专利名称：多角度的颜色采集装置和变色油墨的检测设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电技术领域，尤其涉及多角度的颜色采集装置和变色油墨的检测设备。
背景技术：
光干涉变色油墨(简称变色油墨，又称光变油墨、0VI)，是具有动态变色效果的新型油墨。使用变色油墨印刷的图文，从不同角度可以观察到不同的颜色，特别在O度和60 度左右观察时，会呈现出两种截然不同的颜色。由于变色油墨所具有的动态变色效果无法用高清晰度扫描仪、彩色复印机及其他设备复制，加之其设计和生产技术极具专业性，制作工艺复杂，投资巨大，多被用于纸币的防伪。目前采用机械检测变色油墨的装置非常少，大部分采用的是基于CMOS摄像头或 CCD等图像采集装置，从两个不同角度对待检测区域进行拍照、得到该区域的正面图像(从较小角度拍摄的图像)和侧面图像(从较大角度拍摄的图像)，然后采用高性能的图像处理器进行实时处理，对比两幅图像上待检测区域的颜色来鉴别真伪。由于CMOS或CXD等图像采集装置的体积较大，将图像采集装置安装在内部设计十分紧凑的点验、清分设备中时，大大增加了设备的设计要求，也增加了设备的整体体积，另外后端图像处理的工作量非常大， 在进行实时处理时，对图像处理器的性能要求比较高。为了解决上述问题，申请号为201110005373.4的中国专利申请提出了一种纸币、 票券鉴别装置，该装置包括一个照射待检测区域的光源，还包括两个从不同观测角接收变色区域的反射光、从而采集待检测区域颜色的颜色传感器，通过比较两个颜色传感器采集的颜色的色差，来判定纸币的真伪。这种鉴别装置的体积小于采用CMOS或CCD的检测装置， 同时由于颜色传感器输出的是电压值，后端处理的运算量较小。虽然上述纸币、票券鉴别装置具备了很多优点，但光源的入射光的角度和待检测区域的反射光的角度不能准确的被控制，同时还可能受外界其他光线的干扰，检测效果还有待提升。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种颜色采集效果更好的多角度的颜色采集装置。本发明的第二个目的是提供一种检测效果更好的变色油墨的检测设备。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明的技术方案是这样实现的
一种多角度的颜色采集装置，包括照射被检测物上待检测区域的光源、及利用待检测区域的反射光采集待检测区域的颜色的第一颜色传感器和第二颜色传感器；该装置还包括第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道；
所述第一导光通道与所述光源对接，将所述光源的入射光以设定的入射角导入待检测区域；
所述第二导光通道与所述第一颜色传感器对接，以所述第一颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入所述第一颜色传感器；
所述第三导光通道与所述第二颜色传感器对接，以所述第二颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入所述第二颜色传感器；
所述第一颜色传感器的观测角与所述第二颜色传感器的观测角不同。可选的，所述光源、所述第一颜色传感器和所述第二颜色传感器固定于一块电路板上，且都正对被检测物设置。可选的，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道均为直线形状； 所述第一导光通道与被检测物法线方向的夹角为设定的入射角；
所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道与被检测物法线方向的夹角为第二颜色传感器的观测角。可选的，所述第二导光通道为直线形状，所述第一导光通道和第三导光通道为曲线形状；
所述第一导光通道靠近被检测物的一端与被检测物法线方向的夹角，为设定的入射
角；
所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道靠近被检测物的一端与被检测物法线方向的夹角，为第二颜色传感器的观测角。可选的，所述光源、所述第一颜色传感器和所述第二颜色传感器分别固定于三块独立的电路板上，且所述光源和所述第二颜色传感器倾斜于被检测物设置、所述第一颜色传感器正对被检测物设置。可选的，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道均为直线形状； 所述第一导光通道与被检测物法线方向的夹角为设定的入射角；
所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道与被检测物法线方向的夹角，为第二颜色传感器的观测角。可选的，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道，在靠近被检测物的一端交汇于被检测物上的待检测区域。可选的，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道，为一体成型的导光板或光导纤维。可选的，该装置还包括分别环绕所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道的遮光通道，所述遮光通道由遮光物质围成。可选的，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道由遮光物质围成。可选的，所述第一导光通道、第二导管通道和第三导光通道的内表面为反射面。
