( 5 7 ) 1. Układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (51) IntCl6: G01J 3/46 G01J 3/12 (54) Układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 21/92 (73) Uprawniony z patentu: Uniwersytet Gdański, Gdańsk, PL (72) Twórca wynalazku: Stanisław Zachara, Sopot, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/95 (74) Pełnomocnik: Jaeszke Andrzej, Uniwersytet Gdański PL B1 ( 5 7 ) 1. Układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych, zawierający monochromator przed którego szczeliną wejściową jest usytuowana soczewka korekcyjna wiązki światła z emitera światła pomiarowego o sparametryzowanych właściwościach oraz mającego za szczeliną wylotową usytuowany fotopowielacz wysokonapięciowy, sprzężony poprzez przetwornik z mikrokomputerem mającym drukarkę wierszową, znamienny tym, że bezpośrednio przed szczeliną wejściową (11) monochromatora (13) jest usytuowana dwuszczelinowa wirująca przesłona (5) wiązki światła sparametryzowanego, sprzężona z napędowym silnikiem (6) jej obrotu, przyłączonym do zasilacza (16) oraz mająca w pobliżu jej obwodu umieszczony bezstykowy zespół sygnalizacji stanu położenia jej szczelin, składający się z nadawczej fotodiody (7) i odbiorczego fototrazystora (9), sprzężonych każde odpowiednio poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy (8) oraz poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy (10) z mikroprocesorowym sterownikiem-analizatorem (22), zaopatrzonym w wymienną programowalną pamięć (23), drukarkę wierszową (24) i monitor ekranowy (25), oraz mającym wyjście sterujące poprzez ustawione w szereg przetwornik cyfrowo-analogowy (21)oraz sterownik analogowy (20), dołączone do silnika krokowego (18), dołączonego do wejścia nastawczego monochromatora (13), za którego szczeliną wyjściowa (12) jest bezpośrednio usytuowany wysokonapięciowy fotopowielacz (14) z zasilaczem wysokonapięciowym (15), dołą czonym do zasilacza centralnego (16) układu, oraz mający sprzężenie poprzez ustawione w szereg przetwornik analogowo-cyfrowy (17) i filtr cyfrowy (19) z wejściem sterującym sterownika-analizatora (22), przy czym na wysokości szczelin wykonanych w dwuszczelinowej przesłonie wirującej (5) jest w osi wiązki (J) światła o sparametryzowanej charakterystyce, przed soczewką korekcyjną wyjściową (26), pod Kątem 90 w stosunku do osi wiązki (J), umie szczona pomiarowa płytka kontrolowana, będąca ciałem testowanym na współczynnik luminancji lub tzw. "wzorcem bieli", osadzona w obsadzie (29) nastawnej co do położenia pod kątem prostym, korzystnie w dwu stopniach swobody, a w bezpośrednim sąsiedztwie źródła wiązki światła (1) ustawionej pod kątem 45. Fi g. 1

2 UKŁAD POMIARU MONOCHROMATYCZNEGO WSPÓŁCZYNNIKA LUMINANCJI I WSPÓŁRZĘDNYCH TRÓJCHROMATYCZNYCH Z a s t r z e ż e n i a p a t e n t o w e 1. Układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych, zawierający monochromator przed którego szczeliną wejściową jest usytuowana soczewka korekcyjna wiązki światła z emitera światła pomiarowego o sparametryzowanych właściwościach oraz mającego za szczeliną wylotową usytuowany fotopowielacz wysokonapięciowy, sprzężony poprzez przetwornik z mikrokomputerem mającym drukarkę wierszową, z n a m i e n n y tym, że bezpośrednio przed szczeliną wejściową /11/ monochromatora /13/ jest usytuowana dwuszecze- linowa wirująca przesłona /5/ wiązki światła sparametryzowanego, sprzężona z napędowym silnikiem /6/ jej obrotu, przyłączonym do zasilacza /16/ oraz mająca w pobliżu jej obwodu umieszczony bezstykowy zespół sygnalizacji stanu położenia jej szczelin, składający się z nadawczej fotodiody /7/ i odbiorczego fototranzystora /9/, sprzężonych każde odpowiednio poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy /8/ oraz poprzez,przetwornik analogowo-cyfrowy /10/ z mikroprocesorowym sterownikiem-analizatorem /222/, zaopatrzonym