CN103302253A - 液位检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液位检测方法及系统。其中，液位检测方法包括：获取浇注容器内的第一形貌信息图像，并从第一形貌信息图像中获取刻度，刻度用于标示浇注容器内的一个或多个部位对应的高度值或深度值；在浇注容器内注有金属熔液时，获取浇注容器内的第二形貌信息图像；根据第二形貌信息图像中的液面边缘线与刻度之间的位置关系获得金属熔液在浇注容器中的液位值，其中，液面边缘线用于表示金属溶液的液面与浇注容器的内壁之间的交界线。本发明解决了液位检测误差较大的技术问题，达到了降低液位检测的误差的技术效果。

Description

液位检测方法及系统

技术领域

本发明涉及模铸领域，具体而言，涉及一种液位检测方法及系统。 

背景技术

在钢水模铸浇注中，浇注工艺一般分为开浇、跟流、注流和减流四个阶段，分别对应不同的工艺要求：在跟流阶段，因钢水温度较高，进入模具内的钢水形成循环活跃的涡流，因而需保持液面平稳上升，否则易使刚形成的激冷层减薄造成热裂；在注流阶段，因模具内液面上升、钢锭面积增大，必须逐步平稳增流，达到平稳上升，使锭身激冷层厚度均匀，组织应力均匀，否则会形成翻皮、重接或激冷层不均匀产生内裂；在减流阶段，钢水上升到距帽口例如50-80mm处后必须平稳减流，防止钢水在帽口角部发生裹渣而喷溅，流速从原来增流的流速基础上下降1/3，例如从30kg/s或2mm/s左右下降到20kg/s或1.3mm/s，再以此速度保持模具内液面平稳上升，使钢水稳步进入帽口内，但减流不能过猛，直至减流到帽口线2/3高度时以细流补注，例如4kg/s或0.3mm/s，而过细的散流不但起不到补流作用，还会造成钢水二次氧化几率的加大，带来大量氧化夹杂物。 

在浇注过程中，上述阶段的划分往往需要通过模具内液面所处的位置来确定；另一方面，上述浇注工艺中对浇注速度的准确控制，也需要液位信息的反馈，这就需要对上述液位进行准确地检测。 

目前模铸浇注普遍由人工操作，然而人对液位的判断通常误差较大，无法满足上述模铸浇注的工艺要求，从而导致浇注出来的钢锭质量下降，甚至导致喷溅、溢钢等事故的发生。 

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 

发明内容

本发明实施例提供了一种液位检测方法及系统，以至少解决现有技术中液位检测误差较大的技术问题。 

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种液位检测方法，包括：获取浇注容器内的第一形貌信息图像，并从上述第一形貌信息图像中获取刻度，上述刻度用于标示上述浇注容器内的一个或多个部位对应的高度值或深度值；在上述浇注容器内注有金属熔液时，获取上述浇注容器内的第二形貌信息图像；根据上述第二形貌信息图像中的液面边缘线与上述刻度之间的位置关系获得上述金属熔液在上述浇注容器中的液位值，其中，上述液面边缘线用于表示上述金属溶液的液面与上述浇注容器的内壁之间的交界线。 

优选地，上述根据上述第二形貌信息图像中的液面边缘线与上述刻度的位置关系获得上述金属熔液在上述浇注容器中的液位值包括：根据上述液面边缘线获取检测线，其中，当上述液面边缘线为直线时，上述检测线与上述液面边缘线重合，当上述液面边缘线为曲线时，上述检测线与上述液面边缘线相切，且不同时刻获取的上述第二形貌信息图像中的上述检测线相互平行；获取一个或多个图示距离，上述图示距离用于表示上述检测线到上述刻度之一的距离；根据上述图示距离以及上述刻度的刻度值获得上述金属熔液在上述浇注容器中的上述液位值，其中，上述刻度值用于表示上述刻度标示的上述高度值或深度值。 

