一种光柱镭射纸张及其印刷品的色差测量方法

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一种光柱镭射纸张及其印刷品的色差测量方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种光柱镭射纸张及其印刷品的色差测量方法。通过颜色测量平台固定颜色测量仪器和待测纸张或印刷品的位置，在操作系统中设定采样点个数和采样间隔，控制测量头分别采集标样和测试样的色度值，并将采集到的标样和测试样色度值调整到同样的周期位置处比较、计算色差，最终给出平均色差作为评判依据。\n背景技术\n[0002] 光柱镭射纸的亮彩虹效果在起到装饰作用的同时也有一定的防伪功效，但也由此给包装印刷行业的颜色测量和生产控制带来了很大的麻烦。对镭射纸及其印刷品的颜色测量，目前没有相应的测量标准和行业规范。实际生产中，对样品的颜色质量评价大多依赖于主观评价；在测量方法上，不同企业和公司各不相同，主要是结合客户方的需求，通过测量镭射纸张及其印刷品固定位置处的一个点或是几个点，来判断样张是否合格。该测量方法的可重复性差，且具有一定的片面性，只能反映纸张或印刷品被测量区域的颜色特性，不能较好的反映纸张或印刷品的整体质量。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于确定一种光柱镭射纸张及其印刷品的色差测量和计算方法。通过颜色测量平台固定颜色测量仪器和待测纸张的位置，在操作系统中设定采样点个数和采样间隔，控制测量头采集标样和测试样的色度值；将采集到的标样和测试样色度值按照不同的比对方法，调整到同样的周期位置处比较、计算色差，给出标样和测试样的最终色差。\n根据用户设定的色差容限，从而判断测试样是否合格。该方法也可用来采集单张样品不同位置处的颜色色度值，通过色差结果检验其均匀性。\n[0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：\n[0005] 一种光柱镭射纸张及其印刷品的色差测量方法，包括如下步骤：\n[0006] (1)采用颜色测量自动检测系统，在测量平台上放置并固定待测光柱镭射纸张或其印刷品；尽量使光柱镭射纸或其印刷品的光柱方向与测量平台的水平方向垂直；\n[0007] (2)在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器在垂直于光柱镭射纸或其印刷品光柱方向、即相对于测量平台水平方向X相邻采样点的间距s和数量n，通过计算机自动控制颜色测量仪器沿着测量平台水平方向X进行位移、定位、测量被测样品在不同位置的颜色信息；\n[0008] (3)在采集到的标样和测试样的原始色度数据及将采样点数据逆序排列得到的“翻转”色度数据中，找到第一个光柱周期中分别具有最大L*值、a*值、b*值的采样点，并分别以此采样点为基准，将所有色度值“平移”；\n[0009] (4)将“平移”后的采样点一一对应比较，计算色差以及平均色差值，取L*值、a*值、*\nb值不同对齐方式计算得到的平均色差值中最小的色差值，作为标样和测试样的最终色差值。\n[0010] 在上述测量方法中，同时在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器在平行于光柱镭射纸或其印刷品光柱方向、即相对于测量平台垂直方向Y采样点的间距h和采样点数m，通过计算机自动控制颜色测量仪器沿着测量平台水平方向X和垂直方向Y进行位移、定位、测量被测样品在不同位置的颜色信息。\n[0011] 进一步地，由得到的标样和测试样的最终色差值，根据用户设定的色差容限，判断测试样是否合格。同时该方法也可用来采集单张样品不同位置处的颜色色度值，通过色差结果检验其均匀性。\n[0012] 步骤(1)中，颜色测量自动检测系统主要由定位传感器、颜色测量仪器、控制执行装置、测量平台和计算机等组成，所述的颜色测量仪器设置于测量平台的上方，所述的颜色测量仪器与控制执行装置相连接，所述的颜色测量仪器与控制执行装置分别与计算机相连接；所述的定位传感器设置于颜色测量仪器的上方，分别与颜色测量装置和计算机相连接。