针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法

技术领域

本发明涉及加工萃取技术领域，具体为针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法。

背景技术

萃取，又称溶剂萃取或液液萃取，亦称抽提，是利用系统中组分在溶剂中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。即，是利用物质在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。广泛应用于化学、冶金、食品等工业，通用于石油炼制工业。另外将萃取后两种互不相溶的液体分开的操作，叫做分液，虽然萃取经常被用在化学试验中，但它的操作过程并不造成被萃取物质化学成分的改变(或说化学反应)，所以萃取操作是一个物理过程。

在实验人员操作的研发过程中，被萃取物加入某种萃取剂混合，静置后不确定是否能达到显著的分液面或形成乳化现象。实验人员可以由肉眼观察，判断属于以上哪种情况并按判断结果对策处理。实验室自动化系统要求无人化可以自动AI优化判断以上情况并自动执行萃取，中断，继续静置，乳化处理操作。现有的萃取工作不便与确定液体的萃取状态，因此本发明提供了针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态AI视觉自动判断方法和装置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，解决了上述背景技术中提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明提供如下技术方案：针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，包括加工萃取，其特征在于：包括盛放待萃取样品的萃取瓶10、盛放吸出萃取液的萃取收集瓶15，移液单元包括：吸入萃取液的长针7，带动长针7的Z轴电动移动单元5，吐出萃取液的长针14，带动长针14的Z轴电动移动单元13，连接针7和针14的液体管路，接入管路的液体泵8，X轴电动直线单元6，电气控制模块4、相机及光源模块1，2带动相机模块上下移动的电动直线单元3，磁力搅拌单元12，所述萃取瓶定位放置在带有磁力搅拌器12的支架上。瓶内预先放入搅拌磁子11。所述像机模块固定在所述电动直线单元上；所述相机及光源模块，设置在所述萃取瓶的外侧，用于获取所述萃取瓶内部液体的图像数据。该针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，通过电气控制模块自动控制萃取样品搅拌静置一定时间后，相机模块由程序控制自动自上而下移动，定时获取萃取瓶及样品液图像数据，由电气控制模块根据该图像数据分析是否形成可萃取的液体分层，或者有一定乳化，需要再静置指定时间，再或者乳化状态需要加入破乳剂干预。控制系统指令破乳剂加样单元9，有Y轴带动到萃取瓶位置，定量加样搅拌，静置一定时间，视觉检查分液面生成状况

当前人工萃取存在问题：

S1、人员进行液位判定，凭借经验值，不同人员会存在差异，试验重复精度差；

S2、萃取过程存在乳化现象，乳化现象如何自动化判定；

S3、判定乳化后，分液面如何判定。

优选的，乳化AI视觉检测方法：

光源2，萃取过程涉及的液体可能是任意颜色。光源使用3色光源。各色可以由光源控制单元调控光强。达到可以发出任意可见光颜色和光亮度。由于萃取的两种液体在不同的光照射时光的吸收不同，相机或AI相机拍摄时可以对大多数液体匹配到两种液体色差效果最显著的拍照效果。

优选的，图像获得和处理：确定完成加萃取剂，磁力搅拌器带动萃取瓶内磁子旋转使液体充分混合，静置一定时间后，可以进行图像获得步骤。

图像获得方式一：

控制系统指令运动单元带动相机从萃取瓶自上而下等时间间隔移动小的定距离拍照。如果用选定的单色照明等拍照可以获得理想的分层差异图像，可以直接选用单色灯。如果分层差异图像不易分析出灰度数据差异，选择三色灯做颜色匹配。由于在不同颜色照明灯照射下，没有被待萃取液体浸没的瓶体，萃取分层液体图像数据由相机图像处理系统体现出可辨识的差别，扫描拍摄后可以确定萃取瓶液面位置。然后控制系统提取液面下靠近液面的位置的图像数据，在提取瓶下层最下端同样直径的位置提取图像数据。两组数据按多种算法方式比较，获得确定显著数据差异，说明萃取过程发生。依次取各段位置的图像数据与以上两组图像数据比较。获得系列颜色差值数据。由控制系统绘制出差值和位置关系曲线。差值在一段很小距离发生陡变，其余位置保持不变或极小变化，结论是萃取实现，可以做萃取液分离。、曲线在大致分液面位置相对平缓的渐变，达到系统设定的临界值，结论是发生乳化现象。

