Способ контроля координат цвета материалов и изделий
Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при измерении и контроле цветовых характеристик материалов изделий в приборостроительной, легкой, пищевой и химической промышленности. Целью изобретения является повышение точности контроля цветовых характеристик материалов и изделий на колориметре, у которого относительная спектральная чувствительность измерительных каналов x.y.z отличается от функций сложения цветов стандартного наблюдателя. Перед контролем координат цвета объектов в V измерительные каналы устанавливают ини терференционные фильтры с цветными характеристиками и проводят измерения их координат цвета xi, yi, zi. По результатам измерений вычисляют отклонения относительной спектральной чувствительности от функций сложения цветов стандартного наблюдателя, после чего осуществляют выбор образца сравнения для измерения координат цвета с наперед заданной точностью. ы Ё
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 G 01 J 3/46
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4715625/25 (22) 10.07.89 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Чирчикское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) В.А.Соловьев (53) 620.191.7 (088.8) (56) Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. — М.: Мир, 1978, с.173, 240.
Там же, с.251. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КООРДИНАТ
ЦВЕТА МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при измерении и контроле цветовых характеристик материалов иэделий в приборостроительной, легкой, пищевой и химической промышленности, Изобретение относится к колориметрии и может быть использовано при измерении и контроле цветовых характеристик материалов и изделий в легкой, химической, пищевой и других отраслях промышленности.
Целью изобретения является повышение точности контроля на колориметре, у которого относительная спектральная чувствительность измерительных каналов отличается от функций сложения цветов стандартного наблюдателя. .Способ реализуется следующим обра-. зом.
Перед измерением координат цвета исследуемых материалов относительно образца сравнения производят вычисления отклонений е,(4),яу(Я ) и е,(4) относительной спектральной чувствительности канаЦелью изобретения является повышение точности контроля цветовых характеристик материалов и изделий на колориметре, у которого относительная спектральная чувствительность измерительных каналов х,у,z отличается от функций сложения цветов стандартного наблюдателя. Перед контролем координат цвета объектов в Ч измерительные каналы устанавливают ин- терференционные фильтры с цветными характеристиками и проводят измерения их координат цвета хь уь zi. По результатам измерений вычисляют отклонения относительной спектральной чувствительности от функций сложения цветов стандартного наблюдателя, после чего осуществляют выбор образца сравнения для измерения координат цвета с наперед заданной точностью. лов х,у и z измерения от функций х (k), у(х.) и z(il. i) сложения цветов стандартного наблюдателя при длинах волн Л ь где 1=1,2,...,N. Для этого предварительно проводят измерение координат цвета хь у и zl интерференционных светофильтров с известными спектральными характеристиками, а следовательно, с известными координатами их цветов. По вычисленным значениям е (Л),оу(Л) иа (Л) и допустимым погрешностям измерения цвета подбирается образец сравнения, спектральные коэффициенты отражения или пропускания которого удовлетворяют условию р.,(Л) =р.(Л) . К + Лр(Л), где р» (Л) — соответствующий рср (Л) коэффициент измеряемого образца;
К вЂ” коэффициент пропорциональности.
1717972
5 p=(V-(Мф«) (М«1 (И (Wd ;i
z=Jx(„(Wz(Wp(Wd x JxxP(_#_E,(Wd, % Я
10 Из соотношений (5) видно, что первое слагаемое представляет собой истинное значение координат цвета, а второе слагаемое равно погрешности измерения, обусловленной отклонением относительной
15 спектральной чувствительности измерительных каналов колориметра от функций сложения цветов стандартного наблюдателя, т.е. (2) 20
f р(Л) е,(Л) d Л = О.
