Есть у меня, джентельмены, колбочка, в которую может быть налито немного жидкости.
Имею спросить: как бы мне бесконтактным образом определить её уровень с точностью около миллиметра?

Продавцы дорогих станций-дозировщиков говорили про какие-то инфракрасные датчики, но я не вполне уверен, что они сами понимали, что к чему.

P.S. Жидкость может быть разного цвета, в том числе и прозрачной.

P.P.S. Колбочка имеет примерно такую форму, как на картинке. Линейные размеры - могут быть и меньше (микропробирки бывают и на 0.5 мл), но пропорции примерно такие.

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

А взвешивать колбочку разрешается ? Взвесить на точных весах и исходя из полученной массы и плотности жидкости вычислить уровень. Я не думаю, что в одной и той же колбочке будет меняться жидкость ...

Колбочки стоят не сами по себе, а на штативчике. И там тех колбочек может быть несколько десятков. И хочется проверить, что во всех колбочках налито примерно столько, сколько надо. Или, наоборот, не налито.

Отпозиционировать какой ни есть датчик, чтобы тот "заглянул" в каждую колбочку - таки да, можно. Только как бы в неё правильно заглянуть?

P.S. Сделать плавающую платформу под штативчик, кстати, имеет смысл: тогда можно будет точно отслеживать момент, когда патрубки-наконечники упёрлись в дно колбочек. С тем, чтобы их немедленно приподнять. Но без этого можно и обойтись. А вот без понимания, сколько чего налито - обходиться не хочется.

На поверхность жидкости в колбочке пустить плавать магнитик на поплавке, а снаружи колбочки поместить геркон. Еще вариант - лазерный уровнемер, но я не уверен, что его лучик будет отражаться от поверхности жидкости. Как бы не пришлось опять же, использовать поплавок ...

P.S. Вот, посмотрите, может, и найдете чего для себя:
http://www.sholydko.kiev.ua/

Смешно . Это же эппендорфик! У него общий объем около миллилитра, а жидкости на дне еще на порядок меньше. Именно затем он к донышку и сужается, чтобы бы в эту капельку на дне можно было опустить иголку и отобрать аликвоту.

Какие тут могут быть поплавки? Только высота уровня!

Истинно так, ничего плавать в колбочках не должно, ибо в них самые что ни на есть биологические пробы. Возможно — патогенные. Так что хочется мерить чем-нибудь бесконтактным.
И есть такое подозрение, что триангуляция нам здесь тоже не друг, ибо сходящиеся лучи просто не влезут в колбочку.

Есть мнение, надо что-то вроде LMC-J-0040-3, только я даже не знаю, как такое правильно по-басурмански называется. И как найти что-нибудь аналогичное — только китайское и подешевле.

Две горизонтальные рейки. На одной N узконаправленных источников инфракрасного цвета с модуляцией, а на другой N приемников, и между ними на просвет N колбочек. Рейки медленно подымаются относительно колбочек, при этом как-то измеряется высота подъема реек. Изменение интенсивности света на приемниках и будет указывать на уровень в колбочках.
Может подойдет и лазер промодулированный частотой.

Как насчет емкость измерять? Конечно, это не прямое измерение уровня, но вполне бесконтактное

Тема на форуме недавно обсуждалась - "Чем измерить скорость передвижения мениска жидкости в трубке, каким датчиком, или каким методом?". На мой взгляд, имеет общие черты с этой. Там тоже все методы забраковали, а остановились на видеосъемке с последующим анализом изображений.

Да, сфотографировать сейчас нетрудно с диким разрешением -- даже у прозрачной жидкости границу видно будет, колба обычно тоже прозрачная.
А потом для того же IPhon-а написать прогу, которая как-то подсчитает -- ну или таблично подберёт объём

Звуком тоже можно пытаться определить глубину -- сверху "орать" в дырочку, от горизонтальной поверхности отражение точно будет сильным, в отличие от сужающихся стенок, а потом анализировать начало отклика. В отличие от света у звука скорость более подходящая для точных замеров. Но тут возиться больше, хотя точность примерно та же. Интересно, тот же ЯФон потянет ?

