RU2489705C1 - Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof - Google Patents

Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2489705C1
RU2489705C1 RU2012107184/28A RU2012107184A RU2489705C1 RU 2489705 C1 RU2489705 C1 RU 2489705C1 RU 2012107184/28 A RU2012107184/28 A RU 2012107184/28A RU 2012107184 A RU2012107184 A RU 2012107184A RU 2489705 C1 RU2489705 C1 RU 2489705C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mixture
degree
information
homogeneity
entropy
Prior art date
Application number
RU2012107184/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Георгиевич Шумихин
Павел Юрьевич Сокольчик
Сергей Игоревич Сташков
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Priority to RU2012107184/28A priority Critical patent/RU2489705C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2489705C1 publication Critical patent/RU2489705C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves remote scanning of the surface of a mixture in a mixing apparatus accompanied by LED illumination of the surface of the mixture with white light with a stabilised power supply, processing the obtained image using computer RGB colour models with colour resolution of each point of the sample of the surface of the mixture into three components and calculating entropy of visual information, the value of which is used to determine the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture.
EFFECT: invention provides rapid inspection of the degree of homogeneity of the heterogeneous mixture, high accuracy of said information and simple inspection method.
9 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к технологии производства многокомпонентных гетерогенных смесей и может быть использовано в лакокрасочной, фармацевтической промышленности при анализе степени однородности как готовой многокомпонентной гетерогенной композиции, так и ее полуфабрикатов.The invention relates to the production technology of multicomponent heterogeneous mixtures and can be used in the paint and varnish, pharmaceutical industry in the analysis of the degree of homogeneity of both the finished multicomponent heterogeneous composition and its semi-finished products.

Известен способ определения качества смешивания сыпучих материалов, включающий введение в смешиваемую массу краткоживущих радиоактивных изотопов (а.с. СССР №347070, кл. B01F 3/18, G01N 23/00, опубл. 16.03.71).A known method for determining the quality of mixing bulk materials, including the introduction into the mixed mass of short-lived radioactive isotopes (AS USSR No. 347070, class B01F 3/18, G01N 23/00, publ. 16.03.71).

Недостатком известного способа является сложность работы с краткоживущими изотопами, необходимость специального оборудования для замеров радиоактивности в объеме смеси и неизбежные загрязнения смеси посторонними примесями.The disadvantage of this method is the difficulty of working with short-lived isotopes, the need for special equipment for measuring radioactivity in the volume of the mixture and the inevitable contamination of the mixture with extraneous impurities.

Известен способ определения однородности сыпучей смеси, включающий операции пробоотбора, замер светорассеяния с помощью трех фотометрических приборов и преобразование оптической плотности в электрический сигнал, по величине которого и судят о степени однородности (см. заявка №2002106464 от 12.03.02).A known method for determining the uniformity of a granular mixture, including sampling operations, measuring light scattering using three photometric devices and converting the optical density into an electrical signal, the magnitude of which is used to judge the degree of homogeneity (see application No. 2002106464 of 03/12/02).

Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления, недостаточная чувствительность и точность определения степени гомогенности смеси. Особенно это касается смесей, в которых один из компонентов является не макрокомпонентом, а добавкой в количестве, измеряемом единицами и десятыми долями процента. Кроме того, фотометрирование затруднено в смесях серого цвета, т.е. не имеющих явно выраженной окраски.The disadvantage of this method is the complexity of the hardware design, insufficient sensitivity and accuracy of determining the degree of homogeneity of the mixture. This is especially true for mixtures in which one of the components is not a macro component, but an additive in an amount measured in units and tenths of a percent. In addition, photometry is difficult in gray mixtures, i.e. not having a pronounced color.

Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ определения времени смешивания сыпучих материалов. В способе используется компьютерная цветовая модель RGB для обработки сканированного изображения поверхности образцов смеси, отобранных из смесительного устройства через определенные промежутки времени смешения и сформованных в виде плоского цилиндра (таблетки). О достижении максимально возможной степени гомогенизации судят по минимуму на графике зависимости яркости окраски изображения от времени смешивания материалов (см. патент РФ №2267117, кл. G01N 21/85, 2004 г.)The closest method of the same purpose to the claimed invention according to a combination of features is a method for determining the time of mixing bulk materials. The method uses a RGB computer color model to process a scanned image of the surface of the mixture samples taken from the mixing device at certain intervals of mixing and molded in the form of a flat cylinder (tablets). The achievement of the highest possible degree of homogenization is judged by the minimum on the graph of the dependence of the brightness of the color of the image on the time of mixing materials (see RF patent No. 2267117, class G01N 21/85, 2004)

Признаки прототипа, являющиеся общими с заявляемым изобретением, - сканирование поверхности смеси; обработка полученного изображения с помощью компьютерных цветовых моделей RGB с разложением цвета каждой точки образа поверхности смеси на три составляющих; определение степени однородности смеси.Signs of the prototype, which are common with the claimed invention, scanning the surface of the mixture; processing the obtained image using computer RGB color models with the decomposition of the color of each point of the image of the surface of the mixture into three components; determination of the degree of homogeneity of the mixture.

