Материал: Химия, физика и механика материалов. Рудаков О.Б., Перцев В.Т

Химия, физика и механика материалов № 3 (22), 2019

ДИАГНОСТИКА МАТЕРИАЛОВ

УДК 543.4:691

ЦВЕТОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ЦЕМЕНТОВ МОБИЛЬНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

О.Б. Рудаков , О.В. Черноусова, Т.O. Вострикова, С.М. Усачев

Воронежский государственный технический университет, Российская Федерация, 394006, г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

*Адрес для переписки: Рудаков Олег Борисович, E-mail: robi57@mail.ru

Получены цветометрические характеристики в цветовой модели RGB портландце-

мента (марка ЦЕМ I 42,5Н), мела, извести,золы уноса, а также бинарных и тройныхсмесей портландцемента с минеральными добавками. Диапазон содержанияминеральных добавок в смесях составлял 5-30%. Для анализа параметров цветности применили смартфоны различных фирм-изготовителей, пластиковые микропланшетыи различныепакеты программ для обработки электронных изображений на мобильных устройствах. Показа-

но, что цветометрический контрольс применением смартфонов пригоден для оперативного обнаружения в цементе добавок, отличающихся от него по параметрам цветности.

Цветометрическая методика контроля цветности цементной продукции с применением смартфонов отличается простотой регистрации видеосигнала, низкой стоимостью и экспрессностью анализа.

Ключевые слова: цифровая цветометрия, цветовая модель RGB, цемент, мине-

ральные добавки

COLORIMETRIC CONTROL OF CEMENTS BY MOBILE DEVICES

O.B. Rudakov , O.V. Chernousova, T.O. Vostrikova, S.M. Usachev

©Рудаков О.Б., Черноусова О.В., Вострикова Т.O., Усачев С.М., 2019

35

Voronezh State Technical University,

Russian Federation, 394006, Voronezh, ul. 20-letiya Octyabrya, 84

*Correspondence address: Rudakov Oleg Borisovich, E-mail: robi57@mail.ru

Colorimetric characteristics were obtained in the RGB color model of portland cement (CEM I 42.5N), chalk, lime, fly ash, as well as binary and ternary mixtures of portland cement with mineral additives. The range of the content of mineral additives in the mixtures was 5– 30%. To analyze the color parameters, smartphones of various manufacturers, plastic microplates, and various software packages for electronic image processing on mobile devices were used. It is shown that colorimetric control using smartphones is suitable for the rapid detection in cement of additives that differ from it in terms of color parameters. The colorimetric method of controlling the color of cement products with the use of smartphones is characterized by the simplicity of video signal recording, low cost, and express analysis.

Keywords: digital colorimetry, RGB color model, cement, mineral additives

Введение. В работах [1-3] для оценки цветности цемента с различны-

ми добавками использовали цифровую цветометрию (ЦЦМ). В качестве регистрирующего устройства применяли цифровые устройства: фотоаппарат, планшетный сканер и смартфоны. Полученные электронные изображения – файлы в формате JPG обрабатывали с помощью программы Adobe Photoshop CS в случае применения фотоаппарата или сканера и Pixel Picker 1.3.0.23 – в случае применения смартфона. В контроле параметров цветности порошкообразных материалов применяли цветовую систему RGB. Как показано в обзорах [4-5], для задач ЦЦМ стали активно использовать смартфоны, которые

оснащены цифровыми камерами, имеющими параметры, близкие к цифровым фотоаппаратам. Смартфоны по существу совмещают в себе передающее устройство, фотоаппарат и миникомпьютер с достаточным объемом памяти или возможностью хранить и перерабатывать информацию, используя облачные технологии. Для смартфонов специально разработана широкая линейка программного обеспечения по обработке электронных изображений [5].

