一種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法
【專利摘要】本發(fā)明是用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法，該方法是在容量瓶11的側(cè)面設(shè)置一個圖像傳感器16對準(zhǔn)容量瓶11上的刻度線，圖像傳感器16與控制裝置4連接，圖像傳感器16根據(jù)亮度值或色差值采集圖像，進(jìn)行高比例放大，再進(jìn)行閾值分割，識別出容量瓶11刻度線位置和容量瓶內(nèi)所加液體液面位置，當(dāng)兩者重合時，控制裝置4輸出反饋信號控制截止閥6的開合及調(diào)速泵5的動作和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對容量瓶11的自動加液過程；實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的裝置通過控制裝置的程序控制，實(shí)現(xiàn)自動定量添加液體，操作簡單、可靠、精確度高、速度快、節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【專利說明】—種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法，屬于化學(xué)分析和定量分析的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]自動加液裝置是一種自動的，非接觸式的，可以準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)自動添加液體的裝置，用于實(shí)現(xiàn)分析測試中自動添加各種液體。在常規(guī)的化學(xué)分析中，加液過程仍需靠操作人員手工操作，且手工操作繁瑣，工作效率也比較低，當(dāng)被加液的數(shù)量較多時，更是費(fèi)時費(fèi)力，容易出錯。隨著現(xiàn)代化步伐的加速，分析測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，時效性越來越高，傳統(tǒng)的加液手段已經(jīng)很難滿足當(dāng)前的需求，這就需要一種能適應(yīng)現(xiàn)代化化學(xué)分析要求的自動加液方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法，其目的是節(jié)約液體原材料，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)分析儀器儀表的在線監(jiān)測。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0005]該種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法，其特征在于:該方法的步驟是:
[0006]⑴在容量瓶(11)的旁邊放置一個分辨率不低于200X200DPI的圖像傳感器(16)，圖像傳感器(16)以每秒鐘不小于2幀的速度實(shí)時獲得容量瓶內(nèi)液面和刻度線相對位置的圖像信息；
[0007]⑵對步驟⑴獲得的每一幅圖像信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先設(shè)置圖像左上角的點(diǎn)或者右上角的點(diǎn)為背景點(diǎn)，讀取該點(diǎn)的亮度值，再搜索出圖像最大亮度值點(diǎn)，采用圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度與背景點(diǎn)亮度的差值的一半作為閾值，對圖像上的所有點(diǎn)進(jìn)行亮度值的閾值分害I]，保留亮度值不小于閾值的點(diǎn)，去除所有亮度值小于閾值的點(diǎn)；
[0008]再對閾值分割后的保留下來的點(diǎn)進(jìn)行臨近點(diǎn)直線擬合，獲得多條擬合后的直線段，先保留水平的直線，去除非水平直線，計(jì)算直線段長度，如果直線段長度不大于容量瓶瓶頸直徑且不小于該直徑的1/3時，保留此直線段，否則去除，此直線段具有唯一性，此直線段即為容量瓶刻度線位置；
[0009]⑶對步驟⑴獲得的每一幅圖像信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先設(shè)置圖像左上角的點(diǎn)或者右上角的點(diǎn)為背景點(diǎn)，讀取該點(diǎn)的亮度值，再搜索出圖像最大亮度值點(diǎn)，采用圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度與背景點(diǎn)亮度的差值的一半作為閾值，對圖像上的所有點(diǎn)進(jìn)行亮度值的閾值分害I]，保留亮度值不小于閾值的點(diǎn)，去除所有亮度值小于閾值的點(diǎn)；
