基本信息
- 項目名稱：
- 便攜式色差儀
- 小類：
- 信息技術
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 便攜式色差儀是一種以LED為光源的新型測色差儀器作品。該儀器在測色差的過程中，針對各種不同的表面材料，可以選擇不同的光源以及表面反射光的類型來對材料進行精密的色差分析;同時儀器還具有強大的后期數(shù)據(jù)處理分析能力以及大容量數(shù)據(jù)存儲能力,輕松調取歷史標樣值和歷史測量數(shù)據(jù),通過配備的PC機接口和PC機軟件,對現(xiàn)場測量的數(shù)據(jù)信息進行有效的分析。
- 詳細介紹：
- 便攜式色差儀是一種高精度、快速、便攜式的顏色分析儀器。主要用于環(huán)境、食品安全的檢驗檢測和包裝，塑料，印刷，汽車，紡織品，油漆，裝飾涂料等固液態(tài)產(chǎn)品顏色的快速分析檢測。其檢測的原理是通過對物質表面顏色光譜特性測量而分析顏色的精確數(shù)據(jù)。儀器包括光譜檢測部件，弱信號處理部件，及嵌入式光譜分析軟件。其應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面： 1 環(huán)境監(jiān)測和食品安全行業(yè)的需求 隨著社會的發(fā)展，環(huán)境、食品安全問題已引起了人們的高度重視，實時、便捷、定量的標準化顏色檢測技術和測色儀器的開發(fā)應用不僅具有很大的社會意義，同時也是國民經(jīng)濟中一個新的增長點。在環(huán)境、食品分析中，通過顏色的測定也是實現(xiàn)產(chǎn)品質量的檢驗和對污染物的定量分析的常用手段。如飲用水色度是國家生活飲用水標準規(guī)定的監(jiān)測指標，1985 年國家就發(fā)布了生活飲用水衛(wèi)生標準（衛(wèi)生部 GB5749-1985），力求對飲用水的顏色標準進行規(guī)范。又如發(fā)布食用大豆油國家標準（GB1535-2003），對不同等級油品質量進行顏色限定。但這些國家標準普遍推薦目視比色法（鉑古比色法、羅維朋比色法等）作色度測量，測定結果準確度差，而且與國際標準顏色單位也不一致。由于這些檢測方法只能測量單一色調的樣品，因此對于醬油等復雜樣品的色度，至今還沒有統(tǒng)一的國家檢測標準。在工商、農(nóng)貿市場等場合，食品、農(nóng)產(chǎn)品的有毒有害物質，如農(nóng)藥殘留等的快速檢測中，常用試紙+試劑+顏色辨別的方法，均涉及到精密測色的問題。而另一些食品農(nóng)產(chǎn)品的質量是靠產(chǎn)品的外觀顏色來判定的。所以本項目的實施，可以提供高精度的顏色數(shù)據(jù)作為測量依據(jù)，進一步規(guī)范產(chǎn)品質量和檢測手段。 2 工業(yè)品質量控制的需求環(huán)境 在包裝，塑料，印刷，汽車，紡織品，油漆，裝飾涂料等行業(yè)的固液態(tài)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，為了對產(chǎn)品顏色質量進行控制，需要對顏色進行精密測量。而高端光譜測色系統(tǒng)的市場，幾乎被國外產(chǎn)品所壟斷。其結果直接表現(xiàn)為，分光測色儀產(chǎn)品價格過高，難以普及，制約了我國產(chǎn)品質量的提高。我國加入WTO之后，工業(yè)產(chǎn)品要在全球范圍內參與競爭。我省更是上述這些輕工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)大省，對它們的質量控制有非常迫切的需求，廠家急需一種便攜、快速、智能的分析儀器來取代國外價格高昂的產(chǎn)品。本項目的實施將使我省輕工業(yè)產(chǎn)品的質量監(jiān)控上一個新的臺階。 3 打破國外壟斷，普及測色系統(tǒng)，規(guī)范生產(chǎn)和檢測手段 在2006年以前，國內便攜式測色儀器的市場幾乎被日本美能達和美國愛色麗公司產(chǎn)品所壟斷。本項目的目的是要研制一種便攜、快速、成本低、對物體表面顏色進行高精度分析的測量儀器，用科學的手段規(guī)范產(chǎn)品質量和檢測手段，為我省乃至全國的工業(yè)產(chǎn)品規(guī)范生產(chǎn)和出口創(chuàng)匯保駕護航。 目前測量顏色的方法主要有兩類：光電積分式測色法和光譜測色法。光電積分式測色是在整個測量波長范圍內對被測顏色的光譜能量進行一次性積分測量。如果能通過三路積分測量,分別測得樣品顏色的三刺激值X、Y、Z ,那么就能進一步計算出樣品顏色的色品坐標及其它相關色度參數(shù)。為了進行光電積分式顏色測量,儀器的三個光探測器的光譜響應必須滿足盧瑟條件。對光探測器的校正，測色儀器中一般是使用在探測器光敏面上加濾光片來實現(xiàn)的。 隨著對產(chǎn)品質量和測色精度要求的提高，市場需要更高精度，更好的智能化程度的便攜式的測色儀器。圖1-1是目前國內市場上有的一些國外的測色儀器。便攜式智能色差儀就是在這樣的背景下提出來，目的是要研制一種便攜、快速、成本低、對物體表面顏色進行高精度分析的測量儀器，用科學的手段規(guī)范產(chǎn)品質量。 