JP2013217818A - Dissolution end point detection apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶解終点検出装置に関する。さらに詳しくは、溶解液に投入した試料の溶解の終点を検出する溶解終点検出装置に関する。 The present invention relates to a dissolution end point detection apparatus. More specifically, the present invention relates to a dissolution end point detection apparatus that detects the end point of dissolution of a sample put in a dissolution solution.
金属などの試料を硫酸などの溶解液に溶解させると、溶解液の液色はその試料に特有な溶解色となることが知られている。また、溶解液中の試料の濃度と溶解液の液色との間には相関があり試料の濃度が高いほど液色が濃くなることが知られている。また、ある程度の試料が溶解された溶解液にさらに微量の試料を投入すると、投入直後は溶解液が濁るなどして液色が変化するが、試料が完全に溶解すると試料投入前の液色に戻ることが知られている。 It is known that when a sample of metal or the like is dissolved in a solution of sulfuric acid or the like, the color of the solution becomes a solution color peculiar to the sample. It is also known that there is a correlation between the concentration of the sample in the solution and the liquid color of the solution, and the higher the sample concentration, the deeper the liquid color. In addition, if a very small amount of sample is added to a solution in which a certain amount of sample has been dissolved, the solution color changes due to turbidity of the solution immediately after the addition, but when the sample is completely dissolved, the solution color changes to that before the sample was added. It is known to return.
このような現象を利用して、溶解液の液色を基に溶解液に投入した試料の溶解の終点を検出する方法が知られている。例えば、溶解の終点を、溶解液が試料投入前の液色に戻ったことを基準として判断する場合は、試料を投入した溶解液の隣に試料投入前の溶解液を置いて両者の液色を比較する方法や、試料を投入した後一定時間ごとにサンプルを採取して、そのサンプルの液色を比色計（例えば特許文献１）で測定する方法がある。 A method is known that utilizes such a phenomenon to detect the end point of dissolution of a sample that has been introduced into the solution based on the color of the solution. For example, when determining the end point of dissolution based on the fact that the solution has returned to the liquid color before the sample was added, place the solution before the sample was added next to the solution into which the sample was added, And a method of collecting a sample every predetermined time after putting the sample and measuring the liquid color of the sample with a colorimeter (for example, Patent Document 1).
しかし、溶解時間（試料投入から溶解終点までの時間）が数時間以上と長時間である場合には、溶解液の液色の時間変化が緩やかであるため、どの時点が溶解の終点であるのかを肉眼で判断するとは困難であり、測定者の主観によって判断が異なり誤差が大きいという問題がある。
また、溶解時間が数秒から数分程度と短時間である場合には、サンプルを採取して液色を測定している間にも液色が変化するため、どの時点が溶解の終点であるのかを精度よく検出することが困難であるという問題がある。
However, when the dissolution time (time from sample input to dissolution end point) is a long time of several hours or more, the time change of the liquid color of the solution is slow, so which point is the end point of dissolution. Is difficult to judge with the naked eye, and there is a problem that the judgment differs depending on the subjectivity of the measurer and the error is large.
Also, when the dissolution time is as short as several seconds to several minutes, the liquid color changes while the sample is taken and the liquid color is measured. There is a problem that it is difficult to accurately detect.
本発明は上記事情に鑑み、溶解の終点を精度よく検出できる溶解終点検出装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a dissolution end point detection apparatus capable of accurately detecting the end point of dissolution.
第１発明の溶解終点検出装置は、試料が投入される溶解液を収容する容器と、該容器に収容された溶解液を所定時間間隔で撮影する撮影手段と、該撮影手段で撮影された画像が入力される画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段は、入力された前記画像における溶解液の液色を求め、求めた液色が予め定められた標準色と一致する場合に、その画像が撮影された時を前記試料の溶解の終点と判断することを特徴とする。
第２発明の溶解終点検出装置は、第１発明において、前記標準色は、前記溶解液に前記試料が投入される前の該溶解液の液色であることを特徴とする。
第３発明の溶解終点検出装置は、第１または第２発明において、前記容器は非透光性の背景部を有しており、前記撮影手段は、前記背景部を背景として前記溶解液を撮影するように配置されていることを特徴とする。
第４発明の溶解終点検出装置は、第１、第２または第３発明において、前記画像処理手段は、前記溶解液の液色を表す色空間の変数のうち前記試料の溶解による値の変化が最も大きい変数を指標変数とし、入力された前記画像における溶解液の液色の前記指標変数の値を求め、求めた指標変数の値が予め定められた標準指標変数値と一致する場合に、その画像が撮影された時を前記試料の溶解の終点と判断することを特徴とする。
第５発明の溶解終点検出装置は、第４発明において、前記試料が酸化第二銅であり、前記溶解液が硫酸銅水溶液であり、前記指標変数がＲＧＢ色空間のＢ値であることを特徴とする。
第６発明の溶解終点検出装置は、第４発明において、前記試料が水酸化ニッケルであり前記溶解液が硫酸ニッケル水溶液であり、前記指標変数がＲＧＢ色空間のＧ値であることを特徴とする。
A dissolution end point detection apparatus according to a first aspect of the present invention includes a container for storing a solution into which a sample is charged, a photographing unit for photographing the solution contained in the container at predetermined time intervals, and an image photographed by the photographing unit. The image processing means obtains the liquid color of the dissolving liquid in the inputted image, and when the obtained liquid color matches a predetermined standard color, the image processing means The time when the image is taken is determined as the end point of dissolution of the sample.