Недостатками известного способа, принятого за прототип, является низкая точность контроля степени однородности гетерогенной смеси вследствие того, что известным способом невозможно получить числовую оценку степени гомогенизации по используемой оптолептической информации. Также существенным недостатком является необходимость формирования пробы в виде плоского цилиндра (таблетки), что увеличивает время смешения материалов и исключает возможность оперативного контроля и определения степени гомогенизации ряда гетерогенных композиций, в частности фаз «твердая-жидкая», «жидкая-жидкая» и «газообразная-жидкая» и делает невозможным автоматизацию процесса контроля степени гомогенизации перемешиваемой гетерогенной смеси. Кроме того, для обработки яркостной информации используется программное обеспечение сторонних производителей (например, Adobe Photoshop), что приводит к росту стоимости системы контроля.The disadvantages of the known method adopted for the prototype is the low accuracy of controlling the degree of homogeneity of a heterogeneous mixture due to the fact that it is impossible to obtain a numerical estimate of the degree of homogenization using the optoleptic information used in the known method. Another significant drawback is the need to form a sample in the form of a flat cylinder (tablet), which increases the mixing time of materials and excludes the possibility of operational control and determination of the degree of homogenization of a number of heterogeneous compositions, in particular, the phases "solid-liquid", "liquid-liquid" and "gaseous “liquid” and makes it impossible to automate the process of controlling the degree of homogenization of a mixed heterogeneous mixture. In addition, third-party software (for example, Adobe Photoshop) is used to process brightness information, which leads to an increase in the cost of the control system.

Задачей изобретения является обеспечение оперативного контроля степени однородности гетерогенной смеси, повышение его точности и упрощение способа контроля.The objective of the invention is to provide operational control of the degree of homogeneity of a heterogeneous mixture, increasing its accuracy and simplifying the control method.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе, включающем сканирование поверхности смеси, обработку полученного изображения с помощью компьютерных цветовых моделей RGB с разложением цвета каждой точки образа поверхности смеси на три составляющих и определение степени однородности смеси, сканирование поверхности смеси осуществляют в аппарате смешения дистанционно, при этом сканирование сопровождается светодиодной подсветкой поверхности смеси белого цвета со стабилизированным источником питания, после обработки полученного изображения вычисляют энтропию оптолептической информации, по значению которой определяют степень однородности перемешиваемой гетерогенной смеси.The problem is solved due to the fact that in the known method, including scanning the surface of the mixture, processing the received image using computer RGB color models with decomposing the color of each point of the image of the surface of the mixture into three components and determining the degree of uniformity of the mixture, scanning the surface of the mixture is carried out in the mixing apparatus remotely, while scanning is accompanied by LED illumination of the white mixture surface with a stabilized power source, after processing the resulting image calculate the entropy of optoleptic information, the value of which determines the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture.

Признаки предлагаемого способа, отличительные от прототипа - осуществляют дистанционное сканирование поверхности смеси в аппарате смешения; сканирование сопровождается светодиодной подсветкой поверхности смеси белого цвета со стабилизированным источником питания; после обработки полученного изображения вычисляют энтропию оптолептической информации, по значению которой определяют степень однородности перемешиваемой гетерогенной смеси.The features of the proposed method, distinctive from the prototype - carry out remote scanning of the surface of the mixture in the mixing apparatus; scanning is accompanied by LED illumination of the white mixture surface with a stabilized power source; after processing the received image, the entropy of optoleptic information is calculated, the value of which determines the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture.

Отличительные признаки в совокупности с известными позволяют обеспечить оперативный контроль степени однородности гетерогенной смеси, повысить его точность и упростить способ контроля.Distinctive features, in combination with the known ones, provide operational control of the degree of homogeneity of a heterogeneous mixture, increase its accuracy and simplify the control method.

Дистанционное сканирование поверхности смеси, сопровождающееся светодиодной подсветкой белого цвета со стабилизированным источником питания, позволяет обеспечить оперативный контроль процесса гомогенизации во всем свободном пространстве аппарата смешения.Remote scanning of the surface of the mixture, accompanied by a white LED backlight with a stabilized power source, allows you to provide operational control of the homogenization process in the entire free space of the mixing apparatus.

