Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка и исследование методов контроля цветовых характеристик объектов в производственных условиях

Диссертация: Разработка и исследование методов контроля цветовых характеристик объектов в производственных условиях
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Создание специализированного контроллера, возможно полно учитывающего функциональные требования. В атом случае обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели аппаратуры. При этом затраты на разработку аппаратных и программных средств окупаются за счет большого количества выпускаемых изделий. При анализе измерителей цветовых характеристик в целом, отдельных ее подсистем, был реализован… Читать ещё >

Содержание

  • 1. АНАЛИЗ МЕТОДОВ И УСТРОЙСТВ ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЦВЕТОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ОБЪЕКТОВ
    • 1. 1. Постановка задачи
    • 1. 2. Систематизация цветов
      • 1. 2. 1. Спектрофотометрические методы измерения
      • 1. 2. 2. Методы измерения цветовых характеристик с использованием трехкомпонентной диаграммы
    • 1. 3. Оптимальное проектирование технических систем
  • ВЫВОДЫ
  • 2. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДАТЧИКА ЦВЕТА
    • 2. 1. Представление датчика цвета как технической системы
    • 2. 2. Комплексная оценка качества датчика цвета
    • 2. 3. Цели и проблемы контроля цвета объектов
    • 2. 4. Информационные параметры, алгоритмы и погрешности измерений
    • 2. 5. Стратифицированное представление датчика цвета
  • ВЫВОДЫ
  • 3. МНОГОКРИТЕРИАЛЬНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДАТЧИКА ЦВЕТА
    • 3. 1. Теоретическое исследование погрешности измерений цветовых характеристик светодиодным датчиком цвета
      • 3. 1. 1. Постановка задачи
      • 3. 1. 2. Методика расчета координат цвета
      • 3. 1. 3. Выбор цветовой системы для проведения расчетов погрешностей измерений
      • 3. 1. 4. Методы формирования последовательностей испытательных цветов
        • 3. 1. 4. 1. Формирование распределений испытательных цветов
        • 3. 1. 4. 2. Генерация испытательных цветов
      • 3. 1. 5. Расчет методической погрешности измерений цветовых характеристик. Выбор оптимальных цветовых параметров датчика цвета
    • 3. 2. Многокритериальная оптимизация световых характеристик датчика цвета
      • 3. 2. 1. Построение модели оптической системы
      • 3. 2. 2. Сигналы и шумы в приемном блоке датчика цвета
        • 3. 2. 2. 1. Источники и приемники излучения
        • 3. 2. 2. 2. Расчет величин токов полезных сигналов и шумов в приемном блоке датчика цвета
  • ВЫВОДЫ
  • 4. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ДАТЧИКОВ ЦВЕТА
    • 4. 1. Пути построения аппаратной части датчика цвета
    • 4. 2. Моделирование измерительного тракта датчика цвета
    • 4. 3. Расчет отношения сигнал/шум в приемном блоке датчика цвета
  • ВЫВОДЫ

Разработка и исследование методов контроля цветовых характеристик объектов в производственных условиях (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

диссертации. Повышение качества продукции при снижении ее стоимости возможно лишь при условии автоматизации производства. Одними из основных компонентов автоматизированных систем являются разнообразные датчики, позволяющие контролировать различные свойства продукции, как, например, размеры, пространственное положение, температуру, давление и т. д.

Одним из основных свойств, характеризующих объект, является его цвет. Следует отметить, что ряд зарубежных фирм, ведущих в области производства фотоэлектрических датчиков, сосредоточили свои усилия на создании универсального датчика, позволяющего эффективного контролировать цвет разнообразной продукции. Однако, несмотря на то, что к настоящему времени разработаны ряд таких датчиков, а рынок их сбыта представляется огромным, они все еще не получили широкого распространения. Во многом, это можно объяснить сложностью проблемы, ведь обычно цвет контролируют в жестко регламентированных условиях освещения/наблюдения, которые невозможно выполнить в производственных условиях. Другим аспектом, осложняющим проектирование подобных датчиков, является необходимость создания датчика простого не только в конструкции и изготовлении, но простого и понятного в эксплуатации потребителю, то есть потребителю интуитивно должно быть понятно, что такое цвет, и как установить допуск, в котором возможно его изменение. Ввиду этого, вопросы контроля цветовых характеристик объектов и построения датчиков, предназначенных для этой цели, представляются весьма актуальными.

