位移傳感器、光譜特性測量設備及方法、顏色測量設備及方法、平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了光譜特性測量設備、顏色測量設備、平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備、位移測量方法、光譜特性測量方法和顏色測量方法。位移傳感器包括：光源單元，其被構(gòu)造為將具有不同的多個波長的光以傾斜的方向施加于平面測量對象的測量區(qū)域；分光鏡，其被構(gòu)造為測量被測量區(qū)域反射的光的光譜分布；特征量提取模塊，其被構(gòu)造為提取光譜分布的特征量；以及位移計算模塊，其被構(gòu)造為基于所提取的特征量以及預先獲取的位移與特征量之間的關系來計算測量區(qū)域的位移。
【專利說明】位移傳感器、光譜特性測量設備及方法、顏色測量設備及方法、平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備、和位移測量方法
【技術(shù)領域】
[0001]本公開涉及使用分光鏡的位移傳感器、光譜特性測量設備、應用了位移傳感器的顏色測量設備和平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備、位移測量方法、光譜特性測量方法、以及顏色測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在造紙過程、薄膜制造過程等中，需要監(jiān)控制造對象的顏色用于質(zhì)量管理。為此，通常采用使用分光鏡的顏色測量設備。圖12是示出裝備有使用分光鏡的顏色測量設備的平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備的外觀的示圖，并且在本文中將描述測量紙張的顏色以監(jiān)控紙張質(zhì)量的情況。
[0003]平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備600包括框610。作為測量對象的片狀紙張500在框610的內(nèi)部通過輥(未示出)等在箭頭A的方向上移動。用于從正面監(jiān)控紙張500的上部掃描頭620以可移動的方式附接在框610的上側(cè)橫梁上。用于從背面監(jiān)控紙張500的下部掃描頭630以可移動的方式附接在框610的下側(cè)橫梁上。上部掃描頭620和下部掃描頭630被構(gòu)造為在與紙張移動方向垂直的方向上同步地往復運動，以及從正面和背面監(jiān)控相同的區(qū)域。
[0004]顏色測量設備例如安裝在上部掃描頭620中。顏色測量設備的各測量點通過紙張500的運送和上部掃描頭620的移動而畫出如W形線501所示的軌跡。
[0005]圖13是示出使用分光鏡的顏色測量設備的結(jié)構(gòu)的示圖。如圖13所示，顏色測量設備30包括以旋轉(zhuǎn)對稱形狀形成的桶形鏡430。測量窗口 440安裝在桶形鏡430中的面向作為測量對象的紙張500的部分中，從而防止灰塵或污垢進入。氙燈410中發(fā)出的光通過UV濾鏡420進入桶形鏡430。
[0006]為了得到不受測量對象的取向特性影響的穩(wěn)定的測量結(jié)果，重要的是，施加的光應該關于紙張500的測量區(qū)域M的垂線旋轉(zhuǎn)對稱。因為該原因，測量區(qū)域M和作為光源的氙燈410布置在桶形鏡430的旋轉(zhuǎn)軸上。
[0007]測量區(qū)域M反射的光被安裝在桶形鏡430的旋轉(zhuǎn)軸上的鏡450反射，通過聚光透鏡310進入光纖320。在分光鏡300的主體中捕獲導入光纖320的反射光,光通量受入射狹縫330的限制。
[0008]其后，光通過平行透鏡(入射側(cè)的準直透鏡)340變?yōu)槠叫泄?，并且施加于衍射裝置(衍射光柵、光柵)350。施加于衍射裝置350的光根據(jù)波長在不同方向上發(fā)生反射。當該光被積分透鏡(射出側(cè)的準直透鏡)360采集到時，每個波長在不同的位置形成圖像。
[0009]由線形排列的多個光電轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的線檢測器370布置在圖像形成位置，并且檢測每個位置的光的強度。由于位置與波長對應，因此可以基于線檢測器370的檢測結(jié)果，獲得反射光的光譜分布，即反射光的每個波長的強度分布。
[0010]運算模塊400控制光譜分布的測量，同時將光譜分布轉(zhuǎn)換為電信號，以數(shù)字地處理顏色。
[0011]在數(shù)字地處理顏色的情況下，由[數(shù)學公式I]表示的三色刺激值(tristimulusvalue)廣泛地用作顏色的表示方法。
[0012][數(shù)學公式I]
【權(quán)利要求】
1.一種位移傳感器,包括: 光源單元，其被構(gòu)造為將具有不同的多個波長的光以傾斜的方向施加于平面測量對象的測量區(qū)域； 分光鏡，其被構(gòu)造為測量被所述測量區(qū)域反射的光的光譜分布； 特征量提取模塊，其被構(gòu)造為提取所述光譜分布的特征量；以及 位移計算模塊，其被構(gòu)造為基于所提取的特征量以及預先獲取的位移和特征量之間的關系來計算所述測量區(qū)域的位移。