Светодиодная подсветка белого цвета со стабилизированным источником питания позволяет отказаться от предварительной подготовки пробы смеси, так как обеспечивает возможность дистанционного сканирования поверхности смеси непосредственно в аппарате смешения, что позволяет упростить способ контроля.The white LED backlight with a stabilized power source eliminates the need to pre-prepare the mixture sample, as it allows remote scanning of the mixture surface directly in the mixing apparatus, which simplifies the control method.

Определение степени однородности перемешиваемой гетерогенной смеси по вычисленному значению энтропии оптолептической информации обеспечивает повышение точности контроля.Determining the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture from the calculated value of the entropy of the optoleptic information provides an increase in the control accuracy.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, представленными на фиг.1-9.The proposed method is illustrated by the drawings shown in figures 1-9.

На фиг.1 представлен образец с нанесенным составом низкой однородности.Figure 1 presents a sample with a composition of low uniformity.

На фиг.2 - разброс значений цветовых составляющих образца с низкой однородностью покрытия.Figure 2 - the scatter of the values of the color components of the sample with low uniformity of the coating.

На фиг.3 - образец с нанесенным составом средней однородности.Figure 3 - sample with a composition of medium uniformity.

На фиг.4 - разброс значений цветовых составляющих образца со средней однородностью покрытия.Figure 4 - the scatter of the values of the color components of the sample with an average uniformity of the coating.

На фиг.5 - образец с нанесенным составом высокой однородности.Figure 5 - sample with a composition of high uniformity.

На фиг.6 - разброс значений цветовых составляющих образца с высокой однородностью покрытия.Figure 6 - scatter of the values of the color components of the sample with high uniformity of coating.

На фиг.7 представлена гистограмма распределения уровней цветовых составляющих R-, G-, B-компонент в пределах одного образца.Figure 7 presents a histogram of the distribution of the levels of color components of the R-, G-, B-components within the same sample.

На фиг.8 и 9 показаны экспериментальные зависимости энтропии информации в зависимости от степени гомогенизации, характеризующейся количеством оборотов мешалки в абсолютных (битах) и приведенных единицах.On Fig and 9 shows the experimental dependence of the entropy of information depending on the degree of homogenization, characterized by the number of revolutions of the mixer in absolute (bits) and reduced units.

Способ определения степени гомогенизации гетерогенных смесей по оптолептической информации об их поверхности осуществляют следующим образом.A method for determining the degree of homogenization of heterogeneous mixtures from optoleptic information about their surface is as follows.

С помощью светосканирующего устройства дистанционно снимается образ поверхности смеси в растрово-цифровой форме. Для этого аппарат смешения снабжают светодиодной подсветкой белого цвета со стабилизированным источником питания. Полученную информацию передают на устройство обработки оптолептической информации.Using a light-scanning device, the image of the mixture surface in a raster-digital form is remotely captured. For this, the mixing apparatus is equipped with a white LED backlight with a stabilized power source. The received information is transmitted to the optoleptic information processing device.

По данным исследования формируются матрицы OR, OG, OB отображения цветовых составляющих. Строятся эмпирические законы распределения интенсивности цветовых составляющих PR(ξ), PG(ξ), PB(ξ), для чего подсчитывается количество точек с одинаковым состоянием интенсивности, где ξ - состояние световой интенсивности точки поверхности. Определяется значение энтропии оптелептической информации для каждого цветового слоя, а затем суммарная энтропия, по значению которой определяют степень однородности перемешиваемой гетерогенной смеси.According to the study, matrices O R , O G , O B of the display of color components are formed. Empirical laws of the distribution of the intensity of color components P R (ξ), P G (ξ), P B (ξ) are constructed, for which the number of points with the same state of intensity is calculated, where ξ is the state of the light intensity of a surface point. The entropy of opteleptic information for each color layer is determined, and then the total entropy, by the value of which the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture is determined.

Решение поставленной задачи достигается применением для поверхностей образцов смеси дистанционного светочувствительного сканирования, сопровождающегося светодиодной подсветкой белого цвета со стабилизированным источником питания во всем объеме аппарата, с использованием аддитивной RGB-цветовой модели с 24-мя разрядами представления оттенков, т.е. получение оптолептической информации о состоянии смеси.The solution to this problem is achieved by using a remote photosensitive scanning mixture for sample surfaces, accompanied by white LED backlight with a stabilized power source in the entire volume of the device, using an additive RGB color model with 24 bits of color representation, i.e. obtaining optoleptic information about the state of the mixture.

