[发明专利]一种蒸箱湿度估计装置及方法

权利要求书

1.一种蒸箱湿度估计装置，其特征在于，结构包括：湿度估计箱、小型负压泵及远端服务器；

其中湿度估计箱安装在蒸箱侧壁的检测窗上，检测窗开口尺寸正好和湿度估计箱开口尺寸相同，湿度估计箱通过密封圈封住蒸箱的检测窗，防止检测期间蒸汽泄露；

其中湿度估计箱通过气连软管和小型负压泵相连，小型负压泵的作用是将湿度估计箱中的泄露蒸汽抽空，防止污染湿度估计箱内检测设备；

其中湿度估计箱通过通信连接和远端服务器相连，实现数据通信，将检测数据传送到远端服务器；

所述湿度估计箱由可置换比色板、采样暗箱、比色光源、比色相机及交互终端组成；

其中可置换比色板分左右两个区域：双层玻璃夹板和单层玻璃夹板，双层玻璃夹板内嵌湿度比色卡，单层玻璃夹板内嵌湿度试纸；湿度比色卡夹在双层玻璃夹板内，不接触外部蒸汽；湿度试纸固定在单层玻璃夹板内，暴露在外部蒸汽中；

可置换比色板从上方插入湿度估计箱，单层玻璃夹板固定湿度试纸一侧，蒸箱内蒸汽与湿度试纸接触，使之变色，但是由于可置换比色板遮挡在采集暗箱开口处，蒸箱内蒸汽大部分无法进入采集暗箱；在更换可置换比色板时泄露进入采集暗箱的蒸汽则被小型负压泵抽空；

其中比色光源和比色相机安装在采集暗箱内，比色光源产生稳定照度的环境光；比色相机正对可置换比色板，经过调焦之后，采集可置换比色板的湿度比色卡和湿度试纸的彩色图像；

其中交互终端由微处理器、液晶触摸屏、通信模块、彩色图像采集模块组成，彩色图像采集模块和比色相机相连，将比色图像传送至微处理器进行运算，微处理器固化有比色校对程序及比色湿度检测程序，湿度检测数值在液晶触摸屏上显示，液晶触摸屏还实现指令输入的人机交互功能；交互终端通过通信模块的通信连接和远端服务器通信，传送检测数据，通信连接的通信方式为有线通信、无线通信、现场总线中的任一种或者任意多种之组合。

2.一种蒸箱湿度估计方法，其特征在于：具体步骤包括：

一、校正过程

步骤1.1、采样湿度比色卡颜色分量；湿度比色卡不同色块对应不同的湿度值，在稳定照度的环境光中，采样湿度比色卡不同色块的红绿蓝颜色分量，记为：{R_i，G_i，B_i，H_i}，其中R_i是第i档色块的红色分量、G_i是第i档色块的绿色分量、B_i是第i档色块的蓝色分量、H_i是第i档色块对应的湿度标称值；其中i＝1，2，..，N，N是比色卡色块数量，是一个常数；

步骤1.2、施放蒸汽；逐步增加蒸箱内部湿度；

步骤1.3、等湿度间隔采样湿度试纸颜色分量；记为：{r_t，g_t，b_t}，其中r_t是第t次采样的红色分量、g_t是第t次采样的绿色分量、b_t是第t次采样的蓝色分量；

步骤1.4、采样标准湿度值；在每次采样湿度试纸颜色的同时，采样标准湿度计的湿度值h_t；

步骤1.5、计算比色色差；第t次采样的色差DIFF_t计算公式：

其中表示归一化操作，因此DIFF_i∈[0，1]，参考色块i的选择公式为：

上式中令H₀＝H₁及H_N+1＝H_N；且算符是使(·)条件成立的i的取值；

步骤1.6、三次样条插值拟合；根据采样点列{h_i，DIFF_t}分别在子区间上进行三次样条插值拟合；拟合之后的结果保存为色差校正表即以湿度值HUM的离散值n为下标对应的比色色差DIFF的表，式中Δhum为湿度离散间隔，为一常数，HUM为湿度值，符号表示向下取整；

二、检测过程

步骤2.1、采样湿度试纸颜色分量；{r，g，b}；

步骤2.2、采样湿度比色卡颜色分量；{R_i，G_i，B_i}，i＝1，2，..，N；

步骤2.3、计算比色色差；分别计算和各色块的色差：

步骤2.4、取差值最小的三个色块；n₁、n₂和n₃依次为DIFF_i最小的三个色块的标号，即满足DIFF_n1＜DIFF_n2＜DIFF_n3；

步骤2.5、选择查表区间；如果DIFF_n2-DIFF_n1＞DIFF_n3-DIFF_n1，则查表区间为n₂与n₃之间，并靠近n₂一侧；反之DIFF_n2-DIFF_n1＜DIFF_n3-DIFF_n1，则查表区间为n₂与n₁之间，并靠近n₂一侧；如果n₁＝1或者n₁＝N，则判断如果DIFF_n2-DIFF_n1＞TH，则查表区间为小于n₁或者大于n₁，其中TH为阈值，经验得到的常数；

步骤2.6、查表得到湿度值；在查表区间内比较色差校正表T，找到DIFF_n1介于DIFF(n)和DIFF(n+1)之间对应的湿度值HUM＝n·Δhum；

以上步骤1.1至步骤1.6和步骤2.2在更新照明环境或检测参数时执行一次即可。