[0010]再對閾值分割后的保留下來的點(diǎn)進(jìn)行臨近點(diǎn)拋物線擬合，獲得多條擬合后的拋物線線段，計(jì)算拋物線曲率半徑，如果曲率半徑不小于容量瓶半徑且不大于容量瓶半徑的1/3時，保留此拋物線線段，否則去除，此拋物線線段具有唯一性，此拋物線線段最低點(diǎn)切線即為容量瓶內(nèi)液面位置；
[0011]⑷上述步驟⑶中，如果背景點(diǎn)與圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度差值與圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度的比值不大于10%時，采用在容量瓶底部增加單色墊片或者單色燈照明以提高圖像色度差，使得該比值大于10%，然后根據(jù)色度差進(jìn)行閾值分割，以下過程與步驟⑶相同；
[0012](5)計(jì)算出步驟⑵獲得的容量瓶刻度線位置與步驟⑶或步驟⑷獲得的容量瓶內(nèi)液面位置的高度差，當(dāng)高度差為正時，控制自動加液系統(tǒng)對容量瓶進(jìn)行加液，如果高度差為零時，控制自動加液系統(tǒng)停止加液，關(guān)閉控制自動加液系統(tǒng)的截止閥。
[0013]本發(fā)明技術(shù)方案利用圖像傳感器根據(jù)亮度值或色差值來采集圖像，運(yùn)用圖像識別算法識別容量瓶刻度線位置和容量瓶內(nèi)所加液體液面位置；當(dāng)兩者重合時，控制系統(tǒng)輸出反饋信號控制泵和截止閥立刻停止工作，實(shí)現(xiàn)自動加液。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]圖2為實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案的裝置中控制裝置的控制編程的流程圖
[0016]圖3為本發(fā)明方案中圖像識別的示意圖像

【具體實(shí)施方式】
[0017]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步地詳述:
[0018]參見附圖1所示，實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案的裝置結(jié)構(gòu)包括包括與控制裝置4連接的天平1、顯示屏2、鍵盤3，顯示屏2和鍵盤3為觸摸屏形式結(jié)構(gòu)，控制裝置4通過USB或RS232接口與天平I相連接，實(shí)時獲得天平I讀數(shù)，其特征在于:天平I的稱量托盤上放置一個容量瓶11的底部是一張帶顏色的墊片15，用于提高液面處的色度差，在容量瓶11的垂直上方是出液管7的一端的出液口 10，出液管7上設(shè)置一個截止閥6，在出液管7上還設(shè)置流量計(jì)13，流量計(jì)13與控制裝置4連接，出液管7的另一端插入儲液瓶9中并位于液面下方，在儲液瓶9中還插入一根進(jìn)氣管8，進(jìn)氣管8的一端位于儲液瓶9的空腔內(nèi)，另一端與調(diào)速泵5連接，調(diào)速泵5與控制裝置4連接，儲液瓶9的瓶口密封，在儲液瓶9的瓶口處設(shè)置用于檢測儲液瓶9內(nèi)液位高度的液位傳感器12，液位傳感器12與控制裝置4相連；
[0019]參見附圖3所示，在容量瓶11的側(cè)面設(shè)置一個圖像傳感器16對準(zhǔn)容量瓶11上的刻度線17，圖像傳感器16與控制裝置4連接，圖像傳感器16根據(jù)亮度值或色差值采集圖像，進(jìn)行高比例放大，再進(jìn)行閾值分割，識別出容量瓶11刻度線17位置和容量瓶內(nèi)所加液體液面18位置，當(dāng)兩者重合時，控制裝置4輸出反饋信號控制截止閥6的開合及調(diào)速泵5的動作和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對容量瓶11的自動加液過程；
[0020]控制系統(tǒng)4包括一個被編程的單片機(jī)，控制系統(tǒng)4與上述連接組件實(shí)現(xiàn)信息交換。
[0021]參見附圖2所示，為實(shí)施本發(fā)明技術(shù)方案的裝置中控制裝置的控制編程的流程被存貯在控制系統(tǒng)4的單片機(jī)內(nèi)以控制本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施過程，該過程如下:
