一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法及系统与流程

本技术涉及视觉检测，尤其涉及一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法及系统。

背景技术：

1、现有基于视觉检测的化学品纯度测定方法，通常依赖显色反应达到热力学平衡后的静态颜色信息进行判定。其基本流程为：将待测样品与显色试剂混合，待显色反应完全后，利用工业相机采集溶液的静态图像，提取rgb或经转换后的hsv/lab颜色特征，通过与标准系列溶液的颜色比对或回归模型反演，得出样品纯度。该类方法在化工、制药及食品检测领域已有广泛应用，具有非接触、高通量、自动化程度高的优势。

2、然而，在乙醇钠纯度测定的具体场景中，现有静态视觉检测方法存在根本性局限。乙醇钠的工业制备及储存过程中常混入甲醇钠、异丙醇钠等结构相似的醇钠杂质，这些杂质与过渡金属离子形成的显色络合物在可见光区的吸收峰位与乙醇钠主产物仅相差5 nm–20 nm。现有视觉检测系统无论是基于rgb三通道还是基于窄带滤光片扩展的8–16波段多光谱系统，均因通道光谱响应函数的带间串扰与旁瓣泄漏，导致有效信息维度被压缩至3维左右，无法分辨上述微小峰位差异。静态颜色采样将不同杂质组合可能产生的异谱同色现象掩盖，使系统实质上退化为对“总显色强度”的响应，丧失了对乙醇钠化学身份的特异性辨识能力。

3、此外，现有技术中虽有尝试通过多光谱成像扩展信息维度，但窄带滤光系统的带间串扰使扩展后的名义维度与真实信息维度严重背离，多光谱系统对乙醇钠与甲醇钠、异丙醇钠等吸收峰位差异仅5 nm–20 nm的杂质仍不具备辨识能力。因此，亟需一种不依赖高光谱硬件、仅利用普通工业相机即可突破光谱维度瓶颈，并实现对乙醇钠及醇钠类杂质进行特异性辨识的视觉检测方法。

技术实现思路

1、本技术提出了一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法，具备无需高光谱硬件即可辨识杂质的优点，用以解决现有静态视觉检测无法区分乙醇钠与甲醇钠、异丙醇钠的问题。通过单点注入二维流场初检、多点脉冲注入多视角立体流场精检及时温流场耦合深检三层次，配合闭环终判反馈，将视觉检测从静态快照升级为时空动力学演化序列。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法，其特征在于，具体步骤如下：

3、s1、溶剂环境构建：无水乙醇脱水处理，在惰性气氛操作舱内配制待测乙醇钠溶液与显色剂溶液，置于检测池中；

4、s2、单点流场初检：将显色剂单点注入触发显色反应，以工业相机俯视采集二维图像序列，提取二维流场及饱和度演化特征，与标准二维动力学指纹库比对，触发步骤s3；

5、s3、多点流场精检：将显色剂多点脉冲式注入形成离散显色源，采用多台工业相机同步采集多视角图像序列，经三维重建获取三维流场特征，融合三维动力学特征与基础二维动力学特征向量，与多视角标准动力学指纹库比对，判定杂质类型并输出杂质类型标识驱动步骤s4；

6、s4、时温耦合深检：接收杂质类型标识匹配温度调制程序，采集温度与时间空间相耦合流场数据，提取流场温度系数及饱和度拐点温度漂移，与时温标准动力学指纹库比对；

7、s5、闭环终判反馈：接收基础偏离度、融合偏离度及耦合偏离度构建三层序列，输出最终纯度测定值，将温度修正系数反馈至标准二维动力学指纹库。

8、进一步，步骤s1中，过渡金属盐显色剂为三氯化铁、醋酸铜或硝酸铁，惰性气氛为氮气或氩气正压环境，无水乙醇经分子筛脱水处理。

9、进一步，步骤s2中，显色剂从液面几何中心单点注入生成轴对称扩散锋面，工业相机从液面上方俯视连续采集全过程二维图像序列，经滤波去噪与几何校正后计算颜色锋面二维推进速度场，提取锋面推进速率、涡旋尺度及涡旋数量，逐帧提取图像饱和度均值构建饱和度时间演化曲线，计算拐点时刻、稳态时间及空间均匀化指数，将空间动力学参数与时序演化参数组合为基础二维动力学特征向量，与标准二维动力学指纹库比对计算基础偏离度，当基础偏离度超过预设阈值时将基础二维动力学特征向量及杂质风险标识传递至步骤s3。

