Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 D 21 Н 1 46 С 09 D 7

ГЕРА Ру а

ПАТ(;;:и."". " .-,. "у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4214546/29-26

1 (22) 23.03.87 (46) 07,05.89. Бюл. Ф 17 (71) Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности (72) В.Е.Гнатченко, В.II.Ïåòðoâ и Т.П.Резникова (53) 66.012-52 (088.8) (56) Федотов В.В., Манусов Е.Б., Бородкин А.M. Алгоритмы управления цветом пигментных материалов. — Лакокрасочные материалы и их применение, 1985, Р 2, с.41.

Разработка средств автоматизированного анализа качественных показателей красильных растворов: Отчет

)) - 75009155. Ленинградский институт текстильной и легкои промышленности, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЦВЕТОМ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ПИГМЕНТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ ДЛЯ БУМАГИ-ОСНОВЫ

Изобретение относится к способам управления цветовыми характеристиками многокомпонентной смеси пигментных красителей для бумаги-основы методом колориметрической подгонки и может быть использовано в целлюлозно-бумаж" ной промышленности при производстве декоративных облицовочных материалов, а также в текстильной и лакокрасочной ° промышленностях. (57) 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 краси-. телей 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.

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, 1477803 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 коор1ð динат цвета от расхода пигментов в рабочем диапазоне входных параметров процесса имеет практически линейный характер.

Модель процесса имеет вид:

15 л ; (к+1) = z)K) х; (K+1), где Х; (К+1) = Х; (K) + 2| (К) P (Kj UPK+1) (Y; (К+1) — U (К+1) Х; PK));

Р(к+1) = P(K) — P(Kj U K+1j ((Kj U К+1j P(K)) ((K) = (U (K+1) Р(К) U(K+1) + 11 ) Р(о) = < 1;

К вЂ” шаг итерации (К = 0,1,2,...);

- номер выходного параметра (i = 1-3); 01 К) — вектор-столбец, составленный из реализаций входных параметров;

Y ГК) — i-й выходной параметр процесМ са;

Е(Е) — вектор входных параметров процесса;

Х (К1 — вектор-столбец коэффициентов

1 модели;

М, — произвольное. положительное, достаточно большое число;

I — единичная матрица.

Причем К служит для обозначения шага итерации в процедуре адаптации коэффициентов модели процесса Х;, причем шаг К+1 соответствует послед45 нему адаптированному значению векто-: ра коэффициентов модели.

Р Я ° ° ° Р,5

Ы ° ° ° 15

P(K) =

51 55 о

P(o) = aL о4

В формуле (1) фигурируют следующие векторные и матричные элементы: 50

z(KJ = (с,, с„ с„ с„ 1);

U) 4

) 3

П4

Ui = С; 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 крашения, блок 11 завершения процедуры, ((К) — скалярная величина, В качестве выходных параметров приняты координаты цвета смеси пигментов (Х, Y Z) в системе MKO (Междунардная 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

1477803

+...+С(— -);

Kï

$и (2) 10 и

Х = Е.X;R, 5g.!

Y = Е;Y;R;аА; где К—

S—

R— (5) 15 и

Z = Я Е;г ° R; а )

К 1 — 1

$2R (3) и

Е X h II!, R +

Хс =С1 и E Y° . Z ; К, !

= С, Е;

1к !

Z;53;R,+ для соответуравнениях с 2 !

40 гс г2 °

С!а!! +С а, + ...+Си и т.д.

«1 = 1,3) с >

+ С Х + ... + С Х

Xc= С,Х, Y= --CY с

Z = C1Z!

Z Z

+ С2г2 + ° ., + Ciiz!I!

"С! - Cç = в процедуре адаптации на основании уравнений (1).

Исходные зависимости имеют вид:

К К< KI. (— -) =С (— -) +С (- — ) +

$ смеси 2 $

К (1 — R)2 — (О< R61), $2R коэффициент поглощения; коэффициент рассеяния; спектральный коэффициент отражения; концентрация i-ro красителя в смеси.

При К ((1 пользуются следующей формулой:

Подставляя (3) в формулу (2) получают

Вводя обозначения а," ствующих членов при С в (6), получают

С Úi 2

= С а +С аэ2+ ...+С„а,„; где а" = const (i =i 3 !

t Э

При С! — 1 и С вЂ” С вЂ” ... — Си

0 должно выполняться условие 50

Аналогично при С„ = 1

CC4 ° ° ° С и

1 С! С Си

+ — — + + (4)

Для материалов, отражающих свет, к которым относится и бумага, координаты цвета выражаются интегральными формулами в пределах в!щимой области спектра (400-700 нм): где R., — спектральный коэффициент

1 отражения;

Š— спектральная характеристи1 ка источника света;

Х,Т,Z — кривые сложения MKO

67! — интервал квантования види1 мой области спектра.

