CC BY
17
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ ПО ПАРАМЕТРАМ
ЦВЕТНОСТИ
Рудаков О.Б., д.х.н., профессор Воронежский государственный архитектурно-строительный
университет, г. Воронеж
Грошев Е.Н., начальник ОПО, ФГБОУ ВПО Воронежский институт
ГПС МЧС России, г. Воронеж Кудухова И.Г.,
И.В. Бочарникова, Воронежский государственный архитектурно-
строительный университет, г. Воронеж Рудакова Л.В. к.х.н., доцент Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н.
Бурденко, г. Воронеж
Возможности применения цифровой цветометрии в контроле качества окрашенной строительной продукции всё шире используются в связи с развитием цифровых технологий [1]. Из различных моделей представления цвета нами выбрана цветовая схема RGB. Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 06-08-004488-а «Разработка методов диагностики качества продукции по параметрам цветности с применением цифровых технологий». Для разработки цветометрических методик использовали регистрацию видеосигнала с помощью цифровой фотокамеры (ЦФК) и с помощью планшетных сканеров (ПС).
ЦФК удобней применять в полевых условиях, но слишком темные растворы нежелательны для фоторегистрации. Для ЦФК целесообразно применение специального бокса, позволяющего унифицировать условия фотосъемки. Вместе с тем, для получения изображений растворов с ее помощью можно применять не только кюветы, но и пробирки. Что касается ПС, то для регистрации разбавленных растворов в больших кюветах необходим сканер со слайд-адаптером. Важными преимуществами ПС перед ЦФК являются встроенная система освещения с автоматической калибровкой баланса белого и чувствительности в каждом цикле сканирования. Файл изображения, полученный на ЦФК или ПС со слайд-адаптером, может быть автоматически проанализирован при помощи стандартного ПО, как по характеристикам цветности, так и по отражающей способности или светлоте.
Целью данной работы была проверка межприборной воспроизводимости цветометрических измерений. При проверке цветометрических методик на предмет аппаратной зависимости, получили цифровые изображения 8-12 эталонов цветов (образцы окрашенной бумаги) с помощью 5 ПС и 4 ЦФК разных фирм и провели статистическую обработку этих результатов (табл. 1 и 2). Отдельно взятые цифровые устройства могут иметь, по всей видимости, различную чувствительность и систематические отклонения в цветопередаче с уклоном в красную, голубую или зеленую область. Этот эффект просматривается при анализе Sr
интенсивностей R, G и B бумаги разных цветов.
Таблица 1. Воспроизводимость параметров цвета между 5 сканерами в шкале RGB для 8 образцов окрашенной бумаги
Сканер Canon mp 211 HP g 4010 HP 3670 Canon mf 4018 HP 3800 X S AX Sr
Цвет бумаги G
зеленый 171 122 122 122 168 141 26.0 32.6 0.18
розовый 7 5 3 2 10 5.4 3.2 4.0 0.59
красный 60 25 25 25 59 38.8 18.9 23.7 0.49
желтый 255 228 228 228 254 238.6 14.5 18.2 0.06
коричневый 54 44 44 44 54 48 5.5 6.9 0.11
голубой 179 124 124 124 172 144.6 28.3 35.5 0.20
синий 40 30 30 30 41 34.2 5.8 7.2 0.17
белый 255 255 255 255 255 255 0.0 0.0 0.00
R
зеленый 2 0 2 1 1 1.2 0.8 1.0 0.70
розовый 249 238 247 248 249 246.2 4.7 5.8 0.02
красный 254 252 254 254 254 253.6 0.9 1.1 0.00
желтый 254 255 254 254 254 254.2 0.4 0.6 0.00
коричневый 127 103 125 114 115 116.8 9.7 12.1 0.08
голубой 1 1 1 0 1 0.8 0.4 0.6 0.56
синий 34 22 35 60 43 38.8 14.0 17.6 0.36
белый 254 255 254 255 254 254.4 0.5 0.7 0.00
B
зеленый 49 55 49 55 51 51.8 3.0 3.8 0.06
розовый 150 119 148 147 145 141.8 12.9 16.1 0.09
красный 18 2 19 20 19 15.6 7.6 9.6 0.49
желтый 15 1 14 5 14 9.8 6.4 8.0 0.65
коричн. 30 19 29 30 28 27.2 4.7 5.8 0.17
голубой 246 225 247 223 235 235.2 11.3 14.1 0.05
синий 125 119 124 110 115 118.6 6.3 7.8 0.05
белый 254 255 253 255 255 254.4 0.9 1.1 0.00
Сумма R+G+B
зеленый 222 177 173 178 220 194 24.7 31.0 0.13
розовый 406 357 395 395 404 391.4 19.9 24.9 0.05
красный 332 279 298 299 332 308 23.3 29.2 0.08
желтый 524 484 496 487 522 502.6 19.2 24.0 0.04
коричн. 211 166 198 188 197 192 16.7 20.9 0.09
голубой 426 350 372 347 408 380.6 35.2 44.1 0.09
синий 199 171 189 200 199 191.6 12.4 15.5 0.06
белый 763 765 762 765 764 763.8 1.3 1.6 0.00
Например, для малиновой, сиреневой, голубой и оранжевой бумаги разброс интенсивностей минимален для компоненты R, но существенен для G и В. В то же время Sr для FR возрастает для зеленой, коричневой, желтой, фиолетовой бумаги, а разброс интенсивностей Fo и Fв для упомянутых образцов незначителен.
