RU214083U1

RU214083U1 - DIGITAL COLORIMETER FOR INVESTIGATION OF MULTICOLORED OBJECTS

Info

Publication number: RU214083U1
Application number: RU2021125235U
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Сфера"
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2022-10-11

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для колориметрического анализа и фотометрии. Колориметр может применяться в областях науки, техники и промышленности, где необходимо точное определение цветовой информации о разноцветном объекте. The utility model relates to measuring technology, in particular to devices designed for colorimetric analysis and photometry. The colorimeter can be used in the fields of science, technology and industry, where it is necessary to accurately determine the color information of a multi-colored object.

Цифровой колориметр содержит бокс с предметным столиком на штативе, с нанесенным на их поверхности поглощающим покрытием, объектив и цифровую камеру с матричным фотоприемником, выполненным с возможностью регистрации изображения объекта исследования, размещенного на предметном столике на штативе внутри бокса, освещенного источником излучения, отраженный свет которого от объекта проходит через объектив, строящий изображение объекта исследования на матричном фотоприемнике цифровой камеры, после чего сигнал обрабатывается в цифровом виде. SUBSTANCE: digital colorimeter contains a box with an object table on a tripod, with an absorbing coating applied on their surface, a lens and a digital camera with a matrix photodetector, configured to record an image of the object of study, placed on an object table on a tripod inside the box, illuminated by a radiation source, the reflected light of which from the object passes through a lens that builds an image of the object of study on the matrix photodetector of a digital camera, after which the signal is processed in digital form.

Технический результат заключается в возможности исследования разноцветных объектов. 3 ил.

The technical result consists in the possibility of studying multi-colored objects. 3 ill.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности к устройствам, предназначенным для колориметрического анализа и фотометрии.The proposed utility model relates to measuring technology, in particular to devices designed for colorimetric analysis and photometry.

Колориметр может применяться в любых областях науки, техники и промышленности, где необходимо точное определение цветовой информации о разноцветном объекте. К примеру, в геммологии для локального определения координат цвета в разноцветных камнях и минералах, в медицине для определения цвета измененных тканей зубов.The colorimeter can be used in any field of science, technology and industry, where it is necessary to accurately determine the color information about a multi-colored object. For example, in gemology for local determination of color coordinates in multi-colored stones and minerals, in medicine for determining the color of altered tooth tissues.

Известно фотометрическое устройство (Патент СССР №868374 от 30.09.81. В.В. Мурашов, А.М. Панин. Фотометрический шар), содержащее шар, который состоит из шаровой полости, двух входных отверстий, эталона пропускания, образца пропускания, отверстия для эталона отражения (образец сравнения), отверстия для образца отражения, фотоприемника, защитного экрана, оси вращения и диафрагмы.A photometric device is known (USSR Patent No. 868374 dated 09/30/81. V.V. Murashov, A.M. Panin. Photometric ball), containing a ball, which consists of a ball cavity, two inlet holes, a transmission standard, a transmission sample, a hole for reflection standard (comparison sample), reflection sample hole, photodetector, protective screen, rotation axis and aperture.

Устройство работает следующим способом.The device works in the following way.

При измерении коэффициента отражения в соответствующие отверстия устанавливаются эталон и образец отражения, фотометрический шар поворачивается вокруг оси таким образом, чтобы излучение, пройдя через второе входное отверстие, попало на эталон. С фотоприемника снимается отсчет. Затем шар поворачивается вокруг оси так, чтобы излучение, пройдя через входное отверстие, попало на образец отражения, после чего с фотоприемника снимается второй отсчет. При вращении фотометрического шара фотоприемник с защитным экраном остается неподвижным.When measuring the reflection coefficient, a standard and a reflection sample are installed in the corresponding holes, the photometric ball is rotated around the axis so that the radiation, having passed through the second inlet, hits the standard. A reading is taken from the photodetector. Then the ball is rotated around the axis so that the radiation, having passed through the inlet, hits the reflection sample, after which the second reading is taken from the photodetector. When the photometric ball rotates, the photodetector with a protective screen remains stationary.

Для измерения пропускания во входные отверстия устанавливаются в одно отверстие эталон, а в другое образец пропускания.To measure the transmission in the inlet holes, a standard is installed in one hole, and a transmission sample in the other.

Фотометрический шар поворачивается вокруг оси, и излучение попадает сначала на эталон, а затем на образец пропускания. С фотоприемника снимаются соответствующие отсчеты.The photometric ball rotates around its axis, and the radiation first hits the standard, and then the transmission sample. Corresponding readings are taken from the photodetector.

