[发明专利]控制材料的光谱反射率的方法和装置

说明书

本发明总的来说涉及控制加入到材料中各种着色剂(例如染色剂)的量，以便控制材料在整个可见光谱范围内的反射率，更具体地说涉及控制卷筒纸的颜色。

在现有的颜色控制系统中，着色模型通常是3×3矩阵，用来表示三种适当选择的着色剂流速和一种通用色空间中三个色坐标之间的关系。例如，这些坐标可以是Hunter Laboratories L，a，b或者C.I.E L^*，a^*，b^*或者色度x，y，z或者三色x，y，z。

由于两种看似不同的颜色在给定的色空间可能具有相同的颜色坐标，所以位变异构效应是最大的问题。这个问题不仅在不同照明和观察者的情况下出现，而且由于不同的颜色坐标的导出方法不同而出现。

本发明的一个目的是在可见光谱的多个波段范围内比较测量反射率和目标反射率，并且据此调整加入物质中的各种染色剂的量。

本发明的另一个目的是提供一种颜色控制系统，其中给定反射率的测量值和目标值的波段数目大于染色剂的数目。

本发明的第三个目的是比较在这些波段上的目标反射率和测量反射率值的同时，也比较一种给定的色空间的目标颜色坐标和测量颜色坐标。

本发明的第四个目的是将一种特别昂贵的染色剂的使用量当作误差，它可与其他反射率误差一起减小。

本发明的第五个目的是将一种预测电路用于卷筒纸染色，该电路考虑指数系统响应的时间常数和传输延迟或时间延迟。

本发明的第六个目的是提供一种对于卷筒纸染色响应的模拟电路，该电路用于当一种染色剂流速发生变化时产生可见光谱的反射率或某一色空间的期望变化量，以便在实际染色剂流速没有变化时评估染色剂流速变化的影响。

本发明的这些和其他目的是通过一种装置实现。该装置比较可见光谱内多个波段目标反射率值和测量反射率值。其中所比较的波段的数目大于其流速控制测量反射率值的不同染色剂的数目(通常至少为3)。该比较操作用数量表示各误差经过加权(通常采用单位因子)，然后进行非线性修正(通常取平方或绝对值)，然后求和产生一个输出值，通过调整每种染色剂的流速使该输出值趋于最小值。

从下面的描述可以看到本发明的其他目的。

附图是本说明书的一部分，阅读说明书时要结合附图。在所有附图中，相同参考标记用来表示相同部件。

图1是描述本发明，尤其是部件的机械布局的示意图；

图2是本发明的一个实施例的原理图；

图3是包括优化两种染色剂流速的装置的本发明的简化形式的原理图；

图4是简化的光谱染色剂响应模拟电路的原理图；

图5是极性鉴别器电路的原理图；

图6是五级环形计数器的原理图，该计数器用于在一个修正周期内使染色剂流速反复变化；

图7是取得误差信差绝对值的电路的原理图；

图8是用于补偿时间常数和时间延迟效应的预测电路的原理图；

图9是描述预测因子随时间变化的曲线图；

图10是一种蓝色染色剂单独流速变化所对应的在可见光谱的十二个波段的十三个端点处反射率变化的曲线；

图11是一种色染色剂单位流速变化所对应的在可见光谱的四个波段的五个端点处的反射率变化曲线；

参见图1，电路12控制由造纸机生产的卷筒纸14的颜色，一般用参考标记16表示造纸机。造纸机16包括料箱18，用于排放湿的卷筒纸14，该湿卷筒纸是由径管道21流入料箱18的纸浆20形成的。卷筒纸14开始由多孔带13承载，然后在经过滚子22到达一对相对的压滚23时获得强度并成形。压滚23可以用于表面整形或在表面上形成颜色层。最后卷筒纸14经过框架24，分光光度计50沿该框架扫描卷筒纸14的宽度。

分光光度计50感应来自卷筒纸14的反射光，并将该信息以测量反射率信号(通常用参考标记28表示)的形式传给控制电路12。测量反射率信号在可见光谱的几个波段上(通常是三十个或更多)取值，并且包括红光的测量值28R和紫光测量值28V。电路12产生染色剂流速控制信号30D和添加剂流速控制信号30A。加到电路12上的还有目标光谱，通常用参考标记36表示。该目标光谱包括与测量波段相应的波段，它包括红光目标反射率值36R和紫光目标反射率值36V。目标光谱可以是试样的测量反射率光谱，该试样的颜色是通过实验确定成所希望的颜色。独立控制的检索器39产生的信号经门电路38耦合到电路12上，用来改变加入卷筒纸14的添加剂的流速。如下文所述，信号M在某些时刻能使门电路38启动。