36

Химия, физика и механика материалов № 3 (22), 2019

Согласно информации из СМИ в строительной индустрии остро стоит

проблема массовой фальсификации и контрафактной реализации цемента и сухих строительных смесей [1], в связи с этим задача оперативного контроля качества цемента является чрезвычайно актуальной. Одним из способов контроля является цветометрический контроль с применением мобильных цветорегистрирующих устройств – смартфонов. Конечно, такой способ пригоден только для выявления грубой подделки цемента. Но он оперативен и может быть реализован непосредственно на месте хранения, продажи или использования («в полевых условиях»). Не смотря на то, что смартфоны уже были испытаны для цветометрического контроля цемента и его смесей с минеральными добавками [3], остается далеко не до конца решенной проблемой точность и воспроизводимость цветометрических измерений с их помощью. Целесообразно выяснить, какие марки смартфонов и какое программное обеспечение наиболее подходят для ЦЦМ, каковы пределы обнаружения добавок, не проводился цветометрический анализ цементных смесей, содержащих более одной минеральной добавки. Таким образом, целью данной работы явилось дальнейшее изучение возможностей смартфонов в контроле цветометрических параметров цемента и его смесей, начатое в работе [3].

Экспериментальная часть

В качестве объекта исследования использовали портландцемент марки ЦЕМ I 42,5Н, ГОСТ 31108-2003 (производитель Воронежский филиал АО

«Евроцемент групп»), в котором отсутствуют минеральные добавки, мел марки МТД-2, ТУ 5743-020-05346453-2008 (завод изготовитель ОАО «Шебекинский меловой завод»), известь пушонку (строительную), ГОСТ 9179-77

(ООО «Придонхимстрой» Россия, Воронежская область, г. Россошь), золу уноса Воронежской ТЭЦ-1 (ГОСТ 25818-91 «Золы уноса тепловых электростанцийдля бетонов»), шлак Воронежской ТЭЦ-1 (ГОСТ 25592 – 91 «Смеси

37

золошлаковые тепловых электростанций для бетонов. Технические условия»).

Содержание добавок в цементе изменяли с шагом 5% от 0 до 30%, определяли также цветовые характеристики 100 %-й добавки. Для определения параметров цветности тройных смесей «цемент-мел-зола» и «цемент-мел-

шлак» использовали соотношения, приведенные в табл.1, общее содержание добавок в них варьировали в диапазоне от 10 до 30%. Предварительно смеси тщательно гомогенизировали в фарфоровой ступке, затем помещали в 72 лунки микропланшета UniCell.

Для определения цветности порошков регистрировали электронное изображение на мобильном телефоне марки Huawei P Smart.Условия съемки: лампы дневного света в качестве источника освещения, ISO 80, S 1/50 s, постоянная автофокусировка, автоматический режим баланса белого, микропланшеты UniCell помещали под штатив на расстоянии 17 см от фотокамеры смартфона (рис. 1) в помещении с искусственным освещением (140±5 люкс). Использована программа для обработки электронных изображений RGB.

Android (версия 1.0.47). Режим съемки: обычный, без вспышки. Курсором выделяли 5 точек изображения материала в лунке, проводили расчет сред-

38

Химия, физика и механика материалов № 3 (22), 2019

них значений яркости компонент цветности в системе RGB. Для приготовле-

ния градуировочных смесей (масса одной пробы 5 г) использовали технические весы с точностью до ±0,001 г.

Рис.1. Установка для получения изображений смесей в микропланшете с помощью смартфона

Результаты и их обсуждение

Наряду с ПО RGB. Android (версия 1.0.47) для смартфонов доступны ПО Color Grab (версия 3.6.1), Color Picker (версия 4.8), Pixel Picker, Pipette

(версия 1.9.2). Программа Сolor Picker дает результаты для одного пикселя, поэтому для получения усредненного значения для участка изображения нужно провести несколько измерений. Достоинством программы является простой интерфейс. Программа Color Grab позволяет получить значения

цветности сразу в трех шкалах RGB, Lab и HSV, а также сохранять результаты нескольких последних измерений. Недостатком последней является сложный интерфейс и отсутствие русифицированного расширения.

Программа Pipette схожа с Сolor Picker и позволяет узнать значения

цветности для одного пикселя, а следовательно требует большого числа из-

39