Недостатком данного технического решения является невозможность проведения точных измерений цветовой информации образца без эталона, а также невозможность исследования разноцветных объектов.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of accurate measurements of the color information of the sample without a standard, as well as the impossibility of studying multi-colored objects.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является колориметр (Жбанова В.Л. Полезная модель «Цифровой колориметр». №201116 от 20.03.2020) содержащий систему освещения, устройство регистрации и обработки изображения. Осветитель обеспечивает близкое к диффузному освещение образца в верхней части бокса. Данные условия освещения реализованы путем применения бокса сферической формы, покрытого изнутри материалом, обеспечивающим диффузное отражение. В боксе непосредственно под лампой на подставке устанавливается экран в виде образцовой пластинки с диффузно-отражающим покрытием.The closest in technical essence to the claimed utility model is a colorimeter (Zhbanova V.L. Useful model "Digital colorimeter". No. 201116 dated 03/20/2020) containing a lighting system, an image recording and processing device. The illuminator provides near-diffuse illumination of the sample at the top of the box. These lighting conditions are implemented by using a spherical box, coated from the inside with a material that provides diffuse reflection. In the box, directly under the lamp on a stand, a screen is installed in the form of an exemplary plate with a diffusely reflective coating.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Объект исследования помещается на демонстрационный столик, юстируемый штангой, внутри сферы освещаемый источником излучения в одной из трех позиций. Бокс формы сферы позволяет равномерно распределить излучение от источника и равномерно осветить объект исследования. При исследовании прозрачных объектов возможно ввести небольшой экран, также покрытый диффузно-отражающим веществом. Далее отраженное излучение от объекта проходит через объектив, строящий изображение на матричном фотоприемнике с системой цветоделения, воспроизводящей кривые сложения цветового треугольника К₁З₁С₁:

,

. При исследовании источников и самосветящихся объектов можно применять молочное стекло. Далее происходит регистрация и обработка сигнала в цифровой форме. Каждый снимок обрабатывается и находится координата цвета К₁, З₁, C₁, соответствующая яркости выбранной рабочей области снимка с каждого набора светофильтров отдельно. Далее через коэффициенты пересчета цвета изображения преобразуются в систему XYZ МКО 1931 г.The object of study is placed on a demonstration table, adjusted by a rod, inside the sphere illuminated by a radiation source in one of three positions. The sphere-shaped box allows you to evenly distribute the radiation from the source and evenly illuminate the object of study. When examining transparent objects, it is possible to introduce a small screen, also covered with a diffuse reflective substance. Further, the reflected radiation from the object passes through the lens, which builds an image on a matrix photodetector with a color separation system that reproduces the addition curves of the color triangle K ₁ Z ₁ C ₁ :

,

. In the study of sources and self-luminous objects, milky glass can be used. Next, the signal is recorded and processed in digital form. Each image is processed and the color coordinate K ₁ , Z ₁ , C ₁ is found, corresponding to the brightness of the selected work area of the image from each set of filters separately. Further, through the color conversion coefficients, the images are converted into the CIE 1931 XYZ system.

Недостатком настоящего технического решения является: применение диффузно-отражающего покрытия не позволяет исследовать разноцветные объекты из-за возникновения цветовых помех от самого объекта.The disadvantage of this technical solution is: the use of a diffuse-reflective coating does not allow you to explore multi-colored objects due to the occurrence of color interference from the object itself.

Техническая задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в реализации схемы освещения в цифровом колориметре таким образом, чтобы была возможность определить отдельные цвета разноцветного объекта без цветовых помех.The technical problem to be solved by the proposed utility model is to implement the lighting scheme in a digital colorimeter in such a way that it is possible to determine the individual colors of a multi-colored object without color interference.

Технический результат заключается в возможности исследования разноцветных объектов.The technical result consists in the possibility of studying multi-colored objects.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого цифрового колориметра.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a block diagram of the proposed digital colorimeter.

На фиг. 2 представлен разработанный цветовой треугольник предлагаемого цифрового колориметра.In FIG. 2 shows the developed color triangle of the proposed digital colorimeter.

На фиг. 3 представлены кривые сложения разработанного цветового треугольника предлагаемого цифрового колориметра.In FIG. Figure 3 shows the addition curves of the developed color triangle of the proposed digital colorimeter.