3) Если при дальнейших измерениях р(Л) = Кр,р(Л), то второе слагаемое в (1) будет равно нулю и, следовательно, погрешность будет равна нулю, В общем случае представим спектральный коэффициент p (il) отражения или пропускания контролируемого изделия через спектральный коэффициент образца сравнения р,р (Л), по которому произведена ка- З0 либровка, зависимостью
x = ( + ) рффи,„(@)d3; = jqx„(Wy(Wp(Wda+xx(p, («)я„(а))« 9, % 45 ° ) ь (ъ ) Е (Яъ; ф z = 1 q Ä (w 2 (W P (Wd > x (x ) PE (Яе (Wd ъ i Э" jxp(WE,(Wda Сущность способа заключается в следующем. B общем виде координаты цвета х,у, и z определяются соотношениями х- „(М«(«) («) (« f P(WE«(Wdg (1) где рс(Л) — относительная спектральная плотность потока излучения стандартного источника; р (Л) — спектральный коэффициент отражения образца. Для координат у и z выражения аналогичны. Если прокалибровать колориметр по образцу сравнения с известными коэффициентами отражения рср (iL) и координатами цвета хсзр, уср и zgp, можно добиться равенства р(Л) = Кр„(Л) + р(Л) . (З) Подставив правую часть выражения (3) во второе слагаемое формулы (1), получим Так как калибровка колориметра проводилась по рср (Л), то в силу соотношений (2) формулы (4) можно переписать в следующем виде: «*)Ю„(М«(И((%)й Jx«P(WE„(Wda; h дх=) д (%1с (}d i (),x Э х3 =)h(x(xxEx(x)d3 ь) д= Jдp(We.,(w . »„.„ Определив для данного колориметракомпаратора значения фун кций ex(k),еу(Л),еу(Л) и снабдив его рядом образцов с известными рср (Л) и координатами цветов, можно производить контроль цвета изделий с заданной погрешностью xàoo, Л уды(), ЛХдо(), TBK Как 6р®«р(р х(й«х(® д„р ; 1®«3(q qcT(q)) Е (9) < Е(Я Рст(1. Для канала х функция ex(i() определяется из соотношения х(Ц1(ст® »Тк(М »М=4(М ° Для каналов у и г яу (Л) и я, (Л) определяются из аналогичных соотношений. При этом Т» (Л) — спектральный коэффициент пропускания корректирующих светофильтров канала х, S» (Л) — спектральная чувствительность канала х без корректирующих с ветофил ьт ров. Для канала х неизвестное произведение Тх (Л) Sx (Л) определяется следующим образом. Запишем равенство для напряжения на выходе фотоприемника Ък Ux = S x (W S x (W d, (6) )н где Лн и Лк — пределы интегрирования, в которых функция отлична от нуля; 1717972 Sx (iL) — спектральная чувствительность канала измерения х. Установим в канал измерения i-й интерференционный фильтр, у которого спект- 5 ральный коэффициент пропускания в диапазоне (Лs,Л2), равен т((Л) . Тогда.напряжение на выходе фотоприемника ((ъ 10 ц„, = $ т„р)Ь „(Ю;(e)d =<»;,,(») где К вЂ” коэффициент пропорциональности. 15 Функцию Tx(Л)Я x (iL) разложим в ряд Тейлора в точках максимума и ограничимся членом, включающим первую производную dp>(>woo)o„(+ ooQ „, I8) 20 Тю(МЬ,(М*»з(ЪюаД6„(> o1o d " (А- таю) Ю/ получим 0х; Тх ()»)ах> S ê „(e»»),x = (г; J -;()de %1! 3(T„(q,„) g „(,„>) (10) 40 (» - э ) Если разложение функции Т» (iL) S (iL) провести в точке Лэ) то выражение (10) примет вид 45 т„))»;)К(ь».1" 9 o,,()) (а II h 1(J л,(,), Фа (11) В формулах (9) — (11) пределы интегрирования Л1(— Л (.определяют ненулевое значение функции г(Л), Из выражений (7) и (8) следует, что данный метод можно использовать, когда спектральный коэффициент пропускания интерференционого фильтра т((Л), а следовательно, и пределы интегрирования Л1(— Л2; удовлетворяют равенству Подставим(8) в(7), полученное выраже 3.;; ние разделим на f т((Л) б Л, обозначив, эф 1» 25 фективную длину волны Лэ) . $g ) % ;(Kd ) И Э1 3(г, (,(МИ (1» dP„8)5 o()7 (((т.