CN215678251U - 一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，包括平行光源、颜色识别传感器、电动滴定器、毛玻璃屏、参比光束偏转棱镜、测试光束偏转棱镜、参比样品池、测试样品池、第一矩形平面镜、第二矩形平面镜、控制电动滴定器滴定的控制处理器、用于带动第一矩形平面镜转动的转动装置、用于固定第二矩形平面镜的固定装置；使用光学系统将直射光图像转换成投射在毛玻璃屏上的平面图像，然后通过传感器采集毛玻璃屏上的平面图像，最后使用控制处理器进行人眼仿真识别。

Description

一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统

技术领域

本实用新型涉及酸碱中和的技术领域，尤其涉及到一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统。

背景技术

酸碱中和滴定是化学分析中的重要方法之一，主要有容量滴定法和电位滴定法。

容量滴定法是依靠指示剂颜色变化来指示滴定终点，测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。实验数据不仅会环境光线影响，也与操作人员对颜色的敏感度和健康状况有关。因此存在较多偶然因素影响到实验数据的准确性。

电位滴定法(potentiometric titration)是在滴定过程中通过测量电位变化以确定滴定终点的方法，电位滴定法是靠电极电位的突跃来指示滴定终点。在滴定到达终点前后，滴液中的待测离子浓度会剧烈变化2个以上数量级，引起电位的突跃，被测成分的含量仍然通过消耗滴定剂的量来计算。但电位滴定法对于不同的被测样品离子必须选择不同的电极。电极不仅价格高，而且保存与校准要求也很高。

当前用于溶液颜色识别的技术准确性较低，没有用于容量滴定法的主要原因是：1.样品溶液的透明度是动态变化的，这将导致图像亮度的变化，进而影响颜色的检查数据；2.因容量滴定法检测过程中，样品溶液在搅拌器作用下不断运动，其光学特性会发生变化；3.人眼对颜色的判断是对观察区域颜色、亮度的综合判断，而且人眼的视觉暂留作用可以主动对快速波动的图像进行平均处理，而颜色传感器是对某一点的颜色数据检测。4.颜色传感器对直射光源检测时因同一光源不同位置的亮度差异过大，导致检测数据误差很大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能消除环境、人员差异造成的实验误差、酸碱中和精度高的基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为：

一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，包括平行光源、颜色识别传感器、电动滴定器、毛玻璃屏、参比光束偏转棱镜、测试光束偏转棱镜、参比样品池、测试样品池、第一矩形平面镜、第二矩形平面镜、控制电动滴定器滴定的控制处理器、用于带动第一矩形平面镜转动的转动装置、用于固定第二矩形平面镜的固定装置；

其中，所述平行光源、颜色识别传感器、毛玻璃屏、参比光束偏转棱镜、测试光束偏转棱镜、参比样品池、测试样品池、第二矩形平面镜处于同一水平面；

所述参比样品池、测试样品池并行排列，毛玻璃屏置于颜色识别传感器和参比样品池、测试样品池之间；

所述参比光束偏转棱镜置于毛玻璃屏和参比样品池之间，而测试光束偏转棱镜置于毛玻璃屏和测试样品池之间，通过参比光束偏转棱镜和测试光束偏转棱镜将参比样品池和测试样品池的透射光投射在毛玻璃屏的同一区域；

所述转动装置和固定装置处在同一水平面，且该水平面与参比样品池和测试样品池所处的水平面的高度不同；

所述第一矩形平面镜安装在转动装置上，而第二矩形平面镜安装在固定装置上；

所述平行光源安装在第二矩形平面镜的一侧；

当第一矩形平面镜由转动装置带动至第二矩形平面镜所处高度时，第一矩形平面镜与第二矩形平面镜平行，且第一矩形平面镜位于平行光源和第二矩形平面镜之间，此时的第一矩形平面镜将平行光源射出的光反射到参比样品池，形成第一光路；

当第一矩形平面镜由转动装置带动离开第二矩形平面镜所处高度时，平行光源射出的光直接到达第二矩形平面镜，由第二矩形平面镜将光反射到测试样品池，形成第二光路；

所述电动滴定器安装在测试样品池上方；

所述控制处理器分别与颜色识别传感器、电动滴定器、转动装置电连接。

进一步地，由于数码摄像头彩色图像传感器内部集成了数百万个图像传感器像素元，通过外部镜头可以高速采集较大面积的图像信号，适合大面积非均匀彩色图像采集，因此在考虑到容量滴定法终点的判断是基于对样品容器大面积范围的颜色判断的情况下，选择数码摄像头彩色图像传感器作为颜色识别传感器。

