RU209618U1

RU209618U1 - Digital densitometer-brightness meter

Info

Publication number: RU209618U1
Application number: RU2021122104U
Authority: RU
Inventors: Леонид Игоревич Бударин; Павел Александрович Шишкин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью «АРИОН»
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Полезная модель предназначена для измерения диффузной оптической плотности почернения рентгеновской плёнки и оценки яркости источников света с широким спектральным диапазоном от ламп накаливания до светодиодов. Сущность полезной модели: цифровой денситометр-яркомер представляет собой переносной прибор, содержащий выносной светочувствительный датчик, корпус с экраном, размещённые в корпусе входной фильтр, блок управления режимами светочувствительного датчика, блок вычисления среднего значения, блок вычисления яркости, блок вычисления плотности потемнения, блоки калибровки для блоков вычисления и блок «таблицы коэффициентов пересчета». Достигаемый технический результат: использование одного светочувствительного сенсора для двух задач: измерения яркости просмотрового экрана негатоскопа и измерения диффузной оптической плотности. 2 ил.The utility model is designed to measure the diffuse optical density of X-ray film blackening and evaluate the brightness of light sources with a wide spectral range from incandescent lamps to LEDs. The essence of the utility model: a digital densitometer-brightness meter is a portable device containing an external photosensitive sensor, a housing with a screen, an input filter placed in the housing, a control unit for the photosensitive sensor modes, a unit for calculating the average value, a unit for calculating brightness, a unit for calculating darkening density, calibration units for calculation blocks and the block "tables of conversion factors". Technical result achieved: the use of one photosensitive sensor for two tasks: measuring the brightness of the viewing screen of the negatoscope and measuring the diffuse optical density. 2 ill.

Description

Цифровой денситометр-яркомер предназначен для измерения диффузной оптической плотности почернения рентгеновской плёнки и оценки яркости источников света с широким спектральным диапазоном от ламп накаливания до светодиодов.The digital luminance densitometer is designed to measure the diffuse optical density of X-ray film blackening and evaluate the brightness of light sources with a wide spectral range from incandescent lamps to LEDs.

Известно устройство для визуальной расшифровки и измерения оптической плотности рентгенограмм» (Патент РФ на изобретение №2118799, патентообладатель Войсковая часть 75360, приоритет 25.04.1995).A device for visual interpretation and measurement of the optical density of radiographs is known (RF Patent for invention No. 2118799, patent holder Military unit 75360, priority 04/25/1995).

Изобретение относится к области неразрушаемого контроля материалов и изделий. Для решения задачи прецизионного измерения оптической плотности рентгенограмм и повышения качества их визуальной расшифровки в устройство, содержащее корпус с установленным в нем вентилятором и источником светового излучения, теплозащитное фасетное интерференционное зеркало, микрозонд, денситометр и шторки для выделения фрагментов изображения, введена подвижная рамка из оптически прозрачного материала с микрозондом в виде фотодатчика с оптическим визиром, светофильтром и светоделителем, излучатель, состоящий из световода, перед входным торцом которого установлен светодиод, питаемый от генератора модулированных сигналов, частота которых соответствует полосе пропускания избирательного усилителя фотодатчика. The invention relates to the field of indestructible testing of materials and products. To solve the problem of precision measurement of the optical density of radiographs and improve the quality of their visual interpretation, a movable frame made of optically transparent material with a microprobe in the form of a photosensor with an optical sight, a light filter and a beam splitter, an emitter consisting of a light guide, in front of the input end of which there is an LED powered by a generator of modulated signals, the frequency of which corresponds to the passband of the selective amplifier of the photosensor.

При этом механизм перемещения рамки снабжен отсчетными координатными шкалами и шаговыми приводами для сканирования в автоматическом режиме под управлением ПЭВМ, а перед источником светового излучения установлен оптический аттенюатор в виде пластины из оптически прозрачного бесцветного стекла или кварца с поверхностями, шероховатость которых плавно возрастает по длине пластине.In this case, the mechanism for moving the frame is equipped with reference coordinate scales and step drives for scanning in automatic mode under the control of a PC, and an optical attenuator is installed in front of the light source in the form of a plate of optically transparent colorless glass or quartz with surfaces whose roughness gradually increases along the length of the plate.

