تحقیق سنسورها و روش های تشخیص رنگ در صنعت

تعداد صفحات: ۲۳ | قابل ویرایش

چکیده:

برای تشخیص رنگ در صنعت رو شهای مختلفی وجود دارد که به طور کلی می توان آنها را به دو قسمت عمده تقسیم نمود:

الف- سیستم های مبتنی بر سنسورهای تشخیص رنگ

ب- استفاده از پردازش تصویر برای تشخیص رنگ

سیستم های مبتنی بر سنسورهای تشخیص رنگ نیز خود دارای انواع مختلفی می باشند که با توجه به ساختار آنها ما آن را به سه دسته تقسیم می کنیم:

۱ – سنسورهای RGB

۲- فیلترهای Optic

۳- تراشه های مخصوص

 اما باید به یک نکته اشاره کرد که تقریباً پایه تمام سیستم های تشخیص رنگ بر اساس قسمت ۱ می‌باشد که همان متد RGB  می باشد به همین دلیل در این مقاله بطور مفصل در مورد این روش بحث شده و در ادامه توضیحاتی در مورد دو نوع دیگر هم می آید و در انتها روشهای کلی تشخیص رنگ توسط پردازش تصویر نیز به طور خلاصه توضیح داده شده اند.

کلمات کلیدی: روش RGB، پیوند pn،فتوترانزیستور، پردازش تصویر( Image Processing

مقدمه

تشخیص رنگ در صنعت از اهمیت فو ق العاده ای برخوردار است. تشخیص رنگ در صنایع مواد غذایی، بخصوص دربسته بندی چای، صنعت چاپ، کارخانه های پارچه بافی و رنگرزی و لوازم آرایشی از موارد مهم و کاربردی برای تولید و کنترل کیفیت می باشد.

به همین دلیل روشها و سنسورهای مختلفی برای این کار ایجاد گردیده است. ما ابتدا قبل از آشنایی با این روشها و طرز کار سنسورها احتیاج به آشنایی با ماهیت نور و رنگ وخواص آن می باشد که در زیر به توضیح کلی آن می پردازیم:

۱-۱ نور

نور یک نوع انرژی است و بصورت تشعشع الکترومغناطیس منتقل می شود. فاصل های که در کاربردهای الکترونیک نوری را UV و ماوراء بنفش IR مورد توجه قرار می گیرد، تمام بخشهای نور مرئی شکل ۱ به اضافه بیشتر محدوده مادون قرمز پوشش می دهد.

تمام مشخصات سیگنالهای موجود در این بخش، مشخصاتی شبیه به سیگنالهای موجود در نور مرئی معمولی می باشد و به راحتی از ابزار نوری شفاف عبور می کنند و کاملاً توسط اشیاء تیره رنگ و مات جذب می گردند و توسط عدسیهای نوری می توانند تحت تاثیر قرار گیرند.

۱-۲ رنگ

از ترکیب سه نور قرمز، سبز و آبی نورهای رنگی دیگر را می توان تولید کرد. این ۳ رنگ را رنگهای اصلی نور می نامند. نورهای رنگی که از آمیختن دو نور اصلی به وجود می آیند، نورهای فرعی نامیده می شوند.

سنسورهای  RGB

با برخورد فوتونهای نور به یک پیوند pn  انرژی آن در پیوند جذب م یشود و باعث جابجایی حاملها در آن م یشود. این امر باعث تغییر مقاومت پیوند م ی شود. هر کدام از نیم ه هادیهای به کار رفته در پیوندهای pn نسبت به طول موجهای خاصی حساس م ی باشند که در مورد طول موجهای مرئی نور پیوندهای سیلیکونی بهترین حساسیت را دارند .

به همین دلیل از این ماده در سنسورهای نوری استفاده م یشود. با توجه به اینکه هر یک از رنگهای نور دارای طول موج خاصی م یباشند، در نتیجه در اثر برخورد با پیوند pn هر یک انرژی خاصی را به پیو ند م یدهند و باعث ایجاد مقاومت خاصی م یشوند که همین اصل پایه سنسورهای RGB می باشد. ساختار کلی یک سیستم تشخیص رنگ به روش RGB به صورت زیر می باشد.

تراشه های مخصوص

بسیاری از کارخان ه های معروف ساخت سنسورها و ابزار دقیق برای این منظور تراش ه هایی را طراحی کرد هاند که به طورکامل کار دریافت و تجزیه تحلیل و فیلتر کردن نور را انجام م ی دهند و به راحتی قابل نصب و بهر ه برداری م یباشند. در شکل ۱۱ نمونه هایی از این سنسورها آورده شده است.

به طور مثال سنسور MCS3AT از شرکت LASER COMPONENT حاوی ۳ پیوند pn می باشد که روی آن فیلترهای رنگ و لنز نیز موجود است و به راحتی با یک تقویت کننده می توان آن را به کاربرد و سه رنگ اصلی را تشخیص داد(شکل ۱۲). بعلاوی پاره ای از این سیستم علاوه بر تشخیص رنگ توانایی ارائه اطلاعاتی دیگر مانند فاصله جسم، سرعت و درخشندگی و … را نیز دارند که می تواند بسیار مفید باشد.