[0022]將容量瓶11放置在帶色的墊片15上，調(diào)速泵5通過進(jìn)氣管8向儲水瓶9內(nèi)注入空氣，液體通過出液管7注入到容量瓶11內(nèi)；液位傳感器12與儲液瓶9相連接，監(jiān)測液面位置，當(dāng)水量不足時，發(fā)出報(bào)警信號，同時切斷調(diào)速泵5電源，控制截止閥6，使加液管路關(guān)閉，停止加液；
[0023]調(diào)節(jié)圖像傳感器或者容量瓶，使得容量瓶刻度線在圖像傳感器中識別為一條直線，使用過程中，圖像傳感器16根據(jù)亮度值或色差值來采集圖像，運(yùn)用圖像識別算法識別容量瓶刻度線位置和容量瓶內(nèi)所加液體液面位置；控制裝置4根據(jù)刻度線位置和液面位置相對比，來調(diào)節(jié)調(diào)速泵5的轉(zhuǎn)速；差值越大，轉(zhuǎn)速越快；反之，差值越小，轉(zhuǎn)速越慢，當(dāng)兩者重合時，調(diào)速泵5會立刻停止工作，同時關(guān)閉截止閥6 ;此時流量計(jì)13也會顯示通過其液體的流量值，以便更精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)自動加液。而加液相關(guān)數(shù)據(jù)均可由打印機(jī)14打印，將數(shù)據(jù)加以保存?zhèn)錂n。
【權(quán)利要求】
1.一種用于實(shí)現(xiàn)容量瓶定容的自動加液控制方法，其特征在于:該方法的步驟是:⑴在容量瓶(11)的旁邊放置一個分辨率不低于200X200DPI的圖像傳感器(16)，圖像傳感器(16)以每秒鐘不小于2幀的速度實(shí)時獲得容量瓶內(nèi)液面和刻度線相對位置的圖像信息； ⑵對步驟⑴獲得的每一幅圖像信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先設(shè)置圖像左上角的點(diǎn)或者右上角的點(diǎn)為背景點(diǎn)，讀取該點(diǎn)的亮度值，再搜索出圖像最大亮度值點(diǎn)，采用圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度與背景點(diǎn)亮度的差值的一半作為閾值，對圖像上的所有點(diǎn)進(jìn)行亮度值的閾值分割，保留亮度值不小于閾值的點(diǎn)，去除所有亮度值小于閾值的點(diǎn)； 再對閾值分割后的保留下來的點(diǎn)進(jìn)行臨近點(diǎn)直線擬合，獲得多條擬合后的直線段，先保留水平的直線，去除非水平直線，計(jì)算直線段長度，如果直線段長度不大于容量瓶瓶頸直徑且不小于該直徑的1/3時，保留此直線段，否則去除，此直線段具有唯一性，此直線段即為容量瓶刻度線位置； ⑶對步驟⑴獲得的每一幅圖像信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，先設(shè)置圖像左上角的點(diǎn)或者右上角的點(diǎn)為背景點(diǎn)，讀取該點(diǎn)的亮度值，再搜索出圖像最大亮度值點(diǎn)，采用圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度與背景點(diǎn)亮度的差值的一半作為閾值，對圖像上的所有點(diǎn)進(jìn)行亮度值的閾值分割，保留亮度值不小于閾值的點(diǎn)，去除所有亮度值小于閾值的點(diǎn)； 再對閾值分割后的保留下來的點(diǎn)進(jìn)行臨近點(diǎn)拋物線擬合，獲得多條擬合后的拋物線線段，計(jì)算拋物線曲率半徑，如果曲率半徑不小于容量瓶半徑且不大于容量瓶半徑的1/3時，保留此拋物線線段，否則去除，此拋物線線段具有唯一性，此拋物線線段最低點(diǎn)切線即為容量瓶內(nèi)液面位置； ⑷上述步驟⑶中，如果背景點(diǎn)與圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度差值與圖像最大亮度值點(diǎn)的亮度的比值不大于10%時，采用在容量瓶底部增加單色墊片或者單色燈照明以提高圖像色度差，使得該比值大于10%，然后根據(jù)色度差進(jìn)行閾值分割，以下過程與步驟⑶相同； (5)計(jì)算出步驟⑵獲得的容量瓶刻度線位置與步驟⑶或步驟⑷獲得的容量瓶內(nèi)液面位置的高度差，當(dāng)高度差為正時，控制自動加液系統(tǒng)對容量瓶進(jìn)行加液，如果高度差為零時，控制自動加液系統(tǒng)停止加液，關(guān)閉控制自動加液系統(tǒng)的截止閥(4)。
【文檔編號】G01N35/00GK104316709SQ201410545372
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】李帆, 楊黨綱, 楊春晟 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院