CN103134568A - 一种液面高度的检测方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液面高度的检测方法及其设备，其检测方法为：步骤10，将被测液体装入透明器皿；步骤20，将光源、摄像单元间隔布置于黑暗环境中并将透明器皿置于光源和摄像单元之间；步骤30，摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器；步骤40，处理器对图像数据进行处理：在被测液体所对应的图像区域中提取每一像素点的RGB三色中被吸收最少的其中一色值并取其平均值作为参考值，提取被吸收最多的一色值并取其平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到光源的衰减值，并将衰减值换算为被测液体之液面高度。其具有速度快、成本低、精度高的优点，特别适用于微量液体的液面检测，满足工业生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种液面高度的检测方法及其设备。
背景技术
酶联免疫吸附试验（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA），作为疾病检测的常规方法在实际中得到了广泛的应用。其基本原理是用于检测包被于固相板孔中的待测抗原(或抗体)。即用酶标记抗体，并将已知的抗原或抗体吸附在固相载体表面，使抗原抗体反应在固相载体表面进行，用洗涤法将液相中的游离成分洗除，最后通过酶作用于底物后显色来判断结果，颜色反应的深浅与待测抗原或抗体中相应抗体或抗原的量呈正比。
在实际中，常用的固相板为96孔酶联免疫吸附板（简称96孔酶标板），生产过程中，用带96个针头的包被机同时包被96孔板。由于包被液中是蛋白物质，其粘性会阻塞包被针，造成各反应孔中的包被液量不足而影响产品质量，因此检测各个反应孔中的包被液的量显得尤为重要，而包被液的量主要是通过检测包被液的液面高度来体现。
对于大容器内，液面检测的方法多种多样。有机械的方法，即在容器中加入漂浮物来指示液面的高度；或者是超声波，通过发射时间与接收时间的差，来判断液面的高度。但是这两种方法对于小容积液面的检测就无法达到要求的精度了。对于小容器，电子测量法常常采用电容，但电容精度不高，且当检测数量较多时，成本很高。或者采用激光设备进行检测，成本也极其高昂。且，采用以上方式进行检测时，若包被液含有气泡，则检测结果容易受气泡影响而不准确。
发明内容
本发明提供了一种液面高度的检测方法及其装置，其克服了背景技术的所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：一种液面高度的检测方法，其特征在于：它采用：能发出均匀RGB三色光的光源、一摄像单元、一处理器和一能容纳被测液体的透明器皿，摄像单元数据连接处理器，被测液体能吸收RGB三色光中的至少一色光；
其操作步骤如下：
步骤10，将被测液体通过自动加样器装入透明器皿；
步骤20，将光源、摄像单元间隔布置于黑暗环境中并将透明器皿置于光源和摄像单元之间；
步骤30，摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器；
步骤40，处理器对图像数据进行处理：在被测液体所对应的图像区域中提取每一像素点的RGB三色值中吸收最少的其中一色值，并取其平均值作为参考值，提取被吸收最多的一色值，并取其平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到衰减值。
步骤50，处理器将衰减值转换为被测液体之实际体积，并通过被测液体之实际体积换算为被测液体之液面高度。
一较佳实施例之中：在步骤40中，选取被测液体所对应的图像区域的中心区域中的N个像素点，提取每一像素点的RGB三色中被吸收最少的其中一色值，并将N个像素点中吸收最少的其中一色值之和除以N得到吸收最少的其中一色值的平均值作为参考值；在该中心区域提取每一像素点的RGB三色中被吸收的一色值，并将N个像素点中被吸收的一色值之和除以N得到被吸收的一色值的平均值作为被测值。
一较佳实施例之中：在步骤50中，先取一部分的待测液体，通过手动加样器将该部分的待测液体精确地分为体积不同的若干份并分别装入相同的多个透明器皿中，重复步骤20、步骤30和步骤40并人工记录不同液体体积对应的衰减值，再通过记录的液体体积和衰减值绘制出液体体积-衰减值的标准曲线，并将该标准曲线输入处理器，处理器通过查询标准曲线中的衰减值进而转换出待测液体的实际体积。
