摘要：化学机器视觉（ChV）技术是一种利用卷积光谱和机器视觉物质建模来实现物质转化过程高维智能控制的新型技术。该技术可以广泛应用于电镀工业领域的各个环节，如电镀液的配制、电镀层的检测、电镀废水的处理，以及电镀工艺的优化、电镀产品的质量控制、电镀设备的维护等。本文介绍了该技术的原理、特点、优势和应用实例，展示了其在提高电镀效率、降低能耗、提升品质、保障安全等方面的巨大潜力。

 关键词：化学机器视觉；机器视觉物质建模；电镀工业；电镀层检测；智能控制

 引言                                                  

 电镀工业是指以金属或非金属为主要原料，经过电化学反应，在被电镀物表面形成一层覆盖物的工业。电镀工业是现代制造业的重要组成部分之一，也是我国最大的能源消耗者和污染排放者之一。随着市场需求的增加，环境保护的要求的提高，以及新材料、新工艺、新技术的不断涌现，电镀工业面临着转型升级的迫切需求。

传统的电镀工业生产过程通常依赖于人工或仪表对电镀液、电镀层和电镀废水进行定性或定量分析，以及对电镀设备和环境参数进行监测和控制。这种方式存在以下几个问题：

（1）分析方法复杂，耗时耗力，难以实现在线或实时监测；

（2）仪表设备昂贵，维护困难，易受干扰或失效；

（3）人为因素导致分析结果不准确或不一致，影响电镀质量和效率；

（4）数据信息孤岛，难以实现数据共享和利用，影响决策效果。

为了解决这些问题，提高电镀工业生产过程的数字化、智能化水平，需要引入新型的感知和控制技术。其中，一种具有广阔应用前景的技术是化学机器视觉技术。

 化学机器视觉技术概述                           

 化学机器视觉技术是一种利用卷积光谱成像和机器视觉物质建模来实现物质转化过程高维智能控制的新型技术。该技术自主研发，并已获得多项国家专利和软件著作权。该技术的原理、特点、优势和应用实例如下：

（1）原理

化学机器视觉技术的核心是卷积光谱成像和机器视觉物质建模。该技术首创了高维并行光场的高通量器件模式和连续谱化学扰动的新型大数据信息生产手段，建立了客观世界到人工智能的大数据新通道。卷积光谱成像是一种将光谱信息和空间信息同时记录的成像技术，可以获得物质的化学组成和形态结构。卷积光谱成像可以利用不同的光源和探测器，覆盖从紫外到红外的广泛光谱范围，适用于各种类型的物质分析。

机器视觉物质建模是一种利用机器学习算法对卷积光谱成像数据进行处理和分析的技术，可以实现物质的识别、分类、定量、预测等功能。机器视觉物质建模可以利用不同的机器学习方法，如支持向量机、人工神经网络、深度学习等，根据不同的应用需求，构建不同的物质模型。机器视觉物质建模可以利用云计算平台，实现大规模的数据存储、处理和共享，提高计算效率和智能水平。

ChV技术将卷积光谱成像和机器视觉物质建模相结合，形成了一种效应卷积映射模式，即利用高通量组合化学扰动将难于分别定量测定的指标分量变换到高维空间，然后通过深度学习实现解卷积获得目标指标组。该技术通过两个主要的信号调制技术路径来实现：一是二维光场调制，即利用组合滤光片构建二维平行光场，在短光程里将不同光源之间的差异性通过定量补偿的方法得到精确校正；二是高通量组合化学扰动，即利用特殊设计的化学反应池或反应器，在不同波长下对物质进行不同程度的化学扰动，产生不同的光谱响应。

