سنسورهای تشخیص رنگ
ساعت ٥:۳٥ ‎ب.ظ روز پنجشنبه ۱۳ دی ،۱۳۸٦  

سلام در این سری گزیده ای مقاله یکی از دانشجویان برق مخابرات که در زمینه سنسورهای تشخیص رنگ است را برایتان طی چند نوبت قرار دهم.امیدوارم از آن استفاده وبهره لازم را ببرید.لطفا سوالات ومباحث خود را از طریق ایمیل یا قسمت نظرات مطرح کرده تا در حد بضاعتم به آن بپردازم.

لطفا رسم امانتداری را رعایت کنید.ودر صورت استفاده ا این مقاله مکلیه مقالات این وبلاک، حتما نام نویسنده وسایر مشخصات منبع ان ذکر کنید.

 

دانشگاه صنعتی مالک اشتر

عنوان مقاله  : سنسورهای تشخیص رنگ

استاد راهنما: مهندس آذردخت مظاهری

ارائه دهنده: میثم پریشانی

تابستان 1385

 

قسمت اول (1)

مقذمه :

رنگ محرکی است که در طی قرون و اعصار به زندگی بشر جذابیت ‌بخشیده است. با کمک رنگ ، هنرمندان قادر به بازگویی توانایی‌ها و احساساتی را که انسان دارمی باشد،بوده اند. همگان نیز از زیبایی ناشی از رنگ، چه در طبیعت و چه در آثار هنری لذت می‌برند.

با این حال، می‌توان گفت که در اوائل قرن هیجدهم بود که علم فیزیک رنگ توسط نیوتن و آزمایش مشهورش که در آن نور سفید توسط منشور به نورهایی با طول موجهای متفاوت تقسیم شد، پایه گذاری گردید و به علاوه در اواسط قرن نوزدهم، اولین ماده رنگزای سنتز شده، توسط پرکین به بازار عرضه گردید.

تا سال 1931 علم رنگ جنبه عملی پیدا نکرده بود، لیکن در این سال CIE که سازمانی برای استاندارد نمودن رنگ سنجی است اولین سیستم را برای بیان و توضیح رنگ ارائه داد. معهذا پیشرفت اصلی و عملی بعد از سال 1960 که کامپیوترهای دیجیتالی در دسترس قرار گرفتند صورت پذیرفت. همچنین در قرن بیستم تئوریهای روانی و فرآیندهای روانی – واقعی بینایی رنگ توسط محققین مختلف بنیان گذاری گردیدند و بدین ترتیب علوم مربوط به رنگ روبه تکامل رفت.

با تلفیق این علوم و تحولاتی که در زمینه تکنولوژی به وجود آمده است و با توجه به مسائل اقتصادی و نیازهایی که باعث به وجود آمدن سیستم‌های اتوماتیک و تولیدات عمده گردیده است ،امروزه علوم و تکنولوژی رنگ بخش عمده‌ای از صنایع کشورهای صنعتی از قبیل: صنایع نساجی، روکشهای سطوح،  پلاستیک ، بسته‌بندی و کاغذ ، روشنایی ، تلویزیون ، ساخت مواد رنگزا ، مواد غذایی ، سرامیک، مواد آرایشی و غیره را تشکیل می‌دهد. همچنین میزان تولید و مصرف مواد رنگزا در صنایع مدرن امروزی رشد قابل توجهی دارد و به علاوه رسانه‌های گروهی نیز به خاطر واقع بینانه‌تر جلوه دادن حقایق، رنگ را مورد استفاده قرار می‌دهند.

 

مقدمه ای بر نور ورنگ

1- طیف

نوری که چشم انسان آنرا حس می‌کند، ناحیه باریکی از انرژی الکترومغناطیس را تشکیل می دهد. انرژی الکترومغناطیس در شکلی از امواج منتقل می‌گردد که بوسیله دامنه و فرکانس (یا پریود) توصیف می شوند، معمولاً نور را به وسیله طول موج در واحد نانومتر بیان می کنند . محدوده طول موج نور تقریباً از 380 نانومتر نور بنفش تا 780 نانومتر نور قرمز می باشد. (در برخی از منابع از nm400 تا nm750 ذکر شده است). بعد از نور سرخ ناحیه فروسرخ قرار دارد که در طول موج حدود یک میلی‌متر با ناحیه کهموجی پیوند می خورد. ناحیه فرابنفش از انتهای طول موج‌های کوتاه بیناب مرئی تا طول موج حدود 01/0 میکرون که آغاز ناحیه پرتو ایکس است، امتداد می‌یابد. در شکل (1-1)مکان طیف بیناب در میان امواج الکترومغناطیسی نشان داده شده است.

شکل (1-1) بازه طول موج های که توسط چشم قابل درک است از حدود 400نانومتر تا 700  نانومتر است .

وقتی که از نور می‌گوئیم منظورمان همان تابشی است که با چشم می‌بینیم. پس تابش فرابنفش و فروسرخ را نباید بعنوان نور دانست. بیشتر منابعی که برای روشنایی بکار می‌روند نور سفید یا نزدیک به آن را ساطع می‌کنند. در گذشته نیوتن نشان داد با استفاده از یک منشور، از نور سفید می‌توانیم تمام طول موجهای قابل رویت را داشته باشیم.