优选地，上述根据上述图示距离以及上述刻度的刻度值获得上述金属熔液在上述浇注容器中的上述液位值包括：根据上述检测线到上述刻度中的第一刻度的距离d₁、上述检测线到上述刻度中的第二刻度的距离d₂、上述第一刻度的上述刻度值H₁、以及上述第二刻度对应的液位值H₂，获取上述液位值H，其中，在上述第一刻度与上述第二刻度位于上述检测线的同一侧时：H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)，在上述第一刻度与上述第二刻度分别位于上述检测线两侧时：H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。 

优选地，上述液位检测方法还包括：将上述第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。 

优选地，在获得上述液位值之后，上述液位检测方法还包括：根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制上述金属熔液向上述浇注容器中注入的注入流量。 

优选地，上述根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制上述注入流量包括：将上述注入流量设置为与上述液位值所属的液位值区间对应的流量值；和/或将上述注入流量设置为与上述液位值随时间的变化率所属的速度阈值区间对应的流量值。 

优选地，上述浇注容器为浇注模具，上述金属熔液为钢水，上述注入流量通过流量控制单元进行控制，上述流量控制单元包括浇注阀，上述液位值区间和/或上述速度阈值区间根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流。 

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种液位检测系统，包括：图像获取模块，用于获取浇注容器内的第一形貌信息图像；图像处理模块，用于从上述第一形貌信息图像中获取刻度，上述刻度用于标示上述浇注容器内的一个或多个部位对应的高度值或深度值；其中，上述图像获取模块还用于在上述浇注容器内注有金属熔液时，获取上述浇注容器内的第二形貌信息图像；上述图像处理模块还用于根据上述第二形貌信息图像中的液面边缘线与上述刻度之间的位置关系获得上述金属熔液在上述浇注容器中的液位值，其中，上述液面边缘线用于表示上述金属溶液的液面与上述浇注容器的内壁之间的交界线。 

优选地，上述图像处理模块用于：根据上述液面边缘线获取检测线，其中，当上述液面边缘线为直线时，上述检测线与上述液面边缘线重合，当上述液面边缘线为曲线时，上述检测线与上述液面边缘线相切，且不同时刻获取的上述第二形貌信息图像中的上述检测线相互平行；获取一个或多个图示距离，上述图示距离用于表示上述检测线到上述刻度之一的距离；根据上述图示距离以及上述刻度的刻度值获得上述金属熔液在上述浇注容器中的上述液位值，其中，上述刻度值用于表示上述刻度标示的上述高度值或深度值。 

优选地，上述图像处理模块用于：根据上述检测线到上述刻度中的第一刻度的距离d1、上述检测线到上述刻度中的第二刻度的距离d2、上述第一刻度的上述刻度值H1、以及上述第二刻度对应的液位值H2，获取上述液位值H，其中，在上述第一刻度与上述第二刻度位于上述检测线的同一侧时：H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)，在上述第一刻度与上述第二刻度分别位于上述检测线两侧时：H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。 

优选地，上述液位检测系统还包括：图像调节模块，用于将上述第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。 

优选地，上述液位检测系统还包括：控制模块，用于根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制上述金属熔液向上述浇注容器中注入的注入流量。 

优选地，上述控制模块208用于：将上述注入流量设置为与上述液位值所属的液位区间对应的流量值；和/或将上述注入流量设置为与上述液位值随时间的变化率所属的速度阈值区间对应的流量值。 

优选地，上述浇注容器为浇注模具，上述金属熔液为钢水，上述液位值区间和/或上述速度阈值区间根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流，其中，上述控制模块包括：流量控制单元，用于对上述注入流量进行控制，其中，上述流量控制单元包括浇注阀。 

