Автономное переносное устройство для идентификации полимерных материалов с возможностью оценки их цветности, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий

Полезная модель относится к криминалистике, а именно к устройствам для идентификации следов изделий полимерной природы, оставленных на обследуемых поверхностях при предварительном криминалистическом исследовании на месте происшествия.
Известна полезная модель, взятая нами за аналог (Патент №134326 МПК G01N 31/22, G01N 31/02 опубл. 10.11.2013 г.) «Устройство для обнаружения и идентификации металлов и их соединений на обследуемых поверхностях», содержащее контейнер с размещенными внутри флаконами с индикаторами и тестовыми элементами.
Недостатком «Устройства» является то, что «Устройство» предназначено для обнаружения, сбора, транспортировки и идентификации металлов, но оно не предназначено для сбора и анализа следов резины и других изделий на полимерной основе.
Наиболее близким по техническому решению является устройство для идентификации следов резины на обследуемых поверхностях, содержащее цилиндрический контейнер с крышкой, на внутренней стороне которой жестко закреплены прижимные элементы для сухих и смоченных ватных палочек, используемых для сбора следов резины, а также - штатив с пробирками, в качестве основы которого используется лампа ультрафиолетового излучения с выключателем, установленная в центре на неподвижной основе контейнера, соединенная с ячейками с непрозрачными стенками, в которых имеются отверстия для проникновения ультрафиолетовых лучей, на подвижной части контейнера установлены пробирки с эталонными образцами резин и их компонентами, а на стенке стеклянного корпуса контейнера находится цветовой идентификатор соответствующего цвета люминесценции эталонных резин и компонентов (Патент RU №152626, МПК G01N 31/22, G01N 21/64, опубл. 10.06.2015 г.).
Недостатком устройства является воздействие на образец только УФ-излучением в узкой области длин волн, слабая люминесценция, невозможность достаточно точно идентифицировать следы резин.
Решение задачи по устранению указанных в прототипе недостатков лежит в плоскости создания нового автономного переносного устройства для идентификации полимерных материалов с возможностью оценки их цветности, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий.
Технический результат заявленной полезной модели - создание простого в обращении устройства, способного в автоматическом режиме с высокой точностью идентифицировать следы с флуоресцирующими добавками изделий полимерной природы, оценивать цветность объектов полимерной природы модифицированных флуоресцирующими добавками, объективно оценить в цифровом эквиваленте, определять цветность, степень насыщенности цвета и яркости.
Технический результат достигается тем, что заявленное «Устройство» для идентификации следов изделий полимерной природы, оценки цветности, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий, маркированных флуоресцирующими добавками, содержит контейнер в виде цилиндрической емкости с крышкой. Пробирки установлены на подвижной части контейнера с водными растворами с РН>7 и РН<7, а тестовые элементы в виде ватных палочек, смоченных в кислом или щелочном растворах используются для сбора следов маркированной резины и других изделий полимерной природы, которые помещаются на подложку, и под действием УФ и ИК-излучения начинают флуоресцировать и по цвету флуоресценции идентифицируют полимер, т.е. устанавливают принадлежность полимера, к какому типу полимеров относится образец, кто производитель этого изделия, потребитель, особенности технологии, состав, время производства и т.д., а на внутренней стороне крышки контейнера установлена видеокамера с УФ подсветкой, а перед подсветкой системный блок из набора линз, рычаг, с помощью которого, сенсорный дисплей, приемопередающее устройство GSM, диод видимого излучения, а также ИК и Уф-светофильтры для автоматизированной идентификации маркированных полимерных материалов, имеются ручки для выдвижения подложки с образцами, дополнительно содержит блок и вал для вращения штатива, установленного в нижней части контейнера, электромотор, а также специальная программа ЭВМ для оценки цветности и ее степени в цветовых координатах, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий, маркированных флуоресцирующими добавками и возможности обозначения в цветовых координатах RYB и HSV сравниваемых образцов изделий полимерной природы с регулировкой маркированных флуоресцирующими добавками ее яркости УФ, где RYB- цвета: красный, зеленый, синий, a HSV- оттенок цветности степени флуоресценции, насыщенности и яркости соответственно, в цифровом эквиваленте.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлен внешний вид «Устройства», на фиг. 2 внешний вид «Устройства» (вид сверху), на фиг. 3 блок-схема работы устройства, а на фиг. 4 показан поперечный разрез «Устройства».
