Спосіб визначення кольору об’єкта

Спосіб визначення кольору об'єкта, що включає вимірювання інтенсивностей випромінювання певних спектральних діапазонів, що взаємодіє з об'єктом, який відрізняється тим, що об'єкт опромінюють поперемінно імпульсами випромінювання попередньо вибраних спектральних діапазонів, реєструючи пропущене через об'єкт випромінювання, а також випромінювання, дифузно відбите від об'єкта в додатковому вимірювальному каналі, і на основі одержаних фотовідгуків формують шкалу вимірювання в заданих одиницях кольоровості, за якою в подальшому визначають колір об'єкта. Спосіб стосується колориметрії, зокрема експрес-аналізу кольору рослинних олій, тваринних жирів, паливних мастил, оліф, тощо і може знайти застосування на підприємствах агропромислового і паливно-енергетичного комплексів. Відомий візуальний спосіб визначення кольорового числа рослинних олій за шкалою стандартних розчинів йоду, заснований на порівнянні кольору досліджуваного зразка олії з кольором стандартних розчинів йоду, (ГОСТ 5477-93). Недоліками цього способу є суб'єктивність, низька точність візуального визначення кольору, необхідність регулярної повірки і заміни стандартних розчинів йоду внаслідок постійної зміни їх кольору із-за возгонки йоду. Відомий фотометричний спосіб визначення характеристик кольору об'єкта, суть якого заключається в порівнянні інтенсивностей випромінюваного чи відбитого від об'єкту і еталонів випромінювання, пропущеного через чотири світофільтри з різним спектральним пропущенням, причому пропущення одного з світлофільтрів розраховується в залежності від інтенсивностей випромінювання від об'єкту, що пройшло через інші світлофільтри. Характеристики кольору об'єкту визначають після фотоелектричної реєстрації випромінювання в залежності від співпадання векторів кольору об'єкта і еталонів, [Авторське свідоцтво СРСР SU 1511604 А1, G01J3/46, Бюл. №36, 1989]. Недоліками цього способу є його трудомісткість і низька технологічність реалізації, зумовлена необхідністю виготовлення світлофільтрів з про пущенням, яке розраховують в залежності від інтенсивностей, випромінювання, що пройшло через попередні фільтри, а також порівняно низька точність способу визначення кольору, зумовлена необхідністю порівняння з еталонами і наявністю похибки визначення співпадання векторів кольору об'єкта і еталонів. В основу створення корисної моделі поставлена задача: підвищення точності визначення кольору об'єкта (рослинних олій, тваринних жирів, паливних мастил, оліф, тощо); спрощення процесу вимірювань і скорочення його часу, що зумовлюється тим, що об'єкт опромінюють поперемінно імпульсами випромінювання попередньо обраних спектральних діапазонів, реєструючи пропущене через об'єкт випромінювання, а також випромінювання дифузно відбите від об'єкта в додатковому вимірювальному каналі і на основі одержаних фотовідгуків формують шкалу вимірювання в заданих одиницях кольору/кольоровості, за якою подальше визначають колір об'єкта. Поставлена задача досягається тим, що в способі визначення кольору об'єкта (в тому числі олій, жирів, мастил, оліф, тощо) об'єкт опромінюють поперемінно імпульсами випромінювання попередньо обраних спектральних діапазонів, реєструючи пропущене через об'єкт випромінювання, а також випромінювання дифузно відбите від об'єкта в додатковому вимірювальному каналі і на основі одержаних фотовідгуків формують шкалу вимірювання в заданих одиницях кольору/кольоровості, за якою подальше визначають колір об'єкта. 00 о> 7487 Визначення кольору/кольоровості об'єкта, зокрема рідин в тому числі олій, жирів, паливних мастил, оліф, тощо, шляхом вимірювання паралельно з інтегральними інтенсивностями пропущеного через об'єкт випромінювання попередньо вибраних спектральних діапазонів, також інтегральних інтенсивностей дифузно відбитого від об'єкту випромінювання в додатковому вимірювальному каналі дозволяє підвищити точність визначення кольору/кольоровості об'єкта при скороченні часу вимірювань Формування в заданих одиницях кольору/кольоровості шкали вимірювань кольору/кольоровості об'єкта на основі фотовщгуків, одержаних шляхом реєстрації інтегральних інтенсивностей пропущеного і дифузно відбитого в додатковому каналі від об'єкту випромінювання