апрель 2019

Алгоритм сортировки керамической плитки с использованием датчика цвета TCS3200


Бойко Софія Анатоліївна Бойко С. А. , Минакова Н. А.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Алгоритм сортировки керамической плитки с использованием датчика цвета TCS3200 / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 11-12


Керамика – это изделия и материалы с камнеподобными свойствами, полученными в процессе технологической обработки минерального сырья. Под технологией керамики подразумевают науку о методах производства изделий из минерального сырья путем их формирования, сушки и спекания при высоких температурах [1].

Для придания керамическим изделиям высоких эстетико-декоративных и эксплуатационных свойств их покрывают глазурью. Глазурование, как правило, осуществляют одним из следующих способов: поливом глазурной суспензией, окунанием в глазурную суспензию и нанесением тонко распыленной глазури на поверхность высушенного или обожженного изделия. Для получения различных цветов поверхности изделия в глазурь вводят красители. Кроме того, цвет глазури зависит от химического состава, концентрации красителя и условий обжига [1]. При этом часто один и тот же ион окрашивает различные глазури неодинаково, более того, с повышением температуры обжига стойкость многих красителей резко снижается, что сильно влияет на оттенки глазури и внешний вид керамической плитки в целом.

На производствах сортировка плитки по цвету осуществляется преимущественно вручную. Внешний вид проверяют визуально при дневном или искусственном освещении, в следующем порядке: определяют однотонность цвета лицевых поверхностей плиток, проверяют отсутствие дефектов и невидимых трещин, измеряют размеры с помощью штангенциркуля, проверяют правильность прямых углов, определяют кривизну лицевой поверхности.

Кроме низкой производительности и высокой стоимости, ручная сортировка обладает недостатком, связанным с зависимостью результатов как от наблюдателя и условий наблюдения, так и от индивидуальных особенностей. Более целесообразно применение автоматизированной сортировки с использованием датчика цвета. Такой способ используется, например, при сортировке алмазов [2], что позволяет повысить не только производительность труда при сортировке, но и избежать субъективности её результатов.

В настоящей работе предлагается подход к автоматизированной сортировке керамической плитки, основанный на использовании аппаратно-программной платформы Arduino и датчика цвета TCS3200.

Датчик TCS3200 является программируемым преобразователем интенсивности света в частоту. Его выходной сигнал представляет собой прямоугольную волну, частота которой прямо пропорциональна интенсивности света выбранного цвета. Датчик способен измерять интенсивность света красного, зеленого или синего цветов в зависимости от комбинаций состояний HIGH и LOW на контактах S2 и S3. Соответственно, результаты измерений представляются в модели RGB. При помощи этой модели можно представить множество цветов. Однако, при использовании RGB-модели затруднительно явным образом определить яркость цвета. Преимуществом цветовой модели XYZ является то, что эти координаты дают возможность оценить яркость и чистоту цвета, а также домини-рующую длину волны.

Общий алгоритм сортировки керамической плитки с использованием датчика цвета TCS3200 состоит из нескольких этапов: перед началом сортировки и при каждой смене цветового сортамента плитки датчик считывает цветовые характеристики утвержденного образца плитки путем поочередного считывания цветовых характеристик с использованием фотодиодов с красным, зеленым и синим фильтрами. Данные каждого из цветовых каналов преобразуются из модели RGB в XYZ по формулам, представленным в [3]. Координаты цвета X, Y, Z сохраняются в отдельные переменные, которые в дальнейшем будут служить эталонами для сравнения.

На следующем этапе датчик фиксирует цветовые характеристики плитки, поступающей по конвейеру после обжига, которая поочередно проходит под датчиком. Параметры каждой плитки считываются и сравниваются с утвержденным образцом. В случае, если расхождение оттенка плитки от образца не превышает заданного допустимого отклонения: до 10% для координаты Х и до 5% для координат Y и Z, движение плитки по конвейеру продолжается. В противоположном случае она снимается с конвейера.

Таким образом, использование автоматизированной сортировки плиток позволяет увеличить качество проверки, снизить затраты и упростить процесс.

References
  1. Гурьева, В.А. Проектирование производства изделий строительной керамики / В.А. Гурьева. – Оренбург: ОГУ, 2013. – 179 с.
  2. Завьялова, М.А. Быстродействующий колориметрический метод для автомати-ческой классификации алмазов по цвету / М.А. Завьялова, Ю.В. Обидин // Новосибирск: Вестник СГГА. – Выпуск 2(13). – 2010. – С. 101-107.
  3. Стороженко, А.И. Пересчет координат цветности из системы цветов колориметра в систему XYZ / А.И. Стороженко // Научно-технических вестник информационных технологий, механики и оптики. – Том 06, номер 3. – 2006. – С. 196-200.