一种光谱反馈调光比色灯箱的制作方法
【专利说明】一种光谱反馈调光比色灯箱 【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及颜色检测领域，具体涉及一种光谱反馈调光比色灯箱。 【【背景技术】】
[0002] 在现代工业中，对同类产品颜色的一致性和准确性有着越来越高的要求。随着科 学技术的不断发展，对产品颜色的检验从最初依靠检验人员在普通光照下通过肉眼对被 测样品和标准比色卡进行比对，以判别被测样品与标准比色卡之间的颜色偏差，逐渐发展 到将被测样品和标准比色卡置于内置标准光源的颜色测定装置内进行检验。标准光源常 用于模拟各种环境光线下的人造光源，目前常用的有D65光源、D50光源、CWF光源、A光 源、TL84光源、F光源和UV光源等组合形成光源组，这些组合光源在一定程度上可以克服 或者辨别由于环境光源差异造成的被测样品与对比物体颜色差异的现象，即同色异谱现象 (metamerism)，让生产工厂或实验室非现场也能获得在与这些特定环境下的光源基本一致 的照明效果，颜色测定装置主要用于纺织、印刷和涂料工业中的颜色检验。
[0003][0004] 针对上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种可调光源发光光谱的光谱反馈调 光比色灯箱，具有调节结果可验证、精度高、适用范围广等特点。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种光谱反馈调光比色灯箱，其特征在于，包 括光谱测量装置、反馈调节装置和可调光源组，光谱测量装置测定可调光源组所发出光的 光谱信息，反馈调节装置根据光谱测量装置测得的光谱信息调节可调光源组的发光。
[0006] 本发明通过设置光谱测量装置，实时测量光源组所发出的光谱信息；根据光谱测 量装置测得的光谱信息，利用反馈调节装置、可调光源组与光谱测量装置形成的反馈控制 机制，实时调节光源组的发光，使得光源组所发出的光谱功率分布满足既定的预设要求，这 种可调光源发光光谱的光谱反馈调光比色灯箱可以实现很高的显色性指数，以及实现多种 不同光谱分布的光源照明，同时对光源组所发出的光谱完全可以测量确认，保证了调节的 可靠性，具有精度高，适用范围广等特点。
[0007] 本发明还可通过以下技术方案进一步限定和完善：
[0008] 作为一种技术方案，所述的反馈调节装置包括信号处理单元和光源控制单元，信 号处理单元和光源控制单元电连接；信号处理单元解析、处理经光谱测量装置测得的光源 光谱与目标光谱的差异，并将处理信号反馈至光源控制单元。可调光源组中的独立可调光 源可以被光源控制单元控制，控制动作可以是关闭、打开和发光强弱的调节，光源控制单元 可以控制所需的可调光源组中的某一个或者多个光源开启、关闭和光源发光强弱的调节；
[0009] 信号处理单元首先解析所述测得的光源光谱与目标光谱的差异，其中所述的目标 光源的光谱信息可预先存储在信号处理单元中，当信号处理单元接收到来自光谱测量单元 传输的实测光谱数据，即开始对两者进行解析和比对，并通过预设程序对所述差异进行调 控，随后将调控处理信号反馈至光源控制单元，光源控制单元再控制可调光源组中相应光 源的开启、关闭或发光强弱；两类单元配合以实施对实测光源光谱与目标光源光谱偏差的 调整，以匹配目标光谱。
[0010] 作为一种技术方案，所述的可调光源组包括一个以上独立可调光源，所述独立可 调光源发出发光强弱可调的特定光谱。上述可调光源组中的独立可调光源可以包括LED光 源、荧光灯、D65光源、D50光源、CWF光源、A光源、TL84光源、F光源和UV光源等在内的多 种光源，以满足目前国际国内的实际测量需求，提高比色的可靠性。需要指出的是，要求所 述的独立可调光源发光强弱可调，也即光谱功率分布随发光强弱变化而变化。本发明通过 灵活组合光源的类型及其发光强弱，可实现在标准照明条件或者特定观察环境下对样品进 行观测，满足不同的测试需求，可扩展性和普适性好。