ШР". И 1, ШШ1"1ШЖ9Ю0″. Целью работы является исследование и разработка вопросов, связанных с точностью регистрации цветовых характеристик объектов и проектированием датчиков, позволяющих эффективно контролировать цвет продукции в реальных условиях работы.

Для постижения поставленной 14Вт были решены следующие задачи:

— проведен системный анализ датчиков цвета ЩЦ) для выбора выходных показателей, достаточно полно характеризующих их качество;

— разработаны методы оценки показателей качества ДЦ;

— теоретически обоснованы и рекомендованы практические методы е проектирования и многокритериальной оценки качества ДЦ.

Методы исследований. Как объекты самостоятельных исследований, датчики представляют собой сложные технические системы (ТС), содержащие большое количество взаимосвязанных элементов, и характеризующиеся большим числом параметров.

Методологией анализа и синтеза таких систем является методология системного анализа, потребовавшая существенного пересмотра критериев оценки качества ДЦ, а также разработки новых методов решения многих метрологических задач. При этом использовались теория подобия и моделирования, теория систем, методы дискретизации случайных процессов и статистической обработки их реализаций, методы статистических испытаний и многокритериальной оптимизации, включая принцип Парето.

Научная новизна. Научная новизна работы характеризуется получением оригинальных теоретических результатов:

— выбор совокупности выходных показателей, непосредственно и достаточно полно характеризующих качество ДЦразработка методов формирования испытательных последовательностей, обеспечивающих получение статистических характеристик ДЦразработка многокритериального метода оптимизации характеристик ДЦ- - разработка метода измерений, позволившего повьюить точность регистрации цветовых отличий.

На основе теоретических и экспериментальных исследований созданы и использованы в научных экспериментах и промышленных разработках датчики для контроля и сортировки объектов по цвету.

Личный вклад автора. Постановка системных проблем проектирования ДЦ, разработка теоретических и экспериментальных методов исследований, создание математических моделей, разработка алгоритмов получения оценок параметров видеосигнала ~ выполнены автором лично.

Практическое внедрение результатов исследований осуществлялись автором совместно с сотрудниками кафедры Телевидения и видеотехники СПб ГУТ им. проф.М.А.Бонч-Бруевича.

Щташш.штк." И.мшвд.ре?у%тЗТРе «, в процессе выполнения научных и экспериментальных исследований создан и исследован макет устройства для оценки цвета продукции.

Теоретические результаты диссертационной работы были использованы при выполнении научно-исследовательских работ на кафедре Телевидения и видеотехники СПб ГУТ им. проф.М.А.Бонч-Бруевича совместно с компанией Айеп-ВгасНеу (США) в 1997;1998 г. г.

Макет датчика цвета передан по контракту в компанию АНеп-ВгасЯеу, Апробация работу. Материалы диссертации докладывались на 4-й международной конференции «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» (Харьков, 1998 г.), 51-й НТК прсфессорско-преподавательского состава СПбГУТ (Санкт-Петербург, 1998 г.), 6-й НТК «Современное телевидение» (Москва, 1998 г.), первой международной НТК «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях» (Алмааты, 1998 г.), первой международной НТК «Проблемы функционирования систем радио и электросвязи» (Баку, 1998 г.).

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 8 работах, в сборниках, трудах, материалах и тезисах международных, российских, республиканских и региональных научных конференций,.

Оонда>М тш. ттьттк вмнрсимые к? зшмиту:

1. Обоснование выбора системы частных критериев, непосредственно отражающих качество ДЦ и позволяющих количественно оценивать степень выполнения технических требований.

2. Метод оптимизации качества ДЦ по выбранной совокупности частных критериев.

3. Методы повышения точности регистрации цветовых отличий.

4. Разработка программных и аппаратных средств получения и анализа статистических характеристик ДЦ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения и списка литературы. Материал изложен на 143 страницах машинописного текста, включая 50 рисунков, 11 таблиц и список литературы из 87 наименований.

ВЫВОДЫ'.