Наиболее распространенной формой представления оптолептической информации в цифровой форме является двухмерная матрица, каждый элемент которой описывает яркость или цвет элемента изображения с соответствующими координатами. Отраженный от объекта свет попадает на светочувствительную матрицу, каждый элемент которой выдает электрический сигнал, пропорциональный силе падающего света. Для каждой ячейки светочувствительной матрицы вырабатываются три сигнала, пропорциональные разным компонентам излучения. Наиболее часто используется разложение в три составляющих: красную (R), зеленую (G) и синюю (В). Поверхность образца представима в виде образа:The most common form of representing optoleptic information in digital form is a two-dimensional matrix, each element of which describes the brightness or color of the image element with the corresponding coordinates. The light reflected from the object is incident on a photosensitive matrix, each element of which produces an electrical signal proportional to the strength of the incident light. For each cell of the photosensitive matrix, three signals are generated that are proportional to different components of the radiation. The most commonly used decomposition is in three components: red (R), green (G) and blue (B). The surface of the sample can be represented as an image:

O i , j k [ 0, l ]

Figure 00000001
, l=1, 2, 3…, O i , j k [ 0 l ]
Figure 00000001
, l = 1, 2, 3 ...,

где O i , j k

Figure 00000002
- отклик элемента светочувствительной матрицы для k-го цветового слоя;Where O i , j k
Figure 00000002
- response of the element of the photosensitive matrix for the k-th color layer;

k - количество передаваемых матрицей цветов;k is the number of colors transmitted by the matrix;

i, j - номера элемента соответственно в строке и столбце матрицы;i, j are the element numbers in the row and column of the matrix, respectively;

n, m - количество элементов светочувствительной матрицы по высоте и ширине, соответственно;n, m is the number of elements of the photosensitive matrix in height and width, respectively;

l - количество уровней сигнала, передаваемого каждой ячейкой матрицы.l is the number of signal levels transmitted by each cell of the matrix.

Основными характеристиками светочувствительного преобразования будут являться разрешение и глубина цветопередачи. Разрешение определяется как количество элементов изображения (точек) на единицу длины. Глубина цветопередачи определяет, сколько дискретных уровней может иметь каждая из координат Xr, Xg и Xb.The main characteristics of photosensitive conversion will be the resolution and color rendering depth. Resolution is defined as the number of image elements (dots) per unit length. The color rendering depth determines how many discrete levels each of the coordinates X r , X g and X b can have .

Устройство обработки оптолептической информации представляет собой вычислительный элемент программно-логического управления в качестве которого можно использовать любую современную ПЭВМ или программно-логический контроллер.A device for processing optoleptic information is a computational element of program-logical control, which can use any modern PC or program-logic controller.

Также данный вычислительный элемент является одновременно и информационно-программным средством для управления временем смешения и выполняет следующие операции: получение информации о поверхности перемешиваемой смеси; вычисление энтропии оптолептической информации; формирование команды на прекращение смешения.Also, this computing element is simultaneously an information and software tool for controlling the mixing time and performs the following operations: obtaining information about the surface of the mixed mixture; calculation of the entropy of optoleptic information; the formation of a team to stop mixing.

Подсветка поверхности смеси осуществляется во всем свободном пространстве аппарата при помощи светодиодов белого цвета, запитанных от стабилизированного источника питания.The surface of the mixture is illuminated in the entire free space of the device using white LEDs, powered from a stabilized power source.

В качестве количественной оценки однородности смеси используется энтропия оптолептической информации о поверхности смеси, считающаяся автоматически, что позволяет упростить контроль степени однородности гетерогенной композиции и определение оптимального времени гомогенизации.The entropy of optoleptic information about the surface of the mixture, which is automatically calculated, is used as a quantitative assessment of the homogeneity of the mixture, which makes it easier to control the degree of homogeneity of the heterogeneous composition and determine the optimal time for homogenization.

Для прекращения гомогенизации смеси управляющее воздействие, вырабатываемое по пороговому значению энтропии оптолептической информации о ее поверхности, может подаваться на устройство управления приводом мешалки, в качестве которого могут выступать автоматический ключ, контактное реле электронного ключа или дискретный выход УСО программно-логического контроллера.To stop the homogenization of the mixture, the control action generated by the threshold value of the entropy of the optoleptic information about its surface can be fed to the control device of the agitator drive, which can be an automatic key, a contact relay of an electronic key, or a discrete output of the USO of a program-logic controller.

Осуществление предлагаемого способа показано на конкретном примере.The implementation of the proposed method is shown in a specific example.

