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基于機器視覺的色差檢測儀


時間:2019-05-21

應用領域:機器視覺


   工業生產商為了消除人眼在產品顏色檢測上的主觀差異,采用機器視覺測試的方法來進行色差的比對和分析。通常工業機械視覺檢測都是采用色差儀與標準色板圖像以及色彩管理分析軟件結合操作,通過色差檢測儀器(色差儀)對產品的顏色進行測量同時將測量的色彩數據結果傳遞給計算機,通過計算機中的色彩管理和分析軟件對圖像信息進行色差計算,較后比較色差與用戶設置的閾值(容差范圍)來判斷產品是否合格。
   在工業生產中,不同批次產品外觀的顏色經?;嵊脅鉅?。產生這種差異的原因有很多主要包括配色配料、生產工業等方面。過去,產品檢測大多采用人工檢測的方法,容易受到人的生理、心理以及外部環境的影響。所以工業上才引入色差儀配合顏色管理軟件進行色差檢測,以客觀地對產品與標準色板之間的差異進行量化檢測。
   這種顏色檢測系統主要包括色差儀、計算機、集成之間以及采集到色彩數據進行分析的色彩管理分析軟件構成。采用色差儀進行顏色信息的準確采集。現在工業上使用的色差儀大多數都是采用積分球式照明系統配個光電積分傳感器,可以準確完善的測量出色彩信息量化數據。然后在電腦顏色管理和分析軟件中將這些色彩數據進行公式計算和分析,較終確定色差。
   該系統的工作原理為:首先,選擇合適的顏色空間,然后選擇合適色差計算公式計算色差。
   顏色空間包括 RGB 顏色空間、XYZ 顏色空間、LAB 顏色空間3種。其中,RGB顏色空間是不均勻的,不能用來計算色差。XYZ 顏色空間雖然消除了r、g、b 出現負數的情況,但也是不均勻的顏色空間,不能用于色差的計算。LAB 色彩模型是由 L(明度)、A(顏色)、B(顏色)3 個要素組成。其中,A 表示從紅色到綠色的范圍,B 表示從黃色到藍色的范圍。 LAB 顏色空間是一個均勻的顏色空間,符合人的視覺感受。當顏色的差異為人眼所識別并且這個差值又小于孟塞爾系統中相鄰兩級的色差值時,可反映觀察人員對產品的實際感受。所以LAB顏色空間被作為色差儀和色彩管理軟件的標準色度空間而使用。



圖 1 色差檢測軟件操作流程


   其中的閾值(容差范圍)為大量檢測試驗中得到的一個統計值,或客戶根據自己產品的特點與標準樣品之間自己設定一個可用值,當計算出的色差大于這個值閾值時,判斷產品顏色不合格。反之,小于這個閾值時,則認為產品顏色是合格的。
   色差檢測軟件界面主要包括操作窗口和色差儀色彩數據采集窗口。色差儀色彩數據采集窗口主要用來采集數據并把采集到的數據傳給操作窗口。在色差儀的采集色彩數據是選擇產品上兩個色彩均勻分布的位置進行數據采集,同時在標準版(或標樣)上同一位置也采集數據信息,分別在標準色板和待測產品上采集的數據信息進行分析,然后就可以計算兩者之間的色差。檢測人員可以根據檢測出來色差的大小判斷產品是否合格。軟件界面如圖2。
實驗數據分析
   如圖2,當在標準色板上選擇2個矩形區域時,這時憑直觀感受可知色差應該很小。


圖 2   實驗圖片


色差計算的中間數據和所計算出的色差如表1,其中?E為2個比較區域的色差。
  表 1   相同產品做色差檢測

   從表1中的數據可以看出,當2個區域幾乎無差別的時候,計算出來的色差相當小。同樣很容易得知,2個相同區域的色差為0。
   下面分析標準色板和產品之間的色差,在操作窗口左右兩側分別選擇2 個區域進行色差比較,如圖3,數據如表2。

圖3  產品和色板做比較
   表2統計了9個產品和標準色板之間的色差,從統計數據可以看出,色差的大小和人眼直觀的顏色差異是成正比的,可以正確地反映出產品的實際顏色與標準色板之間的顏色差異。通過大量的實驗得出:當計算出來的色差在2附近時,通過人眼幾乎看不出差別。這時可以把2設置成一個閾值,將產品和色板之間的色差與這個閾值進行比較,從而確定產品是否合格。
  表 2   產品和標準色板之間的色差

   色差儀和色彩管理分析軟件組成的顏色檢測系統操作簡單、直觀,可以準確測定產品表面顏色的差異,提高了檢測效率,可用于印刷、絲綢、注塑等對色差嚴格控制的各行業。