w wymienną programowalną pamięó /23/, drukarkę wierszową /24/ i monitor ekranowy /25/, oraz mającym wyjście sterujące poprzez ustawione w szereg przetwornik cyfrowo-analogowy /21 / oraz sterownik analogowy /20/, dołączone do silnika krokowego /18/, dołączonego do wejścia nastawczego monochromatora /13/, za którego szczeliną wyjściową /12/ jest bezpośrednio usytuowany wysokonapięciowy fotopo- wielacz /14/ z zasilaczem wysokonapięciowym /15/, dołączonym do zasilacza centralnego /16/ układu, oraz mający sprzężenie poprzez ustawione w szereg przetwornik analogowo-cyfrowy /17/ i filtr cyfrowy /19/ z wejściem sterującym sterownika-analizatora /22/, przy czym na wysokości szczelin wykonanych w dwuszczelinowej przesłonie wirującej /5/ jest w osi wiązki /J/ światła o sparametryzowanej charakterystyce, przed soczewką korekcyjną wyjściową /26/, pod kątem 90 w stosunku do osi wiązki /J/, umieszczona pomiarowa płytka kontrolowana, będąca ciałem testowanym na współczynnik luminancji lub tzw. "wzorcem bieli", osadzona w obsadzie /29/ nastawnej co do położenia pod kątem prostym, korzystnie w dwu stopniach swobody, a w bezpośrednim sąsiedztwie źródła wiązki światła /1/ ustawionej pod kątem 45 w stosunku do powierzchni płytki kontrolnej /28/ jest usytuowana głowica wejściowa /2/ światłowodu /3/ zwłaszcza niskostratnego, wiodącego wiązkę kontrolną /Is/, którego głowica wyjściowa /4/ jest usytuowana w bezpośrednim sąsiedztwie szczeliny wykonanej w wirującej przesłonie /5/. 2. Układ według zastrz. 1, z n a m i e n n y t y m, że dwuszczelinowa przesłona wirująca /5/ Jest zaopatrzona w szczelinę łukową /5,2/ transmisji wiązki /J/, opisaną na promieniu /r/, której początek Jest oznaczony fotoznacznikiem /5.1/ początku transmisji sygnału /J/ i która jest oznaczona na końcu fotoznacznikiem /5.3/ określającym koniec transmisji sygnału /J/, będącego jednocześnie początkiem sektora "prądu ciemnego" przesłony wirującej /5/, na której obwodzie jest na końcu sektora "prądu ciemnego" /SPC"/, usytuowany fotoznacznik /5.5/ początku cyklu transmisyjnego, będącego jednocześnie początkiem drugiej łukowej szczeliny /5.4/ transmisji wiązki porównawczej /Js/ światła, opisanej na promieniu /R/, nierównym co do długości promieniowi /r/ łukowej szczeliny pierwszej /5.2/ * * * Przedmiotem wynalazku jest układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych. Wynalazek dotyczy metrologii optycznej, zwłaszcza w zakresie elementów optycznych pojazdów samochodowych.

3 Znany jest z Polskiej Normy nr PN-65 N01253 pt. "Metody wyznaczania barw" pkt ust. b, układ do wyznaczania monochromatycznego współczynnika luminancji, składający się z monochromatora, do którego szczeliny wejściowej jest poprzez soczewkę wejściową wprowadzana wiązka kontrolna światła, emitowana ze źródła światła o sparametryzowanej charakterystyce. Za szczeliną wyjściową monochromatora jest w tym układzie usytuowana druga soczewka wyjściowa, za którą pod kątem 45 do osi wiązki, przed odbiornikiem promieniowania jest usytuowany tzw. "wzorzec bieli" lub badane na wspdłczynnik luminancji ciało. Znane jest również z artykułu pt. "Opis precyzyjnego kolorymetru" aut. J.Campos i inni w Instytucie Optyki w Madrycie /Hiszpania/, rozwiązanie precyzyjnego kolorymetru, w którym znanej budowy monochromator jest na wejściu dołączony poprzez scanner do mikrokomputera sterującego, zaopatrzonego w plotter i drukarkę oraz mającego do scannera przyłączony na wejściu poprzez ustawione w szereg generator podstawy czasu i przetwornik analogowo-cyfrowy, specjalny wysokonapięciowy fotopowielacz przetwarzający wyjściowy sygnał świetlny monochromatora na proporcjonalny sygnał elektryczny. Znanej budowy precyzyjny kolorymetr konstrukcji hiszpańskiej, mimo że dobrze spełnia swoje zadanie jako optyczny skomputeryzowany sprzęt pomiarowo-kontrolny, wykazuje jednak zasadniczą