可选的，该装置还包括容置所述光源、所述第一颜色传感器、所述第二颜色传感器、所述第一导光通道、所述第二导光通道和所述第三导光通道的遮光壳。可选的，所述遮光壳在正对被检测物的一侧没有壳壁。可选的，所述遮光壳为塑料遮光壳。一种变色油墨的检测设备，该装置包括 上述多角度的颜色采集装置；
处理装置，用于比较多角度的颜色采集装置采集到的两种颜色，当色差达到设定阈值时，判定为变色油墨。可见，本发明中多角度的颜色采集装置，光源的入射光经由导光通道内部导入被检测物的待检测区域，待检测区域的反射光经由导光通道内部分别导入第一颜色传感器和第二颜色传感器，不仅能够准确的控制入射光及反射光的角度，还能同时避免外界光线的干扰，由此提升了颜色采集的准确性。本发明中变色油墨的检测设备，利用上述多角度的颜色采集装置，从而提升了检测性能。为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。说明书附图
图1为本发明实施例一中多角度的颜色采集装置的结构示意图； 图2为本发明实施例二中多角度的颜色采集装置的结构示意图； 图3为本发明实施例三中多角度的颜色采集装置的结构示意图； 图4为本发明变色油墨的检测设备的结构示意图。
具体实施例方式以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本发明中多角度的颜色采集装置，包括第一颜色传感器、第二颜色传感器、光源、 第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道。其中，光源照射被检测物上的待检测区域， 第一颜色传感器和第二颜色传感器利用待检测区域的反射光采集待检测区域的颜色。第一导光通道与光源对接，将入射光以设定的入射角导入待检测区域。第二导光通道与第一颜色传感器对接，以第一颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入第一颜色传感器。第三导光通道与第二颜色传感器对接，以第二颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入第二颜色传感器。第一颜色传感器的观测角与第二颜色传感器的观测角不相同。可见，本发明中多角度的颜色采集装置具有以下优点
①光源的入射光经由导光通道内部导入待检测区域，待检测区域的反射光经由导光通道内部分别导入第一颜色传感器和第二颜色传感器，不仅能够准确的控制入射光及反射光的角度，还能同时避免外界光线的干扰，由此提升了颜色采集的准确性；
②相比于以往使用CMOS或CCD摄像头采集的方式，不需要得到待检测区域的图像，实施简单，成本较低，后端运算处理简单；
③光线的入射角度和反射角度相对固定，使得颜色传感器接收光线较为均勻稳定，对于纸币检测应用来说，受纸币在机械走钞腔内的走钞情况影响较小；
④相对于CMOS或CCD摄像头来说，安装方便，在进行机械部分设计时可以使得结构更为紧凑，组装也更加方便。下面给出本发明多角度的颜色采集装置的实施例。实施例一
图1为本发明实施例一中多角度的颜色采集装置的结构示意图，其中的虚线圆圈表示被检测物上的待检测区域，实线箭头表示光路。图1所示的装置包括颜色传感器11、颜色传感器12、光源13、第一导光通道141、 第二导光通道142、第三导光通道143、电路板15和遮光壳16。在图1中被检测物标记为 17。光源13、颜色传感器11和颜色传感器12都固定在电路板15上。第一导光通道141、第二导光通道142、第三导光通道143均为一体成型的导光板， 导光板内部形成光传输通道，且内表面为反射面，可以将通道中要射出的光线反射回通道中。第一导光通道141、第二导光通道142和第三导光通道143，在靠近被检测物17的一端中心交汇于被检测物17上的待检测区域，且这三个导光通道都是直线形状。第一导光通道141与光源13对接，与被检测物17法线方向的夹角为设定的入射角。光源13以设定的入射角入射的光线将通过第一导光通道141直线传输到待检测区域。 被检测物17法线方向是指与被检测物17垂直的方向。第二导光通道142与颜色传感器11对接，与被检测物17法线方向的夹角为颜色传感器11的观测角。待检测区域以颜色传感器11的观测角反射的光线将通过第二导光通道142直线传输到颜色传感器11。第三导光通道143与颜色传感器12对接，与被检测物17法线方向的夹角为颜色传感器12的观测角。待检测区域以颜色传感器12的观测角反射的光线将通过第三导光通道143直线传输到颜色传感器12。这里的观测角，指的是和与被检测物17法线方向的夹角。可以看出，颜色传感器 11的观测角为O度，颜色传感器12的观测角大于0度。遮光壳16容置光源13、颜色传感器11、颜色传感器12、第一导光通道141、第二导光通道142和第三导光通道143。本实施例一中，遮光壳16为中空长方体结构，且在正对被检测物17的一侧没有壳壁。由以上介绍可以看出，本实施例一中的多角度的颜色采集装置，一方面，光源和两个颜色传感器固定于一块电路板上，使得结构更紧凑、安装更方便，另一方面，在光源、颜色传感器和导光通道外部还设置了遮光壳，进一步避免了外界其他光线的干扰。可选的，本实施例中的三个导光通道也可以为一体成型的光导纤维，如果需要更进一步避免外界其他光线的干扰，还可以对三个导光通道进一步进行遮光处理，例如在装置中设置分别环绕三个导光通道的遮光通道，该遮光通道由遮光物质围成。 可选的，本实施例中的三个导光通道也可以只由遮光物质围成。实施例二
