Keeping an “eye” on the experiment: computer vision for real-time monitoring and control

文献情報

出版日 2023-11-27
DOI 10.1039/D3SC05491H
インパクトファクター 9.825
著者

Rama El-khawaldeh, Mason Guy, Finn Bork, Nina Taherimakhsousi, Kris N. Jones, Joel M. Hawkins, Lu Han, Robert P. Pritchard, Blaine A. Cole, Sebastien Monfette


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要旨

This work presents a generalizable computer vision (CV) and machine learning model that is used for automated real-time monitoring and control of a diverse array of workup processes. Our system simultaneously monitors multiple physical outputs (e.g., liquid level, homogeneity, turbidity, solid, residue, and color), offering a method for rapid data acquisition and deeper analysis from multiple visual cues. We demonstrate a single platform (consisting of CV, machine learning, real-time monitoring techniques, and flexible hardware) to monitor and control vision-based experimental techniques, including solvent exchange distillation, antisolvent crystallization, evaporative crystallization, cooling crystallization, solid–liquid mixing, and liquid–liquid extraction. Both qualitative (video capturing) and quantitative data (visual outputs measurement) were obtained which provided a method for data cross-validation. Our CV model's ease of use, generalizability, and non-invasiveness make it an appealing complementary option to in situ and real-time analytical monitoring tools and mathematical modeling. Additionally, our platform is integrated with Mettler-Toledo's iControl software, which acts as a centralized system for real-time data collection, visualization, and storage. With consistent data representation and infrastructure, we were able to efficiently transfer the technology and reproduce results between different labs. This ability to easily monitor and respond to the dynamic situational changes of the experiments is pivotal to enabling future flexible automation workflows.

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掲載誌

Chemical Science

Chemical Science
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年間論文数: 1413

Our journal has a wide-ranging scope which covers the full breadth of the chemical sciences. The research we publish contains the sorts of novel ideas, challenging questions and progressive thinking that bring undiscovered breakthroughs within reach. Your paper could focus on a single area, or cross many. It could be beyond the accepted bounds of the chemical sciences. It might address an immediate challenge, contribute to a future breakthrough or be wholly conceptual. We’re a team from every field of the chemical sciences, and know from experience that breakthroughs that drive the solutions to global challenges can come from anywhere, at any time. You could even start an entirely new area of research. Too bold? Too progressive? No such thing

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