The dissolution end point detection device of the second invention is characterized in that, in the first invention, the standard color is a liquid color of the solution before the sample is put into the solution.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the container has a non-translucent background portion, and the photographing means photographs the solution with the background portion as a background. It arrange | positions so that it may do.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the invention, the image processing means has a change in value caused by dissolution of the sample among the variables of the color space representing the liquid color of the dissolution liquid. The largest variable is set as an index variable, and the value of the index variable of the liquid color of the solution in the input image is obtained. When the value of the obtained index variable matches a predetermined standard index variable value, The time when the image is taken is determined as the end point of dissolution of the sample.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the dissolution end point detection apparatus according to the fourth aspect, wherein the sample is cupric oxide, the dissolution liquid is an aqueous copper sulfate solution, and the index variable is a B value in an RGB color space. And
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the dissolution end point detection device according to the fourth aspect, wherein the sample is nickel hydroxide, the solution is a nickel sulfate aqueous solution, and the index variable is a G value in an RGB color space. .
第１発明によれば、画像処理手段により溶解液の液色が標準色と一致する場合に溶解の終点と判断するので、測定者の主観が入らず溶解の終点を精度よく検出できる。また、サンプルを採取する必要がないため、溶解時間が短い場合でも溶解の終点を精度よく検出できる。
第２発明によれば、溶解液の液色が試料が投入される前の液色に戻った時を溶解の終点と判断するので、投入した試料の溶解の終点を検出できる。
第３発明によれば、非透光性の背景部を背景として溶解液を撮影するので、周囲の環境に影響されず溶解液の液色を求めることができ、溶解の終点を精度よく検出できる。
第４発明によれば、試料の溶解による値の変化が最も大きい指標変数を指標として溶解の終点を判断するので、指標変数の値の誤差の影響を少なくでき、溶解の終点を精度よく検出できる。
第５発明によれば、硫酸銅水溶液に酸化第二銅を投入するとＢ値が大きく変化するので、Ｂ値を指標として溶解の終点を判断することで、溶解の終点を精度よく検出できる。
第６発明によれば、硫酸ニッケル水溶液に水酸化ニッケルを投入するとＧ値が大きく変化するので、Ｇ値を指標として溶解の終点を判断することで、溶解の終点を精度よく検出できる。
According to the first invention, since the end point of the dissolution is determined when the liquid color of the solution matches the standard color by the image processing means, the end point of the dissolution can be accurately detected without the subjectivity of the measurer. In addition, since it is not necessary to collect a sample, the end point of dissolution can be accurately detected even when the dissolution time is short.
According to the second aspect of the invention, when the liquid color of the dissolved liquid returns to the liquid color before the sample is added, it is determined as the end point of dissolution, so that the end point of dissolution of the input sample can be detected.
According to the third aspect of the invention, since the solution is photographed against a non-translucent background, the color of the solution can be obtained without being affected by the surrounding environment, and the end point of dissolution can be accurately detected. .
According to the fourth invention, since the end point of dissolution is determined using the index variable having the largest change in value due to dissolution of the sample as an index, the influence of the error in the value of the index variable can be reduced, and the end point of dissolution can be detected with high accuracy. .
According to the fifth aspect of the invention, when cupric oxide is added to the aqueous copper sulfate solution, the B value changes greatly. Therefore, the end point of dissolution can be accurately detected by determining the end point of dissolution using the B value as an index.
According to the sixth aspect of the invention, when nickel hydroxide is added to the nickel sulfate aqueous solution, the G value changes greatly. Therefore, by determining the end point of dissolution using the G value as an index, the end point of dissolution can be detected with high accuracy.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る溶解終点検出装置１は、溶解液ａを収容する容器１０と、その容器１０に収容された溶解液ａを撮影する撮影手段２０と、撮影手段２０に接続された画像処理手段３０とを備えている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a dissolution end point detection apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a container 10 that stores a solution a, an imaging unit 20 that photographs the solution a stored in the container 10, And image processing means 30 connected to the photographing means 20.
容器１０は、溶解液ａを収容するセル１１と、そのセル１１を収容するケース１２とから構成されている。
セル１１は合成樹脂やガラス製の透明なビーカーなどである。セル１１は溶解液ａを収容できる形状であればよく、有底円筒形や枡形などの種々の形状を採用でき、その形状は特に限定されない。また、セル１１は外部から溶解液ａの液色を確認できるように、少なくとも透光性を有する素材で形成されている。セル１１は外部から確認される溶解液ａの液色に影響を与えないように無色透明な素材で形成される方が好ましい。
The container 10 includes a cell 11 that stores the solution a and a case 12 that stores the cell 11.
The cell 11 is a transparent beaker made of synthetic resin or glass. The cell 11 may have any shape that can accommodate the solution a, and various shapes such as a bottomed cylindrical shape and a bowl shape can be adopted, and the shape is not particularly limited. The cell 11 is formed of a material having at least translucency so that the liquid color of the solution a can be confirmed from the outside. The cell 11 is preferably formed of a colorless and transparent material so as not to affect the liquid color of the solution a confirmed from the outside.
ケース１２は一部に窓１２ａが形成されており、その窓１２ａからセル１１の一部が露出している。そして、撮影手段２０は、ケース１２の内側を背景とし、窓１２ａから露出したセル１１を通して溶解液ａを撮影するように配置されている。ケース１２は、撮影手段２０で撮影される溶解液ａの液色が容器１０の周囲の環境に影響されないように、周囲から入射される光を遮る機能を有する。そのため、ケース１２は少なくとも非透光性の素材で形成されている。また、背景となるケース１２の内側は溶解液ａの液色に影響を与えないように白色とすることが好ましい。 The case 12 is partially formed with a window 12a, and a part of the cell 11 is exposed from the window 12a. The photographing means 20 is arranged so as to photograph the solution a through the cell 11 exposed from the window 12a with the inside of the case 12 as the background. The case 12 has a function of blocking light incident from the surroundings so that the liquid color of the solution a photographed by the photographing means 20 is not affected by the environment around the container 10. Therefore, the case 12 is made of at least a non-translucent material. Moreover, it is preferable that the inner side of the case 12 as a background is white so as not to affect the liquid color of the solution a.
なお、ケース１２は特許請求の範囲に記載の背景部に相当する。背景部としてはケース１２のようにセル１１を収容する部材の他、セル１１の側壁のうち撮影手段２０と反対側の側壁に貼りつけられる板部材など、撮影手段２０からみて溶解液ａの背景となる部材であれば種々の部材を採用できる。このように、非透光性の背景部を背景とすれば、周囲の環境に影響されず溶解液ａを撮影できる。そのため、画像処理手段３０は、周囲の環境に影響されず溶解液ａの液色を求めることができ、溶解の終点を精度よく検出できる。 The case 12 corresponds to the background portion described in the claims. As the background, in addition to a member that accommodates the cell 11 as in the case 12, a plate member that is affixed to a side wall of the cell 11 opposite to the imaging unit 20, etc. Various members can be employed as long as they are members. Thus, if the non-translucent background is used as the background, the solution a can be photographed without being influenced by the surrounding environment. Therefore, the image processing means 30 can obtain the liquid color of the dissolved liquid a without being affected by the surrounding environment, and can accurately detect the end point of the dissolution.
容器１０はセル１１とケース１２とからなる構成以外にも種々の構成を採用することができる。例えば、撮影手段２０を容器１０の開口上部から溶解液ａを撮影するように配置する場合や、ファイバースコープなどを用いて容器１０内部の溶解液ａを直接撮影する場合などには、非透光性の単純な容器を用いてもよい。 The container 10 can employ various configurations other than the configuration including the cell 11 and the case 12. For example, when the photographing means 20 is arranged so as to photograph the solution a from the upper part of the opening of the container 10 or when the solution a inside the container 10 is directly photographed using a fiberscope or the like, it is not transparent. A simple container may be used.
上記容器１０は、ホットスターラー１３に載せられており、溶解液ａの温度が一定に保たれている。なお、溶解液ａの温度を一定に保つことができれば、他の手段を用いても良い。 The container 10 is placed on a hot stirrer 13 and the temperature of the solution a is kept constant. Other means may be used as long as the temperature of the solution a can be kept constant.
容器１０は上部が開口しており、容器１０に収容された溶解液ａに上部から試料ｂを投入できるようになっている。 The upper part of the container 10 is open so that the sample b can be put into the solution a stored in the container 10 from the upper part.
撮影手段２０は、容器１０に収容された溶解液ａを所定時間間隔で撮影するカメラなどである。撮影手段２０として、静止画を所定時間間隔で撮影できるカメラを採用してもよいし、動画を撮影するカメラを採用してもよい。動画は一定時間間隔で撮影された一連の静止画（コマ）を連続表示することにより得られる映像であり、特許請求の範囲に記載の「所定時間間隔で撮影する」とは動画を撮影する場合も含む概念である。 The photographing means 20 is a camera or the like that photographs the solution a stored in the container 10 at predetermined time intervals. As the photographing unit 20, a camera that can photograph a still image at a predetermined time interval may be employed, or a camera that photographs a moving image may be employed. A moving image is a video obtained by continuously displaying a series of still images (frames) taken at a certain time interval, and “shooting at a predetermined time interval” described in the claims means shooting a moving image It is a concept that also includes
撮影手段２０で撮影された画像は画像処理手段３０に入力されるように構成されている。ここで、「画像」とは、静止画および動画を構成する各コマを意味する。
画像処理手段３０はコンピュータなどで構成されており、入力された画像を画像処理し、その結果を基に試料ｂの溶解の終点を判断するように構成されている。ここで、撮影手段２０としてデジタルカメラを採用する場合は、撮影された画像データを画像処理手段３０に直接入力することができる。撮影手段２０としてアナログカメラを採用する場合は、撮影手段２０と画像処理手段３０との間にデジタル変換装置を介在させ、撮影手段２０で撮影した画像をデジタル変換した後にその画像データを画像処理手段３０に入力するように構成される。
An image photographed by the photographing means 20 is configured to be input to the image processing means 30. Here, “image” means each frame constituting a still image and a moving image.
The image processing means 30 is configured by a computer or the like, and is configured to perform image processing on the input image and determine the end point of dissolution of the sample b based on the result. Here, when a digital camera is employed as the photographing unit 20, the photographed image data can be directly input to the image processing unit 30. When an analog camera is used as the photographing unit 20, a digital conversion device is interposed between the photographing unit 20 and the image processing unit 30, and after the image photographed by the photographing unit 20 is digitally converted, the image data is converted into the image processing unit 30. Configured to input.
つぎに、溶解終点検出装置１による溶解の終点の検出方法について説明する。
まず、容器１０に溶解液ａを収容し、撮影手段２０で撮影を開始する。つぎに、溶解液ａに試料ｂを投入する。
ある程度の試料が溶解された溶解液ａにさらに微量の試料ｂを投入すると、投入直後は溶解液ａが濁るなどして液色が変化するが、試料ｂが完全に溶解すると試料ｂ投入前の液色に戻ることが知られている。例えば、硫酸銅水溶液は青色であるが、これに酸化第二銅の粉末を投入すると投入直後は黒色に近くなり、酸化第二銅が完全に溶解すると元の青色に戻る。
Next, a method for detecting the end point of dissolution by the dissolution end point detection apparatus 1 will be described.
First, the solution a is stored in the container 10, and photographing is started by the photographing unit 20. Next, the sample b is put into the solution a.
When a small amount of sample b is added to the solution a in which a certain amount of sample is dissolved, the solution color changes due to the solution a becoming cloudy immediately after the addition, but when the sample b is completely dissolved, the sample b before It is known to return to liquid color. For example, the aqueous solution of copper sulfate is blue, but when cupric oxide powder is added thereto, it becomes nearly black immediately after the addition, and returns to the original blue when the cupric oxide is completely dissolved.
この間、少なくとも溶解液ａに投入された試料ｂが完全に溶解するまで、撮影手段２０は所定時間間隔で溶解液ａを撮影しつづけ、撮影した各画像を画像処理手段３０に入力する。画像処理手段３０は入力された各画像における溶解液ａの液色を求め、その結果を基に試料ｂの溶解の終点を判断する。 During this time, until at least the sample b put in the solution a is completely dissolved, the imaging unit 20 continues to image the solution a at predetermined time intervals, and inputs the captured images to the image processing unit 30. The image processing means 30 obtains the liquid color of the solution a in each input image, and determines the end point of dissolution of the sample b based on the result.
以下、画像処理手段３０の処理の詳細を説明する。
画像処理手段３０は撮影手段２０から入力された各画像における溶解液ａの液色を求める。具体的には、液色を表す色空間としてＲＧＢ色空間を採用する場合、入力された各画像データにおいて溶解液ａが撮影された部分のＲ値、Ｇ値、Ｂ値を求める。その方法は、画像データから直接Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値を取得してもよいし、画像データに何らかの変換を行なってＲ値、Ｇ値、Ｂ値を求めてもよい。
Details of the processing of the image processing means 30 will be described below.
The image processing unit 30 obtains the liquid color of the solution a in each image input from the photographing unit 20. Specifically, when the RGB color space is adopted as the color space representing the liquid color, the R value, the G value, and the B value of the portion where the solution a is photographed in each input image data are obtained. In this method, the R value, the G value, and the B value may be obtained directly from the image data, or the R value, the G value, and the B value may be obtained by performing some conversion on the image data.
なお、色空間としてはＲＧＢ以外にもＣＭＹＫなど種々の色空間を採用することができる。色空間は画像データのフォーマットや画像処理手段３０の構成に適したものを選択すればよい。いずれの色空間を採用しても溶解液ａの液色を求めた後の処理は同様であるので、以下ＲＧＢ色空間を採用した場合を例に説明する。 In addition to RGB, various color spaces such as CMYK can be adopted as the color space. A color space suitable for the format of the image data and the configuration of the image processing means 30 may be selected. The processing after obtaining the liquid color of the solution a is the same regardless of which color space is employed, and therefore the case where the RGB color space is employed will be described below as an example.
画像データのうち溶解液ａの液色を求める部分は、所定時間間隔で撮影される全ての画像データにおいて同じ位置であればよく、予め定められた一つの画素でもよいし、一定の領域を占める複数の画素でもよいし、互いに離れた複数の画素でもよい。液色を求める部分を一つの画素とする場合は、その画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値が溶解液ａの液色として求められる。一方、液色を求める部分を複数の画素とする場合は、それらの各画素のＲ値、Ｇ値、Ｂ値を求め、それぞれの平均値などとして溶解液ａの液色が求められる。
なお、撮影手段２０と容器１０とは相対的な位置が一定であり、各画像データにおいて同じ位置（同じ画素）であれば、容器１０の同じ位置となっている。
The portion for obtaining the liquid color of the solution a in the image data may be the same position in all the image data photographed at a predetermined time interval, and may be a predetermined pixel or occupy a certain area. A plurality of pixels or a plurality of pixels separated from each other may be used. When the portion for obtaining the liquid color is one pixel, the R value, G value, and B value of the pixel are obtained as the liquid color of the solution a. On the other hand, when the portion for obtaining the liquid color is a plurality of pixels, the R value, the G value, and the B value of each pixel are obtained, and the liquid color of the solution a is obtained as an average value thereof.
Note that the relative position of the photographing means 20 and the container 10 is constant, and the same position of the container 10 is the same position (same pixel) in each image data.
以上のように、溶解終点検出装置１は、撮影手段２０で溶解液ａを所定時間間隔で撮影し、画像処理手段３０で撮影した各画像における溶解液ａの液色を求めるので、溶解液ａの液色の時間変化を得ることができる。 As described above, the dissolution end point detection apparatus 1 photographs the solution a at predetermined time intervals by the photographing unit 20 and obtains the liquid color of the solution a in each image photographed by the image processing unit 30. It is possible to obtain the time change of the liquid color.
例えば、容器１０に溶解液ａとして硫酸銅水溶液（CuSO4・5H2O：68g/L、H2SO4：228g/L）1Lを収容し、ホットスターラー１３で液温を30℃に保ちつつ、試料ｂとして酸化第二銅の粉末1gを投入して撹拌した場合、図２に示すように溶解液ａの液色が変化する。ここで、図２において経過時間とは溶解液ａに試料ｂを投下してからの経過時間であり、0秒は試料ｂを投入する直前を意味する。 For example, 1 L of an aqueous copper sulfate solution (CuSO 4 .5H 2 O: 68 g / L, H 2 SO 4 : 228 g / L) is contained in the container 10 as the solution a, and the liquid temperature is kept at 30 ° C. with the hot stirrer 13. When 1 g of cupric oxide powder is added as sample b and stirred, the liquid color of the solution a changes as shown in FIG. Here, the elapsed time in FIG. 2 is the elapsed time after the sample b is dropped on the solution a, and 0 seconds means immediately before the sample b is charged.
図２に示すように、酸化第二銅投入前（0秒）は、硫酸銅水溶液は透き通った青色でありＢ値が高い。酸化第二銅を投入すると硫酸銅水溶液は黒く濁りＢ値が大きく減少し（10秒）、その後酸化第二銅が溶解するに従い徐々にＢ値が増加して元の値に戻る（40秒〜）。Ｇ値はＢ値と同様に増減する傾向があるがＢ値に比べてその変化が小さい。Ｒ値はＢ値とは逆に酸化第二銅投入直後に増加し、その後酸化第二銅が溶解するに従い徐々に減少して元の値に戻る。Ｒ値もＢ値に比べてその変化が小さい。 As shown in FIG. 2, before the addition of cupric oxide (0 seconds), the aqueous copper sulfate solution is clear blue and has a high B value. When cupric oxide is added, the aqueous copper sulfate solution becomes black and turbid, and the B value decreases greatly (10 seconds). Then, as the cupric oxide dissolves, the B value gradually increases and returns to the original value (from 40 seconds to ). The G value tends to increase or decrease in the same way as the B value, but the change is small compared to the B value. Contrary to the B value, the R value increases immediately after the addition of cupric oxide, and then gradually decreases and returns to the original value as the cupric oxide dissolves. The change in the R value is smaller than that in the B value.
画像処理手段３０は、求めた溶解液ａの液色と標準色とを時系列に沿って順次比較する。そして求めた溶解液ａの液色が標準色と一致する場合に、その画像が撮影された時を試料ｂの溶解の終点と判断する。
ここで、標準色は試料ｂが完全に溶解した状態の溶解液ａの液色として定められる。本実施形態では試料ｂが投入される前の溶解液ａの液色として定められる。これにより、溶解液ａの液色が溶解液ａに試料ｂが投入される前の液色に戻った時を溶解の終点と判断できるので、投入した試料ｂの溶解の終点を検出できる。具体的には、撮影手段２０で撮影された画像のうち試料ｂを投入する直前（0秒）の画像を用い、画像処理手段３０でその画像における溶解液ａの液色を求め、その液色を標準色として定める。図２に示す例では、標準色は（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（19、68、179）である。
The image processing means 30 sequentially compares the obtained liquid color of the solution a and the standard color in time series. When the obtained liquid color of the solution a matches the standard color, the time when the image is taken is determined as the end point of dissolution of the sample b.
Here, the standard color is defined as the liquid color of the solution a in a state where the sample b is completely dissolved. In this embodiment, it is defined as the liquid color of the solution a before the sample b is charged. Thereby, since the time when the liquid color of the solution a returns to the liquid color before the sample b is added to the solution a can be determined as the end point of dissolution, the end point of dissolution of the input sample b can be detected. Specifically, among the images taken by the photographing means 20, an image immediately before the sample b is introduced (0 second) is used, and the liquid color of the solution a in the image is obtained by the image processing means 30, and the liquid color is obtained. Is defined as the standard color. In the example shown in FIG. 2, the standard colors are (R, G, B) = (19, 68, 179).
画像処理手段３０は、ＲＧＢ色空間の変数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の値を比較することにより、溶解液ａの液色と標準色とが一致するか否かを判断する。ここで、溶解液ａの液色と標準色とが一致するという判断条件は、変数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の全てが一致することを条件としてもよいし、その一部が一致することを条件としてもよい。また、変数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のいずれか一つが一致することを条件としてもよい。 The image processing means 30 determines whether or not the liquid color of the solution a matches the standard color by comparing the values of the RGB color space variables (R, G, and B). Here, the determination condition that the liquid color of the solution a matches the standard color may be a condition that all of the variables (R, G, B) match, or that some of them match. It is good also as conditions. Moreover, it is good also as conditions on the condition that any one of variables (R, G, B) matches.
また、標準色に幅をもたせ、その標準色の範囲内に溶解液ａの液色が属することを、溶解液ａの液色と標準色とが一致するという判断条件としてもよい。例えば、図２に示す例において、標準色の幅を各変数値の±5%とする場合には、標準色は（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（18〜20、65〜71、170〜188）となる。標準色の幅は、溶解液ａと試料ｂの組み合わせによって経験則などにより適した値が選択される。標準色の幅の定め方は、各変数値の所定割合とする以外に、試料ｂの溶解による各変数値の変化量の所定割合とするなど、種々の方法で定めることができる。
特許請求の範囲に記載の「液色が予め定められた標準色と一致する」とは、このように幅をもたせた標準色の範囲内に液色が属すことも含まれる。
Alternatively, the standard color may be given a width, and the liquid color of the solution a belonging to the standard color range may be a determination condition that the liquid color of the solution a matches the standard color. For example, in the example shown in FIG. 2, when the standard color width is ± 5% of each variable value, the standard colors are (R, G, B) = (18-20, 65-71, 170-188). ) As the width of the standard color, a value that is more suitable for the rule of thumb is selected depending on the combination of the solution a and the sample b. The method for determining the width of the standard color can be determined by various methods such as a predetermined ratio of the amount of change of each variable value due to dissolution of the sample b, in addition to the predetermined ratio of each variable value.
“Liquid color coincides with a predetermined standard color” described in the claims includes that the liquid color belongs within the range of the standard color having such a width.
図２に示す例において、溶解液ａの液色は、経過時間30秒においてＲ値が標準色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（18〜20、65〜71、170〜188）の範囲内に属し、経過時間40秒においてＢ値が標準色に属し、経過時間50秒においてＧ値が標準色に属する。そのため、溶解液ａの液色と標準色とが一致するという判断条件を変数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の全てが一致することを条件とする場合には、画像処理手段３０は試料ｂを投入してから50秒経過時が溶解の終点と判断する。 In the example shown in FIG. 2, the liquid color of the solution a has an R value within the range of standard colors (R, G, B) = (18-20, 65-71, 170-188) at an elapsed time of 30 seconds. At the elapsed time of 40 seconds, the B value belongs to the standard color, and at the elapsed time of 50 seconds, the G value belongs to the standard color. Therefore, if the determination condition that the liquid color of the solution a matches the standard color is that all the variables (R, G, B) match, the image processing means 30 inputs the sample b. The end point of dissolution is determined after 50 seconds.
溶解液ａの液色と標準色とが一致するという判断条件を変数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）のいずれか一つが一致することを条件とする場合には、その比較に用いる変数（以下、指標変数と称する。）を、試料ｂの溶解による値の変化が最も大きい変数とすることが好ましい。例えば、硫酸銅水溶液に酸化第二銅を投入する場合には、Ｂ値の変化が最も大きいので、Ｂ値を指標変数とすることが好ましい（図２参照）。試料ｂの溶解による値の変化が最も大きい指標変数を指標として溶解の終点を判断すれば、求めた指標変数の値の誤差の影響を少なくできるので、溶解の終点を精度よく検出できる。 When the condition that any one of the variables (R, G, B) matches the determination condition that the liquid color of the solution a matches the standard color, the variable used for the comparison (hereinafter, index) (Referred to as a variable) is preferably a variable having the largest change in value due to dissolution of the sample b. For example, when cupric oxide is added to a copper sulfate aqueous solution, since the change in the B value is the largest, it is preferable to use the B value as an index variable (see FIG. 2). If the end point of dissolution is determined using the index variable having the largest value change due to dissolution of the sample b as an index, the influence of the error in the value of the obtained index variable can be reduced, so that the end point of dissolution can be detected with high accuracy.
この場合、画像処理手段３０は溶解液ａの液色の指標変数の値のみを求めるように構成してもよい。すなわち、画像処理手段３０は入力された各画像データにおける溶解液ａの液色の指標変数の値を求める。そして、求めた溶解液ａの指標変数の値と標準指標変数値とを時系列に沿って順次比較する。そして求めた指標変数の値が標準指標変数値と一致する場合に、その画像が撮影された時を試料ｂの溶解の終点と判断する。ここで、標準指標変数値は試料ｂが完全に溶解した状態の溶解液ａの液色の指標変数の値として定められ、本実施形態では試料ｂが投入される前の溶解液ａの液色の指標変数の値として定められる。具体的には、撮影手段２０で撮影された画像のうち試料ｂを投入する直前（0秒）の画像を用い、画像処理手段３０でその画像における溶解液ａの液色の指標変数の値を求め、その値を標準指標変数値として定める。また、標準指標変数値も標準色と同様に幅をもたせて定めてもよい。 In this case, the image processing means 30 may be configured to obtain only the value of the index variable of the liquid color of the solution a. That is, the image processing means 30 calculates the value of the index variable of the liquid color of the solution a in each input image data. Then, the obtained index variable value of the solution a and the standard index variable value are sequentially compared along the time series. When the obtained index variable value matches the standard index variable value, it is determined that the end point of dissolution of the sample b is taken when the image is taken. Here, the standard index variable value is determined as the value of the liquid color index variable of the solution a in a state in which the sample b is completely dissolved. In this embodiment, the liquid color of the solution a before the sample b is introduced. Is defined as the value of the indicator variable. Specifically, among the images taken by the photographing means 20, an image immediately before the sample b is introduced (0 second) is used, and the image processing means 30 sets the value of the index variable of the liquid color of the solution a in the image. And determine the value as the standard indicator variable value. Also, the standard index variable value may be determined with a width similar to the standard color.
