Компаратор цвета Советский патент 1984 года по МПК G01J3/46 

Изобретение относится к измерительной технике и может Сыть использовано в химической, текстильной, полиграфической, строительной и других отраслях промышленности, где цве является одним из основных показателей качества продукции. В сочетании с образцовым атласом цветов компаратор может выполнять функции трехцвет ного калориметра. Известен фотоэлектрический цвето анализатор, содержащий калориметрическую головку, стрелочный и электроннолучевой индикаторы, включенную между оптической частью калориметрической головки и входами индикаторов электронно-оптическую систему, которая содержит спектрально корригируемые светоприемники, схему выбора калориметрической системы и схему компенсации сигналов цветности, в Цепь обратной связи которой включен усилитель сигналов и регулятор напря жения питания светоприемников 1, Однако анализатор обладает недостаточной точностью сравнения цветов и. большими габаритами. Это связано с тем, что в цветоанализаторе не учитываются шумы электронной схемы и фотоприемного устройства, а наличие трех каналов резко усложняет устройство, не давая выигрыша в быстродействии, так как выбор калориметрической системы осуществляется последовательно для каждой координаты цвета. Наиболее близким к изобретению является компаратор цвета, содержащий оптический блок с излучателем и набором светофильтров, установленный перед фотоприемником, подключенным через согласующий усилитель . к входу программируемого усилителя (ПУ) управля 9щий вход которого соединен с выходом буферного регистра, вход .которого через счетчик соединен с выходом генератора тактовых импуль сов (ГТИ) , управляющий вход ко горого соединен с одним выходом блока управления, другой выход которого соединен с управляющим входом аналогоцифрового преобразователя (АЦП), выход которого через запоминающее устройство соединен с входом вычислительного устройства и непосредственно соединен с одним входом делительного устройства (ДУ), другой вход которого соединен с выходом задатчика эталонных кодов, причем соответствующие выходы блока управления (БУ) соединены с управляющими входами оптичеркого блока, буферного регистра, ДУ, задатчика эталонных кодов, запоминающего устройства (ЗУ) и вычислительного устройства 2. Недостатками известного устройства являются низкая точность сравнеВИЯ цветов из-за влияния шумов и грубой дискретности установки оптимального коэффициента усиления усилителя, а также низкое быстродействие нахождения координат цвета, связанное с дополнительной математической обработкой кодов сигналов, записанных в счетчиках, и вычисление по известным формулам координат цвета ХУЕ. Цель изобретения - повышение точности сравнения цветов. Поставленная цель достигается тем, что в компаратор цвета, содержащий оптический блок с излучателем и набором светофильтров, установленный перед фотоприемником, подключенным через согласукадяй усилитель к входу ПУ, управляющий вход которого соединен с выходом буферного регистра, вход которого через счетчик соединен с выходом ГТИ, управляющий вход которого соединен с одним выходом БУ, другой выход которого соединен с управляющим входом АЦП, выход которого через ЗУ соединен с входом вычислительного устройства и непосредственно соединен с одним входом ДУ, другой вход которого соединен с выходом задатчика эталонных кодов, причем соответствукнцие выходы БУ соединены с управляющими входами оптического блока, буферного регистра, ДУ, задатчика эталонных кодов, ЗУ и вычислительного устройства, введены, резистивный делитель R-2R, дополнительный буферный регистр и сдвиговый регистр, один вход которого соединен с выходом ДУ, другой вход соединен с выходом ГТИ, а выход через дополнительный буферный регистр соединен.с управляющим входом рез истивного делителя R-2R, через который выход ПУ подключен к входу АЦП, причем управляющие входы основного и дополнительного буферных регистров объединены, управляющие входы сдвигового регистра и счетчика также объединены и подключены к соответствующему выходу БУ, вход кот.