Автономное переносное устройство для идентификации полимерных материалов с возможностью оценки их цветности, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий:
- на фиг. 1 - контейнер - 1 с защитной крышкой - 2, штатив - 3 с размещенными на нем светодиодами УФ-8, ИК-22 и видимого-30 излучения, колбы-4 для хранения растворов с РН<7 и/или РН>7, предметный столик - 11, 12 для тестовый полимерный материал - 39 и контрольный полимерный материал - 40, видеокамеры - 13, 14, светофильтры ИК-31 зоны - 23 и УФ-32 зоны - 24, револьверы - 21, 33 для смены ИК-31 и УФ-32 светофильтров соответственно, защитная крышка отсека - 34 для хранения прижимных элементов - 17 и ватных палочек - 18, ручка - 19 для транспортировки, портативная ЭВМ-25 с кнопкой включения и выключения - 5, аккумулятор - 26, ручки - 27 для поднятия штор - 20, сенсорный дисплей - 28, приемопередающее устройство GSM-29, подставка - 10 для предметных столиков - 11, 12, непрозрачные стенки - 7 отсеков - 6, нумерация отсеков - 9, вал вращения (1) - 35, блок вращения - 38, вал вращения (2) - 36, электромотор - 37, microUSB-16, каркас - 15;
- на фиг. 2 - представлен внешний вид «Устройства» (вид сверху), где 25 - портативная ЭВМ, сенсорный дисплей - 28, отсек для хранения - 34, кнопка включения - 5, microUSB-16;
- на фиг. 3 - представлена блок-схема работы заявленного устройства;
- на фиг. 4 - показан поперечный разрез «Устройства», где 1 - контейнер, 3 - штатив, 8 - отсеки, 4 - колбы, 10 - подставка, 7 - непрозрачные стенки, 23 - зона УФ излучения, 24 - зона ИК излучения, 37 - электромотор.
Все элементы «Устройства» находятся в конструктивно-функциональном единстве друг с другом. Конструктивное единство элементов заявленного «Устройства» обеспечивается тем, что они соединены друг с другом, а именно, на штативе - 3 размещены светодиоды УФ-8, ИК-22 и видимого - 30 излучения, ультрафиолетовые и инфракрасные лучи заполняют зоны - 23, 24, которые находятся на подвижной части непрозрачного контейнера - 1, эти лучи попадают на контрольный маркированный полимерный материал - 40 и на тестовый полимерный материал - 39, расположенные на предметных столиках - 11, 12, которые в свою очередь расположены на подставках - 10, вызывая флуоресценцию полимерных материалов - 39, 40, которые сравнивают между собой в автоматическом режиме, все записывается видеокамерами - 13, 14, предварительный сравнительный анализ проводит ЭВМ-25, пользуясь базой данных через приемопередающее устройство GSM-29, и на сенсорном дисплее - 28 выводится результат предварительного сравнительного анализа. Для питания ЭВМ-25, сенсорного дисплея - 28, приемопередающего устройства GSM-29 используется аккумулятор - 26. Все работает в автоматическом режиме, но при этом необходимо ватной палочкой – 18, смоченной в растворе - находящегося в пробирке - 4 с РН<7 и/или РН>7 собрать следы полимерных материалов - 39, оставленные на дорожной или иной поверхности и положить на предметный столик - 11, включив попеременно УФ-8, ИК-22 и видимой - 30 зоны излучения светодиоды.
В непрозрачном контейнере - 1 имеются две крышки - 2 и 34, которые служат защитой верхней части «Устройства» под которыми помещаются ватные палочки - 18, с крепежным элементами - 17 соответственно.