本发明通过对第二形貌信息图像的准确识别和处理，解决了液位检测误差较大的技术问题，实现了降低液位检测的误差的技术效果，并进一步通过对液位更准确地检测，实现了提高控制精度的技术效果。此外，通过对液位更准确地检测以及控制精度的提高，实现了满足更高工艺要求的技术效果。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是根据本发明实施例的一种优选的液位检测方法的示意图； 

图2（a）是根据本发明实施例的一种第一形貌信息图像的示意图； 

图2（b）是根据本发明实施例的另一种第一形貌信息图像的示意图； 

图3（a）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图3（b）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图3（c）是根据本发明实施例的与图3（a）中第一形貌信息图像对应的浇注容器的侧视图； 

图3（d）是根据本发明实施例的与图3（b）中第一形貌信息图像对应的浇注容器的侧视图； 

图4是根据本发明实施例的另一种优选的液位检测方法的示意图； 

图5（a）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图5（b）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图5（c）是根据本发明实施例的与图5（a）中第一形貌信息图像对应的浇注容器的侧视图； 

图5（d）是根据本发明实施例的与图5（b）中第一形貌信息图像对应的浇注容器的侧视图； 

图6是根据本发明实施例的又一种优选的液位检测方法的示意图； 

图7（a）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图7（b）是根据本发明实施例的又一种第一形貌信息图像的示意图； 

图8是根据本发明实施例的一种优选的液位检测系统的示意图； 

图9是根据本发明实施例的另一种优选的液位检测系统的示意图； 

图10是根据本发明实施例的又一种优选的液位检测系统的示意图； 

图11是根据本发明实施例的一种优选的液位检测系统及其具体实施环境的示意图。 

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

实施例1 

本发明实施例提供了一种优选的液位检测方法，如图1所示，该方法包括以下步骤： 

S101：获取浇注容器100内的第一形貌信息图像，并从第一形貌信息图像中获取刻度106，刻度106用于在图像中标示浇注容器100内的一个或多个部位对应的高度值或深度值； 

S103：在浇注容器100内注有金属熔液102时，获取浇注容器100内的第二形貌信息图像； 

S105：根据第二形貌信息图像中的液面边缘线122与刻度106之间的位置关系获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值，其中，液面边缘线122用于表示金属溶液102的液面104与浇注容器100的内壁之间的交界线。 

优选地，在步骤S101和S103中，通过摄像器材或者成像设备，例如摄像头，获取浇注容器100内的第一形貌信息图像和第二形貌信息图像，其中，该摄像头可以从浇注容器100的正上方获取上述形貌信息图像，也可以从浇注容器100的侧上方甚至浇注容器内部获取上述形貌信息图像，当然，这只是一种示例，本发明对此不作限定。优选地，上述形貌信息图 像可以用于表示浇注容器100内的完整的形貌信息，如图3（a）或图3（b）所示，也可以用于表示浇注容器100内的部分的形貌信息，如图5（a）或图5（b）所示。 

优选地，浇注容器100为柱体或锥体，具体地，为圆柱体、棱柱体、圆锥体、棱锥体、锥台等，当然，浇注容器100也可以为上述形状的组合，或包含其他形状，本发明对此不作限定。优选地，浇注容器100是模铸生产所用的模具，金属熔液102是向该模具中注入的熔液，例如，钢水等。 

在步骤S101中，能通过多种方式来获取刻度106，例如，作为一种可选的方式，浇注容器100的内壁上标有在铅垂线方向上均匀分布的刻度线108，刻度线108中的每一条分别对应在浇注容器100内递增或递减的高度或深度，优选地，该高度或深度的基准可以是浇注容器的底面，也可以是浇注容器的上沿。在上述场景下获取的第一形貌信息图像中，刻度线108能直接作为刻度106存储在处理设备中，以在第二形貌信息图像中作为金属液位高度或深度的参照，如图2（a）和图2（b）所示，从而在浇注容器100中注入金属熔液102时，通过液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，得到金属熔液102的液面104在浇注容器100内的高度或深度，并以该高度或深度表示该金属溶液102的液位，其中，液面边缘线122用于表示浇注容器100内金属熔液102的液面104与浇注容器100的内壁之间的交界线。 