Чисто любопытно.. А как вы посчитали "примерную точность" этих ваших "точных замеров"? Есть точная формула? Или просто ляпнули, не подумав?

Может и влезут, зависит от степени наполнения и физических свойств жидкости (форма мениска).
А зачем собственно огород? Пробирки заполняют калиброванными дозаторами, которые должны периодически поверять. Кроме того, многие эппендорфы имеют шкалу для оценки наполнения.

Нельзя ли установить N колбочек на вибростенд с линейно меняющейся частотой колебаний. У каждой колбочки будет своя частота резонанса в зависимости от наполнения.

И вопрос, можно ли колбочки, опять же с целью измерения массы содержимого, погружать в воду? Тогда появятся еще несколько методов...

[утирает скупую слезу]

А шо, или нельзя просто взять и подобрать какие-нибудь хорошие, кошерные конфокальные датчики? Или ещё какие-то коноскопические бывают.

Конечно, можно. Обращайтесь.

интересно, че Вы ко всем придираетесь, что никто не думает.... как будто только Вы. Вот, Serhiy_UA развил WitFed идею с резонансами, получается красиво и инновационно), и задел будет, можно диссер написать.

Выходит, это Вы не подумали.

А самым кошерным датчиком, верно Xenia говорит, признана дешевая китайская usb камера за 2 тысячи деревянных. Но это решение не такое инновационное)

Не надо грязи! Тут цимес в том, что колбочки, на штативчике выстроены в матрицу (например, 8x16). И сбоку их смотреть несподручно: передние заслонят задних. А чтобы понять за уровень жидкости при взгляде сверху - нужна не камера, а именно что какой-то дальномер.

Cмотря чем смотреть Про бороскопы не слыхали?

Не слышал. А что они делают?
[чешет репу]

а наливать чем и как будете?Может просто брать всегда одинаковую аликвоту или количество капель? не просто же наливать будете "на глаз"...а то с таким уровнем можно и промахнуться

Наливать - покамест пипеткой. Просто хочется проконтролировать, что в пробирочках ничего не налито ранее. А если налито - то примерно сколько.

Опять же, если есть хороший датчик расстояния, можно проверить и тип пробирки.

предлагаю разработать прецизионный наливатор!!!!

отбоя от клиентов не будет. Бары в очередь встанут)

на основе выдыхаемых паров... суперпрецизионный. Дунул на пробирку - в ней на стенках 2 микрона и 3 градуса

Передают изображение из разных узких мест (часто, интимного характера).

Вы знаете, что такое пробирка эппендорфа, но не слышали про пипетки с дозатором? Фантастика

Про пипетки с дозатором я знаю, их-то я и имел в виду. Хоть "Eppendorf", хоть "Ленпипет". А вот про бороскоп - раньше не слыхал.
Кстати, сам Eppendorf на своих дорогих дозировочных станциях вроде EpMotion'а имеет какой-то оптический сенсор, только вот никаких подробностей об том мне, к сожалению, не известно.

Вы уверены, что этот сенсор измеряет уровень?

Да, вполне. Двигая его туда-сюда построчно они даже умели пересчитывать наконечники и определять их тип (с фильтром или без). Просто продавцы и сами не знали, как именно он работал. Вроде они говорили что он "инфракрасный", но что бы это могло значить, похоже и сами понимали не весьма.

[горестно вздыхает]

Обычно, технической стороной ведает инженер, работающий в паре с продажниками.

Так я и говорил с инженером. Просто он тоже деталей того датчика не знал. Ну, не приходилось их ремонтировать, что поделать...

Понятно, двоечник значит.
Не беда, ведь компания известная. Можно попытаться, в linkedin найти сведущего человека.