一较佳实施例之中：还包括步骤60，处理器将被测液体之液面高度与参考阈值范围进行比较，若被测液体之液面高度处于参考阈值范围内则该液面高度为合格；若被测液体之液面高度不处于参考阈值范围内则该液面高度为不合格并对不合格的透明器皿进行标记。
一较佳实施例之中：在步骤20中，采用一能避免外界杂光影响的装置，将光源与摄像单元间隔设置于该装置内且相对应，将透明器皿置于光源与摄像单元之间。
一较佳实施例之中：所述透明器皿为具有多个小孔的酶联免疫吸附板，被测液体置于每一小孔中。
一较佳实施例之中：在步骤10中，自动加样器采用包被机将被测液体包被至每一小孔中。
一较佳实施例之中：摄像单元采用工业相机，处理器采用计算机。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：一种液面高度的检测设备，其特征在于：其包括一不透光且中空的装置、一光源、一摄像单元和一处理器，所述光源与摄像单元间隔设置于装置内且相对应，所述摄像单元数据连接处理器，且所述装置设有至少一贯穿孔，所述贯穿孔位于光源和摄像单元之间。
一较佳实施例之中：所述装置包括一底座和一固接在底座之上的通筒，所述光源设置于底座内，所述摄像单元设置于通筒之顶端部，所述贯穿孔开设在通筒之底端部。
一较佳实施例之中：所述贯穿孔个数设为二个且前后间隔布置，另设有一滑轨，所述滑轨的一端伸入二贯穿孔并伸出通筒外。
一较佳实施例之中：所述光源包括导光板和装接在导光板的发光体。
一较佳实施例之中：所述光源包括导光板和装接在导光板的发光体。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.通过摄像单元对透明器皿拍照并将图像数据传送给处理器，处理器对图像进行处理，该方法所采用的装置简单，相比激光检测仪的成本的高昂，该检测方法适合在生产线中广泛使用；且速度快，整个检测及处理过程只需1.5S，具有很高的时效性，满足工业生产的要求；同时，在被测液体所对应的图像区域中提取平均值作为参考值或者被测值，能消除由于光源光强的微弱差距导致光源透过被测液体后光强的差别，使计算结果更加准确；且，采用被测液体能吸收某一波长（即某一颜色）的光的特性，将该特性通过像素的RGB三色中某一色光的衰减值来体现，而气泡或其他杂质不会吸收该色光，进而能换算成被测液体的实际高度，避免被测液体中含有气泡或其他杂质而导致的计算结果的不准确，特别适用于微量液体的液面检测。
2.摄像单元采用工业相机，由于工业相机噪声小，稳定性高，使得检测结果更加准确。
3.透明器皿为具有多个小孔的酶联免疫吸附板，使得一次能检测多个孔中的液面的高度，节约时间。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的一种液面高度的检测设备的整体结构示意图。
图2绘示了一较佳实施例的一种液面高度的检测设备的剖视示意图。
图3绘示了酶联免疫吸附板的结构示意图。
具体实施方式
一种液面高度的检测方法一较佳实施例，所述的一种液面高度的检测方法，它采用：能发出均匀且RGB三色数值相同的光的光源、一摄像单元、一处理器和一能容纳被测液体的透明器皿，摄像单元数据连接处理器，被测液体能吸收RGB三色光中的其中一色光。
本实施例中，摄像单元采用工业相机，处理器采用计算机。
其操作步骤如下：
步骤10，将被测液体通过自动加样器装入透明器皿；本实施例中，所述透明器皿为多孔的酶联免疫吸附板，被测液体置于每一小孔中。本实施例中，自动加样器采用包被机将被测液体包被至每一小孔中。
步骤20，将光源、摄像单元间隔布置于黑暗环境中并将透明器皿置于光源和摄像单元之间；本实施例中，在步骤20中，采用一不透光的筒体和与筒体相连接的底座，将光源置于底座内且位于该筒体之正下方，将摄像单元置于该筒体之正上方，将透明器皿置于底座和筒体之间。
步骤30，摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器；
步骤40，处理器对图像数据进行处理：在被测液体所对应的图像区域中提取每一像素点的RGB三色值中吸收最少的其中一色值，并取其平均值作为参考值，提取被吸收最多的一色值，并取其平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到衰减值。本实施例中，在步骤40中，选取被测液体所对应的图像区域的中心区域中的N个像素点，提取每一像素点的RGB三色中被吸收最少的其中一色值，并将N个像素点中吸收最少的其中一色值之和除以N得到吸收最少的其中一色值的平均值作为参考值；在该中心区域提取每一像素点的RGB三色中被吸收的一色值，并将N个像素点中被吸收的一色值之和除以N得到被吸收的一色值的平均值作为被测值。