Данное изобретение является негатоскопом-денситометром, который содержит фотодатчик, программный комплекс, светофильтр, способен измерять оптическую плотность рентгенограмм и не способен измерять яркость светового излучения негатоскопа. This invention is a negatoscope-densitometer, which contains a photosensor, a software package, a light filter, is capable of measuring the optical density of radiographs and is not able to measure the brightness of the light radiation of the negatoscope.

Известен яркомер (Патент РФ на изобретение №2549605, патентообладатель Волков Борис Иванович, приоритет 06.11.2013).A bright meter is known (RF Patent for the invention No. 2549605, patentee Volkov Boris Ivanovich, priority 11/06/2013).

Изобретение относится к светоизмерительной технике и касается яркомера. Яркомер содержит непрозрачный светофильтр, прикрепленный к пьезоэлементу, который подключен к выходу делителя частоты, объектив, пирамидальный зеркальный октаэдр с четырьмя наружными зеркальными поверхностями и четыре дисковых фотоприемника, каждый из которых имеет по два фотоприемных сектора. Фотоприемные сектора снабжены цветными светофильтрами. Выход каждого фотоприемного сектора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Каждый аналого-цифровой преобразователь включают в себя импульсный усилитель, к выходу которого подключены импульсные светодиоды. Излучение от каждого светодиода поступает на группу из восьми идентичных фотоприемников, каждый из которых имеет на приемной стороне нейтральный светофильтр кратностью соответственно веса разряда регистра, к которому подключен выход каждого фотоприемника.The invention relates to light measuring technology and relates to a luminance meter. The luminance meter contains an opaque light filter attached to a piezoelectric element connected to the frequency divider output, a lens, a pyramidal mirror octahedron with four outer mirror surfaces, and four disk photodetectors, each of which has two photodetector sectors. Photoreceiving sectors are equipped with color filters. The output of each photoreceiving sector is connected to the input of an analog-to-digital converter. Each analog-to-digital converter includes a pulse amplifier, to the output of which pulse LEDs are connected. The radiation from each LED is fed to a group of eight identical photodetectors, each of which has a neutral light filter on the receiving side with a multiplicity corresponding to the weight of the register bit to which the output of each photodetector is connected.

Технический результат заключается в обеспечении возможности синхронного получения кодов яркости восьми цветовых составляющих спектра.The technical result consists in providing the possibility of synchronously obtaining brightness codes of eight color components of the spectrum.

Данное изобретение является яркомером, который содержит светофильтры; фотоприемник, выполняющий функцию входного датчика; способен измерять яркость светового потока и не способен измерять оптическую плотность.This invention is a luminance meter that contains light filters; a photodetector that functions as an input sensor; is able to measure the brightness of the luminous flux and is not able to measure the optical density.

Известен оптический денситометр (Патент на изобретение US 4229108, патентообладатель GRAPHIC ARTS MANUFACTURING COM, приоритет 08.06.1978).Known optical densitometer (Patent for invention US 4229108, patent holder GRAPHIC ARTS MANUFACTURING COM, priority 06/08/1978).

Это изобретение относится к оптическим денситометрам, обычно используемым в фотографической промышленности, и, более конкретно, к оптическим денситометрам. Оптический денситометр с улучшенным разрешением, имеющий фотоэлектронный умножитель с регулируемым анодным током и изменяющимся диодным напряжением при измерении интенсивности света, содержащий: генератор опорного анодного сигнала для поддержания аналогового опорного анодного сигнала, соответствующего анодному току, полученному из опорного напряжения диода, средство для генерации эталонного экспоненциального выходного сигнала, оптическое средство генерирования сигнала плотности для сравнения упомянутого первого сигнала и упомянутого эталонного экспоненциального выходного сигнала для получения оптической плотности выбранного образца.This invention relates to optical densitometers commonly used in the photographic industry, and more particularly to optical densitometers. Optical densitometer with improved resolution, having a photomultiplier tube with adjustable anode current and changing diode voltage when measuring light intensity, comprising: an anode reference signal generator for maintaining an analog anode reference signal corresponding to the anode current obtained from the diode reference voltage, means for generating a reference exponential an output signal, an optical means for generating a density signal for comparing said first signal and said reference exponential output signal to obtain the optical density of the selected sample.

