前沿：在线式颜色测量系统的含义、特点及要求

在线式测量可以实时监控生产线上产品的质量情况，不仅有利于减少生产浪费，而且可有效提高生产效率。本文主要介绍了在线式颜色测量系统的含义、特点及要求。

在线式测量系统的含义

在线式可包含两层含义：一是指测量仪器安装在生产线上，二是指测量仪器与生产线的控制系统相连。传统的颜色测量通常都滞后于生产，而在线式测量可以克服这一缺点。当产品到达测量位置时，测量仪器测量产品的颜色，及时获得颜色数据。将测量仪器与生产线的控制系统相连接，可形成闭环控制系统。当颜色数据不符合要求时，测量仪器可向控制系统发出警告，及时调整染料配置，甚至直接停止生产。测量仪器与生产线的控制系统相连接的另一个好处是，可以远程监控颜色数据。生产管理人员或质量管理人员可以在办公室监视产品的颜色情况，也可以通过控制系统直接下达相关的命令指示。

在线式测量系统的特点

与接触式颜色测量相比，非接触测量有以下优势：

1. 被测物与仪器保持一定距离，仪器无需向被测物表面施加一定的压力，更不会对样品造成损坏。

2. 非接触式测量仪器还可以测量湿样，传统的仪器很难测量这种湿样，因为接触测量时会污染仪器，甚至损坏仪器。

3. 非接触式测量仪器的测量范围要更广，测量的准确度和精度也得到了改善。测量非平面的产品，如色母粒等颗粒状和粉末状产品，非接触测量可以避开容器的影响，同时测量面积更大，还可以显著减小被测物排列对测量结果的影响，从而更容易得到准确的颜色数据。

与对静止物体的离线式颜色测量相比，在线式颜色测量有以下特点：

1. 被测物体是生产线上的产品，始终不停的运动，速度由每分钟几十米到上百米不等。

2. 在线测量面临着更严重的环境干扰等问题，如温度高、湿度大、灰尘多，被测样品抖动剧烈、环境光影响等。

在线式颜色测量仪器的要求

1. 由于被测物体的连续运动，所以仪器和被测物不能进行接触式测量。用于在线式颜色测量的仪器必须设计成非接触式测量方式，且与目测观察一致。积分球照明的条件在这里不再适用，45/0或0/45的测量几何条件更合适于在线非接触式测量。

2. 由于采用非接触测量，环境光必然会对测量结果造成影响，为了准确测量，必须消除环境光的影响。消除环境光影响的办法有两种：一是提高信噪比，照明光远远强于环境光；二是在光源点亮前测量一次环境光，再进行正常的测量，然后将两次测量值相减，即可将环境背景光和其他噪声去掉。

3. 由于被测物体不停地运动，在一次测量的时间内，被测物体的测量区域相对于位置固定的颜色测量仪器将会有一定的位移，为了使测量时样品的运动趋于“静止”，要求一次测量的时间尽可能短。最好采用瞬间功率极强的脉冲光源，光源闪光时间短，同时探测器迅速完成数据采集。

4. 由于被测物体不停地运动，不能采用离线测色式的单色仪，通过转动分光元件对光谱扫描并利用单一的光电探测器件进行测量，而必须采用光电摄谱法，在分光系统的谱面上放置光电探测器阵列，对光谱信号同时进行采样，然后运用先进的电子技术对数据进行快速处理，即需要使用光电摄谱法的分光测色仪。

5. 在线式测量环境复杂，生产线的水平运动难免会导致被测物的上下抖动，这种测量距离变化会直接影响进入仪器的光谱辐射通量，引起测量误差，因此，被测物体的抖动将对测量结果产生很大影响。所以要采取一定的距离补偿措施。如果不能通过机械措施减少被测物体的抖动，则只能通过增大仪器测量的距离范围来保持测量结果的准确性。

6. 生产线上环境复杂，温度高、湿度大，甚至车间内有大量的酸碱气体、灰尘，强电干扰等。仪器必须具备抗环境干扰能力，便于保养且费用低廉。由于使用环境较恶劣，除仪器所用元件及材料应对温度、湿度等环境稳定外，对仪器还应采取密封、充气、放干燥剂等防热、防潮措施。

7. 由于复杂的测量环境，应考虑在使用过程中经常对仪器进行定标。定标包括辐射定标和波长定标两个方面。

8. 在线式颜色测量由于是现场操作，对结构要求要苛刻一些，需要具有更佳的性能及可靠性。

9. 由于生产过程是连续的，需要对产品颜色连续测量，在线式颜色测量要求测量速度快，要及时给出反馈信息。若测量时间长，反馈信息不及时，将直接影响测量的实时性，则势必产生较多的次品或废品，造成经济损失。

10. 对于纺织印染行业，纺织品颜色的在线式测量，还要求测量仪器在纺织品幅宽方向上具有移动能力，因为从纺织品的一边到另一边可能发生色差。一个完善的颜色测量系统不仅要求测量结果准确，更重要的是根据测量结果，对染料控制等进行实时调节，使产品颜色始终符合产生要求]。

非接触测量方式和被测物体的连续运动是在线式分光测色仪与传统分光测色仪的主要差别，而物体运动和正常的抖动不会影响测量结果的精确性将是在线式分光测色仪的技术难点。