図２に示す例において、指標変数をＢ値とする場合、標準指標変数値はＢ＝179である。標準指標変数値に±5%の幅をもたせると標準指標変数値はＢ＝170〜188となる。溶解液ａの液色のＢ値が標準指標変数値（Ｂ＝170〜188）の範囲内に属するのは40秒であるため、画像処理手段３０は試料ｂを投入してから40秒経過時が溶解の終点と判断する。
このように、硫酸銅水溶液に酸化第二銅を投入するとＢ値が大きく変化するので、Ｂ値を指標として溶解の終点を判断することで、溶解の終点を精度よく検出できる。
In the example shown in FIG. 2, when the index variable is a B value, the standard index variable value is B = 179. If the standard index variable value has a width of ± 5%, the standard index variable value becomes B = 170 to 188. Since the B value of the liquid color of the solution a belongs to the range of the standard index variable value (B = 170 to 188) for 40 seconds, the image processing means 30 is 40 seconds after the sample b is introduced. Is considered the end point of dissolution.
As described above, when cupric oxide is added to the aqueous copper sulfate solution, the B value changes greatly. Therefore, the end point of dissolution can be accurately detected by determining the end point of dissolution using the B value as an index.
以上の画像処理手段３０の処理は、撮影手段２０により溶解液ａを撮影する都度、溶解液ａの液色を求めて、溶解の終点を判断するようにリアルタイム処理としてもよいし、試料ｂが完全に溶解するのに十分な時間撮影し、その後撮影した画像データを用いて溶解液ａの液色を求めて、溶解の終点を判断するようにバッチ処理としてもよい。リアルタイム処理とする場合には、試料ｂが完全に溶解した時点で溶解の終点を検出することができる。また、バッチ処理とする場合には、試料ｂを投入してから完全に溶解するまでに必要な溶解時間を測定するのに用いることができる。 The above processing of the image processing means 30 may be real-time processing so as to determine the end point of the dissolution by obtaining the liquid color of the dissolution liquid a every time the dissolution medium a is imaged by the imaging means 20. It is also possible to perform batch processing so that an image is taken for a sufficient time for complete dissolution, and then the liquid color of the solution a is obtained using the imaged image data to determine the end point of dissolution. In the case of real-time processing, the end point of dissolution can be detected when the sample b is completely dissolved. In the case of batch processing, it can be used to measure the dissolution time required until the sample b is completely dissolved after the sample b is charged.
以上のように、画像処理手段３０により溶解液ａの液色が標準色と一致する場合に溶解の終点と判断するので、測定者の主観が入らず溶解の終点を精度よく検出できる。また、サンプルを採取する必要がないため、溶解時間が短い場合でも溶解の終点を精度よく検出できる。 As described above, since the end point of dissolution is determined by the image processing means 30 when the liquid color of the solution a matches the standard color, the end point of dissolution can be accurately detected without the subjectivity of the measurer. In addition, since it is not necessary to collect a sample, the end point of dissolution can be accurately detected even when the dissolution time is short.
（その他の実施形態）
本発明に係る溶解終点検出装置は、硫酸銅水溶液に投入した酸化第二銅の溶解の終点の検出に限られず、試料投入直後は溶解液の液色が変化するが、試料が完全に溶解すると試料投入前の液色に戻る性質を有すれば、種々の溶解液および試料の組み合わせにおける溶解の終点の検出に用いることができる。
例えば、容器１０に溶解液ａとして硫酸ニッケル水溶液（Ni：10g/L、H2SO4：200g/L）50mLを収容し、ホットスターラー１３で液温を30℃に保ちつつ、試料ｂとして水酸化ニッケルの粉末0.1gを投入して撹拌した場合、図３に示すように溶解液ａの液色が変化する。
(Other embodiments)
The dissolution end point detection apparatus according to the present invention is not limited to the detection of the end point of dissolution of cupric oxide charged into an aqueous copper sulfate solution, but the color of the solution changes immediately after the sample is charged, but when the sample is completely dissolved If it has the property of returning to the liquid color before the sample is charged, it can be used for detection of the end point of dissolution in various combinations of dissolved solutions and samples.
For example, 50 mL of a nickel sulfate aqueous solution (Ni: 10 g / L, H 2 SO 4 : 200 g / L) is accommodated in the container 10 as the solution a, and water is used as the sample b while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. with the hot stirrer 13. When 0.1 g of nickel oxide powder is added and stirred, the liquid color of the solution a changes as shown in FIG.
図３に示すように、水酸化ニッケル投入前は硫酸ニッケル水溶液は透き通った緑色でありＧ値が高い。水酸化ニッケルを投入するとＧ値が大きく減少し、その後水酸化ニッケルｂが溶解するに従い徐々にＧ値が増加して元の値に戻る。Ｒ値およびＢ値はＧ値と同様に増減する傾向があるが、Ｂ値に比べてその変化が小さい。 As shown in FIG. 3, the nickel sulfate aqueous solution is transparent green and has a high G value before nickel hydroxide is added. When nickel hydroxide is added, the G value decreases greatly, and then the G value gradually increases and returns to the original value as the nickel hydroxide b dissolves. The R value and the B value tend to increase or decrease in the same manner as the G value, but the change is smaller than the B value.
以上のように、硫酸ニッケル水溶液に水酸化ニッケルを溶解させる場合、Ｇ値の変化が最も大きいため、Ｇ値を指標変数とすることが好ましい。
指標変数をＧ値とすると標準指標変数値はＧ＝105であり、±5%の幅をもたせると標準指標変数値はＧ＝100〜110となる。硫酸ニッケル水溶液の液色のＧ値が標準指標変数値（Ｇ＝100〜110）の範囲内に属するのは240秒であるため、画像処理手段３０は水酸化ニッケルを投入してから240秒経過時が溶解の終点と判断する。
このように、硫酸ニッケル水溶液に水酸化ニッケルを投入するとＧ値が大きく変化するので、Ｇ値を指標として溶解の終点を判断することで、溶解の終点を精度よく検出できる。
As described above, when nickel hydroxide is dissolved in an aqueous nickel sulfate solution, since the change in the G value is the largest, it is preferable to use the G value as an index variable.
