Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы Советский патент 1989 года по МПК D21H1/46 C09D7/14 

Изобретение относится к способам управления цветовыми характеристиками многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы методом колориметрической подгонки и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве декоративных облицовочных материалов, а также в текстильной и лакокрасочной- промышленностях.

Целью изобретения является повышение стабильности цветовых характеристик бумаги-основы за счет повышения точности управления.

На фиг, 1 представлена схема для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - график, выражающий адекватность модели процесса после завершения адаптации; на фиг. 3 - график, выражающий адекватность модели,

при расчете первичной рецептуры; на фиг. 4 - график, выражающий сходимость адаптивной модели процессов приготовления четырехкомпонентной смеси пигментных красителей.

Схема (фиг.1) включает измеритель 1 цвета, специализированную клавиатуру 2, блок 3 ввода, блок 4 расчета первичной рецептуры крашения, блок 5 выдачи рецептуры крашения, блок 6 ввода, блок 7 сравнения, блок 8 адаптации, блок 9 расчета рецептуры крашения, блок 10 выдачи рецептуры кра- шения, блок 11 завершения процедуры,

видеотерминал и микроЭВМ, объединяющую блоки 3-11.

Для расчета рецептур используют самонастраивающуюся модель процесса, основанную на рекуррентной модификации метода наименьших квадратов.

Выбор структуры модели основан на том факте, что зависимость координат цвета от расхода пигментов в рабочем диапазоне входных параметров процесса имеет практически линейный характер.

Модель процесса имеет вид:

. X; K+fl,

(1)

Изобретение относится к способам управления цветовыми характеристиками многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности при производстве декоративных облицовочных материалов, а также в текстильной и лакокрасочной промышленностях. Целью изобретения является повышение стабильности цветовых характеристик бумаги-основы за счет повышения точности управления. Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы осуществляется путем определения оптических характеристик исходных пигментов и их смеси, расчета концентрации и расхода каждого пигмента с последующим составлением смеси, при этом определяют координаты цвета смеси и в зависимости от полученных значений рассчитывают концентрацию и расход пигментов по адаптивной модели процесса составления смеси. 4 ил.

где X-,K+l jf к (Y; JK+l - Х; к) ;

) у к )

у к ( + 1) л- I;

К - шаг итерации (К 0,1,2,...); i - номер выходного параметра

(i 1-3);

- вектор-столбец, составленный из реализаций входных параметров;

- i-й выходной параметр процесса; - вектор входных параметров

процесса; г i X KJ - вектор-столбец коэффициентов

модели; «ir - произвольное положительное,

достаточно большое число; I - единичная матрица. Причем К служит для обозначения шага итерации в процедуре адаптации коэффициентов модели процесса X;, причем шаг К+1 соответствует последнему адаптированному значению вектора коэффициентов модели.

В формуле (1) фигурируют следующие векторные и матричные элементы:

.

Р Р Р г II J is

PS.I 22. г5

Р Р Р гя rsi. fs

5

0

5

К - скалярная величина.

В качестве выходных параметров приняты координаты цвета смеси пигментов (X, Y, Z) в системе МКО (Меж- дунардная комиссия по освещению).

Вектор входных параметров составлен из значений концентрации каждого из пигментов в смеси. Последний элемент вектора входных параметров с целью учета неконтролируемых факторов процесса равен единице.

В качестве начального приближения используется детерминированная линейная модель, полученная из уравнений Гуревича-Кубелки-Мунка для случая смеси красителей и уравнения, связывающего функцию Кубелки-Мунка со спектральным коэффициентом отражения образца со светонепроницаемым покрытием большой массы.

Приводится вывод модели, используемой в качестве первого приближения

в процедуре адаптации на основании уравнений (1).

Исходные зависимости имеют вид:

НК-и + cftc-| +

+ ... +с„(-Ь);

(1 - R)2

2R

(О Ј R Ј 1),

где К - коэффициент поглощения; S - коэффициент рассеяния; R - спектральный коэффициент

отражения; С-- концентрация 1-го красителя

в смеси.

При R « 1 пользуются следующей формулой:

L. i i

S 2R

Подставляя (3) в формулу (2)7 получают

С, Z Е;Х; Щ; Г

С

... + Cn ZI EjX.A A; Rn

E;Y- AH; + ... + Cn E-Y- АТУ; R (6)

i 1

El. E;Z; .

C, 1 E;Z; ДЛ; R, + ... + С

Вводя обозначения а; для соответствующих членов при С; в уравнениях (6), получают

Гхс С,а„ +Сга17+ ...+Cha,n; JYC С,аг, +С1а2г+ ...+Cna2h; (7) Ze С,а,1+С2аэг+ ...+Cna,n;

где а;- const (i , j 1-,3)

При С, 1 ... Ch 0 должно выполняться условие

Y Y Лс Л, ,

YC Y, Zc Z,.

Аналогично при С3 С4 ... С„ 07

-s- -i1 + - + ... + - w

R

R,

Rr

,- Для материалов, отражающих свет, к которым относится и бумага, координаты цвета выражаются интегральными формулами в пределах видимой области спектра (400-700 нм):

ля

й

3)

10

Х flE,X;R;&Tl; j

п

15

Y .E-Y.R-AV,

(5)

20

Z где R..