\n[0013] 所述的计算机还可以通过控制执行装置与测量平台相连接。\n[0014] 所述的颜色测量仪器为漫反射式分光光度计，相应地，颜色测量仪器控制执行装置为分光光度计控制执行装置。\n[0015] 所述的颜色测量仪器可为积分球式分光光度计，测量条件为D65光源，照明与观察几何条件为d/8(漫反射光照明，偏离法线方向8°视角探测)，CIE1964标准观察者，SCI(包含镜面反射)。\n[0016] 步骤(2)中，在计算机软件操作界面可输入设定的颜色测量仪器在X方向(测量平台水平方向)的测量点个数n、间距s和Y方向的测量点个数m、间距h，采样距离s×(n-1)至少要包含1个以上的光柱周期，(n-1)×s×h×m小于测量平台的有效测量范围。1个光柱周期的采样点个数越多，测量间距越小，测量精度就越高。\n[0017] 颜色测量仪器可沿着测试平台在X水平方向、Y垂直方向移动，通过计算机自动控制颜色测量仪器沿着测量平台水平方向X和垂直方向Y的位移、定位和测量，读取被测样品在不同位置的颜色信息。\n[0018] 步骤(3)中，将测量标样和测试样的采样点从起始位置开始编号，到测量的结束位置；重复步骤(1)(2)的操作，分别测量标样和测试样一行(或一列)的色度值，将测量得到的标样和测试样数据调整(矫正)到垂直于光柱的相同周期位置处一一对应计算、比较；采用的方法是：在标样和试样的原始及“翻转”(即将采样点数据逆序排列，第一个采样点的数据变为最后一个采样点的数据)后的色度数据中，找到第一个周期中分别具有最大L*值、a*值、b*值的采样点，并分别以此采样点为基准，将所有色度值“平移”(平移相同个数的采样点)、对齐。\n[0019] 步骤(4)中，可选用CIELAB或CIEDE2000色差公式计算色差，同时取L*值、a*值、b*值不同对齐方式计算得到的平均色差值中最小的色差值，作为标样和测试样的最终色差值。\n[0020] 本发明采用颜色测量自动检测系统，测量时使光柱镭射纸的光柱方向与测量平台的水平方向垂直；设定颜色测量仪器在测量平台水平方向上相邻测量点间距，测量点数量、垂直方向上的行间距和行数；读取被测样品在不同位置的颜色信息；分别测量标样和测试样的色度值，在标样和试样的原始及“翻转”后的数据中，找到第一个周期中分别具有最大L*值、a*值、b*值的采样点，并分别以此采样点为基准，将所有色度值“平移”。每次“平移”后“对齐”的色度值一一对应比较，计算平均色差值，取其中最小的平均色差值作为样张的最终色差结果。本发明将所有待测样品统一定位到光柱镭射纸相对应的位置进行采样、比较，提高了测量精度。\n[0021] 本发明能自动测量光柱镭射纸张及其印刷品标样和测试样的色度值并计算色差，通过在纸张表面连续采集不同光柱周期位置处的色度值，并将标样和测试样的色度值调整到对应周期位置处进行一一比较。采样点较多，考虑到了样品的均匀性，能较全面、准确地反映测试样品的颜色信息。\n[0022] 下面通过附图和具体实施方式对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。\n附图说明\n[0023] 图1是颜色测量自动测量系统结构示意图。\n[0024] 图2是颜色测量平台与测试样品放置示意图。\n[0025] 图3-1a、图3-1b、图3-1c分别是三张同一厂家镭射纸的原始色度L*值、a*值、b*值变化折线图。\n[0026] 图3-2a、图3-2b、图3-2c分别是三张同一厂家镭射纸以最大L*值为基准“平移”后* * *\n的色度L值、a值、b值变化折线图。\n[0027] 图3-3a、图3-3b、图3-3c分别是1#、2#纸原始色度值及2#纸翻转180度色度值以最大L*值为基准“平移”后的色度L*值、a*值、b*值变化折线图。\n[0028] 图4-1是光柱镭射纸微观结构及测量示意图；图4-2是纸张翻转180度后测量示意图。\n[0029] 图5-1a、图5-1b、图5-1c是纸张以最大L*值为基准“平移”后的色度L*值、a*值、b*值变化折线图。\n[0030] 图5-2a、图5-2b、图5-2c是纸张以最大b*值为基准“平移”后的色度L*值、a*值、b*值变化折线图。