽阳, 史春洁, 崔桂华, 刘浩学
【申请人】北京印刷学院