орого соединен с выходом обнуления сдвигового регистра. На чертеже схематически изображен компаратор цвета. Устройство содержит оптический блок 1, фотоприемник 2, согласующий усилитель 3, ДУ 4, резистивный делитель R-2R 5, буферный регистр б, . дополнительный буферный регистр 7, сдвиговый регистр 8, АЦП 9, ЗУ 10, ДУ 11, задатчик 12 эталонного кода, счетчик 13, ГТИ 14, вычислительное устройство i5, БУ, вход которого соединен с выходом обнуления сдвигового регистра 8, Фотоприемник 2 подключен через усилитель 3 к входу ПУ 4, управляющий вход которого соединен с выходом буферного регистра 6, вход.которого через счетчик 13 соединен с выходом ГТИ 14, управлянлций вход которого соединен с одним из выходов БУ 16, другой выход которого соединен с управляющим входом АЦП 9, выход которого через ЗУ 10 соединен с входом вычислительного устройства 15 и с одним входом ДУ 11i другой вход которого соединен с выходом задатчика 12 эталонных ко дов, выходы БУ 16 соединены с управ ляюшими входами оптического блока 1 буферных регистров 6 и 7, ДУ 11, за датчика 12 эталонных кодов, ЗУ 10, вычислительного устройства 15, сдви гового регистра 8 и счетчика 13. Оцин вход сдвигового регистра 8 сое динен с выходом ДУ 11, другой вход соединен с ГТИ 14, а выход через дополнительный буферный регистр 7 соединен с управляющим входом резне тивного делителя R-2R 5, через который выход ПУ 4 подключен к входу АЦП 9.. Устройство работает следующим об разом.. Исходное состояние устройства .таково, что буферные регистры 6 и 7 обнулены, сдвиговый регистр 8 и сче чик 13 тоже обнулены, генератор 14 невьщает на выход импульсы, а в оп тическом блоке установлен эталонный образец. По команде с ВУ 16, представляюще го собой наборное поле команд с генератором очередности команд и их адресов, в буферные регистры 6 и 7 записывается- код LQ, Ор,,по которому ПУ 4 и делитель R-2R 5 устанавливаются в состояние, соответствующее коэффициенту передачи, равному единице. По следующей команде с БУ 16 сиг нал оптического излучения с оптиче кого блока 1 поступает на фотоприем 2, где преобразуется в электрический сигнал, пропорциональный све товому потоку. Электрический сигнал через согла сующий усилитель 3, ПУ 4 и делитель R-2R- 5 поступает на АЦП 9. По кома де с БУ 16, АЦП 9 осуществляет изме рение амплитуды сигнала. Код АЦП Э, полученный в результате измерения амплитуды сигнала, поступает 11. Следующей командой с БУ 16 на ДУН передается эталонный код от задатчика 12. ДУ 11 осуществляет де (ление эталонного кода на код, полу ченный с -АЦП 9 . . Полученное новое значение коДа (целая и дробная части) по следующей команде с БУ 16 переписывается в сдвиговый регистр 8. Очередная команда с БУ 16 подключает ГТИ 14 -к сдвиговому регистру 8 и к счетчику 13, осуществляя сдвиг вправо регистра 8 до момента обнуления целой части сдвигового регистра 8. При каждом сдвиге в счетчике 13 добавляется единица младшего разряда. При обнулении целой части сдвигового регистра по команде через БУ 16, происходит отключение ГТИ 14 от сдвигового регистра 8 и счетчика 13, пос- . ледний фиксирует количество сдвигов. Полученные коды в дробной части сдвигового регистра 8 и счетчике 13 по команде с БУ 16 перётшсывгиотся в буферные регистры 6 и 7 соответственно, которые устанавливают ПУ 4 и делитель R-2R 5 в состояние, соответствующее верхнему пределу измерительной шкалы, т.е эта операция необходима для приведения измерительной схемы к требуемому диапазону. По команде 9 ЬптическИй блок 1 снова выдает сигнал, который, преобразуясь фотоприемником 2 в электрический сигнал, поступает через cилитель 3, ПУ 4 и делитель R-2R 5 на АЦП 9, последний по команде с БУ 16 производит измерение его амплитуды. Полученный новый код АЦП 9 Nj по команде с БУ 16 записывается ЗУ 10 каккод, соответствующий сигналу, характеризующему коэффициент пропускания (Отражения) эталонного образца с учетом шумов и фоновых сигналов. Второй этап работы компаратора цвета заключается в опред|1елении величины шума и фоновых сигналов измерительного канала. При измерении шума и фоновых сигналов с БУ 16 подается очередная команда на АЦП 9 для измерения, при этом излучение оптического сигнала с оптического блока 1 не происходит. Полученный код АЦП 9 по команде с БУ 16 также переписывается в ЗУ 10. Таким образом, в ЗУ 10 оказываются записанными два кода, соответствующих величине сигнала и шума (совместно) характеризующего коэффициент пропускания (отражения) эталонного образца, и величине шума, т.