Для натурного эксперимента были выбраны следующие параметры оцифровки изображения. Разрешение по горизонтали и вертикали 75 точек/дюйм (2.95 точек/мм). Площадь красящего состава выбрана таким образом, чтобы по вертикали укладывалось 200 точек, по горизонтали 100 точек. Можно сказать, что образ поверхности представлен в виде матрицыFor the full-scale experiment, the following parameters were selected for digitizing the image. Horizontal and vertical resolution 75 dpi (2.95 dpi / mm). The area of the coloring composition is selected so that 200 points fit vertically, 100 points horizontally. We can say that the surface image is presented in the form of a matrix

O i , j k [ 0 255 ]

Figure 00000003
; i=1…100; y=1…200; k=1…3. O i , j k [ 0 ... 255 ]
Figure 00000003
; i = 1 ... 100; y = 1 ... 200; k = 1 ... 3.

Оценку неоднородности состава можно получить, оценивая степень хаотичности информации о внешнем виде смеси, получаемой с помощью светочувствительного сканирования. На фиг.1, 3, 5 представлены результаты светочувствительного сканирования образцов поверхностей исследуемой смесевой композиции с нанесенной краской различной степени гомогенизации, а на фиг.2, 4, 6 представлены координаты точек образа поверхностей О в пространстве R, G и B-цветовых составляющих соответствующих этим образцам поверхностей. Образцы получены из одного и того же состава, взятого из смесителя в различные моменты времени. Разброс точек на графиках, характеризующих цветовые составляющие RGB-модели образа поверхности образцов, значительный для образцов с плохой гомогенностью, уменьшается для поверхностей с большей однородностью, что дает возможность использовать числовую характеристику разброса для оценки однородности смеси. Степень разброса точек можно оценить с помощью энтропии оптолептической информации.An assessment of the heterogeneity of the composition can be obtained by evaluating the degree of randomness of the information about the appearance of the mixture obtained using photosensitive scanning. Figures 1, 3, 5 show the results of photosensitive scanning of surface samples of the investigated mixed composition with paint of various degrees of homogenization, and Figures 2, 4, 6 show the coordinates of the points of the image of surfaces O in the spaces R, G and B-color components of the corresponding these surface samples. Samples obtained from the same composition taken from the mixer at different points in time. The scatter of points on the graphs characterizing the color components of the RGB model of the image of the surface of the samples, significant for samples with poor homogeneity, decreases for surfaces with greater uniformity, which makes it possible to use the numerical characteristic of the scatter to assess the uniformity of the mixture. The degree of scatter of points can be estimated using the entropy of optoleptic information.

Энтропия информации определяется выражениемThe entropy of information is determined by the expression

Hнат=lnM,H nat = lnM,

где Hнат - энтропия информации системы в натуральных единицах (натах);where H nat is the entropy of information of the system in natural units (nat);

М - количество значений, которые может принять случайная величина ξ - состояние одной точки образа.M is the number of values that a random variable ξ can take - the state of one image point.

Для практического представления удобнее использовать следующее выражение для энтропии:For practical presentation, it is more convenient to use the following expression for entropy:

Hнат=-lnP(ξ),H nat = -lnP (ξ),

где Р(ξ) - вероятность события ξ.where P (ξ) is the probability of the event ξ.

Оптолептическая информация, представленная в цифровой форме, является дискретной. Образ поверхности смеси характеризуется некоторым массивом точек на плоскости О. Поэтому энтропию в битах целесообразнее выразить следующим образом:The optoleptic information presented in digital form is discrete. The image of the mixture surface is characterized by some array of points on the O plane. Therefore, it is more expedient to express the entropy in bits as follows:

H нат = -1 ,44 i = 1 k p i log 2 p i ,

Figure 00000004
H nat = -one 44 i = one k p i log 2 p i ,
Figure 00000004

где k - количество уровней состояния системы;where k is the number of system state levels;

Pi - вероятность появления i-го состояния системы, оценка которой вычисляется по формулеP i - probability of occurrence of the i-th state of the system, the estimate of which is calculated by the formula

p i ( ξ ) N i * / N

Figure 00000005
, p i ( ξ ) N i * / N
Figure 00000005
,

где N i *

Figure 00000006
- количество точек с одинаковым цветом;Where N i *
Figure 00000006
- the number of points with the same color;

ξi - i-e состояние информации о поверхности;ξ i is the state of surface information;

N - общее количество точек.N is the total number of points.

Вид гистограммы распределения уровня цветовых составляющих представлен на фиг.7.A histogram view of the distribution of the level of color components is presented in Fig.7.

Так как значение энтропии для различных партий продукции будет отличаться, то на практике целесообразно использовать энтропию оптолептической информации, полученную при измерении в процессе перемешивания с некоторым интервалом времени Δτ, приведенную к максимальному значению энтропии, являющемуся значением энтропии оптолептической информации в начальный момент времениSince the value of entropy for different batches of products will differ, in practice it is advisable to use the entropy of optoleptic information obtained when measuring during mixing with a certain time interval Δτ, reduced to the maximum value of entropy, which is the value of the entropy of optoleptic information at the initial time

H i * = H i / H max

Figure 00000007
, H i * = H i / H max
Figure 00000007
,

где Hmax - энтропия информации образца в нулевой момент (для негомогенизированной смеси);where H max is the entropy of the information of the sample at zero moment (for a non-homogenized mixture);

Hi - энтропия оптолептической информации в момент времени τi.H i - the entropy of optoleptic information at time τ i .