Контейнер - 1 состоит из каркаса - 15 и штор – 20, изготовленных из непрозрачного материала для предотвращения попадания световых лучей из внешней среды, а также чтобы УФ, ИК лучи и лучи видимой зоны спектра попадали на образцы - 39, 40, не рассеиваясь по всему объему контейнера. Между отсеками - 8 установлены непрозрачные стенки - 7. Образцы полимерных материалов - 39, 40 помещают на предметные столики 11, 12 при открытии отсеков - 9, используя ручки - 27 путем поднятия штор - 20. Включение и переключение ИК, УФ и видимого излучения, а также для смены светофильтров - 31 и 32 при помощи револьверов - 21 и 33 осуществляется с помощью ЭВМ-25, которая управляется при помощи сенсорного дисплея - 28 и специального программного обеспечения.
Револьверы - 21 и 33 используются для переключения светофильтров -31 и 32 в зонах ИК-23 и УФ-24 соответственно. Диоды видимой зоны спектра - 30 предназначены для освещения всех зон «Устройства» с целью контроля работы внутри него.
Для перемещения объектов полимерных материалов - 29, 40 из зоны УФ-24 в зону ИК-23 и обратно, используется электромотор - 37 соединенный с валом вращения (2) - 36, блоком вращения - 28 и валом вращения (1) - 35. Электромотор - 37 подключен к ЭВМ-25 и аккумулятору - 26 для вращения подвижной части «Устройства» и обеспечения его работы в автономном режиме.
После завершения процессов съемки, полученные результаты обрабатываются ЭВМ-25 в автоматическом режиме, оценивая цветность, степень флуоресценции, насыщенность и яркость изделий проводя предварительный сравнительный анализ, результаты которого выводятся на сенсорный дисплей - 28. После подтверждения специалистом правильности хода работы «Устройства», полученные результаты предварительного сравнительного анализа отправляются при помощи приемопередающего устройства - 29 в базу данных, а для оформления отчета о проделанной работе, результаты полученных данных могут быть переданы на рабочий компьютер специалиста при помощи microUSB-16 порта. MicroUSB-16 порт соединен с ЭВМ-25 и аккумулятором - 26. Используется как для передачи электронной информации, так и для зарядки аккумулятора - 26.
Таким образом, в результате совместного функционирования элементов всего «Устройства» обеспечивается обнаружение и идентификация следов маркированных полимерных материалов на обследуемых поверхностях, появилась возможность в режиме реального времени видеть наименование цвета в цифровом эквиваленте.
Наличие связей между элементами и взаимное расположение элементов выглядит следующим образом: на штативе закреплены светодиоды ПК, УФ и видимого излучения, на подвижной части контейнера расположены контрольные маркировочные и тестовые элементы, для сравнения цветов, имеется сенсорный дисплей, две видеокамера, портативная ЭВМ, приемопередающее устройство GSM, ПК и УФ-светофильтры, валы вращения, блок вращения, электромотор, аккумулятор, спецпрограмма ЭВМ, что позволяет автоматически проводить сравнительный анализ маркированных полимеров и выводить данные на дисплей.
Пример 1. Образец маркированного полимерного материала, изготовленный на основе: мас. ч. смокед-шита - 100, серы - 1,0, альтакса - 0,6, дифенилгуанидина - 3,0, окиси цинка - 5,0, стеариновой кислоты - 1,0 и
канальной газовой сажи - 50,0, маркированная композиция состоящая из полиэфира - 10 с молекулярной массой - 1000-0,5 и полиэфира - 20 с молекулярной массой - 2000-0,5, в соотношении 1:1 и содержащая α-нафтиламин - 0,02 г, после смешения на вальцах в течении 45 мин и вулканизации при 133°C сравнивали с образцами полимерных материалов без маркировки в результате после воздействия УФ-лучей цвет маркированного полимерного материала имел синюю окраску (RGB - 73, 55, 246 HSV - 246%, 78%, 96%).
Определив цвет, полученный при исследовании полимерного материала, а также интенсивность его, яркость, насыщенность, оттенок в цифрах, получаем ответ, что входит в состав маркирующей композиции, это ли автотранспортное средство находилось на месте происшествия, где изготовлен полимерный материал, когда изготовлена, кто производитель и кто покупатель, так вся цветовая гамма из большого набора флуоресцирующих веществ и их комбинаций находятся в базе данных и какое предприятие производит полимерный материал с определенным набором флуоресцирующих веществ.
