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家用試紙閱讀器裝置及其檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種家用試紙閱讀器裝置及其檢測方法，其中該裝置包括密封檢測空間，該密封檢測空間上設有活動窗口，其內設有步進電機，該步進電機上設有用于放置被測試紙的托盤，托盤上方設有凸透鏡，凸透鏡上方設置顏色傳感器，在托盤上方還設有輔助光源；該裝置還包括微處理器，與步進電機連接；在托盤上設有觸點，托盤上方還設有與微處理器連接的感應觸點；該裝置還設有數據存儲器，與微處理器連接；該密封檢測空間外設有液晶顯示器和按鍵，均與微處理器連接。本發明可以自動顯示檢測結果，可避免人工讀取過程中人為因素的影響。
【專利說明】家用試紙閱讀器裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及不同試紙的自動檢測，尤其涉及一種家用試紙閱讀器裝置及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]隨著生化檢測技術的發展，試紙檢測的范圍越來越廣，除科研院所、高校、以及醫學檢測外，越來越多的試紙檢測方法進入了千家萬戶，如自來水的檢測(PH值、重金屬含量)、農藥殘留檢測、家居環境檢測(甲醛檢測)、人體生化指標檢測(早孕、血糖)；由于試紙種類眾多、檢測方法各異，給檢測帶來了不便，同時考慮到色盲患者、老年人的視覺障礙等，試紙對比測量存在較大的人為誤差。
[0003]隨著顏色科學理論與檢測技術的發展，顏色信息的測量與處理在工業自動化應用越來越廣泛，主要體現在質量控制、分類識別等方面。顏色測量主要有分光光度計和光電色度計，兩者的測量原理不同。分光光度計通過測量反射光的光譜計算顏色值，其精度高但成本也過高，光電色度計是模擬人眼的顏色感知過程，進行的顏色測量，其結果簡單、成本低，如CCD成像技術和顏色傳感器，通過顏色計算與顏色識別，依據色差最小原則，獲得接近人體視覺感受。利用顏色傳感器將試紙顏色采集，并進行色度計算，與標準試紙進行比對，獲得測量結果，具有快速、簡單的優點。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于，實現不同種類試紙測試結果的顯示、保存，提供一種家用萬能試紙閱讀器的檢測方法與裝置，克服傳統試紙測試閱讀的不便。
[0005]本發明實現其目的所采用的技術方案是:
[0006]提供一種家用試紙閱讀器裝置，該裝置包括密封檢測空間，該密封檢測空間上設有活動窗口，其內設有步進電機，該步進電機上設有用于放置被測試紙的托盤，托盤上方設有凸透鏡，凸透鏡上方設置顏色傳感器，在托盤上方還設有輔助光源；該裝置還包括微處理器，與步進電機連接；在托盤上設有觸點，托盤上方還設有與微處理器連接的感應觸點；該裝置還設有數據存儲器，與微處理器連接；
[0007]該密封檢測空間外設有液晶顯示器和按鍵，均與微處理器連接。
[0008]本發明所述的裝置中，該密封檢測空間外還設有溫濕度傳感器，與微處理器連接。
[0009]本發明所述的裝置中，該活動窗口為翻蓋窗口。
[0010]本發明所述的裝置中，該微處理器上還設有無線通信模塊，上位機或終端通過該無線通信模塊與微處理器連接。
[0011]本發明所述的裝置中，該裝置還設有USB接口和外置鍵盤。
[0012]本發明還提供一種基于上述裝置的試紙檢測方法，包括以下步驟:
[0013]白平衡檢測；
[0014]通過按鍵選擇待測試紙類別，微處理器發出控制指令，驅動步進電機運行，帶動托盤移動伸出密封檢測空間，步進電機移動至托盤上方的感應觸點；
[0015]將被測試紙置于托盤上，通過按鍵操作，微處理器驅動步進電機，將托盤移入密封檢測空間內；
[0016]啟動輔助光源，被測試紙上的反射光線經過凸透鏡聚焦，進入顏色傳感器，輸出RGB三色對應的頻率信號，微處理器分別采集RGB對應的頻率值，經過運算，轉換為HSV彩色模型，計算對應的色調值h，將h值與存儲在數據庫中對應種類的標準試紙數據對比，得到被測試紙的測量值；
[0017]將被測試紙的測量值在液晶顯示器上顯示。
[0018]本發明所述的方法中，將被測試紙的測量值通過無線通信接口傳輸至上位機或者終端處理。
[0019]本發明所述的方法中，還包括步驟:
[0020]通過按鍵選擇擴展模式，輸入新的標準試紙的名稱，讀取該標準試紙的所有分級，進行顏色空間的變換，將RGB轉換為HSV顏色空間，確定標準試紙的色調確定判決區門限，并輸入對應的測試結果，存儲于標準試紙數據庫中。
[0021]本發明所述的方法中，在待機時，通過液晶顯示器顯示時間、溫度和濕度。
[0022]使用本發明具有以下有益效果:本發明中通過顏色傳感器采集被測試紙顏色，通過與存儲的標準試紙數據比對，獲得被測試紙的測試結果，克服了試紙測量存在的人為誤差，所測數據可顯示和存儲。
[0023]進一步地，試紙測試種類可以通過現場或遠程升級擴展，采用大屏幕顯示，特別適用于色盲患者、視覺障礙的老年人等使用，該裝置還具有時鐘日歷、室內溫濕度顯示功倉泛。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中:
[0025]圖1是本發明實施例家用萬能試紙閱讀器裝置結構圖；
[0026]圖2是本發明實施例托盤位置檢測電路原理圖；
[0027]圖3是本發明實施例顏色傳感器與溫濕度檢測電路原理圖；
[0028]圖4是本發明實施例USB接口充電電路原理圖；
[0029]圖5是本發明實施例家用萬能試紙閱讀器裝置外觀結構圖。
【具體實施方式】
