Color específico de detección, es posible que en una forma económica, sin el uso de la cámara/de reconocimiento de imagen?

Question

Si bien entiendo que el color de detección con la cámara y con la potencia suficiente procesador se ejecuta histograma de la imagen lógica (o de otros algoritmos) puede determinar la presencia de ciertos colores con bastante fiabilidad.

Sin embargo, hay otros, mucho más rentable mecanismos para determinar la presencia/ausencia de determinado color (o está cerca de tonos), en el rango cercano, el uso más sencillo/barato sensores y menores requisitos de cálculo ?

Supongo que cosas como sensores de pH, o de otros sensores químicos podrían utilizar esos métodos. En mi caso, la aplicación es tal que necesito para detectar la presencia/ausencia de un determinado color (una sombra de luz azul), en una pequeña zona, en el rango cercano.

Editado: Por 'quemarropa' me refiero a algo entre 1-5cms, aunque esto no es muy requisito estricto. Yo estaba pensando en "cerrar" relativamente, es decir, no hay irradiación directa de la fuente de luz al sensor, de tipo de doble cañón, de tal manera que sólo refleja la luz llega al sensor. Así que la cercanía es una función de física de la colocación del sensor, y estoy abierto a sugerencias (incluyendo completamente alternativa / ortogonal enfoques).

Answer 1

Hay un número considerable de ICs que va a hacer este trabajo con diversos grados de capacidad. Voy a romper el rango en 3 partes, pero no son absolutos duro y rápido límites.

(1) En el extremo inferior están ICs con eficacia un solo diodo sensor de color, RGB filtros y 3 canales de salida.
Un ejemplo (no en stock en Digikey) es el Avago ADJD-S311-CR999

(2) por Encima de que son pequeños arreglos de fotodiodos con filtros RGB y tal vez también sin filtrar las células. El ejemplo de abajo.

(3) En el extremo superior están llenos de color de la cámara de ICs a precios razonables. El ejemplo de abajo.

Sencillo y barato - señal analógica de salida de onda cuadrada de R G B luminancia canales.
Por alrededor de $3.50 en stock en 1/s en Digikey - 24 o 64 fotodiodos dispuestas en 4 intercaladas en los grupos de 25% cada uno de R, G, B & Borrar filtros.
El precio es por las grandes IC. Hoja de datos aquí

• El TCS3200 y TCS3210 color programable luz-a-convertidores de frecuencia que combinan configurable los fotodiodos de silicio y una corriente a frecuencia convertidor en un monolítico CMOS circuito integrado.
  La salida es una onda cuadrada (50% de ciclo de trabajo) con frecuencia directamente proporcional a la intensidad de la luz (radiación).
  La escala completa de la frecuencia de salida se puede escalar por uno de los tres valores preestablecidos a través de dos de control de los pines de entrada. Digital entradas y salida digital permiten una interfaz directa con un microcontrolador o de otros circuitos lógicos. La salida de habilitación (OE) coloca el resultado en el estado de alta impedancia para múltiples unidades de compartir un microcontrolador línea de entrada.
  En el TCS3200, la luz-a-convertidor de frecuencia, se lee en una de 8 × 8 de la matriz de fotodiodos. Dieciséis fotodiodos tienen azul filtros, 16 fotodiodos tienen filtros verdes, 16 fotodiodos tienen filtros rojo, y 16 de los fotodiodos son claras sin filtros.
  En el TCS3210, la luz-a-convertidor de frecuencia se lee en un 4 × 6 matriz de fotodiodos. Seis fotodiodos tienen azul filtros, 6 fotodiodos tienen filtros verdes, 6 fotodiodos tienen filtros rojo, y 6 de los fotodiodos son claras sin los filtros.
  Los cuatro tipos (colores) de fotodiodos se entrelazan para minimizar el efecto de la no-uniformidad de incidente la irradiancia. Todos los fotodiodos del mismo color están conectados en paralelo. Pines S2 y S3 se usa para seleccionar el grupo de fotodiodos (rojo, verde, azul, claro) están activos. Los fotodiodos son de 110 µm × 110 µm de tamaño y son de 134-µm centros.

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Un poco más caro. Más complejo. Mucho más capaces.
Por $18 en stock en Digikey usted puede conseguir un total de 5 Mp RGB de color "en la cámara" sensor - 2592 x 1944 x 14 fps o VGA a 53 fps. Este debe satisfacer su necesidad [tm].
Hoja de datos aquí

• El Aptina® MT9P031 es un 1/2.5-inch CMOS activepixel sensor de imagen digital con un activo de imagen píxeles matriz de 2592H x 1944V. Incorpora sofisticados las funciones de la cámara en el chip, tales como ventanas, columna y la fila modo de salto, y el modo de instantánea. Es programable a través de un sencillo de dos cables de interfaz en serie.

Answer 2

Dado que los Led utilizados como fotodiodos son más sensibles a los colores que emiten durante la operación normal, básico de un sensor de color que se pueden realizar con el LED en reversa y un opamp:

El circuito de vino de esta página. También se puede hacer de otra forma - una mirada más detallada a color de detección de uso de LEDs y sensores de luz está disponible aquí - esta página de detalles de un sensor de luz y de color diferente de los LEDs.

No pude encontrar la aplicación de la nota se menciona en los comentarios, pero esta página parece ser un tratamiento completo del tema de transimpedance amplificadores. Usted puede alterar el sesgo a través de los LED para cambiar el tiempo de respuesta y sensibilidad.

Answer 3

Si usted desea detectar una muy específicos color necesitará una estrecha banda de filtro como este 11nm ancho de banda del filtro de Edmund Optics. EO s productos son realmente de alta precisión de laboratorio cosas, y así es el precio: 300 dólares.