е. N. и Ыщ.. На третьем этапе измерения в оптическом блоке 1 в пучок излучения устанавливают измеряемый образец. При этом буферньае регистры 6 и 7, ашакг же счетчик 13 и сдвиговый регистр 8 сохраняют свои состояния такими, какие они имели после первого этапа измерения. По команде с БУ 16 с оптического блока 1 на фотоприемник 2 через измеряемый образец поступает оптическое излучение. На фотоприемникег 2 это излучение преобразуется в электрический сигнал, который поступает на АЦП 9 jiepe3 согласующий усилитель 3, ПУ 4 и делитель R-2R 5. По команде с БУ 16 АЦП 9 производит измерение амплитуды этого сигнала. Код, полученный в АЦП 9, поступает также в ЗУ 10. На четвертом этапе производится снова измерение шума аналогично вто рому этапу. Результат измерения шума в коде также записьшается в ЗУ 10. После этого по команде с БУ 16 вычислительное устройство 15 производит вычисление отношения коэффици ентов пропускания (отражения) измеряемого образца к эталонному с учетом шумов, т.е. производит расчет отношения первой координаты цвета по формуле Два других отношения координат цвета Tg и Т определяются аналогич ным образом, производится лишь изме нение спектра излучения в оптическо блоке 1. Изобретение позволяет повысить точность за счет того, что в компараторе цвета помимо грубой установки коэффициента передачи измерительного канала, устанавливаемого с помощью первого буферного регистра и ПУ, предусмотрена точная установка коэффициента передачи канала благодаря вновь введенным дополнительному буферному регистру, резистивному дeлитeJнo R-2R, сдвиговому регистру и их связям между собой и с остальными блоками . СЬкращение времени нахождения координат цвета обусловлено введением в схему ..вычислительного устройства и разработгкой оптимального алгоритма прибора, что практически исключает необходимость заполнения и регистрации промежуточных измерений, как-то: определение и регистрация сигнала с из №ряемым образцом, нахсвкдения шумов и т.д. Введение вычислительного устройства позволяет не только сократить время нахождения координат цвета, но и повысить точность, так как в компараторе погройность коэФ циента передачи измерительного усилителя устраняется при математической обработке результатов измерений.

КОМПАРАТОР ЦВЕТА, содержащий оптический блок с излучателем и небелом светофильтров, установленный перед .фотоприемником, подключениьш через согласующий усилитель к входу программируемого усилителя, управляющий вход которого соединен с выходом буферного регистра, вход которого через счетчик соединен с выходом генератора тактовых импульсов, управляющий вход которого соединен с одним выходом блока упр вления, другой выход которого соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя, выхсщ которого через запоминающее устройство соединен с входом вычислительного -устройства и непосредственно соединен П - V ... :.:if/v..-v с одним входом делительного устройства, другой вход которого соединен с выходом задатчика эталонных кодов, причем соот-ветствующие выходы блока управления соединены с управляющими входами оптического блока, буферно, го регистра, делительного устройства, задатчика эталонных кодов, запоминающего устройства и вычислительного устройства, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности сравнения цветов, в него введены резистивный делитель R-2R, дополнительный буферный регистр и сдвиговый регистр, один вход которого соединен с выходом делительно§ го устройства, другой вход соединен с выходом ген1фатора тактовых импуль(/) сов, а выход через дополнительньш буферный регистр соединен с управляющим входом резистивного делителя R-2P, через который выход программируемого усилителя подключен к входу аналого-цифрового преобразователя причём управляющие входы основного и дополнительного буферных регистров объединены, управляющие входы сдвигоа вого регистра и счетчика также объединены и Подключены к соответствую00 щему выходу блока управления, вход « которого соединен с выходом обнулесо го ния сдвигового регистра.