動(dòng)態(tài)液體顏色變化機(jī)器視覺(jué)識(shí)別傳感系統(tǒng)設(shè)計(jì)

權(quán)建軍，穆海超，楊 博

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子電氣工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

在“HJ 828-2017水質(zhì)化學(xué)需氧量的測(cè)定重鉻酸鹽法”測(cè)定水質(zhì)COD[1]的滴定過(guò)程中，使用重鉻酸鉀、硫酸汞、濃硫酸等有毒有害的危險(xiǎn)性物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)操作人員長(zhǎng)時(shí)間與這些試劑存在多次接觸，威脅到操作人員的健康[2]。為了解決此問(wèn)題，有必要引入機(jī)器視覺(jué)采用自動(dòng)化測(cè)量方法。

隨著化學(xué)滴定反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的離子成分發(fā)生變化，使得溶液顏色會(huì)經(jīng)歷棕黃、藍(lán)、綠色、紅褐等顏色。為了化學(xué)反應(yīng)混勻，要對(duì)化學(xué)溶液滴定進(jìn)行搖動(dòng)。但是由于搖動(dòng)，使得溶液出現(xiàn)旋渦，并且光紋較大，顏色識(shí)別困難。并且化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，顯色劑硫酸亞鐵銨的多少，重鉻酸鉀量的精度、滴定混勻的程度、瓶子的一致性等，都對(duì)化學(xué)反應(yīng)的顏色有一定的影響。本項(xiàng)目基于機(jī)器視覺(jué)，設(shè)計(jì)一種動(dòng)態(tài)液體顏色變化識(shí)別傳感系統(tǒng)，對(duì)搖動(dòng)的滴定溶液的動(dòng)態(tài)液體顏色變化進(jìn)行測(cè)定，并與設(shè)定的特定顏色閾值進(jìn)行比較匹配，進(jìn)而掌握滴定的進(jìn)程，調(diào)節(jié)滴定的速度，達(dá)到準(zhǔn)確、快速測(cè)量COD的目的。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 GY33顏色傳感模塊

GY33顏色傳感模塊是一款全彩色顏色傳感器，包括ST的MCU, TCS4725RGB感應(yīng)芯片和2個(gè)白光LED燈，能在一定的范圍內(nèi)檢測(cè)和測(cè)量幾乎所有的可見(jiàn)光。并且自帶有UART串口和IIC接口，可通過(guò)外部單片機(jī)按指定幀格式給模塊發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)設(shè)定波特率、進(jìn)行白平衡、配置LED亮度、設(shè)定測(cè)試幀間隔時(shí)間等。模塊幀間隔時(shí)間最短為23mS,測(cè)量結(jié)果是以指定的幀格式給出R、G、B的顏色值，并具有幀校驗(yàn)功能。……