При непрерывном производстве порошковых смесей одной из проблем является контроль качества, т.е. равномерности распределения компонентов по объему смеси. Для количественной оценки качества смеси часто используют коэффициент неоднородности, который рассчитывают по концентрациям ключевого компонента в нескольких пробах, отобранных из разных областей смесителя. Одним из вариантов быстрого определения концентрации ключевого компонента является определение цвета отдельных областей пробы.
Если компоненты представляют собой достаточно большие частицы (более 1 мм), то можно фиксировать отклонения отдельных областей смеси по цвету. Если компоненты представляют собой порошки, то речь идет скорее о различиях в оттенках.
Для анализа порошковых смесей разработана программа по следующему алгоритму:
– пользователь открывает изображение пробы смеси (формат jpg) и задает разбиение на участки (по умолчанию 5, т.е. изображение разобьется на 5⋅5=25 участков);
– проводится анализ каждого участка.
Здесь возможны два варианта: анализ черно-белого изображения; анализ цветного изображения.
Анализ черно-белого изображения заключается в том, что сначала исходное изображение преобразуется в оттенки серого, следовательно, каждая точка получает значение яркости от 0 до 255. Для каждой точки участка определяется значение яркости и рассчитывается среднее значение для участка.
Переход от диапазона яркости 0..255 к диапазону 0..100 осуществляется следующим образом:
;
;
.
Среднее значение яркости участка:
,
K – каналы – красный, синий, зеленый; bi – значение яркости i точки по k-му каналу, N – количество точек в участке.
Затем находится сумма среднеквадратичных отклонений для всех точек.
,
K – каналы – красный, синий, зеленый; bi – значение яркости i точки, N – количество точек в участке, kmid[k] – среднее значение яркости участка.
После чего находим среднее значение отклонения текущей области.
Отличие цветного анализа заключается в том, что исследуется яркость по трем каналам – R, G, B – красному, синему и зеленому. Алгоритм полностью аналогичен предыдущему, но состоит из трех отдельных расчетов среднего значения и среднеквадратичного отклонения (для каждого цветового канала отдельно). В конечном итоге рассчитывается значение, учитывающее эквивалентное отклонение по трем каналам.
По эквивалентным значениям отклонений на каждом из участков находится коэффициент неоднородности для всей пробы.
Работа с программным обеспечением (далее ПО) осуществляется следующим образом: пользователь вводит название файла, либо нажимает кнопку «открыть файл» и выбирает нужный файл с изображением в формате jpg.
Затем пользователь выбирает тип анализа – для цветного или черно-белого изображения, параметр разбиения (число N, при этом изображение разбивается на N×N участков). Если установить флажок у параметра «Отклонение по квадратам», то программа дополнительно выдаст среднеквадратичное отклонение для каждого участка.
Рисунок. Интерфейс программы
Предварительные экспериментальные исследования показали, что разработанная программа может быть использована для определения качества порошкообразных смесей, но требует доработки с целью оценки качества в режиме реального времени.