1. Учитывая, что датчик цвета предназначен для использования очень широким кругом потребителей, для его построения наиболее целесообразно.

13 $ создание специализированного контроллера, возможно полно учитывающего функциональные требования. В атом случае обеспечиваются наилучшие технико-экономические показатели аппаратуры. При этом затраты на разработку аппаратных и программных средств окупаются за счет большого количества выпускаемых изделий.

2. Для построения приемной части датчика цвета, с учетом стоимости целесообразно формировать отсчеты, соответствующие энергии всех высокочастотных импульсов (за время измерения) в аналоговой форме.

3. Разработанный датчик цвета имеет технические характеристики, превосходящие лучшие зарубежные.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Разработанные в диссертации принципы проектирования измерителей цветовых характеристик обеспечивают решение прикладной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение, в связи с необходимостью автоматизации производственных процессов.

1. выбранная система параметров и разработанные методы оптимизации ДЦ обеспечили значительное улучшение его характеристик по сравнению с лучшими мировыми образцами.

2. Имитационное моделирование ДЦ позволило выбрать оптимальные параметры элементов его оптической системы, что обеспечило увеличение глубины дистанции с 2−4 мм до 10−15 мм при размере измерительного пяггна 8 мм и отношении сигнал/шум не менее 780.

3. Разработанный метод коррекции результатов измерения позволил на той же технологической базе уменьшить погрешность измерений цветовых отличий в 5 раз.

4. Разработанный метой выбора параметров источника излучения обеспечил уменьшение погрешности измерений цветовых отличий в 2 раза.

5. Разработанный ДЦ по сравнению с существующими позволяет оценивать цветовые координаты, при этом погрешность измерения не превышает 10ДЕ.

При анализе измерителей цветовых характеристик в целом, отдельных ее подсистем, был реализован единый системный подход, который позволил выявлять целостные свойства каждого объекта исследования, а также его внутренние и внешние связи с системами более высокого уровня иерархии.

Все основные научные результаты диссертационной работы получаны автором самостоятельно.