Цифровой колориметр содержит источник излучения 1, бокс 2, предметный столик 3 на штативе 4, объектив 5 и цифровую камеру 6. На внутренние стенки бокса 2, предметный столик 3 и штатив 4 нанесено поглощающее покрытие. В боксе имеется входное отверстие для источника излучения 1 и выходное отверстие, за которым размещен объектив 5 и далее цифровая камера 6 с матричным фотоприемником на основе системы цветоделения.The digital colorimeter contains a radiation source 1, a box 2, an object stage 3 on a tripod 4, an objective 5 and a digital camera 6. An absorbing coating is applied to the inner walls of the box 2, the object stage 3 and the tripod 4. The box has an inlet for a radiation source 1 and an outlet, behind which is placed a lens 5 and then a digital camera 6 with a matrix photodetector based on a color separation system.

Наличие отверстий под источник и приемник излучения под 45° относительно друг друга позволяет реализовать геометрию освещения/наблюдения 45/0° или 0°/45° по рекомендации МКО при проведении спектрофотометрических измерений в колориметрии при освещении образца направленным пучком света.The presence of holes for the source and receiver of radiation at 45° relative to each other makes it possible to implement the illumination/observation geometry 45/0° or 0°/45°, as recommended by the CIE, when performing spectrophotometric measurements in colorimetry when the sample is illuminated with a directed light beam.

Для получения направленного пучка света на объект исследования рекомендуется перед источником излучения размещать коллиматор.To obtain a directed beam of light on the object of study, it is recommended to place a collimator in front of the radiation source.

Поглощающее покрытие применяется для предотвращения многократного отражения света от разноцветного объекта исследования к стенкам бокса и обратно. Таким образом, исключаются возможные цветовые помехи при регистрации изображения.An absorbing coating is used to prevent multiple reflections of light from a multi-colored object of study to the walls of the box and back. Thus, possible color interferences during image registration are excluded.

В качестве блокирующего покрытия может быть применена черная матовая краска с коэффициентом поглощения не ниже 90%.As a blocking coating, black matte paint with an absorption coefficient of at least 90% can be used.

Расстояние от объекта исследования до источника излучения должно минимум в 5 раз превышать размеры самого объекта исследования.The distance from the research object to the radiation source should be at least 5 times the size of the research object itself.

Рекомендуемая форма бокса - сфера, что позволит равномерно блокировать цветовые помехи.The recommended shape of the box is a sphere, which will evenly block color interference.

Объект исследования помещается на демонстрационный столик 3, юстируемый штангой 4, внутри бокса 2, и освещается направленным пучком света от источника излучения 1. Поглощающее покрытие, нанесенное на внутренние поверхности бокса, предметного столика 3 и штатива 4, позволяет блокировать многократное отражение света от разноцветного объекта исследования к стенкам бокса и обратно, тем самым предотвращая цветовые помехи. Далее отраженный свет от объекта проходит через объектив 5, строящий изображение на матричном фотоприемнике 6 с системой цветоделения. Далее происходит регистрация и обработка сигнала в цифровой форме.The object of study is placed on the demonstration table 3, adjusted by the rod 4, inside the box 2, and illuminated by a directed beam of light from the radiation source 1. The absorbing coating applied to the inner surfaces of the box, the object table 3 and the stand 4 makes it possible to block the multiple reflection of light from a multi-colored object studies to the walls of the box and back, thereby preventing color interference. Further, the reflected light from the object passes through the lens 5, which builds an image on the matrix photodetector 6 with a color separation system. Next, the signal is recorded and processed in digital form.

Экспериментально установлено, что в предлагаемом цифровом колориметре применение бокса с нанесенным поглощающим покрытием на внутренние стенки и размещенных внутри бокса предметного столика и штатива с нанесенным на их поверхности поглощающим покрытием, позволяет регистрировать цвета разноцветного объекта с точностью 92%.It has been experimentally established that in the proposed digital colorimeter, the use of a box with an absorbent coating applied to the inner walls and an object table and a tripod placed inside the box with an absorbent coating deposited on their surface makes it possible to register the colors of a multi-colored object with an accuracy of 92%.

Таким образом, благодаря внедрению поглощающего покрытия, блокирующего многократные отражения света, появляется возможность исследования разноцветных объектов, что позволит применять предлагаемый колориметр для исследования непрозрачных и полупрозрачных цветных объектов даже со сложной формой в различных областях науки и техники.Thus, due to the introduction of an absorbent coating that blocks multiple reflections of light, it becomes possible to study multi-colored objects, which will allow the proposed colorimeter to be used to study opaque and translucent colored objects, even with complex shapes, in various fields of science and technology.

Claims

A digital colorimeter containing a box with an object stage on a tripod with an absorbing coating deposited on their surfaces, a lens and a digital camera with a matrix photodetector, is configured to record an image of the object of study placed on an object stage on a tripod inside the box illuminated by a radiation source, reflected light which from the object passes through the lens that builds the image of the object of study on the matrix photodetector of the digital camera, after which the signal is processed in digital form.