نور هر منبعی در واحدی از توان نسبی در هر طول موج توصیف می‌شود. که آنرا بعنوان توزیع طیف توانی   می‌شناسند. (SPD) (Spectral Power distribution).

 فرایند دیدن زمانی رخ می دهد که نور از اشیاء منعکس و به چشم ما برسد. مواد نور تابیده به آنها را به چندین روش تغییر می‌دهند، ‌نور می‌تواند از یک سطح بازتاب یا جذب و یا عبور کند. در موارد بسیاری نور هم جذب و هم بازتاب می‌شود میزان جذب و بازتابش اغلب به طول موج وابسته است. در نتیجه در برخی از طول موجها جذب و در بقیه بازتابش وجود دارد، با درجات متفاوت نور بازتاب شده از یک شئی به چشم انسان میرسد که این نور رنگ شئی را مشخص می کند .

در شکل (2-1) ، نور قرمز بازتاب شده در حالیکه نور آبی و سبز جذب شده‌اند در نتیجه این شئی قرمز به نظر می‌رسد.

نور می‌تواند در درجات متفاوتی از یک شئی عبور کند . مقادیر انتقال نیز به طول موج وابسته است.

در شکل (a3-1) نور بدون تغییر از جسم عبور می‌کند. در این مورد جسم شفاف (نامرئی) به نظر می‌رسد.  در شکل (b3-1)، نور به صورت ناتمام منتقل شده است. در این مورد طول موجهای مشخصی منتقل شده و بقیه جذب شده‌اند. این نوع اجسام نیمه شفاف (مات) و رنگی بنظر می‌آیند، مانند پلاستیک یا شیشه رنگی. این همان اصول فیلترهای جاذب می‌باشد که برای حذف یا عبور طول موجهای مشخصی از نور بکار می‌روند.

شکل (b3-1) مقداری از نور جذب می‌شود .           شکل (a3-1) نور بدون تغییر عبور می‌کند .

سطوح کدر نور را از خود عبور نمی‌دهند و بسته به جنسشان، طول موجهای متفاوتی را جذب یا بازتاب می کنند که رنگ ظاهری آنها بدست می‌آید. علاوه بر این، ویژگی سطح برخورد نور در اینکه نور بازتابش شده به کدام سمت بازتاب می‌شود تأثیر خواهد داشت. سطوح صاف مانند شکل (a4-1) ، نور را با زاویه 90 درجه نسبت به زاویه برخورد بازتاب می‌کند. این نوع بازتابش را بعنوان بازتابش ویژه (Specular reflection) می‌شناسیم. در اینجا سطح‌ها براق یا صیقلی می‌باشند.

در شکل(b4-1) ، بازتابش در جهات متفاوتی صورت گرفته است که این زوایای متفاوت بازتابش به بافت سطح بستگی خواهد داشت. به این نوع بازتابش، بازتابش پراکنده گویند (diffuse reflection) و در اینجا سطح ما سطحی مات و زبر خواهد بود.  

            شکل(b4-1)  بازتابش پراکنده                         شکل (a4-1) بازتابش ویژه

 شکل (5-1) نشان می‌دهد که یک سطح چگونه درکی از رنگ را بوسیله جذب و بازتابش طول موجهای مشخص بدست می‌دهد. سطح نشان داده شده یک سطح آبی می‌باشد که آبی ظاهر می‌شود، زیرا طول موجهای آبی بازتاب و بقیه طول موجها جذب شده‌اند. همه رنگها در اجسام نتیجه انتخاب جذب و بازتابش طول موجهای متفاوت از نور می‌باشد.

یک جسم، زیر نور سفید به رنگ معمول خودش ظاهر خواهد شد زیرا تمام طول موجهای بازتابش وجود دارند. یک سیب قرمز، در نور سفید قرمز است زیرا قرمز منعکس شده و بقیه طول موجها جذب شده‌اند، اگر سیب را با یک نور تک رنگ مثل سبز روشن کنیم، هیچ طول موجی در ناحیه قرمز وجود ندارد که بازتاب شود، بنابراین تمام نور جذب شده و سیب به جای قرمز ، خاکستری  ظاهر خواهد شد. همچنین اگر ما سیب و برگ کاغذ سفید را با نور قرمز روشن کنیم هر دو یک جور ظاهر خواهند شد، زیرا هم سیب و هم صفحه سفید نور قرمز را منعکس می‌کنند.

کاغذ سفید تمام طول موجها را منعکس می کند. در نور سفید، سفید است چون تمام طول موجها ناحیه مرئی وجود دارند. بنابراین، رنگ ظاهری یک جسم هم توسط خود جسم و هم توسط منبع نوری که جسم را روشن می‌کند بدست می‌آید.

همانند منحنی‌های توزیع  طیف توان(SPD) یک منبع نوری که رنگ ظاهری منبع را بیان می‌کند، سطوح رنگی نیز دارای منحنی‌های طیف بازتابش هستند که میزان بازتاب نور بوسیله آن سطح در هر طول موج را بیان می‌کنند (Spectral reflectance )

پایان قسمت اول


کلمات کلیدی: