[发明专利]一种基于机器视觉的移液器校准方法

说明书

技术领域

  本发明涉及移液器领域，特别是一种基于机器视觉的移液器校准方法。

背景技术

  移液器是用于准确转移一定体积的液体样本或试剂的微量加样器，自1956年出现以来，广泛应用于生物科技、药物开发、临床检验、环境保护、化学化工等多个领域。随着科学研究对微量液体的精确度、准确性与重复性要求的不断提高，同时，科研项目中加样实验工作量的加大，移液器已日益成为现代实验室必备的精密仪器之一。移液器一般分为手动移液器和电动移液器，其基本结构由显示窗、容量调节部件、活塞、活塞套、吸引管和吸液嘴等部分组成，电动移液器还包括链接推动活塞的电机，移液器采用的原理主要包括空气垫式原理和活塞正压式原理。

  移液器为了达到准确移液的标准，通常都需要进行出厂校准和用户校准。现行的移液器校准方法是称量换算法，通过在20~25℃下，称出由具有显示体积的移液器配制的蒸馏水的重量，校准的执行基于配制体积与设定体积是线性相关，满足：①配制体积=配制液体的重量×K(t)；②配制体积=常数1×设定体积+校正系数。

  现有称量换算法校准移液器配制体积存在如下缺点：用称重法校准时，在称量液体的称重过程中，由于液体的挥发，产生难以用系数补偿的误差；称重法采用的十万级称重设备乃至百万级称重设备，设备价格昂贵，同时对称重环境的温度、湿度、振动、噪声的要求非常高，普通实验室难以实现，亦无法广发应用于用户校准情况。

发明内容

  本发明的目的在于提供一种基于机器视觉的移液器校准方法，解决背景技术校准方法存在的缺陷。

  本发明解决此问题所采用的技术方案：这种基于机器视觉的移液器校准方法通过相机采集移液管吸取的液体图像，进行图像处理获得液体液位值，重复测定统计，满足：配制体积=常数1×检定体积+校准系数。在对移液器存在的系统误差进行适当校准的同时，摒弃了称重过程，避免了称重校准法称重过程中液体挥发产生的误差，以及节约高额的称重法校准设备投入，提高了校准精度并降低成本。

  本发明提供的第一种技术方案包含以下步骤：

  步骤1：在20~25℃室温下，用标示刻度的移液管吸取已知密度的液体；

  步骤2：将移液管竖直放置于工业相机的镜头焦距范围位置；

  步骤3：通过工业相机采集包含有标示刻度的移液管、液体及背景的图像；

  步骤4：进行图像分割、边缘提取，获得图像标示刻度、液体液位值；

  步骤5：计算单位标示刻度与液体液位值的百分比，即为校准系数比；

  步骤6：取移液器最大量程的10%、50%、100%为检定容量，分别测定三次以上移液数据，重复以上步骤计算校准系数比的算术平均值，即为校准系数比’，对标称量程进行校准，满足：配制体积=常数1×检定体积+单位刻度×校准系数比’。

  此技术方案采用的标示刻度的移液管为标示有单位刻度的毛细吸液管。

  本发明提供的第二种技术方案包含以下步骤：

 步骤1：在20~25℃室温下，用移液管吸取已知密度的液体； 

  步骤2：采用标准标定板对相机进行标定；

  步骤3：将移液管放置于标定范围位置；

  步骤4：通过工业相机采集包含有移液管、液体及背景的图像；

  步骤5：进行图像分割、边缘提取，获得液体截面积，通过标定及移液管容积换算成实际液体体积；

  步骤6：计算检定体积与实际液体体积的差值，即为校准系数；

  步骤7：取移液器最大量程的10%、50%、100%为检定容量，分别测定三次以上移液数据，重复以上步骤计算校准系数的算术平均值，即为校准系数’，对标称量程进行校准，满足：配制体积=常数1×检定体积+校准系数’。

附图说明

  图1：基于机器视觉的移液器校准装置的原理图。

图2：标示有单位刻度的毛细吸液管及其液位示意图。

  图3：移液管及液位示意图。

具体实施方案

  为了便于理解本发明，下面将结合附图对本发明进行更全面的描述。

  附图中给出了本发明一个较好的实施例，但在本发明原理的总框架内，可以有许多不同形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。

  除非另有定义，本发明所使用的技术和科学术语属于本发明技术领域的相关术语。本发明所使用的术语只为描述具体的实施例，并不限制本发明。