Нейроколориметр для измерения цветовых характеристик

Нейроколориметр
для
измерения
цветовых
характеристик
промышленной и сельскохозяйственной продукции
1. Классификация (тематическое направление, не более двух)
Приборостроение
2. Назначение и область применения
Нейроколориметр предназначен для измерения цветовых характеристик промышленной и
сельскохозяйственной продукции.
Область применения: текстильная промышленность, лакокрасочная промышленность,
полиграфия,
электронной
промышленность,
промышленность
пластмасс,
анилинокрасочная промышленность, медицинская диагностика, криминалистика,
архитектура и градостроительство, сельское хозяйство, ювелирная промышленность.
3. Краткое описание (суть) проекта
Разработка нейроколориметра для измерения цветовых характеристик промышленной и
сельскохозяйственной продукции, имеющего высокую точность измерения и малую
себестоимость.
4. Актуальность и новизна идеи (конкретное инновационное решение)
Качество продукции более чем 20 отраслей промышленного и сельскохозяйственного
производства может быть определено по результатам измерений цвета – это текстильная,
лакокрасочная, анилинокрасочная нефтехимическая, швейная, кожевенно-обувная,
полиграфическая, пищевая, электронная, электротехническая, фармацевтическая,
ювелирная и другие отрасли промышленности. В последнее десятилетие появились
сообщения и о технологических звеньях и даже целых производствах, управляемых с
использованием цветовых характеристик.
В настоящее время потребности России и стран СНГ удовлетворяются только за счет
импорта цветоизмерительных приборов, а разработка отечественной аппаратуры не
ведется.
5. Научно-техническое описание
Основу нейронной сети колориметра составляют три нейрона 1, 2, 3, выходы которыхаксоны, являются координатами цвета X, Y, Z. Нейроны связаны с множеством
 xj ,  yj ,  zj .
фотоприемников
j=1….m,
синаптическими
связями
Перед
многоэлементными фотоприемниками установлены
цветные светофильтры с
коэффициентами пропускания TXj (i ) , TYj (i ) , TZj (i ) . Синаптические коэффициенты
 xj ,  yj ,  zj дают дополнительные возможности в повышении точности воспроизведения
относительной спектральной чувствительности измерительных каналов X, Y, Z под
функции
сложения
цветов
стандартного
наблюдателя.
Главной задачей при проектировании нейроколориметра является его хорошая
обучаемость, то есть создание «способного ученика». Здесь мы будем понимать, выбор
оптимальных параметров прибора, при которых можно по предложенному алгоритму
обучения, найти
значения синаптических связей, когда погрешность измерения
координат цвета будет допустимой.
При проектировании колориметра определяются типы и толщины цветных стекол, а также
величины синаптических коэффициентов, которые удовлетворяют условию минимума
целевых функций.
6. Предлагаемая к выпуску продукция
Нейроколориметр для измерения
сельскохозяйственной продукции
цветовых
характеристик
промышленной
и
7. Существующие аналоги и преимущества перед ними
Наиболее простыми и как следствие, дешевыми приборами являются интегральные
колориметры.
В их основе лежит принцип одновременного преобразования
фотоприемником световых потоков с различной длиной волны в суммарный фототок.
Фотоприемники в интегральном колориметре играют роль интеграторов, которые
суммируют световые потоки разных длин волн с весовыми коэффициентами,
учитывающими функции сложения цветов стандартного наблюдателя. Однако их
простота становиться несущественной из-за комплекса технологических работ, связанных
с индивидуальным подбором фильтров. В тоже время, индивидуальная подгонка не
решает всех проблем, поскольку появляются дополнительные сложности заключающиеся
в том, что относительное спектральное распределение потока излучения источника
меняется от экземпляра к экземпляру, а также во времени. В процессе эксплуатации
изменяется также спектральная чувствительность фотоприемников.
К преимуществам предлагаемого способа можно отнести следующее:
-повышение точности воспроизведения относительной спектральной чувствительности
измерительных каналов X, Y, Z под функции сложения цветов стандартного наблюдателя
в условиях серийного производства;
-в период эксплуатации возможные изменения относительного спектрального
распределения потока излучения
источника
и спектральной чувствительности
фотоприемников учитываются при нахождении новых значений синаптических
коэффициентов в процессе обучения (обучение заключается в измерении образцовых мер
цвета и соответствующих им фототоков на нейроколориметре и последующий расчет
значений синаптических коэффициентов);
-меньшая себестоимость изделия;
-возможность использования нейроколориметра, как элемента в цветоизмерительных
системах и комплексах;
- малые сроки окупаемости (1.5-2 года);
8. Анализ рынка (потенциальные потребители, география проекта)
На стадии технического проекта буду проведены детальные маркетинговые исследования
состояния рынка в предметной области.
9. Защита интеллектуальной собственности (наличие правоохранных и
прочих документов)
Вид, название и Дата
номер охранного приоритета
документа
Авторы
Правообладатель
Патент на
полезную модель
«Нейроколоримет
р» №85228
Белаш
Анна
Александровна
(RU),
Соловьев
Владимир
Александрович
(RU),
Урнев
Иван
Васильевич
(RU),
Щербаков
Михаил
Александрович
(RU).
Государственное
образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
"Пензенский
государственный
университет"
(ПГУ) (RU)
12.05.2009
Патент на способ 13.04.2009
и
устройство
«Способ
Белаш
Анна Государственное
Александровна образовательное
(RU),
учреждение
Статус
документа на
дату
предоставления
информации о
проекте
действует
действует
измерения
координат цвета и
нейроколориметр
для
реализации
способа»
№2395063
Соловьев
Владимир
Александрович
(RU),
Урнев
Иван
Васильевич
(RU),
Щербаков
Михаил
Александрович
(RU).