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

И 1

+ С„, Е Х P h R =! п — -1

+ С„,Г E Y; аЪ;R„(6) + С„,Г Ег ЬЬ, R„

I а=!

Хс Х2 !

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

+ СР2 + ° + !1 !! (8) где Х, Y, Z, — координаты цвета смеси;

1477803

Х;, Y;, /, — координаты цвета

i-и суспензии пигмента;

С вЂ” концентрация i-го

1 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 (9) С,+С +С +С =1

С;

F. =-- () 1 C os

I (10) где g, =

F — расход суспензии i-ro пиг1 мента;

С; — концентрация i-го пигмента в смеси;

С, — концентрация суспензии i-го

1 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,3.

Дисперсия ошибки при этом составляет по Х 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-основш.

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

10. В блоке 7 проверяют условие превышения разнооттеночности (6Е) заданного допустимого значения (ЕЕ, „) . Если ДЕ 6 h E> „, переходят к блоку 11 и заканчивают процедуру.

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

11. Производят расчет (блок 9) рецептуры крашения в соответвии с уравнениями (1), (9) и (10), после чего полученная рецептура выводится на видеотерминал 12 из блока 10. ЗаСпособ осуществляется следующим образом.

1. Готовят накраски суспензии каждого из пигментов в соответствии с установленной методикой, 2. На измерительной установке 1 (фиг.1) определяют координаты цвета полученных накрасок (Х;, Y,», Z,«

1O = 1,4).

3. Определяют концентрацию суспензии каждого из пигментов (С;, i = 1,4), 4. На измерительной установке 1 определяют координаты цвета эталон15 ного образца (Хз, Y Z ) .

5, Посредством специализированной клавиатуры 2 оператор вводит в микроЭВМ (блок 3) координаты цвета суспензии пигментов (Х;, Y Z; = 1,4), ко20

Э Ф ординаты цвета эталона (Х, У, 7э), концентрацию. суспензии пигментов (С

У

i = 1,4), допустимое значение разнооттеночности «F* „ ) и заданное значение условного суммарного расхода пигментов (Q ).

6. На основании уравнений (8), (9) и (10) в блоке 4 расчета определяют первое приближение рецептуры краше30 ния. Рассчитанные значения концентра-. ции пигментов и их расход выводится посредством блока 5 на видеотерминал 12.

7. На основании полученной рецептуры готовят смесь пигментов.

35 8. Аналогично п.1 готовят накраску смеси пигментов и на измерительной установке 1 определяют координаты цвета смеси (Х, Y,,Е ) и разнооттеночность (hE).

40 9 ° Посредством специализированной клавиатуры 2 оператор вводит в микроЭВМ (блок 6) координаты цвета смеси пигментов (Х, 1, .Z ) и разнооттеночность (йЕ). тем повторяют описанную процедуру с п.7 до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность воспроизводства цвета эталонного образца.

Преимуществом предлагаемого способа является применимость его в промышленых 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 определения и соответственно обработки спектральных кривых отражения пигментных красителей, эталона и образцов, что довольно трудоемко, требует

77803 о большого объема памяти и времени сч та при реализации способа на ЭВИ.

Повышение точности расчета рецеп5 тур крашения по предлагаемому способу позволяет повысить качествО готовой продукции, увеличить выход бумаги первого сорта за счет уменьшения отбраковки, вызванной разнооттеноч1р ностью бумаги-основы.

Формула изобретения

Способ управления цветом многокомпонентной смеси пигментных краси15 телей для бумаги-основы путем определения оптических характеристик исходных пигментов и их смеси, расчета концентрации и расхода каждого пигмента с последующим составлением

20 смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности цветовых характеристик бумаги основы за счет повышения точности управления, определяют координаты цвета смеси и в зависимости от полученных значений рассчитывают концентрацию и расход пигментов по адаптивной модели процесса составления смеси.

Заданное эиаченис условного суик рного расхооа аигкситйб 4 о

1А 7780 3

Фиг.J,о

Ь,у го

Ъ

1 о а ю

2 Я фиг. Я (р,5 д Е, ед IEL а/

1477803

ХУЯ

z3r= 10260

Составитель А.Прусковцов

Редактор Н.Рогулич Техред М.Ходанич

Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2321/28 Тираж 331 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,101