Данное изобретение является денситометром, который содержит входной датчик, способен измерять оптическую плотность и не способен измерять яркость светового потока.The present invention is a densitometer that includes an input sensor that is capable of measuring optical density and is not capable of measuring luminance.

Известен измеритель яркости изображения (Патент на изобретение CN 102175313, патентообладатель HANGZHOU EVERFINE PHOTO E INFO, приоритет 28.01.2011).Known image brightness meter (Patent for invention CN 102175313, patentee HANGZHOU EVERFINE PHOTO E INFO, priority 28.01.2011).

Изобретение раскрывает измеритель яркости изображения. Световые пучки контролируемой мишени попадают в корпус через линзу; разделитель светового пучка за линзой используется для разделения тестируемого светового пучка на два пути, которые принимаются первым фотоэлектрическим детектором и вторым фотоэлектрическим детектором соответственно; два фотоэлектрических детектора представляют собой детекторы с двумерной матрицей, расположенные на поверхности изображения тестируемой мишени; и группы цветных фильтров для согласования чувствительности спектра отклика падающего света фотоэлектрических детекторов с различными заданными функциями расположены перед двумя фотоэлектрическими детекторами, так что такие параметры, как яркость или цветность и т.п. каждой точки тестируемого целевого пространства точно измерено.The invention discloses an image brightness meter. The light beams of the controlled target enter the body through the lens; a light beam splitter behind the lens is used to separate the test light beam into two paths, which are received by the first photoelectric detector and the second photoelectric detector, respectively; two photoelectric detectors are detectors with a two-dimensional matrix located on the image surface of the target under test; and color filter banks for matching the sensitivity of the incident light response spectrum of the photoelectric detectors with different predetermined functions are arranged in front of the two photoelectric detectors, so that parameters such as luminance or chrominance and the like. each point of the tested target space is accurately measured.

Благодаря использованию измерителя яркости изображения, ошибка фокусировки и ошибка, вызванная нестабильным освещением тестируемой цели, предотвращаются, и можно точно измерить дневное зрение, мезоптическое зрение, сумеречное зрение, распределение или яркость, параметры цветности и распределение; Кроме того, измеритель яркости изображения имеет высокую скорость измерения и воспроизводимость, а также прост и удобен в эксплуатации.Through the use of an image brightness meter, the focus error and the error caused by the unstable illumination of the test target are prevented, and day vision, mesooptic vision, dusk vision, distribution or brightness, chromaticity parameters and distribution can be accurately measured; In addition, the image brightness meter has fast measurement speed and repeatability, and is easy and convenient to operate.

Данное изобретение - яркомер, который содержит цветные фильтры; фотодетектор, выполняющий функцию входного датчика; программный комплекс; способен измерять яркость светового потока в диапазоне зрения человека и не способен измерять оптическую плотность.This invention is a luminance meter that contains color filters; a photodetector that functions as an input sensor; software package; is able to measure the brightness of the light flux in the range of human vision and is not able to measure the optical density.

Известен оптический денситометр для автоматического измерения диапазона плотности и метод расчета оптической плотности (Патент на изобретение CN 107907510, патентообладатель ANYANG ZHONGKE ENG INSPECTION CO LTD, приоритет 25.11.2017). Known optical densitometer for automatic measurement of the density range and a method for calculating optical density (Patent for invention CN 107907510, patentee ANYANG ZHONGKE ENG INSPECTION CO LTD, priority 11/25/2017).

Изобретение относится к области техники неразрушающего контроля обнаружения излучения и, в частности, относится к оптическому денситометру для автоматического измерения диапазона черноты и способу расчета оптической плотности.The invention relates to the field of non-destructive testing of radiation detection and, in particular, relates to an optical densitometer for automatic measurement of the black range and a method for calculating optical density.