步骤50，处理器将衰减值转换为被测液体之实际体积，并通过被测液体之实际体积换算为被测液体之液面高度。本实施例中，在步骤50中，由于手动加样器由人工操作，比自动加样器的定量加样更加精准，所以，先取一部分的待测液体，通过手动加样器将该部分的待测液体精确地分为体积不同的若干份并分别装入相同的多个透明器皿中，重复步骤20、步骤30和步骤40并人工记录不同液体体积对应的衰减值，再通过记录的液体体积和衰减值绘制出液体体积-衰减值的标准曲线，并将该标准曲线输入处理器，处理器将该标准曲线作为参考，通过查询标准曲线中的衰减值进而转换出待测液体的实际体积，再通过数学公式将待测液体的实际体积换算为待测液体的液面高度。
步骤60，处理器将被测液体之液面高度与参考阈值范围进行比较，若被测液体之液面高度处于参考阈值范围内则该液面高度为合格；若被测液体之液面高度不处于参考阈值范围内则该液面高度为不合格并对不合格的透明器皿进行标记。
具体应用方案：
光源采用能发出均匀且RGB三色数值相同的白光、摄像单元采用工业相机、处理器采用计算机、透明器皿为96孔酶联免疫吸附板，被测液体能吸收RGB三色光中的G光而不吸收R光和B光。
先取一部分的待测液体，通过手动加样器将该部分的待测液体精确地分为体积不同的若干份并分别装入相同的多个透明器皿中，采用一不透光的装置，将光源与摄像单元间隔设置于装置内且相对应，将透明器皿置于光源与摄像单元之间。摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器，该图像上也分别对应有96个孔的影像。处理器对图像数据进行处理：在每一个孔中的被测液体所对应的影像的中心区域，该中心区域为以每一个小孔的中心为圆心、以一定的数值为半径所构成的圆形区域，该中心区域具有N个像素点，分别提取每一像素点的R色值，并将N个像素点的R色值之和除以N得到R色值的平均值作为参考值；在该中心区域提取每一像素点的G色值，并将N个像素点的G色值之和除以N得到G色值的平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到G色值的衰减值。并人工记录不同液体体积对应的衰减值，再通过记录的液体体积和衰减值绘制出液体体积-衰减值的标准曲线，并将该标准曲线输入处理器。
实际生产过程中，其操作步骤如下：
步骤10，采用包被机将被测液体包被至96个小孔中。
步骤20，将光源与摄像单元间隔设置于不透光的装置内且相对应，将透明器皿置于光源与摄像单元之间。
步骤30，摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器，该图像上也分别对应有96个孔的影像。
步骤40，处理器对图像数据进行处理：在每一个孔中的被测液体所对应的影像的中心区域，该中心区域可以包括以每一个小孔的中心为圆心、以一定的数值为半径所构成的圆形区域，该中心区域具有N个像素点，分别提取每一像素点的R色值，并将N个像素点的R色值之和除以N得到R色值的平均值作为参考值；在该中心区域提取每一像素点的G色值，并将N个像素点的G色值之和除以N得到G色值的平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到G色值的衰减值。
根据被测液体之吸收光的特性，可以将参考值设为B色值或者G色值，将被测值设为R色值，不以此为限。
步骤50，处理器将该标准曲线作为参考，通过查询标准曲线中的衰减值进而转换出待测液体的实际体积，再通过数学公式将待测液体的实际体积换算为待测液体的液面高度。
步骤60，处理器将被测液体之液面高度与参考阈值范围进行比较，若被测液体之液面高度处于参考阈值范围内则该液面高度为合格；若被测液体之液面高度不处于参考阈值范围内则该液面高度为不合格并对不合格的透明器皿进行标记。
请查阅图1至图3，一种液面高度的检测设备的一较佳实施例，所述的一种液面高度的检测设备，其包括一不透光且中空的装置、一光源、一摄像单元300、一处理器和被检测的96孔酶联免疫吸附板400。
所述光源与摄像单元300间隔设置于装置内且相对应，所述摄像单元300数据连接处理器，且所述装置设有至少一贯穿孔800，所述贯穿孔800位于光源和摄像单元300之间。
本实施例中，所述装置包括一底座100和一固接在底座100之上的通筒200，所述光源设置于底座100内，所述摄像单元300设置于通筒200之顶端部，所述贯穿孔800开设在通筒200之底端部。
本实施例中，所述贯穿孔800个数设为二个且前后间隔布置，另设有一滑轨500，所述滑轨500的一端伸入二贯穿孔800并伸出通筒200外。
本实施例中，所述光源包括导光板600和装接在导光板600的发光体。
本实施例中，所述底座100还装设一透明的挡板700，所述挡板700位于导光板600之上，该挡板700起到保护导光板600的作用。