Е

n

Z

i 1

E;Z;R; ;

олу- спектральный коэфЛициент

отражения;

- спектральная характеристика источника света; X.,Y-,Z; - кривые сложения МКО;

Л Д; - интервал квантования види- 25мой области спектра.

Подставляя (4) в формулу (5), для смеси пигментов получают

Хс - Хг j

40

v V rc xz ;

Zc Zz,

и т.д.

45

Принимая во внимание систему урав4- нений (6), подобные рассуждения приводят к следующей структуре модели процессов смешения, используемой в качестве первого приближения:

с,х, + сгх2 + ... + chxn;

Yc C,Y, + СаҐг + ... + CnYh; (8) ZЈ C,Z, + CiZj. + « + где Xc, Yc, Zc - координаты цвета

смеси;

X; , Y; , 7, - координаты цвета 1-й суспензии пигмента;

С .( - концентрация 1-го пигмента в смеси. При производстве бумаги-основы декоративных облицовочных материалов максимальное число используемых для крашения пигментов равно четырем.

В связи с этим систему уравнений (1) дополняют четвертым уравнением

с, + сг + с, + с . - 1

(9)

По значениям концентрации пигментов в смеси, определяемых на основании системы (1) и уравнения (9), рассчитывают расход каждого из пигментов по формуле

-Ј

С;

Q

о

(ю)

где Q . ;

- расход суспензии 1-го пигмента;

С:

С,

-концентрация 1-го пигмента в смеси;

-концентрация суспензии 1-го пигмента.

В связи с тем, что модель процесса является адаптивной, ее адекватность оценивают при первом обращении к процедуре расчета рецептуры краше- ния на основании формул (8), (9) и (10) (блоки 1-5 и 12 схемы реализации способа), а также после завершения процедуры расчета рецептуры с использованием формул (1), (9), (10) (блоки 6-12).

Результаты проверки адекватности модели процесса при расчете первичной рецептуры представлены на фиг.З. Дисперсия ошибки при этом составляет по X 1,8 по Y 2,1, по Z 0,9, полное цветовое различие при этом составляет 1,5-3,0 ед. цветового различия.

Результаты проверки адекватности модели после завершения адаптации приведены на фиг.2. Полное цветовое различие (ошибка воспроизводства цвета) составляет 0,7-1,5 ед. цветового различия. Достигнутый уровень точности модели удовлетворяет требованиям точности составления цветовых рецептур крашения бумаги-основы.

0

Способ осуществляется следующим образом.

1,4). i

э 1

Z,).

0

5

0

5

0

5

0

5

В противном случае, в соответствии с уравнениями (1) производят адаптацию коэффициентов модели процесса (блок 8).

Преимуществом предлагаемого способа является применимость его в про- мышленых условиях, т.е. при наличии возмущающих факторов, что обусловлено адаптивными свойствами алгоритма.

Ограничение при этом накладывается на уровень шума. Допустимый уровень шума составляет одну десятую от полезного сигнала.

Кроме того, цветовые характеристики исходных пигментов (координаты цвета) используются только при первом включении системы расчета в качестве начального приближения модели процессов крашения и их нестабильность не сказывается на точность расчета рецептур. Не требуется также

большого объема памяти и времени счэта при реализации способа на ЭВМ. Повышение точности расчета рецептур крашения по предлагаемому способу позволяет повысить качество готовой продукции, увеличить выход бумаги первого сорта за счет уменьшения отбраковки, вызванной разнооттеноч- ностью бумаги-основы.

10

15

20

Формула изобретения

Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы путем определения оптических характеристик исходных пигментов и их смеси, расчета концентрации и расхода каждого пигмента с последующим составлением смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности цветовых характеристик бумаги основы за счет повышения точности управления, определяют координаты цвета

LJCL. M t Id и. J t i jx - - j v- . -,1 л. л. ълл-ът f определения и соответственно обработ- 2&смеси и в зависимости от полученных

ки спектральных кривых отражения пиг-значений рассчитывают концентрацию

ментных красителей, эталона и образ-и расход пигментов по адаптивной моцов, что довольно трудоемко, требуетдели процесса составления смеси.

Заданное значение у&юДнога сцммарнргег расхода пигментов Оо

Заданное зwave/sue допустимой разнооттеноу ости л с gen

Концентрация суспензии пиементоо GJ

Koo0d.i#.X#,z

ЛуI

7780JЮ

большого объема памяти и времени счэта при реализации способа на ЭВМ. Повышение точности расчета рецептур крашения по предлагаемому способу позволяет повысить качество готовой продукции, увеличить выход бумаги первого сорта за счет уменьшения отбраковки, вызванной разнооттеноч- ностью бумаги-основы.

10

0

Формула изобретения

Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы путем определения оптических характеристик исходных пигментов и их смеси, расчета концентрации и расхода каждого пигмента с последующим составлением смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности цветовых характеристик бумаги основы за счет повышения точности управления, определяют координаты цвета

f wv.O u

r

±20

I

1

1

1

Фиг.2 &E,edCIELae

У х-расчетноезначение, у о -экспериментальное

значение 5

Лрототил

Mwqrv образца

i i

10 15

w

20,16

20 ,60

10 -,

Фиг.Ь