Устройство для сравнения цветности Советский патент 1989 года по МПК G01J3/46 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в колориметрии для установления соответствия цвета образца цвету заданного эталона.

Цель изобретения - повышение чувствительности при определении цветоразличий двух образцов

На чертеже представлена схема предложенного устройства.

Устройство содержит фотоприемные устройства 1, 2, 3, обладающие разной спектральной чувствительностью, сумматоры 4, 5 и 6, ячейки 7, 8 и 9 памяти, масштабные преобразователи 10-15, шесть резисторов 16, определяющих коэффициент передачи вычитающих входов масштабных преобразователей, блок 17 сумматоров измерительного канала, содержащего масштабные преобразователи 10-12, блок 18 сумматоров канала сравнения, содержащего масштабные преобразователи 13-15, регистратор 19 измерительного канала, регистратор 20 канала сравнения, устройство 21 сравнения цвета

эталона и измеряемого образца, а также блоки 22, 23 и 24 электронных ключей.

Устройство работает следующим образом.

Пусть имеется объект, поверхность которого отражает свет спектрального состава р(К). Спектральные характеристики фотоприемных устройств 1-3, стоящих на входе измерительного устройства, описываются функциями х,(К), где , 2, 3. Тогда сигнал, возникающий на выходе фотоприемного устройства при поглощении им света указанного спектрального состава, будет равен значению интеграла

(X)x,(f.)dK, /, 2, 3.

о

Однако вместо функций х,(К) выгодно использовать другие функции у,(К, являющиеся ортогональными функциями, максимизирующими телесный угол цветового конуса Функции уД) являются линейной комбинацией функций л,{Я), т. е з

y-L (X)Za.,,v,(.),

о

(Л

Јь 1

05

со

N3

О5

где коэффициенты а,, подобраны таким образом, чтобы функции у,(К) были между собой взаимно ортогональными и при этом телесный угол цветового конуса был бы как можно больше. В результате вместо тройки чисел х„ далее в качестве компонент вектора цвета следует рассматривать тройку чисел (набор сигналов на выходе сумматоров 4-6)

OQ 3

,;,(A)/7(A)fiU, i, , 2, 3.

Пусть имеются два образца, для которых отраженный от поверхности свет имеет такой спектральный состав рт(Ь) и, рэ (Х) что им соответствующие векторы Ет и Es цвета мало различаются по ориентации, т. е. их цветностиые различия незначительны, скажем ниже порогового уровня выбранного регистратора цвета, при обычной процедуре измерения ориентации вектор рв Согласно изложенному векторы J1T н Е$ преобразуются в новые векторы Е т Е у соответственно, т. е.

ЕТ -Ет-аЕ3 и - аЕт.

где а, --- коэффициент преобразования.

Задача о равенстве или неравенстве цвет- носгсй двух образцов решается следующим образом.

Сначала предъявляется эталон. Отражаемый от его поверхности свет поглощается фотоприемными устройствами 1-3, при этом на их выходах появляются сигналы, которые равны х,. Каждый из этих сигналов с соответствующим весом поступает на входы сумматоров 4 - 6, а сигналы с их выходов через замкнутые ключи 22 подаются на входы трех ячеек 7-9 памяти, в которых и хранится в дальнейшем значение компонент вектора цвета эталона (это может быть усредненным по времени сигнал - при наличии флуктуации на выходе приемников). После запоминания ключи 22 размыкаются, а сигналы с выхода запоминающих ячеек 7-9 через масштабные преобразователи подаются на вход блока 18 сумматоров, где формируются сигналы, по положению максимума которых можно судить об ориентации вектора цвета, отсчет максимума происходит в регистраторе 20 - здесь происходит индикация цветности эталона.

При предъявлении исследуемого образца измерение его цветности происходит аналогичным образом в измерительном канале. Результат измерения индицируется в регистраторе 19. Сигналы с регистраторов 19 и 20 поступают на вход устройства 21 сравнения цветностей. В случае равенства цветностей на его выходе появляется единичный сигнал , а в различных цветностей -- пулевой сигнал. Если устройство не регистрирует различий измерений цветностей в обоих каналах, то подается команда для более точного сравнения цветностей - при этом ключи 23 и 24 замыкаются и сигналы с выхода