在上述实施方式中，刻度106表现为一个或多个位置点，也可以表现为一条或多条平行线，还可以表现为通过处理设备，例如计算机生成并标示在图像中的实际标线，也可以不出现在画面上，而表现为存储设备中所保存的数据记录，例如表1所示，通过像素点坐标示出的刻度106在图像中的位置与该刻度106的刻度值对应存储的数据表，总而言之，本发明对于刻度106的具体形式不作任何限定。 

表1 

像素点

（x1,y1）

（x2,y2）

（x3,y3）

（x4,y4）

（x5,y5）

……

刻度值

H1

H2

H3

H4

H5

……

当然，还能通过其他方式获取刻度106，例如，根据成像设备与浇注容器100的相对位置关系，通过计算获取刻度106在上述形貌信息图像中的分布，本发明对此不作限定。 

与现有的金属液位检测技术相比，上述金属液位检测方法能通过对第二形貌信息图像的识别和处理，利用图像中液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，准确地检测出金属熔液102的液位，进而，通过提高第二形貌信息图像的分辨率，以及增加刻度106的分布密度，进一步地降低上述液位检测的误差，从而满足更高的工艺要求。 

另一方面，在本发明实施例中，步骤S105也能通过多种方式来实现，例如图4所示出的，步骤S105还包括： 

S111：根据液面边缘线122获取检测线126，其中，当液面边缘线122为直线时，检测线126与液面边缘线122重合，当液面边缘线122为曲线时，检测线126与液面边缘线122相切，且不同时刻获取的第二形貌信息图像中的检测线126相互平行； 

S113：获取一个或多个图示距离130，图示距离130用于表示检测线126到刻度106之一的距离； 

S115：根据图示距离130以及刻度106的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值，其中，刻度值用于表示刻度106标示的高度值或深度值。 

在上述方式中，在步骤S111中获取的检测线126用于在第二形貌信息图像中准确地表示液面边缘线122的位置，其中，检测线126可以为直线，也可以为线段，以便处理设备进行后续的计算。如上所述，对于液面边缘线122为直线的情形，例如图5（b）所示，浇注容器100的内壁为平面时，检测线126可以设置为与液面边缘线122重合，也即液面边缘线122便可以作为检测线，而对于液面边缘线122为曲线的情形，例如图5（a）所示，浇注容器100的内壁为曲面时，检测线126可以设置为与液面边缘线122相切，且不同时刻获取的第二形貌信息图像中的检测线126应相互平行。值得注意的是，在上述处理过程中，对于直线与曲线的判断适用于生产中可行的标准，还能根据模铸工艺的要求进行预先的设置，而不应将上述的直线和曲线理解为纯几何意义上的完美的图形。 

基于检测线126，在步骤S113中，通过图示距离130的获取，量化地表示出前述步骤S105中所述的液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，其中，图示距离130用于表示检测线126到刻度106之一的距离。从以上描述可知，相对于刻度106中的每一个，均能获取一个图示距离130，然而对于步骤S115中所述的液位值的获取，能选用一个图示距离130，也能选用多个，优选地，在步骤S113中至少获取两个图示距离130，如图5（a）和图5（b）所示。 

在上述场景下，在步骤S115中，进一步地根据图示距离130以及刻度106对应的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值，其中，步骤S115还包括： 

S121：根据检测线126到刻度106中的第一刻度132的距离d₁、检测线126到刻度106中的第二刻度134的距离d₂、第一刻度132的刻度值H₁、以及第二刻度134对应的液位值H₂，获取液位值H，其中， 

在第一刻度132与第二刻度134位于检测线126的同一侧时： 

H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)， 

在第一刻度132与第二刻度134分别位于检测线126两侧时： 

H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。 

如图5（a）和图5（c）所示，用于获得上述液位所选定的第一刻度132与第二刻度134位于检测线126的两侧，在这一场景下，对检测线126对应的液位值进行拟合计算，能得出以下关系式： 