进一步地，所述转动装置包括电机和电机输出轴；

所述固定装置为轴承座；

所述电机与控制处理器连接；

所述电机输出轴的一端与电机连接，另一端与轴承座连接；

所述第一矩形平面镜安装在电机输出轴上，而第二矩形平面镜安装在轴承座上；

所述平行光源射出的光的射出方向与电机输出轴的延伸方向一致。

进一步地，所述第一矩形平面镜的镜面与电机输出轴、以及第二矩形平面镜的镜面与轴承座的中心轴输出轴轴线的夹角均为45度。

与现有技术相比，本方案原理及优点如下：

本方案使用光学系统将直射光图像转换成投射在毛玻璃屏上的平面图像，然后通过传感器采集毛玻璃屏上的平面图像，最后使用控制处理器进行人眼仿真识别。

具体地，考虑到容量滴定法终点的判断是基于对样品容器大面积范围的颜色判断，本方案采用数码摄像头彩色图像传感器作为颜色识别传感器；而且，通过颜色识别传感器进行图像采集，使用控制处理器进行人眼仿真识别，消除了操作人员个体差异带来的影响。

而考虑到光线亮度对颜色识别传感器检测到的R、G、B三种颜色测量值的影响，本方案采用双路比色的检测方式进行自动滴定，从而消除环境光线的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统的结构示意图(省略了电动滴定器和控制处理器)；

图2为本实用新型一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统中控制处理器和颜色识别传感器、电动滴定器、电机的连接示意图；

图中标记：

1-平行光源；2-颜色识别传感器；3-电动滴定器；4-毛玻璃屏；5-参比光束偏转棱镜；6-测试光束偏转棱镜；7-参比样品池；8-测试样品池；9-第一矩形平面镜；10-第二矩形平面镜；11-转动装置；12-固定装置；13-控制处理器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明：

如图1所示，本实用新型实施例所述的一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，包括平行光源1、颜色识别传感器2、电动滴定器3、毛玻璃屏4、参比光束偏转棱镜5、测试光束偏转棱镜6、参比样品池7、测试样品池8、第一矩形平面镜9、第二矩形平面镜10、控制电动滴定器3滴定的控制处理器13、用于带动第一矩形平面镜9转动的转动装置11、用于固定第二矩形平面镜10的固定装置12。

具体地，颜色识别传感器2采用数码摄像头彩色图像传感器。

转动装置11包括电机和电机输出轴，固定装置12为轴承座。

其中，所述平行光源1、数码摄像头彩色图像传感器、毛玻璃屏4、参比光束偏转棱镜5、测试光束偏转棱镜6、参比样品池7、测试样品池8、第二矩形平面镜10处于同一水平面。

参比样品池7、测试样品池8并行排列，毛玻璃屏4置于颜色识别传感器2和参比样品池7、测试样品池8之间。

参比光束偏转棱镜5置于毛玻璃屏4和参比样品池7之间，而测试光束偏转棱镜6置于毛玻璃屏4和测试样品池8之间，通过参比光束偏转棱镜5和测试光束偏转棱镜6将参比样品池7和测试样品池8的透射光投射在毛玻璃屏4的同一区域。

电机输出轴的一端与电机连接，另一端与轴承座连接，该三者所处的水平面低于参比样品池7和测试样品池8所处的水平面。

第一矩形平面镜9安装在电机输出轴上，而第二矩形平面镜10安装在轴承座上；第一矩形平面镜9的镜面与电机输出轴、以及第二矩形平面镜10的镜面与轴承座的中心轴输出轴轴线的夹角均为45度。

平行光源1安装在第二矩形平面镜10的一侧，平行光源1射出的光的射出方向与电机输出轴的延伸方向一致。

当第一矩形平面镜9由转动装置11带动至第二矩形平面镜10所处高度时，第一矩形平面镜9与第二矩形平面镜10平行，且第一矩形平面镜9位于平行光源1和第二矩形平面镜10之间，此时的第一矩形平面镜9将平行光源1射出的光反射到参比样品池7，形成第一光路。

当第一矩形平面镜9由转动装置11带动离开第二矩形平面镜10所处高度时，平行光源1射出的光直接到达第二矩形平面镜10，由第二矩形平面镜10将光反射到测试样品池8，形成第二光路。

电动滴定器3安装在测试样品池8上方。

如图2所示，控制处理器13分别与颜色识别传感器2、电动滴定器3、电机电连接。

本实施例的工作原理如下：

开始时，平行光源1射出光线，控制处理器13发送驱动信号给电机，由电机带动第一矩形平面镜9循环转动，当第一矩形平面镜9转动至第二矩形平面镜10所处高度时，第一矩形平面镜9将平行光源1射出的光线反射至参比样品池7(平行光源1射出的光因第一矩形平面镜9遮挡，到达不了第二矩形平面镜10)。当第一矩形平面镜9转动离开第二矩形平面镜10所处高度时，平行光源1射出的光直接到达第二矩形平面镜10，由第二矩形平面镜10将光反射到测试样品池8。从而保证进入参比样品池7和测试样品池8的光源成份以及强度的一致性。

