апрель 2019

Визначення кольору в системі XYZ за допомогою RGB датчика кольору TCS3200


Кудлай Л. П. , Мінакова Н. О. , Левчук Ігор Леонідович Левчук І. Л. , Мисов О. П. , Тітова О. В.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Визначення кольору в системі XYZ за допомогою RGB датчика кольору TCS3200 / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 15


Колір відіграє важливу роль у повсякденному житті кожної людини, задовольняючі естетичні потреби, тому в сучасному виробництві все частіше виникає необхідність автоматичного контролю колірних характеристик різноманітних матеріалів. Для цього застосовуються найпростіші датчики кольору, наприклад TCS3200, які використовують RGB систему колірних координат, де сигнал представляється у вигляді трьох компонентів спектра: червоного (R), зеленого (G), синього (B). У той же час відома система кольору XYZ, яка має ряд істотних переваг в порівнянні з RGB − додатково дозволяє оцінити насиченість і домінуючу довжину хвилі кольору, що визначається.

Метою нашої роботи є перевірка технічної можливості та програмна реалізація визначення кольору в системі координат ХYZ на базі типового RGB датчика кольору TCS3200 та мікроконтролера «Arduino Uno R3».

Датчик кольору TCS3200 являє собою масив з трьох груп по 16 фотодіодів в кожній, які оснащено блакитним, червоним, зеленим світлофільтрами та 1 групи з 16 фотодіодів без світлофільтрів. Викори-стання 4 груп фотодіодів обумовлено необхідністю мінімізувати ефекти неоднорідності суміжного випромінювання. Всі 16 фотодіодів одного кольору з’єднані паралельно. Кожна група фотодіодів контролюється двома логічними входами вимірювальної системи. Вихід фотодіодів кожного кольору – частотний. Датчик оснащений конвертером, що перетворює дані від фотодіодів в квадратну хвилю з частотою, пропорційною яскравості обраного кольору.

Перед використанням датчик TCS3200 піддавався калібруванню за допомогою еталонного зразка – пластини з баритового скла молочно-білого кольору, що характеризується координатами кольору Х – 104,6; Y – 95,38; Z – 34,46. Колір, який зчитувався фотодіодами, визначався бінарними контактами датчика S2 і S3, що мають по 2 стани LOW − «0», HIGH − «1». А саме: червоний S2=0, S3=0; відповідно синій − 0,1; без фільтру 1,0; зелений 1,1. Частота, що відповідає кожному кольору та його насиченості зчитувалась на виході конвертора датчика TCS3200 та програмно оброблювалась контролером «Arduino Uno R3» для визначення кольору та його насиченості в системі XYZ.

Експериментальна апробація за допомогою декількох кольорових тестових зразків довела працездатність датчика TCS3200 і мікроконтролера Arduino Uno R3 для визначення кольору в системі XYZ координат.