（2）特点

化学机器视觉技术具有以下几个特点：

①高效：化学机器视觉技术可以实现对物质的快速、准确、无损、无污染的分析，大大提高了分析效率和效果；

②高维：化学机器视觉技术可以实现对物质的多维度、多层次、多尺度的分析，大大拓展了分析范围和深度；

③高通量：化学机器视觉技术可以实现对物质的高通量、高密度、高频次的分析，大大增加了分析数据和信息；

④高智能：化学机器视觉技术可以实现对物质的智能识别、智能分类、智能定量、智能预测等功能，大大提升了分析智能和价值。

（3）优势

化学机器视觉技术相比于传统的感知和控制技术具有以下几个优势：

①低成本：化学机器视觉技术采用了创新性的卷积光谱成像和云端算法，降低了硬件设备和软件服务的成本；

②低干扰：化学机器视觉技术采用了非接触式的感知方式，避免了对物质和环境的干扰或破坏；

③低依赖：化学机器视觉技术采用了自主研发的核心技术和知识产权，摆脱了对国外高端设备和技术的依赖；

④低风险：化学机器视觉技术采用了智能化的控制方式，减少了人为因素导致的误差。

⑤高效益：化学机器视觉技术可以实现对电镀工业生产过程的全面优化和智能控制，提高电镀效率、降低能耗、提升品质、保障安全等方面的巨大效益。

 ChV技术的领域应用                          

 化学机器视觉技术可以广泛应用于电镀工业领域的各个环节，如电镀液的配制、电镀层的检测、电镀废水的处理，以及电镀工艺的优化、电镀产品的质量控制、电镀设备的维护等。以下是一些具体的应用实例：

①电镀液配制：化学机器视觉技术可以对电镀液进行在线实时分析，获取其pH值、比重、浓度、温度等参数，以及其金属离子和添加剂的种类和含量。根据这些信息，可以对电镀液的配制工艺进行智能控制，如投加剂量、搅拌时间、过滤方式等，以提高电镀液的稳定性和性能。同时，可以对电镀液的使用情况进行实时监测，如使用次数、使用效果等，以及时调整或更换电镀液。

②电镀层检测：化学机器视觉技术可以对电镀层进行在线实时分析，获取其厚度、硬度、光泽度、色度等参数，以及其结构和功能特征。根据这些信息，可以对电镀层的质量进行智能评价，如合格率、不合格原因等，以及时采取改进和处理措施。同时，可以对电镀层的性能进行智能预测，如耐腐蚀性、耐磨性、导电性等，以指导后续的加工或使用。

③电镀废水处理：化学机器视觉技术可以对电镀废水进行在线实时分析，获取其pH值、浊度、色度、COD、BOD、重金属离子等指标，以及其有机物和无机物的种类和含量。根据这些信息，可以对电镀废水的处理工艺进行智能控制，如投加剂量、反应时间、分离方式等，以提高处理效果和资源回收率。同时，可以对电镀废水的排放标准进行实时监测，如达标率、超标情况等，以及时采取整改和处罚措施。

       ④电镀工艺优化：化学机器视觉技术可以对电镀工艺中的各种参数进行在线实时分析，获取其最优或最适的值。根据这些值，可以对电镀工艺中的各种操作进行智能控制，如电流密度、电压大小、极距距离等，以提高电镀效果和效率。同时，可以对电镀工艺中的各种优化目标进行实时监测，如电镀速度、电镀均匀性、电镀成本等，以及时采取调节和平衡措施。

        ⑤电镀产品质量控制：化学机器视觉技术可以对电镀产品进行在线实时分析，获取其外观、尺寸、形状等参数，以及其功能和性能特征。根据这些信息，可以对电镀产品的质量进行智能控制，如检验方式、检验频率、检验标准等，以提高检验效率和准确性。同时，可以对电镀产品的质量进行智能追溯，如生产批次、生产日期、生产人员等，以提高质量管理和责任追究的水平。

 ⑥电镀设备维护：化学机器视觉技术可以对电镀设备进行在线实时分析，获取其运行状态、工作参数、故障信息等。根据这些信息，可以对电镀设备的维护工作进行智能控制，如保养周期、保养内容、保养方式等，以提高设备性能和寿命。同时，可以对电镀设备的维护效果进行实时监测，如故障率、故障原因、故障处理等，以及时采取修复和优化措施。

总结                                                      

         化学机器视觉技术是一种利用卷积光谱成像和机器视觉物质建模来实现物质转化过程高维智能控制的新型技术。该技术具有高效、高维、高通量、高智能等特点，相比于传统的感知和控制技术具有低成本、低干扰、低依赖、低风险等优势。该技术可以广泛应用于电镀工业领域的各个环节，如电镀液的配制、电镀层的检测、电镀废水的处理。