[发明专利]监测液体液面高度变化、气泡或固体运动的方法及装置

说明书

本申请公开了一种监测实验室透明化学实验装置中液体液面高度变化、气泡或固体运动的方法及拍摄装置，基于图像识别对从外部拍摄的图像进行分析、监测装置中液面变化、产生气泡的现象、溶液中固体的运动；通过拍摄获取装置中物料的图像，对图像进行预处理后得到修正后图像，然后提取图像特征，获取液面位置、气泡及固体的运动轨迹等信息，为进一步发展以图像识别为基础对透明化学实验装置中的实验现象进行智能监测提供了思路和依据。

技术领域

本申请属于智能监测技术领域，具体涉及一种监测实验室透明化学实验装置液体液面高度变化、气泡或固体运动的方法及拍摄装置。

技术背景

化学反应是指分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新分子的过程。在反应中常伴有放热、吸热、发光、变色、产生沉淀、生成液体、气体等实验现象。分离过程是指在化工、制药、石油、染料、生化、食品等工业生产过程及实验室中物料分离、加热冷却，液体萃取，气体吸收等物理变化过程。因此，根据定义可将化学反应与分离过程中伴随产生的实验现象分为4种：(1)液面的升降；(2)气泡的产生；(3)固体的运动；(4)颜色的变化。目前实验室涉及到化学反应、分离过程的微型化学实验通常是人工实施并监控整个实验过程，对于时间跨度大的化学反应或分离过程，这种方式存在人力成本高、容易失误，不方便等不足。本申请提出一种利用图像识别的方法监测实验室中微型化学反应、分离设备中的液位、气泡、固体颗粒的运动等实验现象，从而实现对实验室小型或微型装置中实验过程的智能监控。

目前的大型化工生产及中试装置中常常使用液位计获取液体的位置信息，液位计的类型有音叉振动式、磁浮式、压力式、超声波、声呐波，磁翻板、雷达等。具有结构简单、安装与维护方便、寿命长的优点，但同时也存在容易引入杂质，不适合用于腐蚀性强、黏稠度较高，有危险性的介质等问题。由于存在上述缺点且实验室的小型装置难以安装浸入式液位计，人工监测液位误差大。

当前关于气泡的监测多应用于液压管路中，CN202010451866.X公开了一种通过非接触液压管路的方式，将输入传感电极和输出传感电极贴附于液压管路上，根据输出传感电极输出的电压计算液压管路内阻抗，从而判定液压管路内是否有气泡存在，实现了对液压管路内的气泡情况的实时有效监控。CN202010978204.8公开了一种用于监测电子设备的电池内气泡的装置及方法，通过接收超声波信号，根据声强信息确定电池内的气泡体积并判断气泡体积是否大于设定阈值，然后在确定的气泡体积大于设定阈值时通过电子设备进行危险提醒。

CN202110260386.X公开了一种气泡尺寸监测方法及装置，基于包括依次连接的特征提取网络、特征融合网络以及多维注意力网络SCR-DET模型实现对气泡的检测，其使用图像法监测气泡的思路与本申请专利类似，但该申请专利目的是为了监测实验装置中气泡大小，并不适合于监测气泡的产生及其运动轨迹，但并非为监测微型化学反应、分离设备中气泡的运动变化。

因此，现有技术中缺乏实时监测实验室中微型化学反应、分离设备中液面的位置变化、产生气泡的现象及溶液中固体的运动的装置及方法。

发明内容

本申请的目的在于提供一种监测实验室微型化学实验装置中液体液面高度变化、气泡或固体运动的方法及拍摄装置，基于图像识别对从外部拍摄的图像进行分析、监测实验室透明化学装置中液面变化、产生气泡的现象、溶液中固体的运动；通过拍摄装置获取图像，对图像进行预处理后得到修正后图像，然后提取图像特征，获取液面位置、气泡及固体的运动轨迹等信息，为进一步发展以图像识别为基础对透明化学实验装置中的实验现象进行智能监测提供了思路和依据。