Набор приборов, которые встроены в «Устройство» предназначены для исследования следов полимерной природы, в частности, маркированных полимерных материалов. Устройство предназначено для идентификации, оценки цветности флуоресценции, степени насыщенности и яркости маркированных объектов полимерной природы с флуоресцирующими добавками. Нужно сравнить два образца, один из которых контрольный, взятый с места происшествия, а другой образец, взятый с подозреваемой машины, сравнить цветность образцов полимерной природы, флуоресцирующих под действием УФ-лучей, оценить степень насыщенности и яркости цвета, на дисплее выводятся данные в цифрах. Исследуемые образцы помещаются на подставку в устройстве и видеоизображение выводится на монитор, выбираются соответствующе освещение и условия просмотра, все, что было не видно невооруженным глазом, теперь становится видимым.
Осмотр образцов производится сверху цифровой видеокамерой, встроенной в Устройство, обладающей фоточувствительным набором рецепторов, которые, как и сетчатка глаза, реагируют на красные, зеленые и синие части спектра. Комбинированная спектральная реакция камеры обычно выходит за рамки видимых ИК-диапазонов длин волн от 400 нм до 1000 нм, превышая возможности невооруженного глаза.
Исследование образцов включает выявление ряда характеристик, которые могут подтвердить или опровергнуть его сходство с контрольными образцами. Такое выявление возможно только при наличии достаточного визуального контраста при обследовании конкретного элемента (например цвет люминесцирующего образца) или выявления различия между двумя разными образцами (например, контрольный и объект с подозреваемого автомобиля - его шины).
Таким образом, цель использования видеоспектрального устройства в следующем:
1. При помощи камеры расширить спектральный отклик визуального поля ИК;
2. Максимально улучшать визуальный контраст выбранных элементов образцов путем создания соответствующих условий.
Условия освещения - определяются источникам света, геометрий освещения и оптическими фильтрами.
Условия осмотра - определяются оптическими фильтрами видеокамеры.
При нормальных условиях освещения образцы рассматриваются с использованием отраженного света, при этом визуальный контраст выявляется от значительных различий в отражательной способности поверхности образцов.
Более мелкие различия в отражении, не заметные невооруженному глазу, можно выявить, используя прожекторный или просмотровый свет, соответствующий вариациям в отражении спектра, например, используя просмотровый фильтр и/или расширенный спектральный отклик видеокамеры.
Поскольку образцы полимерной природы флуоресцируют различным цветом, так как в образцы при производстве тех или иных материалов: волокон, пластиков, полимерных материалов, взрывчатых веществ, вводим флуоресцирующие добавки, которые имеют различные цвета.
По цветам флуоресцирующих образцов происходит их идентификация. После запуска программы через экран камеры наводится прицел на любую точку в режиме реального времени, видимо название этого цвета и обозначение в цветовых координатах RGB или HSV. Любой цвет можно сохранить в библиотеке пользователя, которая находится в соседней вкладке. Сохраненный таким образом цвет можно просмотреть на весь экран или установить в качестве обоев на рабочий стол.
Устройство может оказаться полезным инструментом не только в арсенале профессиональных дизайнеров, модельеров, художников, криминалистов, но и всех обычных пользователей, которые хотят понять цвет, интенсивность, оттенок, какой цвет - R - красный, G - зеленый, B - синий, в конечном счете понять, что означает тот или иной цвет в цифровом эквиваленте.
Примеры с флуоресцирующими веществами.
Таким образом, использование автономного переносного устройства для идентификации полимерных материалов, выполненного в виде цилиндрического контейнера с крышкой, с лампами ультрафиолетового и инфракрасного излучения, расположенными в разных секциях, и расположенными по периферии ячейками, снабженного блоками регистрации люминесценции и блоками-анализаторами с приемопередающим устройством, обеспечивает возможность идентификации резин во внелабораторных условиях и повышение точности идентификации следовых полимерных материалов с возможностью оценки их цветности, степени флуоресценции, насыщенности и яркости изделий в числовом эквиваленте.