动态液体颜色变化机器视觉识别传感系统设计

权建军，穆海超，杨 博

(兰州石化职业技术学院 电子电气工程学院，甘肃 兰州 730060)

在“HJ 828-2017水质化学需氧量的测定重铬酸盐法”测定水质COD[1]的滴定过程中，使用重铬酸钾、硫酸汞、浓硫酸等有毒有害的危险性物质，实验操作人员长时间与这些试剂存在多次接触，威胁到操作人员的健康[2]。为了解决此问题，有必要引入机器视觉采用自动化测量方法。

随着化学滴定反应的进行，溶液的离子成分发生变化，使得溶液颜色会经历棕黄、蓝、绿色、红褐等颜色。为了化学反应混匀，要对化学溶液滴定进行摇动。但是由于摇动，使得溶液出现旋涡，并且光纹较大，颜色识别困难。并且化学实验中，显色剂硫酸亚铁铵的多少，重铬酸钾量的精度、滴定混匀的程度、瓶子的一致性等，都对化学反应的颜色有一定的影响。本项目基于机器视觉，设计一种动态液体颜色变化识别传感系统，对摇动的滴定溶液的动态液体颜色变化进行测定，并与设定的特定颜色阈值进行比较匹配，进而掌握滴定的进程，调节滴定的速度，达到准确、快速测量COD的目的。

1 硬件设计

1.1 GY33颜色传感模块

GY33颜色传感模块是一款全彩色颜色传感器，包括ST的MCU, TCS4725RGB感应芯片和2个白光LED灯，能在一定的范围内检测和测量几乎所有的可见光。并且自带有UART串口和IIC接口，可通过外部单片机按指定帧格式给模块发送指令，实现设定波特率、进行白平衡、配置LED亮度、设定测试帧间隔时间等。模块帧间隔时间最短为23mS,测量结果是以指定的帧格式给出R、G、B的颜色值，并具有帧校验功能。……