высшего
профессионального
образования
"Пензенский
государственный
университет"
(ПГУ) (RU)
10. Информация об участии проекта в конкурсах инновационных
проектов, в т.ч. в федеральных (название конкурса, организатор, сроки
проведения, результаты участия)
11. Состояние проекта
Стадия разработки: НИР, эскизный проект
Имеется следующий научно-технический задел:
- проведена сравнительная оценка интегрального колориметра и нейроколориметра;
- разработаны математические модели, интегрального колориметра и нейроколориметра;
-доказана адекватность математических моделей и принятых технических решений;
- проведены расчеты на математических моделях показывающих, что получена
необходимая точность измерения координат цвета;
-разработан алгоритм и программа обучения;
- по программе обучения проведены расчеты подтверждающие справедливость принятых
решений;
12. Фотоматериал (3-5 фотографий)
Рисунок 1 - Структура связей нейроколориметра
Рисунок 2- Схема расположения цветных стекол в плоскопараллельном пакете перед
фотоприемной матрицей
Рисунок 3 - Нейроколориметр
13. Схема реализации проекта (предстоящие этапы и основные
сложности - риски)
Вид сотрудничества, способ финансирования проекта: заключение договора об
отчуждении, заключение лицензионного договора о предоставлении права использования,
привлечение венчурного инвестора.
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут определены
предстоящие этапы и основные риски.
14. Имеющиеся ресурсы для реализации проекта (производственные
мощности, сырье, трудовые ресурсы, инвестиционная площадка,
инфраструктура)
Лаборатория кафедры «Приборостроение»
15. Необходимые ресурсы для реализации проекта
Наименование
статьи
затрат
Материалы
и
комплектующие
для
изготовления макетного
Расшифровка статьи
1. Фотоприемные матрицы
2. Микроконтроллеры
3. Оборудование для
Сумма,
тыс. руб.
3,0
6,0
программирования
образца
микроконтроллеров
4. Персональный компьютер для обучения
нейроколориметра
5. Образцовые меры цвета
6. Элементы электронной техники
7.
Цветные
стекла
для
изготовления
корректирующих фильтров
Итого по статье:
Затраты на оплату работ ЛОМО (изготовление оптических деталей)
сторонних организаций
НИИФИ(изготовление
печатных
плат
и
механических узлов)
Итого по статье:
Затраты на изготовление Сборка макета
макета и его испытания
Наладка макета
Испытания макета в лабораторных условиях
Испытания макета в промышленных условиях
Итого по статье:
Зарплата
Прочие расходы
Расходы на сертификацию продукции, расходы
на командировки, расходы на юридические и
информационные услуги и т.д.
Итого по статье:
Итого:
150,0
30,0
30,0
10,0
5,0
234,0
20,0
40,0
60,0
150,0
500,0
45,0
989,0
16. Финансовые показатели проекта
Общая
стоимость
проекта,
млн. руб.
Необходимы
е
для
привлечения
инвестиций,
млн. руб.
Срок
реализац
ии
проекта,
мес.
Период
окупаемост
и проекта,
мес.
0,998
0,998
24
На
этапе
техническо
го проекта
при
составлени
и бизнесплана будет
проработан
вопрос
периода
окупаемост
и проекта
Предполагаемый
объем выпуска и
реализации, млн.
руб./год
Имеющиеся
ресурсы
для
реализации
проекта
(производствен
ные мощности,
сырье,
труд.
ресурсы и др. )
На
этапе Лаборатория
технического
кафедры
проекта
при «Приборострое
составлении
ние»
бизнес-плана
будут
проработаны
вопросы
предполагаемого
объема выпуска и
реализации
продукции
17. Перспективы развития (при получении инвестиций), возможные
результаты по этапам реализации проекта
Перспективы развития проекта будут сформулированы по окончанию работ по текущему
этапу.
Стадия разработки на завершающем этапе: технический проект
Степень готовности на завершающем этапе: макетный образец
18. Ожидаемый социально-экономический эффект (количество
создаваемых рабочих мест, налоговые поступления в бюджеты всех
уровней)
На этапе технического проекта при составлении бизнес-плана будут проработаны вопросы
ожидаемого социально-экономического эффекта.
19. Команда проекта
19.1. Руководитель проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность)
Соловьев Владимир Александрович, кафедра «Приборостроение», профессор
19.2. Участники проекта (Ф.И.О., место работы/учебы, должность, роль в
проекте)
1) Морозова Мария Николаевна, кафедра «Приборостроение», аспирант, разработчик
2) Белаш Анна Александровна, «Центр трансферта технологий», специалист, разработчик
20. Контактная информация
20.1. Название предприятия (организации)
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Пензенский государственный университет»
20.2. Информация о предприятии (сфера деятельности)
Образовательная деятельность, научная деятельность, инновационная деятельность
20.3. Руководитель (Ф.И.О., должность)
Волчихин Владимир Иванович, ректор
20.4. Адрес
440026, г. Пенза, ул. Красная, 40
20.5. Телефон/Факс, электронная почта, web-сайт
(8412) 56-35-11/(8412) 56-51-22, prorektorat@pnzgu.ru, http://www.pnzgu.ru/
21. Дата представления или последнего обновления информации
14.11.2010