全自动测色系统误差分析及技术改造

摘要

颜色的测量和控制，尤其是色差的评定是科学研究和生产中经常遇到的问题。印刷、纺织、陶瓷等行业对颜色测量仪器的测量精度、操作的方便性有更高要求。为了提高工业生产过程中广泛应用的光电积分测色仪的测试精度，分析、研究仪器误差成为仪器设计的重要内容之一。为了提高测色仪的稳定性，减小测量误差，在收集、分析了国内外光电测色仪器的有关技术资料，深入研究了测色仪的工作原理的前提下，针对颜色样品的离线测量方面，进行了技术上的改进和验证，完成了以下的工作： (1)设计了采用光电积分型测量方法对物体表面颜色进行测量并进行色差评价的检测系统。仪器选用硅光电池作为光电探测传感器，以超强抗干扰/高速/低功耗的单片机为控制核心，可独立地完成对色样的颜色测量、色度数据存储、数据分析以及色差报告等功能。 (2)从功能构成及其电气原理方面对系统的各个子功能进行误差分析，优化设计了系统的硬件结构，包括光电系统及供电电源的改进，滤色器的选择，数据处理系统和机械系统的结构优化设计。 (3)通过USB接口通信和颜色质量管理软件对仪器进行远程控制和颜色测量，并实现了测试色样的色度学评价，同时可以查看各种颜色参数。 (4)提出了基于温度传感器的V-T曲线跟踪补偿方案来控制测色仪三路模拟信号的电压，提高了测色仪的稳定性，减小了测量误差。 (5) 以中国计量科学研究院的标准色板为基准对仪器的稳定性、重复性和示值误差(准确性)等指标进行了计量测试和评价。对测量结果的详细分析表明，测色系统满足了应用领域实际需求，并实现了批量生产和市场化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1颜色科学的现状及其工业应用

1.2光电测色仪的发展趋势

1.3课题意义和主要研究内容

第2章颜色测量相关理论基础

2.1颜色的物理基础

2.1.1光和颜色

2.1.2颜色的属性

2.2颜色测量标准

2.2.1标准照明体

2.2.2 CIE1976色差公式

2.2.3标准照明观测条件

2.3颜色测量原理

2.3.1测色原理

2.3.2卢瑟条件

2.4颜色的色差

2.4.1色差

2.4.2白度

2.4.3牢度评价及计算

2.5颜色的测量方法

第3章总体方案设计

3.1系统组成

3.2方案设计

3.2.1技术指标和功能

3.2.2照明光学系统设计

3.2.3电路系统设计

3.2.4软件系统设计

3.3光电探测器

3.3.1光电转换器件

3.3.1光电探测器主要参数

第4章系统硬件结构优化设计

4.1光电系统的改进

4.1.1光源的选定

4.1.2光电探测器的选择

4.1.3凸透镜及隔热玻璃的选择

4.1.4积分球的选择

4.2供电电源的改进

4.2.1线性稳压电源

4.2.2开关稳压电源

4.2.3开关电源和线性电源的区别

4.3滤色器的选择

4.3.1滤色器的结构

4.3.2滤色器的透过率曲线的求取

4.3.3滤色器特性

4.3.4滤色器的匹配

4.4数据处理系统的优化

4.4.1信号调理

4.4.2 A／D转换

4.4.3液晶显示器选型

4.4.4微处理器的选型

4.4.5打印机选型

4.5机械系统的优化

4.5.1机箱设计

4.5.2测头选型

4.5.3测头优化设计

4.5.4仪器外形

第5章系统软件设计及实现

5.1系统软件的总体设计

5.2系统软件实现

5.2.1测色仪的系统软件实现

5.2.2计算机软件系统设计

5.2.3数据采样及初步处理

5.3单片机系统与PC的串行通信

5.3.1 USB接口电路的设计

5.3.2固件程序设计

5.3.3应用程序设计

5.3.4驱动程序设计

5.4数字滤波

第6章基于温度传感器的V-T曲线跟踪补偿方案

6.1 DS18B20的简介

6.1.1 DS18B20的主要特点

6.1.2 DS18B20内部结构

6.1.3 DS18B20使用注意事项

6.2数字V—T曲线控制系统

6.2.1 V-T曲线控制原理

6.2.2硬件设计

6.2.3软件设计

6.3实验结果

第7章测试结果及分析

7.1测色仪器性能评价标准

7.1.1稳定性

7.1.2重复性

7.1.3示值误差

7.2测试结果

7.2.1仪器计量性能测试

7.2.2标准色板测试结果

第8章结论与展望

8.1结论

8.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果