本作品的目的在于把傳統(tǒng)的顏色測量技術與嵌入式系統(tǒng)分析技術相結合，研制出具有自主知識產(chǎn)權的，便攜化，快速化，智能化的顏色分析儀器，并在輕工業(yè)生產(chǎn)領域中發(fā)揮其快速、簡便、準確的作用，為我省乃至全國的輕工業(yè)產(chǎn)品規(guī)范生產(chǎn)和出口創(chuàng)匯保駕護航。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 顏色傳感器和微處理器的快速發(fā)展使得各種顏色測量儀器走向市場，目前市場上各種儀器廣泛應用鹵鎢燈等光源為照明體，而本作品提出了用白光LED發(fā)光二極管為照明體來研制色差儀，填補了LED光源在顏色測量這一行業(yè)應用的空白。 作品創(chuàng)新點主要包括以白光LED為光源的恒流設計、采樣光和背景光的雙光路光學系統(tǒng)設計、一種光源通過數(shù)據(jù)處理擬合多種光源及不同表面反射光的算法設計、便攜式設計等部分。本作品可改進成為全自動生產(chǎn)線，大大提高色差測量企業(yè)的生產(chǎn)效率。
科學性、先進性
- 國內便攜式測色儀器的市場幾乎被日本美能達和美國愛色麗公司產(chǎn)品所壟斷。本作品研制的便攜式光電積分式色差儀，填補了國內便攜式光電積分色差儀的空白。
獲獎情況及鑒定結果
- 專利： 1、袁琨 金尚忠 朱周洪 王焱華，測色色差儀及其測色方法，中國發(fā)明專利，申請?zhí)枺?00710156710.3，申請日期：2007.12.4，公開日：2008.5.21 2、張偉偉 金尚忠 李鵬生，精密色差儀積分式光學系統(tǒng)，中國實用新型專利，申請?zhí)枺?00820158032.4，申請日期：2007.12.26，公開日：2009.10.7 3、李鵬生，色差儀光學系統(tǒng)，中國發(fā)明專利，申請?zhí)枺?00910108841.3，申請日期：2009.7.24，公開日：2009.12.30 論文： Yuan Kun、Jin Shang Zhong、Gao Ke Gang,Research and development of NIR spectrometer based on SOPC,SPIE,2007(EI) Yuan Kun、Jin Shang Zhong，Error analysis for integrating sphere of color measuring system，SPIE,2008（EI）
作品所處階段
- 作品已制作完成
技術轉讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 現(xiàn)場演示 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 便攜式光電積分球式色差儀是一種高精度、快速、便攜式的顏色分析儀器。主要用于環(huán)境、食品安全的檢驗檢測和包裝，塑料，印刷，汽車，紡織品，油漆，裝飾涂料等固液態(tài)產(chǎn)品顏色的快速分析檢測。其檢測的原理是通過對物質表面顏色反射光的測量而分析顏色的信息。儀器包括白光LED光源及其恒流單元,光學系統(tǒng),積分球部件，三色光電探頭,弱信號處理單元，及全套嵌入式顏色分析軟件。
同類課題研究水平概述
- 隨著顏色工業(yè)的發(fā)展,對顏色質量控制和配方預測的要求也愈來愈高,在常規(guī)系統(tǒng)的使用中遇到的問題愈來愈多,于是各種更為精確和復雜的光學模型、算法技術及相應測色系統(tǒng)不斷被提出、研究和開發(fā),以滿足不同層次、不同應用的各種常規(guī)和特殊的要求,如Saunderson 修正、多光通理論、遞歸二次逼近及優(yōu)化算法、優(yōu)化系數(shù)算法、矩陣分塊算法、非凸逼近模型、通用顏色系統(tǒng)數(shù)學模型、絕對配色技術、神經(jīng)網(wǎng)絡技術等。 國外目前有許多研究單位和生產(chǎn)廠商正在從事自動測色與配色系統(tǒng)的研制,相應的產(chǎn)品也不斷投放市場。美國Applied Color Systems、英國的Instru2mental Color Systems 和瑞士Datacolor 是世界上三個最主要的色控儀器公司(這三家公司于1991 年被瑞士一財團收購合并成現(xiàn)在的Datacolor International) 。另外一些重要的公司如美國Macbeth、SheLyn、Hen2negan、BYK—Garder 等,德國Zeiss、Optronic 等以及英國等國家著名光學公司均研制實用的測色與配色系統(tǒng),并且相當數(shù)量出口。 國內在儀器測色配色的理論和系統(tǒng)的研究領域中處于相當落后的狀態(tài),至今許多生產(chǎn)單位的顏色質量和配方預測過程主要依靠配色人員的經(jīng)驗和目視判斷,即采用原始的嘗試和辨差法,嚴重的制約我國顏色工業(yè)的發(fā)展。目前,我國儀器市場上有不少顏色測量儀器,但大都是外國的進口儀器,如美國HACH公司的分光光度計、英國Tintometer 公司的測色儀、日本美能達的色差計等。中國的廣州、北京、上海等地方也有一些產(chǎn)品,但大都是臺式的儀器,體積較大,攜帶和使用很不方便,而且價格都特別高,給一些小型企業(yè)的顏色測量造成不便。所以,研制一種小體積、低價格,精度雖不很高,但能滿足一般性要求的顏色測量儀器成為目前儀器發(fā)展的必然趨勢。