\n具体实施方式\n[0031] 本发明需要分别采集标样和测试样的颜色色度值，首先需要在自动测量平台上放置并固定标样(或测试样)，操作者应尽量将样品摆放到其光柱与测量平台的水平方向相垂直。然后确定颜色测量仪器在样张上的采样点间隔和采样点数量，由测量系统精确控制颜色测量仪器在样品上的测量点位置，使颜色测量仪器分别沿着X、Y方向按一定步长进行测量，自动测量纸张上不同位置的颜色值。将采集到的标样和测试样色度值调整到光柱相同的周期位置处比较、计算平均色差；根据用户设定的色差容限，从而给出测试样是否合格的评判。\n[0032] 本发明可采用中国专利CN204373781U公开的“一种光柱镭射纸张颜色和光柱质量自动检测系统”。如图1所示的颜色自动测量检测装置，包括计算机、测量平台，测量平台上设置分光光度计；分光光度计上方设置定位传感器；计算机包括控制模块、传感器信号处理模块、图像分析模块、数据分析模块；控制模块通过接口电路电联接分光光度计控制执行装置，分光光度计控制执行装置连接分光光度计；传感器信号处理模块与定位传感器电联接，定位传感器与分光光度计相连接，分光光度计与图像分析模块和数据分析模块电联接。控制执行装置可带动分光光度计进行水平位移，分光光度计与样品之间的相对垂直位置是固定的。\n[0033] 自动检测系统中，计算机包括控制模块、传感器信号处理模块、图像分析模块和数据分析模块等；颜色测量仪器的控制执行装置通过接口电路与计算机的控制模块电联接，控制执行装置带动颜色测量仪器进行水平(面)位移(颜色测量仪器与样品之间的相对垂直位置是固定的)；定位传感器与传感器信号处理模块电联接，所述的颜色测量仪器与图像分析模块和数据分析模块电联接。\n[0034] 下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：\n[0035] 以X-Rite SP64积分球式分光光度计进行测量为例。需要说明的是，本发明并不局限于该系列分光光度计，本方法适用于不同的专业级反射式分光光度计。\n[0036] 光柱镭射纸张及其印刷品的色差计算方法，具体步骤如下：\n[0037] (1)采用颜色测量自动检测系统，在测量平台上放置并固定待测光柱镭射纸张；操作者应尽量将光柱镭射纸摆放好，使其光柱与测量平台垂直，如图2所示。注：以5种不同批次的光柱镭射纸的测试数据为例，其中编号1#-3#的纸张来自同一厂家，其中1#纸代表标样，2#纸为目视合格测试样，3#纸为目视偏暗测试样；编号4#纸和5#纸为来自另一厂家同一批次合格的纸张。\n[0038] (2)在计算机的控制模块中设定颜色测量仪器在测量平台水平方向(即垂直镭射纸光柱方向)上测量点数量n和相邻测量点的间距s。如设定采样点个数为60个，相邻采样点间距为2.5mm，则垂直于光柱方向的采样距离约为2.5mm×(60-1)个＝147.5mm。采样距离至少要包含1个以上的光柱周期(本次实验用纸张的光柱周期均为47.5mm)。\n[0039] (3)由于测量仪器在标样和测试样上采样的起始位置不同，而垂直于纸张光柱方向采集到的色度值有较大差异，因此需要将两组数据调整到同样的周期位置处，再一一对应计算、比较色差。计算比较色差的方法如下：\n[0040] ①色度值“平移”(以最大L*值为基准)\n[0041] 测量得到1#，2#，3#纸的原始色度值变化折线如图3-1a至图3-1c所示。根据每张纸测量得到的色度值，分别找到第一个周期(目前测试的纸张光柱周期均约为47.5mm，若采样点间距为dmm，则前50/d个采样点为第一个光柱周期，如图3-1a、图3-1b、图3-1c中前20个采样点)，以第一周期中具有最大L*值的采样点为基准，将样张的采样点L*值变化折线“平移”，a*值、b*值也随之对应“平移”(与L*值平移相同的采样点个数)，如图3-2a、图3-2b、图3-2c所示。\n[0042] ②色度值“翻转”\n[0043] 将色度值“平移”使得色度变化折线图“对齐”，表明已经找到镭射纸上同光柱的采样点，如此一一对应计算色差才具有可比性。但由图3-2a、图3-2b和图3-2c可知，2#纸采样点的b*值经过“平移”后，并没有与1#纸的b*值“对齐”。进一步，发现2#纸上各采样点的色度值变化折线与其他样张相比，呈现镜像翻转。由光柱镭射纸微观结构及测色示意图(图4-1和图4-2)可以做出解释。