Оптический денситометр для автоматического измерения диапазона темноты, отличающийся тем, что он содержит систему управления источником света, устройство приема источника света, гусеничный конвейер и центральную систему управления; система управления источником света и устройство приема источника света расположены напротив друг друга, а система управления источником света и система управления источником света расположены напротив друг друга. Ряд негативов помещается между устройствами приема источников света, а негативы размещаются на конвейерной ленте гусеничного конвейера, а центральная система управления, соответственно, электрически связана с системой управления источником света, устройством приема источника света и гусеничный конвейер. Оптический денситометр для автоматического измерения диапазона черноты, в котором центральная система управления использует однокристальный микроконтроллер для управления гусеничным конвейером, а также обработки и вычисления информации данных.An optical densitometer for automatically measuring the range of darkness, characterized in that it contains a light source control system, a light source receiving device, a crawler conveyor, and a central control system; the light source control system and the light source receiving device are located opposite each other, and the light source control system and the light source control system are located opposite each other. A number of negatives are placed between the light source receiving devices, and the negatives are placed on the conveyor belt of the caterpillar conveyor, and the central control system is respectively electrically connected to the light source control system, the light source receiving device and the caterpillar conveyor. Optical densitometer for automatic blackness measurement, in which the central control system uses a single-chip microcontroller to control the crawler conveyor, and process and calculate data information.

Данное изобретение является денситометром, который содержит датчики, программный комплекс, способен измерять оптическую плотность и не способен измерять яркость светового потока.This invention is a densitometer that contains sensors, a software package, is capable of measuring optical density and is not able to measure the brightness of the light flux.

Среди выявленных патентных документов отсутствуют источники информации, раскрывающие всю совокупность существенных признаков объекта исследований. В частности, отсутствуют технические решения того же назначения, а именно устройства, способные измерять и яркость, и диффузную оптическую плотность.Among the identified patent documents, there are no sources of information that reveal the entire set of essential features of the object of research. In particular, there are no technical solutions for the same purpose, namely devices capable of measuring both brightness and diffuse optical density.

Актуальность полезной модели заключается в использовании одного светочувствительного сенсора для двух задач: измерения яркости просмотрового экрана негатоскопа и измерения диффузной оптической плотности почернения рентгенографической плёнки, а также большой диапазон измерения ярости от 1 до 2 000 000 кд/м² и большой диапазон измерения диффузной оптической плотности от 0,00 до 6,00Б. Способность работать с различными источниками света (в том числе импульсными) и различными устройствами регулировки яркости этих источников.The relevance of the utility model lies in the use of one light-sensitive sensor for two tasks: measuring the brightness of the viewing screen of a negatoscope and measuring the diffuse optical density of blackening of an x-ray film, as well as a large range of rage measurement from 1 to 2,000,000 cd/m ² and a large range of measurement of diffuse optical density from 0.00 to 6.00B. The ability to work with various light sources (including pulsed) and various devices for adjusting the brightness of these sources.

Техническая проблема, решаемая полезной моделью, заключается в том, что для работы дефектоскописта при расшифровке рентгеновских снимков необходимо два прибора: это денситометр и яркомер. Диапазон измерения данных приборов должен быть не меньше диапазона яркости негатоскопа и плотности почернения контролируемых снимков. Современные негатоскопы способны работать на яркости до 2 000 000 кд/м² и осуществлять контроль снимков, имеющих оптическую плотность до 5,3 Б. The technical problem solved by the utility model is that for the work of a flaw detector operator when deciphering x-ray images, two devices are needed: a densitometer and a brightness meter. The measurement range of these devices must be no less than the brightness range of the negatoscope and the blackening density of the controlled images. Modern negatoscopes are capable of operating at a brightness of up to 2,000,000 cd / m² and control images with an optical density of up to 5.3 B.