попередньо вибраних оптимальних спектральних діапазонів дає можливість значно спростити процес визначення кольору/кольоровості об'єкта і знизити його трудомісткість за рахунок виключення суб'єктивного процесу порівняння кольору досліджуваного об'єкта з кольором еталонів, причому процес визначення кольору/кольоровості автоматизований Таким чином, досягається підвищення точності визначення кольору/кольоровості олій, жирів, мастил, оліф, тощо Визначення кольору/кольоровості об'єкта шляхом вимірювання послідовно інтенсивностей пропущеного і в додатковому каналі дифузно відбитого від досліджуваного об'єкта випромінювання вибраних довжин хвиль (Фіг 1), наприклад, основних кольорів червоного, зеленого, синього дає інформацію про вміст ВІДПОВІДНИХ складових в кольорі досліджуваного об'єкта, причому оптимальний з точки зору інформативності вид випромінювання, що взаємодіє з досліджуваним об'єктом, і оптимальні довжини хвиль визначають по результатам контрольних вимірювань достатньо представницької партії зразків зі значеннями кольору/кольоровості рівномірно розміщеними в досліджуваному діапазоні значень кольору/кольоровості Достатньо представницькою партією вважається партія, яка складається не менше, ніж з 2030 зразків олій, мастил, тощо Причому фізикоХІМІЧНІ особливості составу зразків, спосіб вирощування і одержання сировини, кліматичні умови, тощо, впливаючи в тій, чи ІНШІЙ мірі, на пігментний склад олій, жирів, тощо зумовлюють особливості механізму взаємодії випромінювання з зразками [Руководство по методам исследования, технохимическому контролю и учету производства в масложировой промышленности Под ред В П Ржехина, А Г Сергеева, ВНИИЖ, Л 1967, Контроль якості продукції та технологічного процесу Олійножировий комплекс, №1(4) 2004] і, ВІДПОВІДНО, спектральний состав пропущеного, чи дифузно відбитого від зразка випромінювання В результаті в певний момент часу на фотоприймачі маємо фотовідгук ВІДПОВІДНИЙ певному спектру довжин хвиль Л^ Л, Л п інтенсивностей 1-і, І, І п пропущеного через зразок випромінювання, що характеризує колір конкретного зразку оли, мастила, тощо з точки зору пропущеного безпосередньо через зразок випромінювання При взаємодії випромінювання від випромінювачів в додатковому вимірювальному каналі дов/ / / жин хвиль Л 1 , Л, Л п з зразком олії, мастил, тощо, а саме після дифузного відбиття випромінювання від досліджуваного зразка на фотоприймач поступає сигнал інтенсивностей її , І, І п ВІДПОВІДНИХ спектральних складових, які функціонально залежні від фізико-хімічного складу зразка олії і, в тому числі, особливостей пігменту зразка Таким чином, випромінювання, що провзаємодіяло з зразком оли як таке, що пройшло через зразок, так і таке, що дифузно відбилось від нього, формує результуючий відгук на фотоприймачі, що є інформативним з точки зору фізико-хімічного складу зразку оли, жиру, мастил, тощо, в тому числі, КІЛЬКОСТІ і якості вмістовного в ньому пігменту Кореляційні поля залежності значень Z* одиниць Ловібонда червоного і жовтого кольорів рослинних олій за міжнародною шкалою Ловібонда (ISO 15305), виміряних стандартним методом ISO 15305 від ВІДПОВІДНИХ значень Z, виміряних згідно запропонованому способу, (Фіг 2, 3) характеризуються коефіцієнтами кореляції Кі=0,97 0,98 - для червоного кольору, Кг=0,96 0,98 - для жовтого кольору При оптимізації кореляційних залежностей значень кольору Z в одиницях Ловібонда, визначених запропонованим способом від значень кольору Z* в одиницях Ловібонда, визначених згідно міжнародного стандарту ISO 15305, значення коефіцієнтів кореляції залишаються не нижче к=0,97 0,98 (Фіг 2, 3) і аналітично відповідають залежностям типу Z=a+bxn+c/ym, де х, у - інтенсивності зареєстрованого на фотоприймачі результуючого випромінювання ВІДПОВІДНИХ спектральних діапазонів, що взаємодіє з досліджуваним об'єктом, а, Ь, с, п, m - коефіцієнти, що залежать від типу і особливостей олії, мастила, тощо На Фіг 1 схематично зображений пристрій для реалізації способу визначення кольору об'єкта, зокрема рослинних олій, тваринних жирів, технічних мастил, оліф, тощо, на Фіг 2 зображено кореляційну залежність значень Z червоного кольору шкали Ловібонда зразків рослинних олій в одиницях Ловібонда, виміряних