\n[0044] 由图4-1和图4-2可知，颜色测量仪器的测量方向保存不变，但因为纸张摆放方向不同导致光柱镭射纸光栅相对于测色仪器的位置恰好旋转180度。这就意味着，原本第一个采样点的色度值其实是最后一个采样点的色度值，只是测量顺序发生变化，所以应该将2#纸上各采样点的色度值“翻转”180度后再以上述方法进行“平移”，如图3-3a、图3-3b、图3-\n3c所示。\n[0045] ③色度值“平移”(以最大b*值为基准)\n[0046] 考虑到光柱镭射纸镀铝均匀性(反射)和光栅纵向条纹刻划深度(衍射)共同作用引起的纸张明度大小变化，导致测量时有时L*值的峰值变化并不是很明显，从而在标样和测试样的采样点对齐过程中会带来一定的误差。采用方法①“平移”L*值数据，不能准确地找到各样张上同光柱的采样点。图5-1a、图5-1b和图5-1c为4#纸和5#纸经方法①“平移”后* *\n的采样点色度值变化折线图，a，b色度值数据不能对齐。\n[0047] 由图5-1a至图5-1c可知，b*值变化折线具有较好的周期性，可以以第一个周期中具有最大b*值的采样点为基准，“平移”样张的色度值(如图5-2a、图5-2b和图5-2c所示)，可见4#纸和5#纸上各采样点的色度值达到了对齐的效果。\n[0048] (4)将以上“平移”后的各样张上采样点色度值一一对应比较，计算CIELAB色差，并计算所有采样点比较得到的色差平均值，结果汇总如表1所示。其中，P1&P3表示标样1#纸与偏暗试样3#纸比较，P1&P2-未翻转表示标样1#纸与测试样2#纸的采样点色度值未经“翻转”的比较，P1&P2-翻转表示标样1#纸与试样2#纸的采样点色度值经“翻转”后比较，P4&P5表示\n4#纸与5#纸比较。\n[0049] 表1 采样点色度值经“平移”后计算的平均色差\n[0050]\n[0051] 结合企业在实际应用时的目视色差判断结果，由表1可知，1#纸与2#纸的实际CIELAB色差为1.37，而不是4.72；4#纸与5#纸的实际CIELAB色差为0.69，而不是3.36。\n[0052] 为了提高颜色测量和色差计算的精确度，综合步骤(3)中出现的测试情况，本方法需要在标样和试样的原始及“翻转”后的数据中，找到第一个周期中分别具有最大L*值、a*值、b*值的采样点，并分别以此采样点为基准，将所有色度值“平移”。每次“平移”后“对齐”的色度值一一对应比较，计算平均色差值，取其中最小的平均色差值作为样张的最终色差结果。\n[0053] 在本发明的方法中，在计算机的控制模块中同时设定颜色测量仪器在平行于光柱镭射纸或其印刷品光柱方向、即相对于测量平台垂直方向Y采样点的间距h和采样点数m；通过计算机自动控制颜色测量仪器沿着测量平台水平方向X和垂直方向Y进行位移、定位、测量被测样品在不同位置的颜色信息；并进行比较、计算，在实现本发明目的的同时，还可以用于采集单张样品不同位置处的颜色色度值，通过色差结果检验其均匀性。\n[0054] 本方法在颜色测量平台上固定纸张和颜色测量仪器，并保持纸张的光柱与测量平台的水平方向(X方向)垂直。在测量操作界面输入水平方向和垂直方向的测量间距、采样点数量等参数，同时在比较界面输入色差容限。在操作过程中，可根据实际要求，修改参数数值，在保证测量精度的同时兼顾到了检测效率。\n[0055] 本发明通过颜色自动测量平台固定颜色测量仪器和待测纸张的位置(需将纸张及其印刷品的光柱垂直于测量平台放置)，在操作系统中设定采样点个数和采样间隔，控制测量头采集标样和测试样的色度值；将采集到的标样和测试样色度值调整到同样的周期位置处比较、计算色差，最终给出计算平均色差，根据用户设定的色差容限，给出测试样是否合格的评判。\n[0056] 同时该方法也可用来采集单张样品不同位置处的颜色色度值，通过色差结果检验其均匀性。\n[0057] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制；任何熟悉本专业的技术人员，可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是，凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。