()- (1 ).) d1 1l ° A oo, д )) 1;». )),. )„. Таким образом, устанавливая в канал измерения, например х, последовательно интерференционные фильтры с различными значениЯми iL m) и измеРЯЯ напРЯжениЯ U»1, по формуле (11) можно определить функцию Т» (Л) S» (Л) в точках Л э(. Если принять во внимание, что коэффициенты пропускания интерференционных фильтров, которые используются для этих целей, в максимуме,для области 380 — 760 нм близки друг к другу; а их:полуширины находятся в пределах 2 — 3 нм, поскольку в расчетах используются не абсолютные значения площадей, а их отношение, спектральную характеристику пропускания интерференционного фильтра можно аппроксимировать треугольной функцией, в которой используются традиционные параметры — коэффициент пропускания в максимуме т m; и полушиь. ь рина ЛЛа,д, а интеграл f г((Л) с1Л или площадь Р(равна А(1. %а, F;=J ;()da=г,,ы,, (1з) Так как нас интересует относительная спектральная чувствительность; выберем из всех интерференционных фильтров один опорный, относительно которого будем производить все расчеты. В соответствии с формулой (11) и с учетом (13) для опорного фильтра имеем Тх(Ло )S» (Ло )=Uxo/F о (14) Разделив (11) на (14), получим выражение для определения относительной спектральнойй чувствительности Ux О Х; F Т„(Ъ;Мх(; = = — . (15) Uxo НапРЯжениЯ U»1 и Uxo измеРЯютсЯ с высокой точностью. Погрешность нахождения отношения площадей Fo/F; при незначительных отклонениях спектральных характеристик интерференционных фильтров друг от друга определяется погрешностью измерения спектральных характеристик интерференционных фильтров и при использовании соответствующей аппаратуры также незначител ь на. Таким образом, имея набор N интерференционных фильтров с известными спектральными характеристиками и определив по (9) il. j и по (13) F(, устанавливая их поочередно в каждый из каналов измерения х,»/,z и измеряя координаты цвета х(ц,ущ,2(() 1717972 20 где «x(i4) «у(4),z (4) — функции сложения цветов стандартного наблюдателя; фст (А) — относительная спектральная плотность потока излучения стандартного источника; выхлоп, Ь удоп, Л клоп — допустимые погрешности измерения; К вЂ” коэффициент пропорциональности. 40 50 Составитель В,Варнавский Редактор О.Юрковецкая Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик Заказ 870 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 по формуле (5), рассчитываем значения функции относительной спектральной чувствительности на длинах волн Аэь а также функции Ех (Л), Еу (Л), Ед (Л) . Формула изобретения Способ контроля координат цвета материалов и изделий, заключающийся в измерении указанных координат относительно образца сравнения с известными координатами цвета и спектральными характеристиками,отл ича ю щи йс ятем, что, с целью повышения точности, предварительно проводят измерения координат цвета хь уь zi интерференционных светофильтров с известными характеристиками, по результатам измерений вычисляют отклонения е (4) относительной спектральной чувствительности каналов измерения от функций сложения цветов стандартного наблюдателя по формулам x;F, Е„(л;j- х(л;)ср (лД-„— к„ хo » Я о (® 9ст р к 2 Qâ(q,,) (" Ч т " 1 р. "а Ь вЂ” эффективные длины волн интерференционных светофильтров; Р— интеграл функции спектрального коэффициента пропускания 1-го интерферен5 ционного фильтра: 1=1,...,N Кх,Ky,К вЂ” коэффициенты пропорциональности; Fo,х,у zo — соответствующие величины "0 для интерференционного фильтра, выбранного в качестве опорного, а основные измерения проводят с образцом сравнения, спектральный коэффициент p(A) отражения или пропускания которого удовлетворяет условиям где ри (А) — спектральные коэффициен25 ты отражения или пропускания измеряемого образца.