запропонованим способом, від ВІДПОВІДНИХ значень Z* червоного кольору шкали Ловібонда цих самих зразків, виміряних стандартним способом згідно ISO 15305 Причому досліджувались зразки соняшникових олій (рафінованих і нерафінованих), кукурудзяних, оливкових, соєвих, рапсових, а також пальмової, пальмоядерної, кокосової, тощо На Фіг 3 зображено кореляційну залежність значень Z жовтого кольору шкали Ловібонда зразків рослинних олій в одиницях Ловібонда, виміряних запропонованим способом, від ВІДПОВІДНИХ значень Z жовтого кольору шкали Ловібондацих самих зразків, виміряних стандартним способом згідно ISO 15305 Аналіз механізму взаємодії пропущеного через зразок оли, мастила, тощо і дифузно відбитого в 7487 додатковому каналі випромінювання дозволяє оптимізувати вибір спектру і інтенсивностей окремих складових випромінювання, особливості їх комбінацій при забезпеченні зниження випадкової похибки визначення кольору для окремих шкал кольору/кольоровості об'єкта Для технічних мастил при визначенні кольору за ГОСТ 20284-74 по шкалі ASTM D 1500 коефіцієнт кореляції К значень кольору, визначених вищенаведеним способом і значень кольору, визначених стандартним методом залишається не нижче К=0,95 0,97 Причому час вимірювань кольору/кольоровості рослинних олій, мастил, тощо для всіх шкал не перевищує ЗО секунд Спосіб визначення кольору об'єкта, зокрема рослинних олій, тваринних жирів, технічних мастил, оліф, тощо, реалізується таким чином Подають випромінювання послідовно від випромінювачів 1, 2, 3, наприклад, СВІТЛОДІОДІВ основних кольорів випромінювання (А-|,А2,Аз) через конденсуючі оптичні системи 4, 5, 6 з світлофільтрами, чи без них на досліджуваний зразок 7 олії, мастила, тощо Пропущене через досліджуваний зразок 7 випромінювання після взаємодії з досліджуваним зразком направляють на фокусуючу оптичну систему 8 і фотоприймач 9 Після послідовного опромінювання досліджуваного зразка опромінювачами 1,2,3 цей зразок 7 в додатковому каналі опромінюють послідовно випромінюван/ / / ням від випромінювачів 10, 11, 12 (А-| ,А2 ,А3 ) і реєструють дифузно відбите від досліджуваного зразка 7 випромінювання за допомогою фокусуючої оптичної системи 8 на фотоприймачі 9 Корисний сигнал після фотоприймача 9 обробляють в блоці обробки інформації 13 і результат візуалізують в заданих одиницях кольору/кольоровості для вибраної шкали на дисплеї 14. Значення збіжності г визначення кольору за шкалою Ловібонда для контрольної партії зразків Таблиця 1 Шкала кольоРівень ровості Червоний Жовтий (ISO 15305) R г 0,2 0,8 0,7 2,0 5,0 12,0 2 5 20 50 о о со" со" і рослинних олій, досліджених згідно запропонованому способу реально залишаються в 2-3 рази меншими, ніж допускається згідно міжнародному стандарту ISO 15305 (таблі) при достовірності р=0,95 Значення відтворюваності R визначення кольору за шкалою Ловібонда для контрольної партії зразків рослинних олій, досліджених згідно запропонованому способу, реально залишаються в 2-3 рази меншими, ніж допускається згідно міжнародному стандарту ISO 15305 (табл 1) при достовірності р=0,95 Порівняння результатів вимірювання кольору стандартним способом (ISO 15305) і запропонованим при часі одного вимірювання не більше ЗО секунд показали підвищення точності вимірювань кольору в одиницях Ловібонда по шкалі Ловібонда не гірше, ніж в 2-3 рази в порівнянні з стандартним способом Причому в запропонованому способі, як автоматичному, повністю виключається трудомісткість візуального порівняння кольору об'єктів з скляними еталонами згідно стандартному способу і, ВІДПОВІДНО, скорочується час вимірювань. Таким чином, забезпечується очікуваний технічний результат, а саме підвищення точності визначення кольору об'єктів: рослинних олій, тваринних жирів, мастил, оліф, тощо при спрощенні процесу вимірювань і скороченні його часу Л q -, JU .MJ 8 pi 2 й 1 ш Запропонований спосіб R R 0,3 0,1 0,9 0,3 2,2 1,2 3,2 4,2 w < 10 11 12 ФІГ.1 1 T 7487 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10 Z, одиниці кольору Ловібонда (червоний), запропонований спосіб ЗО 40 50 60 70 80 (жовтий), запропонований спосіб Фіг. 2 Комп'ютерна верстка М. Мацало 20 Z, одиниці кольору Ловібонда Фіг. З Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601