图2为本发明实施例二中多角度的颜色采集装置的结构示意图，其中的虚线圆圈表示被检测物上的待检测区域，实线箭头表示光路。图2所示的装置包括颜色传感器21、颜色传感器22、光源23、第一导光通道Ml、 第二导光通道M2、第三导光通道M3、电路板25、电路板26、电路板27和遮光壳28。图2 中的被检测物以四标记。光源23固定在电路板25上，颜色传感器21固定在电路板沈上，颜色传感器22 固定在电路板27上。光源23和颜色传感器22倾斜于被检测物四设置。第一导光通道Ml、第二导光通道242和第三导光通道243均为一体成型的光导纤维，光导纤维内部形成光传输通道，且内表面为反射面，可以将通道中要射出的光线反射回通道中。第一导光通道Ml、第二导光通道242和第三导光通道对3，在靠近被检测物四的一端中心交汇于被检测物四上的待检测区域，且均是直线形状。第一导光通道241与光源23对接，与被检测物四法线方向的夹角为设定的入射角。光源23以设定的入射光入射的光线通过第一导光通道241直线传输到待检测区域。第二导光通道242与颜色传感器21对接，与被检测物四法线方向的夹角为颜色传感器21的观测角。待检测区域以颜色传感器21的观测角反射的光线通过第二导光通道 242直线传输到颜色传感器21。第三导光通道243与颜色传感器22对接，与被检测物四法线方向的夹角为颜色传感器22的观测角。待检测区域以颜色传感器22的观测角反射的光线通过第三导光通道 243直线传输到颜色传感器22。这里的观测角，指的是和与被检测物四垂直的方向的夹角。可以看出，颜色传感器21的观测角为0度，颜色传感器22的观测角大于0度。遮光壳28容纳光源23、颜色传感器21、颜色传感器22、第一导光通道Ml、第二导光通道242和第三导光通道M3。本实施例二中，遮光壳28为中空长方体结构，且在正对被检测物四的一侧没有壳壁。由以上介绍可以看出，本实施例二中的多角度的颜色采集装置，一方面，光源和两个颜色传感器分别固定于独立的电路板上，使得待检测区域更充分的接收到光源的照射， 并使得一个颜色传感器更充分的接收待检测区域的反射光线，进一步提升了采集效果，另一方面，在光源、颜色传感器和三个导光通道外部还设置了遮光壳，进一步避免了外界其他光线的干扰。可选的，本实施例中的三个导光通道也可以为一体成型的导光板，如果需要更进一步避免外界其他光线的干扰，还可以对三个导光通道进一步进行遮光处理，例如在装置中设置分别环绕三个导光通道的遮光通道，该遮光通道由遮光物质围成。可选的，本实施例中的三个导光通道也可以只由遮光物质围成。实施例三
图3为本发明实施例三中多角度的颜色采集装置的结构示意图，其中的虚线圆圈表示被检测物上的待检测区域。图3所示的装置包括颜色传感器31、颜色传感器32、光源33、第一导光通道341、 第二导光通道342、第三导光通道343、电路板35和遮光壳36。在图3中被检测物以37标记。光源33、颜色传感器31和颜色传感器32都固定在电路板35上。第一导光通道341、第二导光通道342和第三导光通道343均为一体成型的导光板，导光板内部形成光传输通道，且内表面为反射面，可以将通道中要射出的光线反射回通道中。第一导光通道；341、第二导光通道342和第三导光通道；343，靠近被检测物37的一端中心交汇于被检测物37上的待检测区域，且第一导光通道341和第三导光通道343为曲线形状，第二导光通道342是直线形状。第一导光通道341与光源33对接，靠近被检测物37的一端与被检测物37法线方向的夹角为设定的入射角。光源33的入射光线通过第一导光通道341的反射传导，以设定的入射角导入待检测区域。可以看出，光源33的入射光线最初是正面入射到第一导光通道 341 的。第二导光通道342与颜色传感器31对接，与被检测物37法线方向的夹角为颜色传感器31的观测角。待检测区域以颜色传感器31的观测角反射的光线通过第二导光通道 343直线传输到颜色传感器31。第三导光通道343与颜色传感器32对接，靠近被检测物37的一端与被检测物37 法线方向的夹角为颜色传感器32的观测角。待检测区域以颜色传感器32的观测角反射的光线经过第三导光通道343反射传导，输入颜色传感器32。可以看出，待检测区域的反射光最终正面入射颜色传感器32。遮光壳36容纳光源33、颜色传感器31、颜色传感器32、第一导光通道341、第二导光通道342和第三导光通道343。本实施例三中，遮光壳36为中空长方体结构，且在正对被检测物37的一侧没有壳壁。由以上介绍可以看出，本实施例三相当于实施例一和实施例二方案的折中，一方面，光源和两个颜色传感器固定于一块电路板上，使得结构更紧凑，安装更方便，另一方面， 通过将两个导光通道设计成曲线形状，使得待检测区域更充分的接收到入射光，同时使得两个颜色传感器都充分的接收到待检测区域的反射光，提升了采集效果。可选的，本实施例中的三个导光通道也可以为一体成型的光导纤维，如果需要更进一步避免外界其他光线的干扰，还可以对三个导光通道进一步进行遮光处理，例如在装置中设置分别环绕三个导光通道的遮光通道，该遮光通道由遮光物质围成。
可选的，本实施例中的三个导光通道也可以只由遮光物质围成。以上实施例一至实施例三中所涉及的遮光壳，可以是塑料遮光壳。图4为本发明变色油墨的检测设备的结构示意图，该设备包括多角度的颜色采集装置41和处理装置42。多角度的颜色采集装置41，用于从不同角度采集待检测区域的颜色。处理装置42，用于比较多角度的颜色采集装置41采集到的两种颜色，当色差达到设定阈值时，判定为变色油墨。上述多角度的颜色采集装置41可以本发明前文介绍的多角度的颜色采集装置实现，具体的，多角度的颜色采集装置41可以具有前文实施例一至实施例三中的结构，其中两个颜色传感器分别将采集到的待检测区域的颜色发送给处理装置42。为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。 因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