Показать весь текст

Список литературы

  1. СОКОЛОВ.Е.Н., Измайлов Ч. А. Цветовое зрение.-М.: МГУ, 1984.
  2. М.И., Кустарев А. К. Цветовые измерения.-М.: Энергоатомиздат, 1990.
  3. РЖ. Теоретические основы телевидения: Учеб. для вузов. СПб.: Издательство «Лань», 1998.
  4. В.Е., Гоголь АД., Друзин Я.8. и др. Телевидение. Учебник для вузов//Под общей редакцией проф. Джаконии В.Е.-М.: Радио и связь, 1997.
  5. Н.А. Цветное телевидение в измерительной технике.-М.: Связь, 1980.
  6. Р.Е., Гуревич С Б. Анализ и обработка цветных и объемных изображений.-М.: Радио и связь, 1984.
  7. В.А., Нагибина ИМ., Полушкина НА, Рудин В.Л. Прикладная физическая оптика,-Спб.:Политехника, 1995.
  8. Лебедева В В. Экспериментальная оптика.-3-е изд.-М.:Изд~во Моск. ун-та, 1994.
  9. Spektrophotometer СМ-2002/СМ-2022. Проспект фирмы Minolta.
  10. Schnable J, Atessandro R.Orr.Low-cost colorimeter. Electronics Now. May, 1994, p.45−48.
  11. И.Булгучев P.M., Гоголь AA, Черный В. Я. Варианты построения оптических датчиков цвета //51-я НТК проф.-преп. состава СПбГУТ. Тез. докл, — СПб, 1998.-С.80.
  12. Fuli color mark sensor SA1 К. Проспект фирмы IDECIZUMI.
  13. Miltind Weling and Malhotra Color detection using amorphous siiicon Schotky photodiode. Sensors and Actuators A, 29 (1991), p.195−200.
  14. Color Recognition Fiberoptic Sensor Pl-C Series. Проспект фирмы KEYENCE.
  15. Coior-Optor. Color detection systems. Проспект фирмы Schonbuch Electronic.
  16. CS-C3.Color sensor. Проспект фирмы Pulnix.
  17. Memocolor coloue sensor. Проспект фирмы Wenglor.
  18. Opto Sensors perspectives. Проспект фирмы Electrotec.
  19. Keith 0. Satuia. Color sensor adaptor bracket for measuring flexible translucent materials. US Patent number 5 233 408, Int. cl. Go1J 3/50, U.S. cl. 356/402, data filed 01.27.1992, data of patent 03.08.93.
  20. Lawrence J. Ruczek, Michael G. Taranowski, Eugene F.Duncan. Photoelectric color sensor. US Patent. Patent number- 5 150 174. Sep. 22,1992.
  21. Fiber sensor FZ-10. Проспект.
  22. Colour Sensor LC101-LC104. Проспект фирмы Dinet.
  23. А.А. и др. Датчик цвета на светодиодах //5-ая НТК «Современное телевидение». Тез.докл.-Москва, 1997.
  24. А.А. и др. Распознающие датчики цвета //НТК, посвященная 5-ой международной «Санкт-Петербургской видеоярмарке». Тез.докл.-Спб, 1996.
  25. P.M., Гоголь А. А., Черный В. Я. Проблемы создания датчиков цветовых отличий //Первая международная НТК «Энергетика, телекоммуникации и высшее образование в современных условиях». Тез.докл. Алма-Ата, 1998.
  26. P.M., Гоголь А. А., Черный В. Я. Системный подход кпроектированию датчика цветовых отличий //Республиканская НТК «Проблемы функционирования систем радио и электросвязи4. Тез.докл. Баку, 1998.
  27. В.Н., Денисов А. А. Основы теории систем и системного анализа.-Спб.:Изд~во СПбГТУ, 1997.
  28. Ю.К., Левицкий В. Я. Методы векторной оптимизации в анализе и синтезе технических систем, Владивосток- ДВГАЭУ, 1996.
  29. А. Опыт методологии для системотехники. -М: Советское радио, 1975.
  30. П.М. Алгебраическое моделирование сложных систем.-М.: Наука. Физматлит, 1996.
  31. ЗЗ.Острейковский В. А. Теория систем. М.: Высш. шк., 1997.
  32. Л.Н. Моделирование элементов телевизионных систем.-М.: Радио и связь, 1981.
  33. Л.С. Оптимизация радиоэлектронных устройств по совокупности показателей качества. М. Советское радио, 1975.
  34. Т. Р. Многокритериальное^ и выбор альтернативы в технике. М.: Радио и связь, 1984.
  35. Л.С., Катулев А. К, Михно В.Н., Михно Г. А. Алгоритмические измерения в телевидении и радиовещании.~М.: Радио и связь, 1995.
  36. B.C. Измерение параметров телевизионных передающих и приемных трубок. М.: Советское радио, 1978.
  37. М.И. Основы телевизионных измерений. 3-е изд., доп. и перераб.- М.: Радио и связь, 1989.
  38. Горелик С Л. и др. Телевизионные измерительные системы.-М.: Связь, 1980.
  39. Г. П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой. -М.: Машиностроение, 1986.
  40. Е.П., Аверин С. И. Обработка изображений в робототехнике.-М. Машиностроение, 1990.
  41. Г. Ю. Цифровая обработка цветных изображений.-М:Изд-во ЭКОМ, 1997.
  42. М.И., Кустарев А. К. Световые измерения в телевидении.-М.: Связь, 1973.
  43. C.B. Цвет в цветном телевидении,-М.: Радио и связь, 1988.
  44. H.H. Теория передачи и восприятия изображений. М.: Радио и связь, 1986.