Это просто понты. Фирмачи часто делают техническое решение, исключающее возможность копирования, по английски - ноу хау, по моему - кал собачий.

Именно так поступил в паяльной станции мартин, когда сделал ножку сложной формы, полую внутри, и через полость подал вакуум (подозреваю там 3d печать металлом была). Наш инженегр бегал вокруг этой полой ножки и охал часами, да вот только оказалось в итоге, что мартин за год продал 7 станций, а китайцы с их великолепными простыми до безобразия решениями - 7000. У них вся станция, как у европейцев та ножка стоит.
Я так и сказал этим понтовым немцам - через год они на помойке еду искать будут. Они потом бегали гуртом за нами и слушали о чем мы там разговариваем.

Делать нужно видеокамеру - просто, тупо и дешево. Если пипетки оптимизированы для того чтобы лаборанту было ХОРОШО ВИДНО, то оптимальное решение будет связано с техническим зрением. В конце концов можно сконстролячить некий привод - вон из принтера обычного за 500 рублей, который Вам провезет камеру вдоль рядов с пипетками.

Кстати, если смотреть видеокамерой сверху на пипетку, имеющую коническое дно, то вычислить количество жидкости в ней можно с великой точностью. Хотите сделаем Вам систему под ключ. С механическим сканером и камерой. С автоопределением наличия и всеми пирогами.

Откуда у доброго человека деньги на "под ключ"? Разумеется, неоткуда.
Что до позиционирования - то 2.5D-позиционирование я и сам могу.
Коническое дно - это хорошо, но это, к сожалению, только один частный случай. Да и налито иногда бывает не совсем на донышке.

Хотя камеру иметь таки да, всё равно завсегда полезно. Но не панацея, увы и ах.

Всякое решение имеет границы применения.

Панацей в технике вообще не бывает - у Формулы-1, например, нет стартера, чтобы ее завести, нужно 10 человек, зато она очень быстро ездит.

Хотите красивого универсального решения - платите очень много денег. И все равно, как правило универсальное решение проигрывает узкопрофильному в его зоне ответственности. Если фирменный датчик связан с отражением чего угодно - он должен врать на мелких пипетках.

По моему великолепное решение иметь возможность осматривать автоматически с высокой точностью массив пипеток (причем Вам ведь не обязательно наливать маленькую пипетку доверху, Вы можете поставить большую, и лить жидкость лишь в ее конусную часть).

Сколько стоит фирменный датчик ?
Думаю оригинальный фирменный "ИК датчик" и есть камера.

Ключ немецкий или китайский?

я фанат китайской техники: китайцы сегодня лучшие.
Разумеется, ключ по цене постараемся сделать китайским, а по качеству - постараемся сделать немецким)))

Значит и ответственность за работу поделки будет не советская
Стало быть, для Вас уже все ясно и можно оцифровать решение для ТС

советская ответственность немного разная была в области ракет и пылесосов.
Вы из какой области ответственность имеете в виду ?
Если готовы оплатить мне сжигание в плазме бриллиантов, то я Вам отчитаюсь по советски-нули после запятой устанете считать, а если выпадающая на ходу гайка не считается дефектом - тоже по-советски, цена другая будет)))

если конкретно, то я полагаю, что стоимость одного поста измерения должна быть в районе 5-10 тыр (зависит от количества постов и очень сильно зависит от требований к оптике камеры - соответственно определяется диапазоном используемых пипеток), стоимость сканирующей системы в районе 100-150 тыр, точность измерения в районе 1%.

Вообще, мне кажется, проще строить не систему с пипетками, а систему с управляемыми шприцами.
Дешевле получится, и круче гораздо - точность дозирования будет космическая.

Из области цифровой техники - "да", либо "нет".
у Вас есть решение (с ценой), Вы готовы его реализовать и компенсировать издержки заказчика (в случае неудачи)?