Указанная техническая проблема решается денситометром-яркомером, представляющим собой переносной прибор, содержащий выносной светочувствительный датчик, корпус с экраном, размещённые в корпусе входной фильтр, блок управления режимами светочувствительного датчика, блок вычисления среднего значения, блок вычисления яркости, блок вычисления плотности потемнения, блоки калибровки для блоков вычисления и блок «таблицы коэффициентов пересчета».The specified technical problem is solved by a densitometer-brightness meter, which is a portable device containing an external photosensitive sensor, a housing with a screen, an input filter placed in the housing, a control unit for the photosensitive sensor modes, a unit for calculating the average value, a unit for calculating brightness, a unit for calculating darkening density, calibration units for calculation blocks and the block "tables of conversion factors".

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана функциональная схема денситометра-яркомера.In FIG. 1 shows a functional diagram of a densitometer-luminance meter.

На фиг. 2 показан общий вид прибора.In FIG. 2 shows a general view of the device.

Денситометр-яркомер содержит выносной светочувствительный датчик 14 с входным окном 12 и входным светофильтром 11, корпус 13 с экраном 1, размещённые в корпусе входной фильтр 9, блок 8 управления режимами светочувствительного датчика, блок 6 вычисления среднего значения, блок 2 вычисления яркости, блок 4 вычисления плотности потемнения, блоки калибровки 5 и 6 для блоков вычисления и блок 3 «таблица коэффициентов пересчета».The densitometer-brightness meter contains a remote light-sensitive sensor 14 with an input window 12 and an input light filter 11, a housing 13 with a screen 1, an input filter 9 placed in the housing, a control unit 8 for controlling the photosensitive sensor modes, a unit 6 for calculating the average value, a unit 2 for calculating brightness, unit 4 darkening density calculations, calibration blocks 5 and 6 for calculation blocks and block 3 "table of conversion factors".

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Световой поток поступает во входное окно 12, где с помощью коллиматора в виде тонкого отверстия отсеиваться все световые лучи кроме перпендикулярных лучей от измеряемой точки. Далее с помощью светофильтра 11 происходит отсеивание лишнего спектра излучения таким образом, что спектральная характеристика светочувствительности датчика с применение данного фильтра становиться очень близкой к спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения, что согласно ГОСТу 8.332-2013 и должны иметь приборы, применяемые при измерениях и расчетах световых величин при различном спектральном составе излучения. Далее входной фильтр 9 отсеивает ложные дынные и передаёт сигнал на блок управления датчика 8, который, в свою очередь, в зависимости от входного сигнала задет нужные режимы для работы датчика. Благодаря блоку 8 обеспечивается широкий диапазон измерений данного прибора. Также сигнал с входного фильтра 9 поступает на блок 6, где происходит вычисление среднего значения светового потока. Дальнейшая работа прибора зависит от выбранного режима работы. В режиме измерения яркости (датчик 14 приложен к осветительному прибору) сигнал от блока вычисления среднего значения 6 поступает на блок вычисления яркости 2, где с учетом данных калибровки 5 и таблицы коэффициентов пересчета 3, учитывающей нелинейную характеристику датчика, вычисляется яркость экрана исследуемого прибора. Информация выводиться на экран 1. В режиме измерения плотности потемнения оператор сначала калибрует прибор на экране без исследуемого объекта и эти данные записываться в блок 7. После этого размещается объект исследования (необходимо приложить к снимку на экране негатоскопа светочувствительный датчик 14) и измеряется световой поток, прошедший через него. На основе данных от блока калибровки 7, таблицы коэффициентов пересчета 3 и данных, полученных от блока 6, блок вычисления плотности потемнения 4 рассчитывает плотность потемнения и выводит на экран 1.The light flux enters the input window 12, where all light rays are filtered out with the help of a collimator in the form of a thin hole, except for the perpendicular rays from the measured point. Further, using the light filter 11, the excess radiation spectrum is filtered out in such a way that the spectral characteristic of the light sensitivity of the sensor with the use of this filter becomes very close to the spectral light efficiency of monochromatic radiation for daytime vision, which, according to GOST 8.332-2013, should have devices used in measurements and calculations of light quantities for different spectral composition of radiation. Further, the input filter 9 filters out false melons and transmits a signal to the sensor control unit 8, which, in turn, depending on the input signal, sets the necessary modes for the sensor to work. Thanks to block 8, a wide measurement range of this device is provided. Also, the signal from the input filter 9 is fed to block 6, where the average value of the luminous flux is calculated. Further operation of the device depends on the selected operating mode. In the brightness measurement mode (sensor 14 is applied to the lighting device), the signal from the average value calculation unit 6 is fed to the brightness calculation unit 2, where, taking into account the calibration data 5 and the table of conversion factors 3, which takes into account the non-linear characteristic of the sensor, the brightness of the screen of the device under study is calculated. Information is displayed on the screen 1. In the darkening density measurement mode, the operator first calibrates the device on the screen without the object under study and these data are recorded in block 7. After that, the object of study is placed (it is necessary to attach a photosensitive sensor 14 to the image on the screen of the negatoscope) and measure the luminous flux, passed through it. Based on the data from the calibration unit 7, the conversion factor table 3, and the data received from the unit 6, the tarnish density calculation unit 4 calculates the tarnish density and displays 1.