本实施例中，该装置还包括一用于对不合格的96孔酶联免疫吸附板400进行标记的标记单元900，所述标记单元900信号连接处理器。该标记单元900可以为一由电磁阀控制的油性笔，该油性笔装接在通筒200之底端部且该油性笔之笔头朝向96孔酶联免疫吸附板400。或者，根据需要，也可采用在不合格的96孔酶联免疫吸附板400喷注油漆，不以此为限。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (12)
1.一种液面高度的检测方法，其特征在于：它采用：能发出均匀RGB三色光的光源、一摄像单元、一处理器和一能容纳被测液体的透明器皿，摄像单元数据连接处理器，被测液体能吸收RGB三色光中的至少一色光；
其操作步骤如下：
步骤10，将被测液体通过自动加样器装入透明器皿；
步骤20，将光源、摄像单元间隔布置于黑暗环境中并将透明器皿置于光源和摄像单元之间；
步骤30，摄像单元对透明器皿进行拍照并将图像数据传输至处理器；
步骤40，处理器对图像数据进行处理：在被测液体所对应的图像区域中提取每一像素点的RGB三色值中吸收最少的其中一色值，并取其平均值作为参考值，提取被吸收最多的一色值，并取其平均值作为被测值，以参考值减去被测值得到衰减值。
步骤50，处理器将衰减值转换为被测液体之实际体积，并通过被测液体之实际体积换算为被测液体之液面高度。
2.根据权利要求1所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：在步骤40中，选取被测液体所对应的图像区域的中心区域中的N个像素点，提取每一像素点的RGB三色中被吸收最少的其中一色值，并将N个像素点中吸收最少的其中一色值之和除以N得到吸收最少的其中一色值的平均值作为参考值；在该中心区域提取每一像素点的RGB三色中被吸收的一色值，并将N个像素点中被吸收的一色值之和除以N得到被吸收的一色值的平均值作为被测值。
3.根据权利要求1所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：在步骤50中，先取一部分的待测液体，通过手动加样器将该部分的待测液体精确地分为体积不同的若干份并分别装入相同的多个透明器皿中，重复步骤20、步骤30和步骤40并人工记录不同液体体积对应的衰减值，再通过记录的液体体积和衰减值绘制出液体体积-衰减值的标准曲线，并将该标准曲线输入处理器，处理器通过查询标准曲线中的衰减值进而转换出待测液体的实际体积。
4.根据权利要求1所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：还包括步骤60，处理器将被测液体之液面高度与参考阈值范围进行比较，若被测液体之液面高度处于参考阈值范围内则该液面高度为合格；若被测液体之液面高度不处于参考阈值范围内则该液面高度为不合格并对不合格的透明器皿进行标记。
5.根据权利要求2所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：在步骤20中，采用一能避免外界杂光影响的装置，将光源与摄像单元间隔设置于该装置内且相对应，将透明器皿置于光源与摄像单元之间。
6.根据权利要求2所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：所述透明器皿为具有多个小孔的酶联免疫吸附板，被测液体置于每一小孔中。
7.根据权利要求6所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：在步骤10中，自动加样器采用包被机将被测液体包被至每一小孔中。
8.根据权利要求2所述的一种液面高度的检测方法，其特征在于：摄像单元采用工业相机，处理器采用计算机。
9.一种液面高度的检测设备，其特征在于：其包括一不透光且中空的装置、一光源、一摄像单元和一处理器，所述光源与摄像单元间隔设置于装置内且相对应，所述摄像单元数据连接处理器，且所述装置设有至少一贯穿孔，所述贯穿孔位于光源和摄像单元之间。
10.根据权利要求9所述的一种液面高度的检测设备，其特征在于：所述装置包括一底座和一固接在底座之上的通筒，所述光源设置于底座内，所述摄像单元设置于通筒之顶端部，所述贯穿孔开设在通筒之底端部。
11.根据权利要求10所述的一种液面高度的检测设备，其特征在于：所述贯穿孔个数设为二个且前后间隔布置，另设有一滑轨，所述滑轨的一端伸入二贯穿孔并伸出通筒外。
12.根据权利要求9所述的一种液面高度的检测设备，其特征在于：所述光源包括导光板和装接在导光板的发光体。
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