一种基于图像识别的熔点分析方法及熔点仪与流程

本发明涉及熔点仪领域，特别是涉及一种基于图像识别的熔点分析方法及熔点仪。

背景技术：

1、熔点是指固体物质从固态转变为液态时的温度。在熔点温度时，固态与液态之间的平衡状态可以被打破，即物质可以在熔点温度下从固态转变为液态，或者从液态转变为固态。换句话说，熔点就是物质固液两态在大气压下达到平衡时的温度。熔点对于许多工业和科学应用具有重要意义。例如，在金属冶炼和合金制造中，需要了解金属的熔点来确定合适的冶炼温度。在化学实验中，熔点测定常用于物质纯度的判断和物质鉴定。

2、现有的熔点测定常采用熔点仪进行检测，传统的熔点分析仪常因测量数据不准确而导致所得到的物质熔点精度差。

技术实现思路

1、经申请人研究发现：通过图像识别可以有效提高对待测物质初熔和终熔识别，进而提高对物质熔点测量精度。但是图像识别在识别一些固态和液态灰阶值相近的物质时，会出现识别困难，容易出错的问题，进而降低熔点测量精度。同时，熔点测量一般采用粉末状待测物质进行加热，粉末状待测物质呈现颗粒排布，有些分子之间距离较远，在加热过程中颗粒与颗粒之间的导热效果差，因此测得的初熔温度精准度也不够，最后也会影响熔点测量精度。

2、有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于图像识别的熔点分析方法及熔点仪，旨在提高熔点测量精度，尤其是当待测物质的固态和液态颜色相近时。

3、为实现上述目的，本发明第一方面公开了一种基于图像识别的熔点分析方法，所述方法包括：

4、步骤s1、响应于装填有粉末态待测物质的毛细玻璃管装载在检测工位上，控制摄像机对所述毛细玻璃管进行实时图像采集，获得所述毛细玻璃管的第一实时画面；

5、步骤s2、对所述毛细玻璃管进行加热，直至所述待测物质在所述第一实时画面中对应区域的灰阶值均匀分布；根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得液态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一液位；

6、步骤s3、对所述毛细玻璃管进行退火操作，以使所述毛细玻璃管内液态的所述待测物质进行结晶；响应于所述待测物质完全结晶，根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得结晶态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一固位；其中，粉末态的所述待测物质之间的分子间隔大于结晶态的所述待测物质；

7、步骤s4、根据所述第一液位和所述第一固位，获得所述待测物质的固态密度和液态密度之间的大小；

8、步骤s5、以第一升温速率对所述毛细玻璃管进行加热；响应于所述第一实时画面中出现流动光影，获得所述流动光影的流动方向，并记录下此时的第一加热温度，将所述第一加热温度确定为初熔温度；

9、步骤s6、根据所述流动方向以及所述待测物质的固态密度和液态密度之间的大小，确定所述第一实时画面中液态的所述待测物质所处的液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值；

10、步骤s7、响应于所述液态灰阶值从所述液态区域扩散至预设范围，记录下此时的第二加热温度，将所述第二加热温度确定为终熔温度；

11、步骤s8、根据所述初熔温度和/或所述终熔温度，确定所述待测物质的熔点。

12、可选的，在所述步骤s2中，根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得液态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一液位，包括：

13、根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得第一灰阶区域和第二灰阶区域的第一分界线；将所述第一分界线确定为液态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一液位；其中，所述第一灰阶区域为所述毛细玻璃管不含所述待测物质的上部区域，所述第二灰阶区域为所述毛细玻璃管含有所述待测物质的下部区域。

14、可选的，所述步骤s3中对所述毛细玻璃管进行退火操作，以使所述毛细玻璃管内液态的所述待测物质进行结晶；还包括：

15、对所述毛细玻璃管进行退火操作后，使所述毛细玻璃管在室温下静置第一预设时长，进而使所述毛细玻璃管内液态的所述待测物质完全结晶；其中，第一预设时长大于所述待测物质完全结晶所需时间，用于保证所述待测物质完全结晶。

16、可选的，所述步骤s3中还包括：

17、在所述退火操作过程中，响应于所述待测物质在所述第一实时画面中对应区域的灰阶值不产生变化和/或再次分布均匀，判断所述待测物质完全结晶。

18、可选的，所述步骤s6包括：

19、响应于所述待测物质的固态密度大于液态密度，确定所述流动光影的流动方向的上方消失处为所述待测物质所处的所述液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值；

20、响应于所述待测物质的固态密度小于液态密度，确定所述流动光影的流动方向的下方消失处为所述待测物质所处的所述液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值。

21、本发明第二方面公开了一种基于图像识别的熔点仪，所述熔点仪包括：检测工位、摄像机，加热器以及主控芯片；

22、所述主控芯片包括：图像采集模块、加热液位识别模块、结晶固位识别模块、密度比较模块、初熔温度确定模块、液态灰阶值获得模块、终熔温度确定模块以及熔点获得模块；

23、所述图像采集模块，用于响应于装填有粉末态待测物质的毛细玻璃管装载在检测工位上，控制摄像机对所述毛细玻璃管进行实时图像采集，获得所述毛细玻璃管的第一实时画面；

24、所述加热液位识别模块，用于对所述毛细玻璃管进行加热，直至所述待测物质在所述第一实时画面中对应区域的灰阶值均匀分布；根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得液态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一液位；