10、进一步，步骤s3中，以微量注射泵按空间点位阵列多点脉冲式注入液面形成离散显色源，多台工业相机以不同俯视角度同步采集多视角图像序列，经立体匹配与三维重建获取颜色锋面及涡旋结构的三维空间坐标，计算三维速度场与涡旋体积及空间取向角分布，提取多显色源扩散叠加产生的波前干涉图案，计算干涉条纹密度与曲率。

11、进一步，步骤s3中，融合三维动力学特征与基础二维动力学特征向量构建融合动力学特征向量，与多视角标准动力学指纹库比对计算融合偏离度，当涡旋体积大于纯乙醇钠标定值且干涉条纹呈径向发散形态时判定存在异丙醇钠杂质，当干涉条纹密度大于纯乙醇钠标定值且饱和度峰值低于纯乙醇钠标定值时判定存在甲醇钠杂质，输出杂质类型标识驱动步骤s4。

12、进一步，步骤s4中，接收杂质类型标识自动匹配温度调制程序，标识为疑似异丙醇钠时执行阶梯升温程序，标识为疑似甲醇钠时执行脉冲调温程序，标识为无显著杂质或二元混合时执行线性升温程序，于各温度阶跃点重复执行多点脉冲注入与多视角同步采集，获取温度与时间空间相耦合的视觉流场数据。

13、进一步，步骤s4中，提取各温度阶跃下锋面速率温度系数、涡旋尺度温度系数、饱和度拐点漂移及干涉条纹温度敏感度，将温变流场特征解耦为热力学贡献与扩散传输贡献，构建时温流场耦合特征向量，与时温标准动力学指纹库比对得耦合偏离度。

14、进一步，步骤s5中，接收基础偏离度、融合偏离度及耦合偏离度构建三层偏离度序列，计算一致性指数评估三层递进结果的可信度，当一致性指数满足预设可信条件时依据耦合偏离度输出最终纯度测定值，当不满足预设可信条件时触发异常预警。

15、进一步，步骤s5中，将步骤s4获取的温度修正系数反向反馈至标准二维动力学指纹库，更新基础指纹温敏修正项，使后续同类样品在步骤s2初判阶段即具备温度自适应能力，形成基础初判至精细辨识再至热力学确认后反向优化基准的闭环递进架构。

16、本技术还提供一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定系统，用于实现如前所述的基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法，系统包括：

17、溶剂环境构建模块，用于将无水乙醇脱水处理，在惰性气氛操作舱内配制待测乙醇钠溶液与显色剂溶液，置于检测池中，建立无氧无水密闭环境；

18、单点流场初检模块，用于将显色剂单点注入触发显色反应，以工业相机俯视采集二维图像序列，提取二维流场及饱和度演化特征，与标准二维动力学指纹库比对，触发多点流场精检；

19、多点流场精检模块，用于将显色剂多点脉冲式注入形成离散显色源，采用多台工业相机同步采集多视角图像序列，经三维重建获取三维流场特征，融合三维动力学特征与基础二维动力学特征向量，与多视角标准动力学指纹库比对，判定杂质类型并输出杂质类型标识驱动时温耦合深检；

20、时温耦合深检模块，用于接收杂质类型标识匹配温度调制程序，采集温度与时间空间相耦合流场数据，提取流场温度系数及饱和度拐点温度漂移，与时温标准动力学指纹库比对；

21、闭环终判反馈模块，用于接收基础偏离度、融合偏离度及耦合偏离度构建三层序列，输出最终纯度测定值，将温度修正系数反馈至标准二维动力学指纹库。

22、本发明有益效果如下：

23、本技术提供的一种基于视觉检测的乙醇钠纯度测定方法，通过单点注入二维流场初检、多点脉冲注入多视角立体流场精检及时温流场耦合深检三个递进层次，将视觉检测从静态颜色快照升级为时空动力学演化序列，突破了窄带滤光系统的光谱分辨瓶颈，无需高光谱硬件即可实现乙醇钠与甲醇钠、异丙醇钠等结构相似杂质的特异性辨识；三层递进架构通过特征向量继承与判定结果触发形成逻辑链，实现从纯度初判到杂质定型的逐级聚焦，兼顾检测精度与通量；闭环终判反馈通过三层偏离度序列的一致性评估建立自校验机制，将温度修正系数反向反馈至指纹库，使检测精度随批次积累自适应提升。