У нас нет согласованного ТЗ.
Будет согласованное ТЗ, можно говорить о реализации.
Как говорит опыт моих проектов, в наше время заказчик начинает нести издержки, лишь тогда, когда видит реализованными ключевые узлы системы.

Странно, а как же немецкое качество?
Или я не понял Вашу мысль?

Кстати, как оказалось, тот хитрый оптический сенсор работал примерно так: у него был источник инфракрасного излучения - и была хитрая фокусировка луча. Фокусировка как при излучении, так и при приёме. И цимес в том, что интенсивность принимаемого излучения оказывалась наибольшей, когда граница сред оказывалась в фокусе. Чёрт подери, по-моему, это таки извращение.

Есть мнение, что тут куда лучше подойдёт какой-нибудь фазовый лазерный датчик - это, кажется более надёжным. И в суд за нарушение патента не подадут.

^__^

Мне понравилась реплика a123-flex -

И в самом деле, существует большое количество разных процессов, которые легко контролируются на входе, но очень плохо на выходе. Например, можно с большой точностью отмерить лекарственное вещество, поступающее в организм больного, но многократно труднее установить его количество задним числом, после того, как оно уже попало в организм.

Что касается пробирок с растворами, то это случай того же сорта. Т.е. гораздо эффективнее потратить усилия на повышение точности дозатора, нежели потом, когда жидкость попала в емкость, пытаться определить ее объем. Взвешивание здесь поможет лишь в том случае, если каждую емкость предварительно взвесили, когда она еще была пустой.

Фактически метод отбора аликвот из раствора (обычно калиброванным шприцом с тонким поршнем) широко распространен именно потому, что позволяет отмерить точный объем из того, чей точный объем неизвестен. Именно поэтому эппендорфы с остатками вещества обычно ждет мусорный контейнер сразу же после того, как из них отсосали точный объем на анализ.

По той же причине химические реакции в эппендорфе (или иных емкостях) проводят путем смешения требуемых компонентов, каждый из которых отмеряется дозатором. Тем самым достигается нужное соотношение взаимодействующих реагентов. И даже тогда, когда продукт реакции уже готов, всячески стараются избегать измерения объема реакционной смеси. Например, предпочитают высушить досуха (в вакуумной сушилке), а затем вновь растворить, добавляя из дозатора известный объем растворителя. Почему же предпочитают мучить вещество, подвергая его усушке? - Да именно затем, чтобы не измерять объем!

Однако я тоже присоединюсь к фантазерам, предлагающим для измерения объема жидкости экстравагантные методы. Мой вариант тоже будет экстравагантным - применить ЯМР-спектрометрию (ядерный магнитный резонанс). А точнее - ПМР (протонный магнитный резонанс), поскольку практически только протоны и можно измерить в растворителе этим методом. Обычно от этого метода шарахаются, как от огня, вспоминая про сверхпроводящие магниты и высокие частоты. Тем не менее, повышать напряженность магнитного поля и частоту требуется лишь в структурных исследованиях, когда требуется отличать протоны в разных частях молекулы. А когда надо лишь определить их общее количество скопом, не различая, то форсировать магнитное поле и частоту нет резона. Например, в магнитном поле Земли (а оно весьма слабенькое) резонансная частота водородного ядра равна 2.13 КГц. Любой МК способен делением тактовой частоты с помощью своего таймера получать частоты в окрестности этой величины с удовлетворительной точностью. Ну, а резонансная частота определяется, как у колебательного контура. Подробности устройства легко найти в интернете. Однажды настроенный в резонанс прибор обычно сохраняет свою настройку, т.к. от величины объема жидкости изменяется лишь интенсивность резонансного сигнала, но не его частота.