If the index variable is a G value, the standard index variable value is G = 105. If the index variable has a width of ± 5%, the standard index variable value is G = 100 to 110. Since the G value of the liquid color of the nickel sulfate aqueous solution is within the range of the standard index variable value (G = 100 to 110) for 240 seconds, 240 seconds have elapsed since the image processing means 30 introduced nickel hydroxide. Time is considered the end of dissolution.
As described above, when nickel hydroxide is added to the nickel sulfate aqueous solution, the G value changes greatly. Therefore, by determining the end point of dissolution using the G value as an index, the end point of dissolution can be accurately detected.
以上に説明した、硫酸銅水溶液に酸化第二銅に投入する例、および硫酸ニッケル水溶液に水酸化ニッケルを投入する例は、ある程度の試料（銅、ニッケル）が溶解された溶解液（硫酸）にさらに微量の試料を投入する例であるが、本発明に係る溶解終点検出装置は溶解液に所定量の試料を溶解させる場合にも用いることができる。
溶解液中の試料の濃度と溶解液の液色との間には相関があり試料の濃度が高いほど液色が濃くなることが知られている。そのため、所定量の試料が完全に溶解した状態の溶解液の液色を予め求めておき、それを標準色とすれば、所定量の試料の溶解の終点を検出することができる。
The example described above, in which cupric oxide is introduced into a copper sulfate aqueous solution, and the example in which nickel hydroxide is introduced into a nickel sulfate aqueous solution are obtained in a solution (sulfuric acid) in which a certain amount of sample (copper, nickel) is dissolved. Further, although an example in which a very small amount of sample is introduced, the dissolution end point detection apparatus according to the present invention can also be used when a predetermined amount of sample is dissolved in the solution.
It is known that there is a correlation between the concentration of the sample in the solution and the liquid color of the solution, and the higher the concentration of the sample, the deeper the liquid color. Therefore, if the liquid color of the solution in which the predetermined amount of the sample is completely dissolved is obtained in advance and used as the standard color, the end point of dissolution of the predetermined amount of sample can be detected.
１ 溶解終点検出装置
１０ 容器
１１ セル
１２ ケース
１３ ホットスターラー
２０ 撮影手段
３０ 画像処理手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dissolution end point detection apparatus 10 Container 11 Cell 12 Case 13 Hot stirrer 20 Imaging means 30 Image processing means
Claims (6)
該容器に収容された溶解液を所定時間間隔で撮影する撮影手段と、
該撮影手段で撮影された画像が入力される画像処理手段と、を備え、
前記画像処理手段は、
入力された前記画像における溶解液の液色を求め、
求めた液色が予め定められた標準色と一致する場合に、その画像が撮影された時を前記試料の溶解の終点と判断する
ことを特徴とする溶解終点検出装置。 A container for storing a lysate into which a sample is charged;
Photographing means for photographing the solution contained in the container at predetermined time intervals;
Image processing means for inputting an image photographed by the photographing means,
The image processing means includes
Find the liquid color of the solution in the input image,
An apparatus for detecting a dissolution end point, wherein when the obtained liquid color matches a predetermined standard color, the time when the image is taken is determined as the end point of dissolution of the sample.
ことを特徴とする請求項１記載の溶解終点検出装置。 2. The dissolution end point detection apparatus according to claim 1, wherein the standard color is a liquid color of the solution before the sample is put into the solution.
前記撮影手段は、前記背景部を背景として前記溶解液を撮影するように配置されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の溶解終点検出装置。 The container has a non-translucent background;
The dissolution end point detection apparatus according to claim 1, wherein the photographing unit is arranged to photograph the solution with the background portion as a background.
前記溶解液の液色を表す色空間の変数のうち前記試料の溶解による値の変化が最も大きい変数を指標変数とし、
入力された前記画像における溶解液の液色の前記指標変数の値を求め、
求めた指標変数の値が予め定められた標準指標変数値と一致する場合に、その画像が撮影された時を前記試料の溶解の終点と判断する
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の溶解終点検出装置。 The image processing means includes
Among the variables in the color space representing the liquid color of the lysate, a variable having the largest value change due to the dissolution of the sample is used as an index variable.
Find the value of the indicator variable of the liquid color of the solution in the input image,
4. When the value of the obtained index variable matches a predetermined standard index variable value, the time when the image is taken is determined as the end point of dissolution of the sample. The dissolution end point detector described.
前記溶解液が硫酸銅水溶液であり、
前記指標変数がＲＧＢ色空間のＢ値である
ことを特徴とする請求項４記載の溶解終点検出装置。 The sample is cupric oxide;
The solution is an aqueous copper sulfate solution,
5. The melting end point detection apparatus according to claim 4, wherein the index variable is a B value in an RGB color space.
前記溶解液が硫酸ニッケル水溶液であり、
前記指標変数がＲＧＢ色空間のＧ値である
ことを特徴とする請求項４記載の溶解終点検出装置。 The sample is nickel hydroxide and the solution is an aqueous nickel sulfate solution;
5. The melting end point detection apparatus according to claim 4, wherein the index variable is a G value in an RGB color space.
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