  45. P.M., Гоголь A.A., Черный В. Я. Исследование параметров датчика цвета //51-я НТК проф.-преп. состава СПбГУТ. Тез.докл.- СПб, 1998.
  46. Г. Датчики: Пер. с нем. М.: Мир, 1989.
  47. П.П. Автоматические измерения и приборы. Киев.: Вища школа, 1980.
  48. П.В. Основы информационной теории измерительных устройств.Л.: Энергия, 1968.
  49. Л евин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники в 3-кн.- М: Сов. Радио, 1974, кн.1- 1975, кн.2- 1976, кн.З.
  50. В.И. Статистическая радиотехника.-М.: Советское радио, 1966.
  51. С.Е., Хомяков Э. Н. Статистическая теория измерительных радиосистем. М.: Радио и связь, 1981.
  52. ЕИ. Методы измерения случайных процессов.-М.: Радио и связь, 1986,
  53. В.Я. Радиотехнические методы измерения параметре» процессов и систем.-М.:Изд-во комитета стандартов, 1970.
  54. А.Н. Ошибки измерений физических величин.-Л. Мера, 1974.
  55. Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов.-М.: Мир, 1974.
  56. И.Я. Методы исследования операций. Выпуск З.-Л.: ВМОЛУА, 1968.
  57. Anni Berger-Schunn, Practica} color measurement. A volume in the widely series in pure and Applied optics.1994.
  58. P.M. Анализ чувствительности датчика цветовых отличий //4-ая международная конференция «Теория и техника передачи, приема и обработки информации» (Новые информационные технологии). Тез.докл. г. Харьков, 1998.
  59. H.H. Особенности цветокоррекции в одноматричных ЦТК/Телевидение и видеотехника. Сб научн.трудов. -СПб.: Госкомитет по высшему образованию. СПб ГААП.
  60. Распутин В, Г. Матричный цветокорректор для ТВ камеры/ЛГехника кино и телевидения, 1979,№ 12.
  61. Аль-Савалмех Вайел Хасан. Разработка и исследование метода контроля цвета продукции с помощью датчике®- на светодиодах и волоконной оптике//Автореферат кандидатской диссертации.-СПб, 1988.
  62. B.C. Автоматическая настройка телевизионных систем с помощью микро-ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988.
  63. А.К., Погарский E.G. Матричная цветокоррекция в ТВ камерах/ГГехника кино и телевидения, 1978, № 1.
  64. Е.М., Новаковский C.B. Проектирование цветокорректирующей матрицы для ТВ методом минимизации ошибок видеосигналов/ЛГехника кино ителевидения, 1981, № 10.
  65. Е.А. Численные методы.-М.: Наука, 1987.
  66. Ракитин В Н., Первушин В. Е. Практическое руководство по методам вычислений с приложением программ для персональных компьютеров: Учеб. пособие. -М.: Высшая школа, 1998.
  67. Г., Рейвидран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. Кн. 1,-М.:Мир, 1986.
  68. БабенкоВ.С. Оптика телевизионных устройств.-М.: Радио и связь, 1982.
  69. P.M., Гоголь А. А., Стригин В. А. Разработка математической модели оптической системы для датчика цвета на основе системного подхода //Республиканская НТК «Проблемы функционирования систем радио и электросвязи». Тез.докл. Баку, 1998.
  70. М.Кауфман, Ф.Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике.-М.: Энергоатомиздат, 1993.
  71. Н.П. и др. Теория оптических систем.-М.: Машиностроение, 1992.
  72. Г. Г. Методы расчета оптических систем.-Я.: Машиностроение, 1969.
  73. Соболь И М., Статников Р. Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. ~М.: Наука, 1981.
  74. Булгучев P P., Гоголь АА Отношение сигнал/шум в датчиках цвета на светодиодах //6-ая НТК «Современное телевидение». Тез. докл.-Москва, 1998.-е. 13.
  75. В. И. и др. Полупроводниковые оптоэлекгронные приборы. Справочник.-М.: Энергоатомиздат, 1997.
  76. Г. Г. и др. Источники и приемники из лучения.-СПб.: Политехника, 1991.143
  77. LED NSTM. Проспект фирмы Nichia.
  78. LED NLPB. Проспект фирмы Nichia.
  79. BPW 34 В. Проспект фирмы SIEMENS.
  80. В.Б., Саттаров Д. К. Оптика световодов.-Я: Машиностроение, 1977.
  81. ВВ., Давыдов Ю. Г. Приемные устройства оптического диапазона.-М.: Изд-во МАЙ, 1992.
  82. Ф.Ван дер Зил. Шумы при измерениях.-М.: Мир, 1979.
  83. А.А. Оценка качества видеоинформационных систем по характеристикам видеосигналов в процессе системного проектирования//Докторская диссертация в форме научного доклада.-СПб.: СПб ГУТ, 1999.
  84. Т.Д. и др. Измерительное телевидение: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш.школа., 1994.
  85. МС33 282. Проспект фирмы Motorola.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!