0

0

ячеек 7-9 памяти с весом а (определяют резисторы 16) поступают на вычитающие входы масштабных преобразователей 10-12, а сигналы с выходов 4-6 с весом а поступают на соответствующие вычитающие входы масштабных преобразователей 13-15. На выходах масштабных преобразователей 10-12 возникают сигналы у,{Т)) при , 2, 3 которые являются ко.мпонентами вектора Ет-аЕ, где Ет и Е3 - векторы цвета исследуемого образца и эталона, а y,(t) и у,(э) - их компоненты. Новые сигналы с выходов масштабных преобразователей 10-12 поступают па входы блока 17 сумматоров и далее на вход регистратора 19 цветности. Аналогичным образом на выходах масштабных преобразователей 13-15 возникают сигналы, равные соответственно величинам у, (э)-«У;(т) при , 2, З которые являдртся компонентами вектора - - аЕт. Сигналы с выходов сумматоров 13- 15 поступают на вход блока 18 сумматоров и далее на вход регистратора 20 цветности канала сравнения. Параллельно сигналы от обоих каналов поступают на вход устройства определения угла между о боими преоб5 разованными векторами Ј( и Е э - на вход устройства 21 сравнения цветностей (это устройство может предварительно усреднять поступающие на его вход сигналы, если необходимо учесть флуктуации в канале измерения).

Измерение цвета при помощи эталона осуществляется путем определения минимального утла между векторами, соответствующими заданному эталону и исследуемому образцу. Увеличение чувствительности сводится к искусственному увеличению угла

5 между векторами, когда они не коллинеарны и близки к пороговому значению регистрирующей аппаратуры в области малых значений. Чтобы этого достичь векторы цветов ЈV и Е3, соответствующие исследуемому

0 и эталонному образцу, преобразуются следующим образом:

Е т-Ет-аЈз и .-а.Ег при 0 «.

Если угол между векторами Ег и Еэ мень- 5 ше 180°, то после преобразования угол между векторами ЈЈ и Е 9 будет всегда больше,

-/Ч

чем исходный угол ЕГЕЭ, причем его величина зависит ог коэффициента а - чем он

Х

-.

0 ближе к единице, тем угол Јf Е в ближе к

/

значению 180°. Однако если угол Er Es равен нулю (векторы цвета коллинеарны, т. е. цветности обоих образцов одинаковы), то и гол хх

Е ГЕ Э останется равным нулю. Итак, если цветности исследуемого образца и эталона не равны, то, увеличивая значение коэффи0

циента а, всегда можно будет достичь такого угла между векторами Јf и Е э, который окажется больше порогового значения для выбранного регистратора цвета (измерителя ориентации векторов) - теоретически этот угол между векторами ЈV и ЈУ может быть равным 180°.

Формула изобретения

Устройство для сравнения цветности, состоящее из измерительного канала, содержащего три фотоприемных устройства, три сумматора, три масштабных преобразователя, блок сумматоров и регистратор, причем выход каждого фотоприемного устройства соединен с одним из трех входов каждого сумматора, а выход каждого сумматора - с суммирующим входом одного из трех масштабных преобразователей, выходы которых соединены с блоком сумматоров, выход которого соединен с регистратором, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него дополнительно введен канал сравнения, включающий три ячейки памяти, три масштабных преобразователя, блок сумматоров и регистратор, а также устройство сравнения, первый, второй и тре

0

5 5

0

тий блоки электронных ключей и шесть резисторов, причем вход каждой ячейки памяти соединен через первый блок электронных ключей с выходом одного из сумматоров, а выход каждой ячейки памяти соединен с суммирующим входом одного из трех масштабных преобразователей канала сравнения, выходы которых соединены с блоком сумматоров канала сравнения, выход которого соединен с входом регистратора канала сравнения, выход которого и выход регистратора измерительного канала соединены с устройством сравнения, вычитающие входы каждого из масштабных преобразователей измерительного канала через один из резисторов и второй блок электронных ключей соединены с суммирующим входом одного из масштабных преобразователей канала сравнения, а суммирующие входы тех же масштабных преобразователей измерительного канала через один из резисторов и третий блок электронных ключей соединены с вычитающими входами тех же масштабных преобразователей канала сравнения, причем соединенные масштабные преобразователи измерительного канала и канала сравнения имеют общую электрическую связь с одним из сумматоров.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильной, фармацевтической, химической и др. отраслях промышленности, где требуется установить соответствие цветности изделия цветности заданного эталона. Цель изобретения - увеличение чувствительности к малым отклонениям цветности изделия от цветности эталона. Цель достигается введением в устройство блоков, обеспечивающих преобразование векторов цветности исследуемого объекта и эталона в случае малого их различия и сравнение цветностей объекта и эталона по углу между преобразованными векторами. 1 ил.