niedogodność polegającą na konieczności wielokrotnej wymiany i przestawiania ręcznego nastaw w monochromatorze oraz zmiany pozycji wzorzec-próbka, jak również na znacznej stosunkowo ilości manualnych operacji obsługowych, dyskwalifikujących go Jako wyposażenie przemysłowych optycznych ław pomiarowych w produkcji, zwłaszcza elementów wyposażenia optycznego sprzętu komunikacyjnego, takich jak przede wszystkim odbłyśniki, szkła odblaskowe, reflektory i szkła barwne świateł komunikacyjnych. Układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych, zawierający monochromator przed którego szczeliną wejściową jest usytuowana soczewka korekcyjna wiązki światła z emitera światła pomiarowego o sparametryzowanej charakterystyce oraz mającego za szczeliną wylotową usytuowany fotopowielacz wysokonapięciowy, sprzężony poprzez przetwornik z mikrokomputerem mającym drukarkę wierszową, charakterystyczny jest tym według wynalazku, że bezpośrednio przed szczeliną wejściową monochromatora jest usytuowana dwuszczelinowa wirująca przesłona wiązki światła sparametryzowanego, sprzężona z napędowym silnikiem jej obrotu, przyłączonym do zasilacza, oraz mająca w pobliżu jej obwodu umieszczony bezstykowy zespół sygnalizacji stanu położenia jej szczelin, składający się z nadawczej fotodiody oraz odbiorczego fototranzystora, sprzężonych każde odpowiednio poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy oraz poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy z mikroprocesorowym sterownikiemanalizatorem. Jest on zaopatrzony w wymienną programowalną pamięć, drukarkę wierszową i monitor ekranowy. Wyjście sterujące sterownika-analizatora jest poprzez ustawione w szereg przetwornik cyfrowo-analogowy i sterownik analogowy, dołączone do silnika krokowego, dołączonego z kolei do wejścia nastawczego monochromatora. Za szczeliną wyjściową monochromatora jest bezpośrednio usytuowany wysokonapięciowy fotopowielacz z zasilaczem wysokonapięciowym, dołączonym do zasilacza centralnego układu. Fotopowielacz ma sprzężenie poprzez ustawione w szereg przetwornik analogowo-cyfrowy i filtr cyfrowy z wejściem sterującym wymienionego sterownikaanalizatora. Na wysokości szczelin wykonanych w dwuszczelinowej przesłonie wirującej jest w osi wiązki światła o sparametryzowanej charakterystyce, przed soczewką korekcyjną wyjściową pod kątem 90 w stosunku do osi wiązki, umieszczona pomiarowa płytka kontrolowana, będąca ciałem testowanym na wspdłczynnik luminancji lub tzw. "wzorcem bieli" Jest ona osadzona w obsadzie nastawnej co do położenia pod kątem prostym, korzystnie w dwu stopniach swobody. W bezpośrednim sąsiedztwie źródła wiązki światła ustawionej pod kątem 45 w stosunku do powierzchni płytki kontrolnej, jest usytuowana głowica wejściowa światłowodu, zwłaszcza niskostratnego, wiodącego wiązkę kontrolną, którego głowica wyjściowa jest usytuowana w bezpośrednim sąsiedztwie szczeliny wykonanej w wirującej przesłonie. Istotnym jest nadto według wynalazku, że dwuszczelinowa wirująca przesłona jest zaopatrzona w szczelinę łukową

4 transmisji wiązki, opisaną na promieniu koła, której początek jest oznaczony fotoznacznikiem pierwszym początku transmisji sygnału i która jest oznaczona na końcu fotoznacznikiem drugim, określającym koniec transmisji sygnału, będącego jednocześnie początkiem sektora "prądu ciemnego" przesłony wirującej, na której obwodzie jest na końcu sektora "prądu ciemnego" usytuowany fotoznacznik trzeci początku cyklu transmisyjnego, będącego jednocześnie początkiem drugiej łukowej szczeliny transmisji wiązki porównawczej światła. Jest ona opisana na promieniu nierównym co do długości promieniowi łukowej szczeliny pierwszej. Dzięki zastosowaniu w układzie według wynalazku zespołu zaopatrzonego w tor transmisji światłowodowej świetlnego sygnału kontrolno-porównawczego oraz zespołu współpracującego ze