25、所述结晶固位识别模块，用于对所述毛细玻璃管进行退火操作，以使所述毛细玻璃管内液态的所述待测物质进行结晶；响应于所述待测物质完全结晶，根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得结晶态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一固位；其中，粉末态的所述待测物质之间的分子间隔大于结晶态的所述待测物质；

26、所述密度比较模块，用于根据所述第一液位和所述第一固位，获得所述待测物质的固态密度和液态密度之间的大小；

27、所述初熔温度确定模块，用于以第一升温速率对所述毛细玻璃管进行加热；响应于所述第一实时画面中出现流动光影，获得所述流动光影的流动方向，并记录下此时的第一加热温度，将所述第一加热温度确定为初熔温度；

28、所述液态灰阶值获得模块，用于根据所述流动方向以及所述待测物质的固态密度和液态密度之间的大小，确定所述第一实时画面中液态的所述待测物质所处的液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值；

29、所述终熔温度确定模块，用于响应于所述液态灰阶值从所述液态区域扩散至预设范围，记录下此时的第二加热温度，将所述第二加热温度确定为终熔温度；

30、所述熔点获得模块，用于根据所述初熔温度和/或所述终熔温度，确定所述待测物质的熔点。

31、可选的，所述加热液位识别模块，具体用于：

32、根据所述第一实时画面中所述毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得第一灰阶区域和第二灰阶区域的第一分界线；将所述第一分界线确定为液态的所述待测物质在所述毛细玻璃管中的第一液位；其中，所述第一灰阶区域为所述毛细玻璃管不含所述待测物质的上部区域，所述第二灰阶区域为所述毛细玻璃管含有所述待测物质的下部区域。

33、可选的，所述结晶固位识别模块，具体用于：

34、对所述毛细玻璃管进行退火操作后，使所述毛细玻璃管在室温下静置第一预设时长，进而使所述毛细玻璃管内液态的所述待测物质完全结晶；其中，第一预设时长大于所述待测物质完全结晶所需时间，用于保证所述待测物质完全结晶。

35、可选的，所述主控芯片还包括结晶判断模块，所述结晶判断模块用于：

36、在所述退火操作过程中，响应于所述待测物质在所述第一实时画面中对应区域的灰阶值不产生变化和/或再次分布均匀，判断所述待测物质完全结晶。

37、可选的，所述液态灰阶值获得模块，具体用于：

38、响应于所述待测物质的固态密度大于液态密度，确定所述流动光影的流动方向的上方消失处为所述待测物质所处的所述液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值；

39、响应于所述待测物质的固态密度小于液态密度，确定所述流动光影的流动方向的下方消失处为所述待测物质所处的所述液态区域，并获得所述液态区域的液态灰阶值。

40、本发明的有益效果：1、本发明对毛细玻璃管进行加热，直至待测物质在第一实时画面中对应区域的灰阶值均匀分布；根据第一实时画面中毛细玻璃管内的灰阶值分布，获得液态的待测物质在毛细玻璃管中的第一液位；对毛细玻璃管进行退火操作，以使毛细玻璃管内液态的待测物质进行结晶。本发明将粉末态待测物质加热成液体，然后退火使液体重新凝固成为一块完整的固体结晶，通过这种重结晶操作，使得待测物质从粉末状固态成为完整结晶体固态，进而缩小分子间隔，进而在后续初熔温度测定的加热过程中，完整结晶体固态的待测物质因其具有更好的导热性，使得测得的初熔温度更加精准，从而提高熔点的测量精度。2、本发明以第一升温速率对毛细玻璃管进行加热；响应于第一实时画面中出现流动光影，获得流动光影的流动方向，并记录下此时的第一加热温度，将第一加热温度确定为初熔温度；根据流动方向以及待测物质的固态密度和液态密度之间的大小，确定第一实时画面中液态的待测物质所处的液态区域，并获得液态区域的液态灰阶值；响应于液态灰阶值从液态区域扩散至预设范围，记录下此时的第二加热温度，将第二加热温度确定为终熔温度；根据初熔温度和/或终熔温度，确定待测物质的熔点。本发明根据待测物质在熔化过程中会同时存在固态和液态两种形态，而固态和液态之间又存在和密度差，导致先熔化的液态待测物质会因为密度差发生流动，产生颜色明显与其固态和液态不同的流动光影(流动白条)。相较于颜色相近的固态和液态待测物质，流动光影在第一实时图像中表现的灰阶值和其周围的灰阶值有着明显的差异。因此在检测初熔温度时，相较于去识别颜色相近的固态和液态待测物质，识别流动光影更高效且准确，进而本发明可以更加精准的测量待测物质的初熔温度。同时，本发明进一步的根据流动光影的待测物质固液密度，去识别液态灰阶值和对应区域，相较于现有技术直接进行识别容易因为灰阶值相近出错，本发明因为提前确定液态灰阶值和液态区域再检测液态区域的大小变化，对终熔温度的测量具有更高的精准度。3、本发明根据第一液位和第一固位，获得待测物质的固态密度和液态密度之间的大小。这样本发明就可以再不需要清楚待测物质是什么的情况下，获得其固态和液态之间的密度大小比较，从而解决后续液态区域确定过程中需要固液密度大小比较的问题。

41、综上，本发明提高熔点测量精度，尤其是当待测物质的固态和液态颜色相近时。