$\frac{d_1}{H_1-H}=\frac{d_2}{H-H_2}$

从而进一步得出液位值H的计算式： 

H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂) 

如图5（b）和图5（d）所示，用于获得上述液位所选定的第一刻度132与第二刻度134也可以位于检测线126的同一侧，在这一场景下，对检测线126对应的液位值进行拟合计算，能得出以下关系式： 

$\frac{d_1}{H-H_1}=\frac{d_2}{H-H_2}$

从而能进一步得出液位值H的计算式： 

H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂) 

其中，H₁和H₂可以分别用于表示第一刻度132以及第二刻度134的刻度值，可选地，如图5（c）和图5（d）所示，该刻度值可以用于表示刻度106或液面104距离容器100底部的高度值，然而这并不意味着本发明对此做出了限定。 

优选地，第一刻度132与第二刻度134可以选为刻度106中与检测线126距离最近的两个。 

当然，本发明技术方案的实现不仅限于上述实施方式，例如图6所示，步骤S105还通过以下步骤实现： 

S131：根据刻度106获得标识线128，其中，刻度106中的一个或多个位于标识线128上； 

S133：获取一个或多个图示距离130，图示距离130用于表示液面边缘线122与标识线128的交点到刻度106之一的距离； 

S135：根据图示距离130以及刻度106的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值。 

优选地，如图7所示，标识线128是第二形貌信息图像中的一条直线或线段。优选地，如图7（a）所示，当浇注容器100的内壁为曲面时，第二形貌信息图像中的液面边缘线122为曲线，则检测线126与液面边缘线122相切；如图7（b）所示，当浇注容器100的内壁为平面时，第二形貌信息图像中的液面边缘线122为直线，则检测线126与液面边缘线122重合。其中，相对于不同时刻获取的第二形貌信息图像，标识线128的位置不变，如图7所示。 

优选地，在本发明实施例中，上述液位检测方法还包括： 

S141：将第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。 

针对上述液位检测方法在金属浇注中的实施，当钢水的液面104处于较高位置时，通过摄像器材或者成像设备获取的浇注容器100内的原始图像灰度较高，当钢水的液面104处于较低位置时，通过摄像器材或者成像设备获取的浇注容器100内的原始图像灰度较低。优选地，通过步骤S107中对第二形貌信息图像的灰度的调节，将第二形貌信息图像的上述灰度控制在预定的范围内，从而使第二形貌信息图像所表示的形貌信息中的特定区域如液面102或 浇注容器100的内壁的区域内的灰度相对稳定在预定的灰度区间内，以进一步提高图像识别的准确度，进而降低液位检测的误差。 

在本发明实施例中，在获得上述液位之后，上述液位检测方法还进一步包括： 

S151：根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制金属熔液102向浇注容器100中注入的注入流量。 

针对上述液位检测方法在金属浇注中的实施，通过对上述液位的更为准确地检测，实现对注入流量进行更准确地控制，以满足更高的浇注工艺标准。具体地，根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制金属熔液102向浇注容器100中注入的注入流量。更具体地，将上述注入流量设置为与上述液位值所属的液位值区间对应的流量值，还可以将上述注入流量设置为与上述液位值随时间的变化率所属的速度阈值区间对应的流量值，其中，上述液位值区间和/或上述速度阈值区间可以根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流。 

优选地，上述注入流量的控制通过流量控制单元进行控制。优选地，该流量控制单元为浇注阀，或钢包底部的滑板机构等，其中，上述钢包用于盛放并在浇注过程中向上述模具中倾倒上述钢水。 