Таблица 2. Определение координат цветности в системе RGB на 4 ЦФК для 12 образцов окрашенной бумаги_
N. ЦФК Цвет N. бумаги ^ч Sony CyberShot DSC-W55 Samsung L55W Olympus M1060 Nikon D3000 ¿X S ¿X Sr
R
белый 255 242 218 211 231.5 17.8 28.5 0.08
малиновый 255 246 255 255 252.8 3.9 6.3 0.02
сиреневый 252 245 251 218 241.5 13.8 22.1 0.06
голубой 147 197 133 153 157.5 23.9 38.3 0.15
оранжевый 254 255 242 255 251.5 5.5 8.8 0.02
зеленый 207 218 132 163 180 34.5 55.2 0.19
желтый 255 252 218 249 243.5 14.8 23.8 0.06
коричневый 255 237 204 211 226.8 20.4 32.7 0.09
болотный 255 231 172 218 219 30.2 48.3 0.14
черный 218 227 166 138 187.4 36.7 58.8 0.20
фиолетовый 225 223 243 250 235.3 11.5 18.5 0.05
синий 221 228 203 168 205 23.2 37.2 0.11
G
белый 255 231 221 213 230 15.8 25.3 0.07
малиновый 193 117 152 141 150.8 27.5 43.9 0.18
сиреневый 215 161 190 143 177.3 27.5 44.0 0.16
голубой 255 222 211 240 232 16.8 26.9 0.07
оранжевый 208 172 165 154 174.8 20.2 32.4 0.12
зеленый 252 231 199 224 226.5 18.9 30.3 0.08
желтый 255 237 217 236 236.3 13.4 21.5 0.06
коричневый 224 177 162 160 180.8 25.8 41.3 0.14
болотный 241 192 162 187 195.5 28.6 45.8 0.15
черный 214 206 166 134 180 32.2 51.5 0.18
фиолетовый 197 108 160 147 153 31.8 50.9 0.21
синий 223 208 204 166 200.3 21.0 33.6 0.10
B
белый 255 185 226 199 216.3 26.8 42.8 0.12
малиновый 195 59 189 164 151.8 54.8 87.6 0.36
сиреневый 249 174 223 186 208 29.7 47.6 0.14
голубой 250 200 255 255 240 23.2 37.1 0.10
оранжевый 133 107 157 108 126.3 20.6 32.9 0.16
зеленый 209 123 182 155 167.3 31.9 51.0 0.19
желтый 121 100 153 108 120.5 20.2 32.3 0.17
коричневый 189 114 146 131 145 27.8 44.5 0.19
болотный 136 95 126 105 115.5 16.3 26.1 0.14
черный 185 163 154 107 152.3 28.5 45.5 0.19
Продолжение табл.2
фиолетовый 204 154 188 166 178 19.3 30.9 0.11
синий 248 210 234 206 224.5 17.3 27.7 0.08
Сумма R+G+B
белый 765 658 665 623 677.8 52.8 84.5 0.08
малиновый 643 422 596 560 555.3 82.4 131.8 0.15
сиреневый 716 580 664 547 626.7 66.9 107.0 0.11
голубой 652 619 599 648 629.5 21.7 34.7 0.03
оранжевый 595 534 564 517 552.5 29.7 47.6 0.05
зеленый 668 572 513 542 573.7 58.3 93.2 0.10
желтый 631 589 588 593 600.2 17.9 28.5 0.03
коричневый 668 528 512 502 552.5 67.3 107.7 0.12
болотный 632 518 460 510 530 62.9 100.7 0.12
черный 617 596 486 379 519.5 95.2 152.2 0.18
фиолетовый 626 485 591 563 566.2 51.9 83.1 0.09
синий 692 646 641 540 629.8 55.5 88.8 0.09
Установлено, что при интенсивности цветовых компонент больше 50 или при измерении суммы компонент R+G+B как для ЦФК, так и для ПС разброс относительно среднего имеет наименьшие значения, которые в целом характерны для большинства инструментальных методов анализа.
Использование ЦФК и ПС для получения и оцифровки изображения с последующей оценкой на ПК параметров цвета более экономично, чем применение специализированных оптических и видеоденситометрических приборов. Так, стоимость ЦФК, пригодной для наших целей составляет 1015 тыс. руб., ПС - 3-5 тыс., в то время как стоимость современных фотоколориметров составляет от 50 до 80 тыс. руб., а спектрофотометров до 300 тыс. руб.
Фотометрическая и цветометрическая методики анализа растворов, не отличаясь по стадиям пробоподготовки, различаются только способом регистрации отклика. В первом случае фотоколориметром детектируется оптическая плотность поглощенного света, а во втором - на ПС или ЦФК -суммарное цветовое различие образцов в единицах, принятых в той или иной цветовой модели. Имея базу данных по цвету стандартных образцов, можно практически исключить субъективность оценки цвета, характерную для визуальных экспертиз. Для анализа параметров цвета пригодны как прозрачные, так и непрозрачные образцы, в твердом и жидком состоянии.
Список литературы
1. Байдичева О.В., Бочарникова И.В., Рудакова О.Б., Хрипушин В.В. Применение сканерметрии в контроле качества отделочных материалов // Научный вестник ВГАСУ. Серия: Физико-химические проблемы строительного материаловедения. Вып. 1. 2008. С. 100-105.