Для каждой составляющей R, G и В рассчитываются значения энтропии HR HG и HB, затем вычисляется их суммаFor each component R, G and B, the entropy values H R H G and H B are calculated, then their sum is calculated

Н=HR+HB+HG.H = H R + H B + H G.

Для оценки работоспособности алгоритма проводился натурный эксперимент с несколькими различными пигментными составами. Результаты вычисления энтропии информации о состоянии поверхности образца, полученной с помощью светочувствительного сканирования, приведены в таблице 1.To evaluate the performance of the algorithm, a full-scale experiment was conducted with several different pigment compositions. The results of calculating the entropy of information on the state of the surface of the sample obtained using photosensitive scanning are shown in table 1.

Figure 00000008
Figure 00000008

Проведен анализ зависимости значения энтропии оптолептической информации от степени перемешивания смеси. Для определения вида зависимости оценки энтропии информации о поверхности смеси от степени перемешивания, выраженной в количестве оборотов мешалки смесителя, для каждого состава была произведена аппроксимация экспериментальных значений энтропии оптолептической информации функцией видаThe analysis of the dependence of the entropy of optoleptic information on the degree of mixing of the mixture. To determine the type of dependence of the estimation of the entropy of information on the surface of the mixture on the degree of mixing, expressed in the number of revolutions of the mixer of the mixer, the experimental values of the entropy of the optoleptic information were approximated by a function of the form

F(n)=a1/ехр(n·а2)+а3.F (n) = a 1 / exp (n · a 2 ) + a 3 .

Для этого минимизировалась функцияTo do this, the function was minimized

R ( a 1 , a 2 , a 3 ) = i = 1 p j = 1 m ( F ( n i , a 1 , a 2 , a 3 ) H i j * ) 2 min a ,

Figure 00000009
R ( a one , a 2 , a 3 ) = i = one p j = one m ( F ( n i , a one , a 2 , a 3 ) H i j * ) 2 min a ,
Figure 00000009

где а1, а2, а3 - параметры функции F(n); H i *

Figure 00000010
- значения энтропии i-му отбору пробы, i=1…p; р - количество точек отбора пробы, j - номер образца в каждом отборе, i=1…m, m - количество образцов в каждом отборе (принималось m=5).where a 1 , a 2 , and 3 are the parameters of the function F (n); H i *
Figure 00000010
- entropy values for the i-th sampling, i = 1 ... p; p is the number of sampling points, j is the number of the sample in each sampling, i = 1 ... m, m is the number of samples in each sampling (taken m = 5).

Результаты аппроксимации приведены в таблице 2.The approximation results are shown in table 2.

Таблица 2table 2 Номер рецептурыRecipe Number Коэффици
ент
Odds
ent
1one 22 33 4four 55
a1 a 1 9.0059.005 4.8424.842 10.36910.369 12.33612.336 4.2854.285 а2 a 2 0.0750.075 0.1140.114 0.0740.074 0.1080.108 0.1160.116 а3 a 3 12.03912.039 8.7488.748 10.32510.325 9.1829.182 4.5194.519

На фиг.8 и 9 показаны экспериментальные зависимости энтропии информации в зависимости от степени гомогенизации, характеризующейся количеством оборотов мешалки в абсолютных (битах) и приведенных единицах. Экспериментальным значениям соответствуют точки: 2 - состав 1; 4 - состав 2; 6 - состав 3; 8 - состав 4; 10 - состав 5. Аппроксимирующие зависимости: 1 - для состава 1; 3 - для состава 2; 5 - для состава 3; 7 - для состава 4; 9 - для состава 5.On Fig and 9 shows the experimental dependence of the entropy of information depending on the degree of homogenization, characterized by the number of revolutions of the mixer in absolute (bits) and reduced units. The experimental values correspond to points: 2 - composition 1; 4 - composition 2; 6 - composition 3; 8 - composition 4; 10 - composition 5. Approximating dependences: 1 - for composition 1; 3 - for composition 2; 5 - for composition 3; 7 - for composition 4; 9 - for composition 5.