2.如權(quán)利要求1所述的位移傳感器，其中所述光源單元將其波長根據(jù)發(fā)射方向而改變的光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域。
3.如權(quán)利要求2所述的位移傳感器，其中所述光源單元包括光源和光學元件，所述光源被構(gòu)造為發(fā)出光，在所述光學元件中透射波長或反射波長根據(jù)入射角度或入射位置而改變。
4.如權(quán)利要求2或3所述的位移傳感器，其中所述特征量提取模塊提取所述光譜分布的峰值波長作為特征量。
5.如權(quán)利要求1所述的位移傳感器，其中所述光源單元包括具有不同波長的多個光源。
6.如權(quán)利要求5所述的位移傳感器，其中所述特征量提取模塊提取各個光源的波長的強度之間的比率作為特征量。
7.一種光譜特性測量設備，包括: 第一光源單元，其被構(gòu)造為將第一光施加于平面測量對象的測量區(qū)域； 第二光源單元，其被構(gòu)造為將具有不同的多個波長的第二光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域； 分光鏡，其被構(gòu)造為測量從所述第一光源施加的然后被所述測量區(qū)域反射的第一光的第一光譜分布，以及從所述第二光源施加的然后被所述測量區(qū)域反射的第二光的第二光譜分布； 特征量提取模塊，其被構(gòu)造為提取與所述第二光源單元相關的第二光的第二光譜分布的特征量； 光譜特性計算模塊，其被構(gòu)造為基于與所述第一光源單元相關的第一光的第一光譜分布來計算光譜特性；以及 光譜特性校正模塊，其被構(gòu)造為基于所提取的特征量以及預先獲取的光譜特性與特征量之間的關系來校正所述光譜特性。
8.如權(quán)利要求7所述的光譜特性測量設備，其中所述第二光源單元將其波長根據(jù)發(fā)射方向而改變的光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域。
9.如權(quán)利要求8所述的光譜特性測量設備，其中所述第二光源單元包括光源和光學元件，所述光源被構(gòu)造為發(fā)出光，在所述光學元件中透射波長或反射波長根據(jù)入射角度或入射位置而改變。
10.如權(quán)利要求8或9所述的光譜特性測量設備，其中所述第一光源單元發(fā)出的波長范圍與所述第二光源單元發(fā)出的波長范圍不重疊。
11.如權(quán)利要求7所述的光譜特性測量設備，其中所述第二光源單元包括具有不同波長的多個光源。
12.一種顏色測量設備，包括: 如權(quán)利要求7所述的光譜特性測量設備，其中所述光譜特性是光譜反射率；以及 顏色運算模塊，其被構(gòu)造為基于校正后的光譜反射率來測量所述測量區(qū)域的顏色。
13.如權(quán)利要求12所述的顏色測量設備，其中所述第二光源單元將其波長根據(jù)發(fā)射方向而改變的光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域。
14.如權(quán)利要求12所述的顏色測量設備，其中所述第二光源單元包括具有不同波長的多個光源。
15.一種平面測量對象質(zhì)量監(jiān)控設備，包括: 掃描頭；以及 如權(quán)利要求12至14中任一項所述的顏色測量設備，其安裝在所述掃描頭中。
16.一種位移測量方法，包括: 將具有不同波長的光以傾斜的方向施加于平面測量對象的測量區(qū)域； 測量被所述測量區(qū)域反射的光的光譜分布； 提取所述光譜分布的特征量；以及 基于所提取的特征量以及預先獲取的位移與特征量之間的關系來計算所述測量區(qū)域的位移。
17.—種光譜特性測量方法，包括: 將第一光施加于平面測量對象的測量區(qū)域； 基于被所述測量區(qū)域反射的第一光的光譜分布來測量光譜特性； 將具有不同波長的第二光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域； 提取被所述測量區(qū)域反射的第二光的光譜分布的特征量；以及基于所提取的特征量和預先獲取的光譜特性與特征量之間的關系來校正所測量的光譜特性。
18.一種顏色測量方法，包括: 將第一光施加于平面測量對象的測量區(qū)域； 基于被所述測量區(qū)域反射的第一光的光譜分布來計算光譜反射率； 將具有不同波長的第二光以傾斜的方向施加于所述測量區(qū)域； 提取被所述測量區(qū)域反射的第二光的光譜分布的特征量； 基于所提取的特征量和預先獲取的光譜反射率與特征量之間的關系來校正所計算的光譜反射率； 基于校正后的光譜反射率來測量所述測量區(qū)域的顏色。
【文檔編號】G01J3/46GK103727880SQ201310478380
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】辻井敦, 千田直道, 西田和史 申請人:橫河電機株式會社