Программное обеспечение специально разработано для данного прибора и является одним из основных факторов, позволяющих решить поставленную задачу. Программа учитывает режимы работы датчика с разными источниками света как по спектральной характеристики, так и по неоднородности светового потока и для каждого случая применяет свой алгоритм расчета. Для всего диапазона измерения выведена и используется сложная нелинейная функция взаимной зависимости измеряемого параметра и цифрового сигнала, полученного с датчика. Это позволяет производить измерения с малой погрешностью в диапазоне ярости от 1 до 2 000 000 кд/м² и диапазоне диффузной оптической плотности от 0,00 до 6,00 Б.The software is specially developed for this device and is one of the main factors that allow solving the task. The program takes into account the operating modes of the sensor with different light sources, both in terms of spectral characteristics and inhomogeneity of the light flux, and applies its own calculation algorithm for each case. For the entire measurement range, a complex nonlinear function of the mutual dependence of the measured parameter and the digital signal received from the sensor is derived and used. This makes it possible to make measurements with a small error in the range of intensity from 1 to 2,000,000 cd/ ^m2 and in the range of diffuse optical density from 0.00 to 6.00 B.

Для реализации программного обеспечения может быть использован микроконтроллер ATmega32-16AU, 8-Бит, AVR, 16 МГц, 32 КБ The microcontroller ATmega32-16AU, 8-Bit, AVR, 16 MHz, 32 KB can be used to implement the software

В качестве светочувствительного датчика 14 может быть использован цифровой датчик интенсивности светового потока с диапазоном измерения 0.001-100 000 мкВт/см² и диапазоном длинны волны от 300-1000 нм. Например, могут быть использованы сенсоры TSL237 или TSL238.As a photosensitive sensor 14 can be used a digital light intensity sensor with a measurement range of 0.001-100,000 μW/cm ² and a wavelength range of 300-1000 nm. For example, TSL237 or TSL238 sensors can be used.

В качестве входного светофильтра 11 должен быть подобран фильтр таким образом, что спектральная характеристика светочувствительности датчика с применение данного фильтра должна соответствовать спектральной световой эффективности монохроматического излучения для дневного зрения. Светофильтр подбирается из цветных оптических стекол ГОСТ 9411-91, может состоять из нескольких стекол определенной толщины. Например, можно применить набор фильтров ЖЗС9 2 мм и ЗС10 2 мм.As an input light filter 11, a filter should be selected in such a way that the spectral characteristic of the light sensitivity of the sensor using this filter should correspond to the spectral light efficiency of monochromatic radiation for daytime vision. The light filter is selected from colored optical glasses GOST 9411-91, it can consist of several glasses of a certain thickness. For example, you can apply a set of filters ZhZS9 2 mm and ZS10 2 mm.

Claims

Digital densitometer-brightness meter, which is a portable device containing an external photosensitive sensor, a housing with a screen, an input filter placed in the housing, a control unit for the photosensitive sensor modes, an average value calculation unit, a brightness calculation unit, a darkening density calculation unit, calibration units for calculation units and block "tables of conversion factors".