Еще на нашем форуме была тема: "ЯМР магнитометр, Современная схемотехника?". ЯМР-магнитометр - это чуть другое, но принцип тот же. Только тут известными величинами являются протон-содержащее вещество и радиочастота, а величину магнитного поля требуется вычислить из экспериментально найденного положения точки резонанса. А здесь мы фиксируем величину магнитного поля (можно и магнитик добавить) и подбираем резонансную частоту по максимуму амплитуды (лишь однажды), а затем калибруем прибор, выражая значение этой амплитуды в микролитрах жидкости.

P.S. Этот метод анализа обычно называется "ЯМР низкого разрешения". Используется для определения влажности семян и пищевых продуктов. Например, "Портативный ЯМР-анализатор низкого разрешения".

Взвешивание наиболее точное, простое и дешёвое решение, а резонансный реализуется измерительным генератором, стандартными колонками и фиксацией камерой стоячих волн, т.е. в т.ч. пресловутым "одним смартфоном", но санэпиднадзор такой гудёж вряд ли подпишет.

Зачем же так категорично Просто одна из разновидностей системы автофокуса.
ПМСМ, сама идея фокусировки на поверхности жидкости, не так уж и плоха. Можно попрактиковаться на сенсоре от оптической мышки (еще не камера, но уже не фотодиод).

Или от CD-ROM'а, там тоже автофокусировка по поверхности диска и примерно те же расстояния, что и у ТС

здесь нет проблем. за что заплатите, то и получите.


меня уже не первый раз поражают девушки electronix, и, конкретно, уважаемая Xenia.
Точнее и проще выразить суть проблемы было, по-моему, сложно.
И любителям стоя в гамаке также воз овса на пожевать. Браво! Даешь ЯМР в широкие массы !

Опять вернусь к паре инфракрасный светодиод и фотоприемник.
Только теперь они должны вращаться вокруг колбочки, располагаясь по диагонали с противоположных сторон и как бы навинчиваясь на нее, двигаясь, например, плавно снизу вверх.
Здесь важно сделать узким луч от светодиода, пропустив его, например, через горизонтальную щель. Аналогичная щель может быть и на фотоприемнике. При прохождении через верхний уровень жидкости должно произойти изменение интенсивности на фотоприемнике, таким образом можно обнаружить уровень. А если вращать всю эту конструкцию по резьбе, например, с шагом в 1мм, то легко подсчитать и количество оборотов и по ним высоту уровня.
Ну и светодиод должен быть модулирован частотой, а после фотоприемника стоять фильтр на эту частоту модуляции.

вот и я о том же. В большинстве советских лабораторий, как раз используется..методика отбора аликвот шприцом. Кстати, у нас отличные немецкие пипетки. Никаких проблем не было. подойди я с покупкой датчика к начальству... то, к сожалению, отправили бы подальше...

А дифракция не замучит?

Уточнение: щель не настолько узкая, чтоб получилась дифракция. Вместо щели можно маленькую продолговатую линзу, или афокальную линзу где светодиод в фокусе, чтобы создать подобие узкого луча, расстояние ведь небольшое. Да и вообще, лазер может тоже подойдет, если он не влияет на содержимое в колбе.
Важным здесь является вращение с подъемом этой оптической пары вокруг колбы, в этом и есть маленькая новизна.

Если на этих пробирках нанесены ещё и риски точные, то фотографирование сбоку будет лучшим решением !
Даже несколько раз с последующим межпиксельным усреднением.
Ну не люблю я всякие непонятные методы, только раскручивающие на Порше для "учёных"

Я знаю, что скорость света на 6 порядков выше скорости звука (300 м/с, меняется, правда, от погоды), так что ею меряют только косвенно, с дифракциями и интерференциями.
"Излучив" ЯФоном звуковую волну в колбочку и пытаясь словить начало отражённой на АЦП с частотой 100 МГц, и делая это несколько раз, можно получить типа 3 микрон точности
Конечно, такой частоты оцифровки в микрофоне мы не получим, точность позиционирования девайса над колбой гораздо хуже, но для 1 мм нужны 300 КГц, это "межпиксельно" реально после группы опытов.