图像获得方式也可以由相机移动到合适位置，一次性获取图片，然后由图像分析软件按位置分解提取灰度值，形成位置-图像灰度值曲线，分析曲线灰度值随位置变化的陡变参数。

优选的，所述乳化液分离萃取装置还包括：与所述摄像模块相对设置的线性光源；且所述摄像模块与所述线性光源分别位于所述萃取瓶的两侧。

优选的，所述电气控制模块接收摄像模块上传的萃取瓶内部液体的图像数据，并根据所述图像数据判断所述萃取瓶内部的液体萃取状态，当所述萃取状态达到预设值时，执行萃取程序。

优选的，所述电气控制模块在所述萃取瓶内部的液体萃取状态达到第一预设值时，判断所述萃取瓶内部的液体萃取状态是否达到第二预设值。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，具备以下有益效果：

该针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，通过电气控制模块自动控制摇动模块摇动，进而带动固定在摇动模块上的分液漏斗摇动，通过摇动将乳化液进行分层处理，再通过摄像模块获取分液漏斗内部液体的图像数据，由电气控制模块根据该图像数据计算液体萃取状态，判断分层效果，当分层效果达到预期的效果时，电气控制模块又可以控制阀门将分层后的不同液体分别排出，实现萃取，整个过程由电气控制模块进行控制操作，从控制分液漏斗摇动，到检测分层效果以及萃取过程，都不需要人工参与，可以自动实现乳化液的分离萃取，有效解决人工手持分液漏斗进行分液效率低的问题，整个分离萃取过程无须人工干预，提升了劳动效率，降低了人身伤害安全风险。

附图说明

图1为本发明提出的针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法结构示意图；

图2-图7为本发明提出的针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法视觉图像灰度值曲线示意图。

图中：1、AI相机；2、光源；3、带动相机的Z轴直线运动单元；4、控制单元；5、带动萃取针7的Z轴直线运动单元；6、X轴电动直线单元；7、萃取吸液长针；8、移液泵；9、破乳剂加样单元；10、萃取瓶；11、萃取瓶搅拌磁子；12、磁力搅拌器；13、带动针；14的Z轴直线运动单元；14、吐液长针；15、萃取收集瓶；16、萃取混合顶液面；17、萃取分液面/乳化分界区；18、移液泵控制线；19、破乳剂加入单元控制线；20、搅拌单元控制线；21、相机控制线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供技术方案：包括加工萃取，其特征在于：包括盛放待萃取样品的萃取瓶10、盛放吸出萃取液的萃取收集瓶15，移液单元包括：吸入萃取液的长针7，带动长针7的Z轴电动移动单元5，吐出萃取液的长针14，带动长针14的Z轴电动移动单元13，连接针7和针14的液体管路，接入管路的液体泵8，X轴电动直线单元6，电气控制模块4、相机及光源模块1，2带动相机模块上下移动的电动直线单元3，磁力搅拌单元12，所述萃取瓶定位放置在带有磁力搅拌器12的支架上。瓶内预先放入搅拌磁子11。所述像机模块固定在所述电动直线单元上；所述相机及光源模块，设置在所述萃取瓶的外侧，用于获取所述萃取瓶内部液体的图像数据。该针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，通过电气控制模块自动控制萃取样品搅拌静置一定时间后，相机模块由程序控制自动自上而下移动，定时获取萃取瓶及样品液图像数据，由电气控制模块根据该图像数据分析是否形成可萃取的液体分层，或者有一定乳化，需要再静置指定时间，再或者乳化状态需要加入破乳剂干预。控制系统指令破乳剂加样单元9，有Y轴带动到萃取瓶位置，定量加样搅拌，静置一定时间，视觉检查分液面生成状况