Si puede conformarse con menos que yo sugiero utilizar un filtro fotográfico va a hacer así. El uso de un fototransistor con un amplio espectro de sensibilidad, especialmente en los 400 nm, y comparar la lectura con y sin filtro azul. Si el objeto es de color azul habrá menos diferencia en la lectura de un objeto rojo, por ejemplo. Usted tendrá que tomar un desplazamiento en cuenta, ya que el filtro no pasan de 100 % de la luz, incluso si el azul.

Por ejemplo, si el filtro atenúa en 3 dB (a los fotógrafos hablar de f-stops), a continuación, un azul lectura sin filtro de 1 V se convertirá en 0,7 V con el filtro. Si el color es rojo 1 V lectura sin filtro probablemente le dará a 0.4 V o menos, con el filtro.

Usted puede convertir el fotodiodo del corriente a un voltaje con una resistencia en serie, o con un opamp transimpedance amplificador:

Tenga en cuenta que el diodo ánodo tiene que estar ligada a un voltaje más negativo de la no-entrada inversora. Me parece un sorprendente número de circuitos en la Red donde el ánodo está conectado a tierra. Pero luego, debido a que el diodo se crea una caída de voltaje, el amplificador operacional no puede regular la salida para que las entradas se hacen iguales y la salida va a saturar.

Answer 4

Un enfoque muy simple para determinar el color de una superficie es el uso de un fotodiodo o photoresitor y un número (3, por ejemplo, como en RGB) de los LEDs de diferentes colores a la luz de la superficie.

Entonces, en un momento de la multiplexación de la moda, cada uno de los LEDs se enciende por sí mismo en la secuencia a la luz de la superficie, y la intensidad de la luz reflejada es medido por cada uno de ellos.

Ejemplo: Si el uso de tres LEDs, uno rojo, uno verde y uno azul, esto dará como resultado tres reflejo de los valores de intensidad, uno para cada componente de color, que, juntos, después de una posible normalización, le dará una aproximación numérica de la superficie de color en algún tipo de espacio RGB (que depende de la longitud de onda específica de las distribuciones de los LEDs, por supuesto).

(Voy a utilizar el RGB-tres-color de configuración de ejemplo en la siguiente por la simplicidad, pero cualquier número de 1 a n de color diferente lightsources puede ser utilizado; los más diferentes colores se utilizan más exacta de la superficie del color puede ser determinado.)

El principio es el mismo como en una cámara de chip: Las intensidades de rojo, azul y verde, componentes de la luz entrante se miden de forma independiente y la combinación de las tres intensidades determina el color. En la cámara, hay un fotodetector para cada uno de los tres colores básicos para que todos los tres intensidades pueden ser medidos en el mismo tiempo. Lo que hace esto es complicado que los tres sensores diferentes o tres diferentes filtros son necesarios.

Por tanto, la propuesta funciona al revés: en Lugar de filtrar la luz después de que se refleja desde la superficie también se puede "filtrar" la luz antes de que golpea la superficie; básicamente, para su percepción no importa si usted pone en su tinte azul gafas de sol, o si usted utiliza un azul de la fuente de luz y no de las gafas de sol en su lugar.

El intensitiy de la luz reflejada medido para cada componente de color (o LED) producirá un (normalizado) valor en el rango [0.0, ..., 1.0], donde 0,0 significa que la luz no se refleja y 1.0 significa que la cantidad máxima de luz que se refleja. Dependiendo del color de la superficie de las intensidades será diferente para los distintos colores de la luz (longitudes de onda).

En cada caso, usted recibirá tres valores de intensidad, cada uno de los cuales determina la intensidad de una cierta parte del espectro de color. Cada una medición completa así los rendimientos de una terna (r,g,b) lo que determina el color medido. Como en gráficos por ordenador, el triplete (0,0,0) representa la más completa oscuridad, negro; (1,1,1) es la más brillante blanco, y cualquier combinación de (r,g,b) donde r = a= g == b representa un poco de sombra de color gris. Todas las demás combinaciones posibles de identificar un punto particular en el RGB-espacio, la definición del color medido. (0.5,0,0) es un medio de color rojo, por ejemplo, y (0.9,0.9,0) es relativamente brillante de color amarillo, etc..

Nota:

1. El fotodetector se debe, por supuesto, ser sensible a todos los de la (3) se utiliza los colores de la luz.
2. El fotodetector se puede necesitar algún tiempo para estabilizarse después de conmutación Led antes de la exactitud de las lecturas pueden ser obtenidos; fotoresistores, por ejemplo, son, en general, relativamente lento. Decenas a cientos de milisegundos pueden ser necesarios para una precisión aceptable, a pocos minutos de la mayoría de los valores exactos.
3. Una vez que el hardware está configurado, puede ser fácilmente ajustados a la superficie de los colores de interés simplemente la medición de una muestra de cada uno. De esta manera, no es necesario hacer esfuerzos en el intento de determinar exacta de la longitud de onda de las distribuciones o relativa brillo de los LEDs, o la relativa sensibilidad del sensor para esas longitudes de onda.
4. La normalización de los valores de medición pueden ser necesarios antes de su uso real. Por ejemplo, para compensar la perdida de luz desde el exterior, una medida puede ser tomada con todos los Led apagados y el resultado se restará de los valores medidos cuando el LED está encendido. En general, el absoluto valor medido para cada componente de color es de menos importancia que la relativa diferencia entre ellos.

Algunas páginas al azar con 'manos' en el tema:

http://www.societyofrobots.com/sensors_color.shtml

http://www.instructables.com/id/Color-Detection-Using-RGB-LED/#step1

http://letsmakerobots.com/node/23768