Анализ соответствия регрессии экспериментальным данным осуществлялся путем проверки нулевой гипотезы H 0 : σ о б щ 2 = σ 2

Figure 00000011
относительно альтернативной гипотезы H 1 : σ о б щ 2 > σ 2
Figure 00000012
с помощью выборочной статистикиThe analysis of the regression correspondence with experimental data was carried out by testing the null hypothesis H 0 : σ about b u 2 = σ 2
Figure 00000011
regarding an alternative hypothesis H one : σ about b u 2 > σ 2
Figure 00000012
using sample statistics

F = S о б щ 2 { H } / S о с т 2

Figure 00000013
, F = S about b u 2 { H } / S about from t 2
Figure 00000013
,

где S о б щ 2 { H }

Figure 00000014
- общая дисперсия, соответствующая экспериментальным значениям; S о с т 2
Figure 00000015
- остаточная дисперсия.Where S about b u 2 { H }
Figure 00000014
- total variance corresponding to the experimental values; S about from t 2
Figure 00000015
- residual dispersion.

Значение F статистики, вычисленное по формуле (11), сравнивалось с табличными критическими значениями F - распределения Фишера F v 1 v 2 ( 1 q )

Figure 00000016
для числа степеней свободы числителя v1, знаменателя v2 и уровня значимости q.The value of F statistics calculated by the formula (11) was compared with tabular critical values of the F - Fisher distribution F v one v 2 ( one - q )
Figure 00000016
for the number of degrees of freedom of the numerator v 1 , the denominator v 2 and the significance level q.

Если F > F v 1 v 2 ( 1 q )

Figure 00000017
, то гипотеза Н0 отбрасывается. Результаты оценки соответствия уравнения регрессии экспериментальным данным приведены в таблице 3.If F > F v one v 2 ( one - q )
Figure 00000017
, then the hypothesis H 0 is discarded. The results of assessing the compliance of the regression equation with experimental data are shown in table 3.

Таблица 3Table 3 СоставStructure 1one 22 33 4four 55 Sобщ S total 0.5640.564 0.5780.578 0.6270.627 0.7160.716 0.50.5 Sост S ost 0.1830.183 0.1310.131 0.2150.215 0.1510.151 0.2450.245 FF 3.0873.087 4.4154.415 2.9142.914 4.744.74 2.0412.041

Преимущество предложенного способа состоит в том, что он повышает точность оперативного контроля степени однородности гетерогенной смеси и упрощает способ контроля.The advantage of the proposed method is that it increases the accuracy of operational control of the degree of homogeneity of a heterogeneous mixture and simplifies the control method.

Claims (1)

Способ определения степени гомогенизации гетерогенных смесей по оптолептической информации об их поверхности, включающий сканирование поверхности смеси, обработку полученного изображения с помощью компьютерных цветовых моделей RGB с разложением цвета каждой точки образа поверхности смеси на три составляющих и определение степени однородности смеси, отличающийся тем, что сканирование поверхности смеси осуществляют в аппарате смешения дистанционно, при этом сканирование сопровождается светодиодной подсветкой поверхности смеси белого цвета со стабилизированным источником питания, после обработки полученного изображения вычисляют энтропию оптолептической информации, по значению которой определяют степень однородности перемешиваемой гетерогенной смеси. A method for determining the degree of homogenization of heterogeneous mixtures from optoleptic information about their surface, including scanning the surface of the mixture, processing the received image using RGB computer color models with decomposing the color of each point of the image of the mixture surface into three components and determining the degree of homogeneity of the mixture, characterized in that the surface scan mixtures are carried out remotely in the mixing apparatus, while scanning is accompanied by LED illumination of the mixture surface. of the color with a stabilized power source, after processing the resulting image, the entropy of optoleptic information is calculated, the value of which determines the degree of homogeneity of the mixed heterogeneous mixture.
RU2012107184/28A 2012-02-27 2012-02-27 Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof RU2489705C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107184/28A RU2489705C1 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012107184/28A RU2489705C1 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2489705C1 true RU2489705C1 (en) 2013-08-10

Family

ID=49159596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012107184/28A RU2489705C1 (en) 2012-02-27 2012-02-27 Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2489705C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544290C1 (en) * 2013-10-17 2015-03-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for evaluating quality of homonisation of heterogenous mixtures
RU2564455C1 (en) * 2014-07-15 2015-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of determining degree of homogenisation of multicomponent heterogeneous mixtures
US11062479B2 (en) 2017-12-06 2021-07-13 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Systems and methods for matching color and appearance of target coatings
RU2803033C1 (en) * 2022-12-22 2023-09-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for determining the degree of homogenization of heterogeneous mixtures