本发明提供了以上优选的实施例来进一步对本发明进行解释，但是值得注意的是，上述优选实施例只是为了更好的描述本发明，并不构成对本发明不当的限定。 

实施例2 

在本发明的另外一个实施例中，还提供了一种液位检测系统，该液位检测系统用于执行上述实施例及优选实施方式中描述的技术方案。如图8所示，该液位检测系统包括： 

1）图像获取模块202，用于获取浇注容器100内的第一形貌信息图像； 

2）图像处理模块204，用于从第一形貌信息图像中获取刻度106，刻度106用于标示浇注容器100内的一个或多个部位对应的高度值或深度值； 

其中，图像获取模块202还用于在浇注容器100内注有金属熔液102时，获取浇注容器100内的第二形貌信息图像；图像处理模块204还用于根据第二形貌信息图像中的液面边缘线122与刻度106之间的位置关系获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值，其中，液面边缘线122用于表示金属溶液102的液面104与浇注容器100的内壁之间的交界线。 

优选地，在图像获取模块202中，通过摄像器材或者成像设备，例如摄像头，获取浇注容器100内的第一形貌信息图像和第二形貌信息图像，其中，该摄像头可以从浇注容器100的正上方获取上述形貌信息图像，也可以从浇注容器100的侧上方甚至浇注容器内部获取上述形貌信息图像，当然，这只是一种示例，本发明对此不作限定。优选地，上述形貌信息图像用于表示浇注容器100内的完整的形貌信息，如图3（a）或图3（b）所示，也可以用于表示浇注容器100内的部分的形貌信息，如图5（a）或图5（b）所示。 

优选地，浇注容器100为柱体或锥体，具体地，为圆柱体、棱柱体、圆锥体、棱锥体、锥台等，当然，浇注容器100也可以为上述形状的组合，或包含其他形状，本发明对此不作 限定。优选地，浇注容器100是模铸生产所用的模具，金属熔液102是向该模具中注入的熔液，例如，钢水等。 

优选地，图像处理模块204与图像获取模块202耦合，以便对图像获取模块202获取的形貌信息图像进行处理。 

在本发明实施例中，通过图像处理模块204，有多种方式获取刻度106，例如，作为一种可选的方式，浇注容器100的内壁上标有在铅垂线方向上均匀分布的刻度线108，刻度线108中的每一条分别对应在浇注容器100内递增或递减的高度或深度，优选地，该高度或深度的基准可以是浇注容器的底面，也可以是浇注容器的上沿。在上述场景下获取的第一形貌信息图像中，刻度线108直接作为刻度106存储在处理设备中，以在第二形貌信息图像中作为金属液位高度或深度的参照，如图2（a）和图2（b）所示，从而在浇注容器100中注入金属熔液102时，通过液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，得到金属熔液102的液面104在浇注容器100内的高度或深度，并以该高度或深度表示该金属溶液102的液位，其中，液面边缘线122用于表示浇注容器100内金属熔液102的液面104与浇注容器100的内壁之间的交界线。 

在上述实施方式中，刻度106表现为一个或多个位置点，也可以表现为一条或多条平行线，还可以表现为通过处理设备，例如计算机生成并标示在图像中的实际标线，也可以不出现在画面上，而表现为存储设备中所保存的数据记录，例如实施例1中的表1所示，通过像素点坐标示出的刻度106在图像中的位置与该刻度106的刻度值对应存储的数据表，总而言之，本发明对于刻度106的具体形式不作任何限定。 

当然，还能通过其他方式获取刻度106，例如，也能根据成像设备与浇注容器100的相对位置关系，通过计算获取刻度106在上述形貌信息图像中的分布，本发明对此不作限定。 

与现有的金属液位检测技术相比，上述金属液位检测方法通过对第二形貌信息图像的识别和处理，利用图像中液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，准确地检测出金属熔液102的液位，进而，通过提高第二形貌信息图像的分辨率，以及增加刻度106的分布密度，能进一步地降低上述液位检测的误差，从而满足更高的工艺要求。 