[0030]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0031]本發明實施例的家用萬能試紙閱讀器裝置，如圖1所示，包括密封檢測空間1，該密封檢測空間I上設有活動窗口，其內設有步進電機6，該步進電機6上設有用于放置被測試紙的托盤16,托盤16上方設有凸透鏡3,凸透鏡3上方設置顏色傳感器2,在托盤16上方還設有輔助光源4 ;該裝置還包括微處理器7，與步進電機6連接；在托盤16上設有觸點15，該觸電15可設置在托盤16側面，托盤16上方還設有與微處理器7連接的感應觸點14 ；該裝置還設有數據存儲器10，與微處理器7連接；
[0032]該密封檢測空間I外設有液晶顯示器9和按鍵，均與微處理器7連接。
[0033]本發明實施例中，如圖1所示，將顏色傳感器2、凸透鏡3、輔助光源4、被測試紙5、托盤16、步進電機6、微處理器7、數據存儲器10和無線通信模塊11內置于密封檢測空間I內，可克服環境光線的影響，按鍵和液晶顯示器9置于外部，方便操作。
[0034]本發明的一個實施例中，活動窗口可設為翻蓋窗口。
[0035]進一步地，該裝置還設有USB接口和鍵盤8。該USB接口可以用于裝置的充電。通過外置的鍵盤8可以再擴展時，輸入試紙的名稱。
[0036]該裝置通過微處理器7可控制步進電機6移動托盤16進出密封檢測空間1，方便放置或取走被測試紙5 ;輔助光源4用于均勻照射被測試紙5，其反射光線經過凸透鏡3集中于顏色傳感器2，獲得試紙顏色參數(RGB);微處理器7經過處理，進行顏色空間的變換，直接將RGB轉換為HSV顏色空間，依據標準試紙的色調確定判決區門限，進行比對獲得被測試紙的測試結果。
[0037]無線通信模塊與上位機通信，可以將被測試紙的測試結構通過無線通信方式傳輸給上位機存儲保存，以及將擴展的新的標準試紙測試數據通過無線通信方式傳輸給該檢測裝置，升級檢測試紙數據庫。
[0038]該裝置通過微處理器7可控制步進電機6移動托盤16進出密封檢測空間1，同時在托盤側面留有的觸點15，便于檢測托盤位置，固定托盤移出和移入的最終位置，如圖2所
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[0039]該裝置的顏色傳感器數據經過微處理器7處理，進行顏色空間的變換，直接將RGB轉換為HSV顏色空間，依據標準試紙的色調確定判決區門限，進行比對獲得被測試紙的測試結構。其運算方法為
[0040]顏色傳感器采集樣本的顏色RGB值(r，g，b)，分別代表顏色的紅、綠和藍值，設max、min分別為r、g、b中的最大值和最小值。
[0041 ] 從RGB到HSV顏色空間轉換，對應關系為
[0042]
【權利要求】
1.一種家用試紙閱讀器裝置，其特征在于，該裝置包括密封檢測空間，該密封檢測空間上設有活動窗口，其內設有步進電機，該步進電機上設有用于放置被測試紙的托盤，托盤上方設有凸透鏡，凸透鏡上方設置顏色傳感器，在托盤上方還設有輔助光源；該裝置還包括微處理器，與步進電機連接；在托盤上設有觸點，托盤上方還設有與微處理器連接的感應觸點；該裝置還設有數據存儲器，與微處理器連接； 該密封檢測空間外設有液晶顯示器和按鍵，均與微處理器連接。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該密封檢測空間外還設有溫濕度傳感器，與微處理器連接。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，該活動窗口為翻蓋窗口。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征是在于，該微處理器上還設有無線通信模塊，上位機或終端通過該無線通信模塊與微處理器連接。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征是在于，該裝置還設有USB接口和外置鍵盤。
6.一種基于權利要求 1的試紙檢測方法，其特征在于，包括以下步驟: 白平衡檢測； 通過按鍵選擇待測試紙類別，微處理器發出控制指令，驅動步進電機運行，帶動托盤移動伸出密封檢測空間，步進電機移動至托盤上方的感應觸點； 將被測試紙置于托盤上，通過按鍵操作，微處理器驅動步進電機，將托盤移入密封檢測空間內； 啟動輔助光源，被測試紙上的反射光線經過凸透鏡聚焦，進入顏色傳感器，輸出RGB三色對應的頻率信號，微處理器分別采集RGB對應的頻率值，經過運算，轉換為HSV彩色模型，計算對應的色調值h，將h值與存儲在數據庫中對應種類的標準試紙數據對比，得到被測試紙的測量值； 將被測試紙的測量值在液晶顯示器上顯示。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，將被測試紙的測量值通過無線通信接口傳輸至上位機或者終端處理。
8.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，還包括步驟: 通過按鍵選擇擴展模式，輸入新的標準試紙的名稱，讀取該標準試紙的所有分級，進行顏色空間的變換，將RGB轉換為HSV顏色空間，確定標準試紙的色調確定判決區門限，并輸入對應的測試結果，存儲于標準試紙數據庫中。
9.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，在待機時，通過液晶顯示器顯示時間、溫度和濕度。
【文檔編號】G01J3/46GK104019902SQ201410269974
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月16日 優先權日:2014年6月16日
【發明者】熊俊俏, 劉海英, 戴璐平, 戴麗萍, 楊曉婧 申請人:武漢工程大學