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309939A1 (en) * 1993-03-26 1994-09-29 Guenter Dr Ing Dau Method and device for fully automatic analysis of the materials to be mixed in solids mixers
RU2267117C1 (en) * 2004-06-21 2005-12-27 Томский политехнический университет Method of determining time of mixing loose materials
UA19638U (en) * 2006-07-17 2006-12-15 Oleksandr Hryhorovych Hryntsov Method for appendectomy in acute appendicitis
RU2343457C1 (en) * 2007-04-20 2009-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method of bulk solids mixture evaluation
RU2007145333A (en) * 2007-12-06 2009-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF HETEROGENEITY OF HETEROGENEOUS MIXTURES BY OPTOPLEPTIC INFORMATION ABOUT THEIR SURFACE
RU2385454C1 (en) * 2008-11-06 2010-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Method of determining quality of mixture of components distinguished by colour

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4309939A1 (en) * 1993-03-26 1994-09-29 Guenter Dr Ing Dau Method and device for fully automatic analysis of the materials to be mixed in solids mixers
RU2267117C1 (en) * 2004-06-21 2005-12-27 Томский политехнический университет Method of determining time of mixing loose materials
UA19638U (en) * 2006-07-17 2006-12-15 Oleksandr Hryhorovych Hryntsov Method for appendectomy in acute appendicitis
RU2343457C1 (en) * 2007-04-20 2009-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" (ГОУ ВПО "ТГТУ") Method of bulk solids mixture evaluation
RU2007145333A (en) * 2007-12-06 2009-06-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF HETEROGENEITY OF HETEROGENEOUS MIXTURES BY OPTOPLEPTIC INFORMATION ABOUT THEIR SURFACE
RU2385454C1 (en) * 2008-11-06 2010-03-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный технический университет" Method of determining quality of mixture of components distinguished by colour

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2544290C1 (en) * 2013-10-17 2015-03-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for evaluating quality of homonisation of heterogenous mixtures
RU2564455C1 (en) * 2014-07-15 2015-10-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method of determining degree of homogenisation of multicomponent heterogeneous mixtures
US11062479B2 (en) 2017-12-06 2021-07-13 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Systems and methods for matching color and appearance of target coatings
US11568570B2 (en) 2017-12-06 2023-01-31 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Systems and methods for matching color and appearance of target coatings
US11692878B2 (en) 2017-12-06 2023-07-04 Axalta Coating Systems Ip Co., Llc Matching color and appearance of target coatings based on image entropy
RU2803033C1 (en) * 2022-12-22 2023-09-05 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for determining the degree of homogenization of heterogeneous mixtures
RU2807024C1 (en) * 2022-12-22 2023-11-08 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" Method for determining degree of homogenization of heterogeneous mixtures

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2489705C1 (en) Method of determining degree of homogenisation of heterogeneous mixtures based on visual information on surface thereof
Qin et al. Raman chemical imaging system for food safety and quality inspection
Lemaire et al. Evaluating concrete surfaces using an image analysis process
CN108139271B (en) Method for determining texture parameters of surface coatings
Iqbal et al. Classification and quantitative optical analysis of liquid and solid samples using a mobile phone as illumination source and detector
HUP0203555A2 (en) Method for measuring degree and homogeneity of alumina calcination
JP2015520396A (en) Particle characterization
CN103063636A (en) On-line measuring method for mixing concentration field by using planar laser induced fluorescence
CN105717108A (en) CIE1976L*a*b*color space determination method for chemical analysis of color of liquid
TW201923315A (en) Spectral analysis apparatus and spectral analysis method
CN106846295A (en) The assay method and device of the soil organism
RU2343457C1 (en) Method of bulk solids mixture evaluation
JP6448142B2 (en) Skin change prediction device and verification device by radiation irradiation
CN101438129A (en) Method for measuring/recognizing a shape
RU2515009C1 (en) Method of determining coefficient of heterogeneity of mixture of hard-to-separate granular materials
CN205404390U (en) Device that developments control solution strength changes
RU2544290C1 (en) Method for evaluating quality of homonisation of heterogenous mixtures
DE112015002845T5 (en) Optical composition analysis of mixtures
RU2007145333A (en) METHOD FOR DETERMINING THE DEGREE OF HETEROGENEITY OF HETEROGENEOUS MIXTURES BY OPTOPLEPTIC INFORMATION ABOUT THEIR SURFACE
RU2487340C1 (en) Method to detect quality of mixing of loose materials
RU2801056C1 (en) Method for determining the coefficient of heterogeneity of a mixture of hard-to-separate bulk materials
RU2495398C1 (en) Method for determining quality of mixture of components differing as to colour
RU2807024C1 (en) Method for determining degree of homogenization of heterogeneous mixtures
Santos et al. Multivariate analysis of digital images as an alternative to monitor dye degradation by the Fenton process
RU2564455C1 (en) Method of determining degree of homogenisation of multicomponent heterogeneous mixtures

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200228