sterownikiem mikroprocesorowym silnika krokowego i sterownikiem fotooptycznym ruchomej przesłony duszczelinowej analogowej, okazało się możliwe całkowite zautomatyzowanie całego cyklu pomiarowego luminancji i pomiaru współrzędnych trójchromatycznych X.Y w całym pomiarowym zakresie częstotliwości widma, z możliwością samoczynnej wizualizacji uzyskiwanych tabulogramów, zarówno na wyświetlaczu ekranowym, jak i na nośniku papierowym za pośrednictwem drukarki komputerowej. Wynalazek jest szczegółowo opisany na przykładzie jego wykonania i zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy uproszczony układu, a fig. 2 widok z przodu ruchomej przesłony dwuszczelinowej. Jak pokazano na rysunku układ pomiaru monochromatycznego współczynnika luminancji i współrzędnych trójchromatycznych zawiera monochromator 13, przed którego szczeliną wejściową 11 jest usytuowana soczewka korekcyjna 26 wiązki światła z emitera 1 światła pomiarowego J o sparametryzowanej charakterystyce. Bezpośrednio przed szczeliną wejściową 11 monochromatora 13 jest usytuowana dwuszczelinowa wirująca przesłona 5 wiązki światła sparametryzowanego J, sprzężona z napędowym silnikiem 6 jej obrotu, przyłączonym do zasilacza 16. Wirująca przesłona 5 ma w pobliżu jej obwodu umieszczony bezstykowy zespół sygnalizacji stanu położenia jej szczelin, składający się z nadawczej fotodiody 7 i odbiorczego fototranzystora 9, sprzężonych każde odpowiednio poprzez przetwornik cyfrowo-analogowy 8 oraz poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy 10, z mikroprocesorowym sterownikiem-analizatorem 22. Jest on zaopatrzony w wymienną programowalną pamięć 23, drukarkę wierszową 24 i monitor ekranowy 25. Wyjście sterujące sterownika-analizatora 22 jest, poprzez ustawione w szereg przetwornik cyfrowoanalogowy 21 oraz sterownik analogowy 20, dołączone do silnika krokowego 18, dołączonego do wejścia nastawczego monochromatora 13. Za szczeliną wyjściową 12 monochromatora 13 jest bezpośrednio usytuowany wysokonapięciowy fotopowielacz 14 z zasilaczem wysokonapięciowym 15, dołączonym do zasilacza centralnego 16 układu. Fotopowielacz 14 ma sprzężenie poprzez ustawione w szereg przetwornik analogowo-cyfrowy 17 i filtr cyfrowy 19, z wejściem sterującym sterownika-analizatora 22. Na wysokości szczelin wykonanych w dwuszczelinowej przesłonie wirującej 5 jest w osi wiązki J światła o sparametryzowanej charakterystyce, przed soczewką korekcyjną wyjściową 26, pod kątem 90 w stosunku do osi wiązki J, umieszczona pomiarowa płytka kontrolowana, będąca ciałem testowanym na współczynnik luminancji lub tzw. "wzorcem bieli". Jest ona osadzona w obsadzie 29 nastawnej co do położenia pod kątem prostym, korzystnie w dwu stopniach swobody. W bezpośrednim sąsiedztwie źródła wiązki światła 1 ustawionej pod kątem 45 w stosunku do powierzchni płytki kontrolnej 28, jest usytuowana głowica wejściowa 2 światłowodu 3 zwłaszcza niskostratnego, wiodącego wiązkę kontrolną Is. Głowica wyjściowa 4 światłowodu 3 jest usytuowana w bezpośrednim sąsiedztwie szczeliny wykonanej w wirującej przesłonie 5. Dwuszczelinowa przesłona wirująca 5 jest zaopatrzona w szczelinę łukową 5.2 transmisji wiązki J, opisaną na promienu r, której początek jest oznaczony fotoznacznikiem 5.1 początku transmisji sygnału J i która jest oznaczona na końcu fotoznacznikiem 5.3 określającym koniec transmisji sygnału J, będącego jednocześnie początkiem sektora "prądu ciemnego" przesłony wirującej 5, na której obwodzie

5 jest na końcu sektora "prądu ciemnego" SPC usytuowany fotoznacznik 5.5 początku cyklu transmisyjnego, będącego jednocześnie początkiem drugiej łukowej szczeliny 5.4 transmisji wiązki porównawczej Js światła. Jest ona opisana na promieniu R, nierównym co do długości promieniowi r łukowej szczeliny pierwszej 5.2. Fig. 2

6 Fig. 1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.