当第一、二光路的光分别反射至参比样品池7和测试样品池8时均发生透射，而参比光束偏转棱镜5和测试光束偏转棱镜6则分别将参比样品池7和测试样品池8的透射光投射在毛玻璃屏4的同一区域。

过程中，数码摄像头彩色图像传感器采集投射在毛玻璃屏4上的参比样品池7和测试样品池8的透射光中的颜色值，并将颜色值发送给控制处理器13，控制处理器13根据接收到的颜色信号R、G、B值动态控制电动滴定器3加入测试样品池8的标准溶液的速度。

当控制处理器13检测到参比样品池7和测试样品池8的像中的颜色信号R、G、B达到设定差值(实验误差)范围时，控制处理器13控制电动滴定器3停止滴定，最后将本次标准溶液使用量数据和日期等与实验相关数据传输的上位机存入实验报告数据库。

以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，其特征在于，包括平行光源(1)、颜色识别传感器(2)、电动滴定器(3)、毛玻璃屏(4)、参比光束偏转棱镜(5)、测试光束偏转棱镜(6)、参比样品池(7)、测试样品池(8)、第一矩形平面镜(9)、第二矩形平面镜(10)、控制电动滴定器(3)滴定的控制处理器(13)、用于带动第一矩形平面镜(9)转动的转动装置(11)、用于固定第二矩形平面镜(10)的固定装置(12)；

其中，所述平行光源(1)、颜色识别传感器(2)、毛玻璃屏(4)、参比光束偏转棱镜(5)、测试光束偏转棱镜(6)、参比样品池(7)、测试样品池(8)、第二矩形平面镜(10)处于同一水平面；

所述参比样品池(7)、测试样品池(8)并行排列，毛玻璃屏(4)置于颜色识别传感器(2)和参比样品池(7)、测试样品池(8)之间；

所述参比光束偏转棱镜(5)置于毛玻璃屏(4)和参比样品池(7)之间，而测试光束偏转棱镜(6)置于毛玻璃屏(4)和测试样品池(8)之间，通过参比光束偏转棱镜(5)和测试光束偏转棱镜(6)将参比样品池(7)和测试样品池(8)的透射光投射在毛玻璃屏(4)的同一区域；

所述转动装置(11)和固定装置(12)处在同一水平面，且该水平面与参比样品池(7)和测试样品池(8)所处的水平面的高度不同；

所述第一矩形平面镜(9)安装在转动装置(11)上，而第二矩形平面镜(10)安装在固定装置(12)上；

所述平行光源(1)安装在第二矩形平面镜(10)的一侧；

当第一矩形平面镜(9)由转动装置(11)带动至第二矩形平面镜(10)所处高度时，第一矩形平面镜(9)与第二矩形平面镜(10)平行，且第一矩形平面镜(9)位于平行光源(1)和第二矩形平面镜(10)之间，此时的第一矩形平面镜(9)将平行光源(1)射出的光反射到参比样品池(7)，形成第一光路；

当第一矩形平面镜(9)由转动装置(11)带动离开第二矩形平面镜(10)所处高度时，平行光源(1)射出的光直接到达第二矩形平面镜(10)，由第二矩形平面镜(10)将光反射到测试样品池(8)，形成第二光路；

所述电动滴定器(3)安装在测试样品池(8)上方；

所述控制处理器(13)分别与颜色识别传感器(2)、电动滴定器(3)、转动装置(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，其特征在于，所述颜色识别传感器(2)为数码摄像头彩色图像传感器。

3.根据权利要求1所述的一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，其特征在于，所述转动装置(11)包括电机和电机输出轴；

所述固定装置(12)为轴承座；

所述电机与控制处理器(13)连接；

所述电机输出轴的一端与电机连接，另一端与轴承座连接；

所述第一矩形平面镜(9)安装在电机输出轴上，而第二矩形平面镜(10)安装在轴承座上；

所述平行光源(1)射出的光的射出方向与电机输出轴的延伸方向一致。

4.根据权利要求3所述的一种基于颜色识别的酸碱中和自动滴定系统，其特征在于，所述第一矩形平面镜(9)的镜面与电机输出轴、以及第二矩形平面镜(10)的镜面与轴承座的中心轴输出轴轴线的夹角均为45度。

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