[0011] 作为优选，所述的可调光源组的光谱完全覆盖整个可见光波段380nm-780nm，以模 拟一般观察环境。然而，某些被测样品在一定波长光源的照射下会发生某种特定的反应，如 染料中某些元素经UV光照射后发生变化，因而，针对不同的测试样品，所述可调光源组的 总光谱应覆盖的波段也会有所不同。
[0012] 作为一种技术方案，所述的光源控制单元包括多个独立的程控驱动单元，独立的 程控驱动单元独立控制可调光源的开启、关闭以及发光强弱的调节。光源控制单元可以控 制所需的可调光源组中的某一个或者多个可调光源开启、关闭和调节发光强弱。由于光源 在不同的发光强度下具有不同的光谱分布特性，因而改变发光强度即可实现对光谱分布的 调整，其中可通过以下几种优选方式实现对光源发光强弱的控制：以LED光源为例，调整 LED光源的电流或电压以改变LED光源的发光强度；或者通过LED光源的脉冲调制（PWM Pulsewithmodulation)实现LED光源强度的改变；。当然，所用光源不同时，控制光源光 谱功率分布的方法也随之变化，本发明仅参照发光二极管的调节方式来叙述。此外，在程控 驱动单元的控制下，可调光源组根据反馈的处理信号依次调节各个独立可调光源的发光强 度。
[0013] 上述技术方案可以通过以下光谱反馈调光比色灯箱光源光谱调节的方法获得与 目标光谱相近或者相一致的光谱源，其特征在于，包括以下优化算法：
[0014] a、给可调光源组中每个独立可调光源设置一个调节系数CJV,)，设置初始值 Ci(V。)，一般设为 1 ;
[0015] b、根据光谱测量装置测得的可调光源组的光谱，反馈调节装置中的信号处理单元 根据下式计算下一个CJV,):
[0016]
[0017] 其中，CiOJ,)为可调光源组中的第i个光源第j次的调节系数，i、j均为任意正整 数；为可调光源组的光谱，Sta_(A)为目标光谱，A为波长，y为调节步长；
[0018] c、光源控制单元根据信号处理单元的反馈信号控制可调光源组中相应光源的开 启、关闭及强弱调节；
[0019] d、重复测量可调光源组的光谱，直至同时满足以下条件，停止迭代运算：
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[0023] 以LED光源为例，这里的调节系数Q(V,)可设置为电压调节系数或者电流调节系 数。针对不同的光源，具体的调节量值可以不同，如调节功率等，本文仅参照LED光源来叙 述。此外，4為為为预设的误差值，即迭代结束时，需同时满足三个条件：1、测得光谱与目 标光谱偏差的总和小于预设容差A1;2、测得光谱与目标光谱的偏差的最大值小于预设容差 A2;3、前后两次测得光谱与目标光谱的偏差的绝对值小于预设容差A3。需要指出的是，如仅 采用测得光谱与目标光谱的偏差的绝对值不再变化或小于特定值的判定方式，依然存在实 际测得光谱与目标光谱的依然存在未调节完成的可能。ApA2、A3可根据使用者的需要分别 设定，实现各种精度需求的调节。
[0024] 本发明不仅可以实现在标准光源下的颜色比对，还可实现在特定光谱光源下的颜 色评定。此外，本发明可以不预先存储大量测试数据作为参考值，通过光源光谱的实测和实 时反馈调控机制，即可快速实现照明光源的自动调节，高质量的模拟了目标光源光谱，具有 调控速度快、准确度高、适用范围广、功能强大等特点。
[0025] 本发明还可通过以下技术方案进一步限定和完善：
[0026] 作为优选，所述的光谱测量装置为光谱辐射计。光谱测量装置测定箱体中可调光 源组所发出的光谱信息（光谱功率分布），反馈调节装置根据光谱测量装置测得的光谱信 息，并结合目标光谱信息，调节可调光源发光，多次反复测量与反馈调节控制，直到光谱测 量装置所测量到的光谱信息足够接近目标光谱信息。
[0027] 作为一种技术方案，还包括箱体，所述的光谱测量装置、反馈调节装置和可调光源 组均设置在箱体内。各个装置均设置在一个箱体内，集成化程度高、设计一体化、操作方便。
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