当前人工萃取存在问题：

S1、人员进行液位判定，凭借经验值，不同人员会存在差异，试验重复精度差；

S2、萃取过程存在乳化现象，乳化现象如何自动化判定；

S3、判定乳化后，分液面如何判定。

乳化AI视觉检测方法：

光源2，萃取过程涉及的液体可能是任意颜色。光源使用3色光源。各色可以由光源控制单元调控光强。达到可以发出任意可见光颜色和光亮度。由于萃取的两种液体在不同的光照射时光的吸收不同，相机或AI相机拍摄时可以对大多数液体匹配到两种液体色差效果最显著的拍照效果。

图像获得和处理：确定完成加萃取剂，磁力搅拌器带动萃取瓶内磁子旋转使液体充分混合，静置一定时间后，可以进行图像获得步骤。

图像获得方式一：

控制系统指令运动单元带动相机从萃取瓶自上而下等时间间隔移动小的定距离拍照。如果用选定的单色照明等拍照可以获得理想的分层差异图像，可以直接选用单色灯。如果分层差异图像不易分析出灰度数据差异，选择三色灯做颜色匹配。由于在不同颜色照明灯照射下，没有被待萃取液体浸没的瓶体，萃取分层液体图像数据由相机图像处理系统体现出可辨识的差别，扫描拍摄后可以确定萃取瓶液面位置。然后控制系统提取液面下靠近液面的位置的图像数据，在提取瓶下层最下端同样直径的位置提取图像数据。两组数据按多种算法方式比较，获得确定显著数据差异，说明萃取过程发生。依次取各段位置的图像数据与以上两组图像数据比较。获得系列颜色差值数据。由控制系统绘制出差值和位置关系曲线。差值在一段很小距离发生陡变，其余位置保持不变或极小变化，结论是萃取实现，可以做萃取液分离；

曲线在大致分液面位置相对平缓的渐变，达到系统设定的临界值，结论是发生乳化现象；

图像获得方式也可以由相机移动到合适位置，一次性获取图片，然后由图像分析软件按位置分解提取灰度值，形成位置-图像灰度值曲线，分析曲线灰度值随位置变化的陡变参数；

所述乳化液分离萃取装置还包括：与所述摄像模块相对设置的线性光源；且所述摄像模块与所述线性光源分别位于所述萃取瓶的两侧；

所述电气控制模块接收摄像模块上传的萃取瓶内部液体的图像数据，并根据所述图像数据判断所述萃取瓶内部的液体萃取状态，当所述萃取状态达到预设值时，执行萃取程序；

所述电气控制模块在所述萃取瓶内部的液体萃取状态达到第一预设值时，判断所述萃取瓶内部的液体萃取状态是否达到第二预设值。

综上所述，该针对液体萃取分液面乳化模糊分层的萃取状态判断方法，通过电气控制模块自动控制摇动模块摇动，进而带动固定在摇动模块上的分液漏斗摇动，通过摇动将乳化液进行分层处理，再通过摄像模块获取分液漏斗内部液体的图像数据，由电气控制模块根据该图像数据计算液体萃取状态，判断分层效果，当分层效果达到预期的效果时，电气控制模块又可以控制阀门将分层后的不同液体分别排出，实现萃取，整个过程由电气控制模块进行控制操作，从控制分液漏斗摇动，到检测分层效果以及萃取过程，都不需要人工参与，可以自动实现乳化液的分离萃取，有效解决人工手持分液漏斗进行分液效率低的问题，整个分离萃取过程无须人工干预，提升了劳动效率，降低了人身伤害安全风险。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。