权利要求
1.一种多角度的颜色采集装置，包括照射被检测物上待检测区域的光源、及利用待检测区域的反射光采集待检测区域的颜色的第一颜色传感器和第二颜色传感器；其特征在于，该装置还包括第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道；所述第一导光通道与所述光源对接，将所述光源的入射光以设定的入射角导入待检测区域；所述第二导光通道与所述第一颜色传感器对接，以所述第一颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入所述第一颜色传感器；所述第三导光通道与所述第二颜色传感器对接，以所述第二颜色传感器的观测角接收待检测区域的反射光并导入所述第二颜色传感器；所述第一颜色传感器的观测角与所述第二颜色传感器的观测角不同。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源、所述第一颜色传感器和所述第二颜色传感器固定于一块电路板上，且都正对被检测物设置。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道均为直线形状；所述第一导光通道与被检测物法线方向的夹角为设定的入射角； 所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道与被检测物法线方向的夹角为第二颜色传感器的观测角。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二导光通道为直线形状，所述第一导光通道和第三导光通道为曲线形状；所述第一导光通道靠近被检测物的一端与被检测物法线方向的夹角，为设定的入射角；所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道靠近被检测物的一端与被检测物法线方向的夹角，为第二颜色传感器的观测角。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光源、所述第一颜色传感器和所述第二颜色传感器分别固定于三块独立的电路板上，且所述光源和所述第二颜色传感器倾斜于被检测物设置、所述第一颜色传感器正对被检测物设置。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道均为直线形状；所述第一导光通道与被检测物法线方向的夹角为设定的入射角； 所述第二导光通道与被检测物法线方向的夹角为第一颜色传感器的观测角； 所述第三导光通道与被检测物法线方向的夹角，为第二颜色传感器的观测角。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道，在靠近被检测物的一端交汇于被检测物上的待检测区域。
8.如权利要求1或7所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道，为一体成型的导光板或光导纤维。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置还包括分别环绕所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道的遮光通道，所述遮光通道由遮光物质围成。
10.如权利要求1或7所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导光通道和第三导光通道由遮光物质围成。
11.如权利要求1或7所述的装置，其特征在于，所述第一导光通道、第二导管通道和第三导光通道的内表面为反射面。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括容置所述光源、所述第一颜色传感器、所述第二颜色传感器、所述第一导光通道、所述第二导光通道和所述第三导光通道的遮光壳。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述遮光壳在正对被检测物的一侧没有壳壁。
14.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述遮光壳为塑料遮光壳。
15.一种变色油墨的检测设备，其特征在于，该装置包括 如权利要求1至14任一项所述的多角度的颜色采集装置；处理装置，用于比较多角度的颜色采集装置采集到的两种颜色，当色差达到设定阈值时，判定为变色油墨。
全文摘要
本发明公开了多角度的颜色采集装置和变色油墨的检测设备，其中颜色采集装置包括一个照射待检测区域的光源、及两个分别从不同观测角采集待检测区域颜色的颜色传感器，还包括能将光源的入射光导入待检测区域、及将待检测区域的反射光分别导入两个颜色传感器的导光通道；检测设备包括上述颜色采集装置和处理装置。本发明的颜色采集装置及检测设备，能够准确的控制入射光及反射光的角度，同时避免外界光线的干扰，更好的实现对待检测区域是否具有变色油墨的检测。
文档编号G07D7/12GK102494775SQ20111040206
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者成和建, 王成凯, 赵厚良, 鲍东山 申请人:北京新岸线数字图像技术有限公司