另一方面，在本发明实施例中，上述的图像处理模块204对于上述液位值的获取也能通过多种方式来实现，例如，通过图像处理模块204执行以下操作： 

1）根据液面边缘线122获取检测线126，其中，当液面边缘线122为直线时，检测线126与液面边缘线122重合，当液面边缘线122为曲线时，检测线126与液面边缘线122相切，且不同时刻获取的第二形貌信息图像中的检测线126相互平行； 

2）获取一个或多个图示距离130，图示距离130用于表示检测线126到刻度106之一的距离； 

3）根据图示距离130以及刻度106的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值，其中，刻度值用于表示刻度106标示的高度值或深度值。 

在上述方式中，图像获取模块202获取的检测线126用于在第二形貌信息图像中准确地表示液面边缘线122的位置，其中，检测线126可以为直线，也可以为线段，以便处理设备 进行后续的计算。如上所述，对于液面边缘线122为直线的情形，例如图5（b）所示，浇注容器100的内壁为平面时，检测线126可以设置为与液面边缘线122重合，也即液面边缘线122便可以作为检测线，而对于液面边缘线122为曲线的情形，例如图5（a）所示，浇注容器100的内壁为曲面时，检测线126可以设置为与液面边缘线122相切，且不同时刻获取的第二形貌信息图像中的检测线126应相互平行。值得注意的是，在上述处理过程中，对于直线与曲线的判断适用于生产中可行的标准，也可以根据模铸工艺的要求进行预先的设置，而不应将上述的直线和曲线理解为纯几何意义上的完美的图形。 

基于检测线126，在图像处理模块204中，通过图示距离130的获取，量化地表示出前述步骤S105中所述的液面边缘线122与刻度106之间的位置关系，其中，图示距离130用于表示检测线126到刻度106之一的距离。从以上描述可知，相对于刻度106中的每一个，均能获取一个图示距离130，然而对于步骤S115中所述的液位值的获取，可以选用一个图示距离130，也可以选用多个，优选地，可以在步骤S113中至少获取两个图示距离130，如图5（a）和图5（b）所示。 

在上述场景下，图像处理模块204进一步地根据图示距离130以及刻度106对应的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值。例如，作为一种可选的实施方式，图像处理模块204能根据检测线126到刻度106中的第一刻度132的距离d₁、检测线126到刻度106中的第二刻度134的距离d₂、第一刻度132的刻度值H₁、以及第二刻度134对应的液位值H₂，获取液位值H，其中，在第一刻度132与第二刻度134位于检测线126的同一侧时：H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)，在第一刻度132与第二刻度134分别位于检测线126两侧时：H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。 

如图5（a）和图5（c）所示，用于获得上述液位所选定的第一刻度132与第二刻度134位于检测线126的两侧，在这一场景下，对检测线126对应的液位值进行拟合计算，能得出以下关系式： 

$\frac{d_1}{H_1-H}=\frac{d_2}{H-H_2}$

从而进一步得出液位值H的计算式： 

H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂) 

如图5（b）和图5（d）所示，用于获得上述液位所选定的第一刻度132与第二刻度134也可以位于检测线126的同一侧，在这一场景下，对检测线126对应的液位值进行拟合计算，能得出以下关系式： 

$\frac{d_1}{H-H_1}=\frac{d_2}{H-H_2}$

从而进一步得出液位值H的计算式： 

H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂) 

其中，H₁和H₂分别用于表示第一刻度132以及第二刻度134的刻度值，可选地，如图5（c）和图5（d）所示，该刻度值可以用于表示刻度106或液面104距离容器100底部的高度值，然而这并不意味着本发明对此做出了限定。 

优选地，第一刻度132与第二刻度134可以选为刻度106中与检测线126距离最近的两个。 

当然，本发明技术方案的实现不仅限于上述实施方式，例如，图像处理模块204还通过以下处理方式实现对上述液位值的获取： 

1）根据刻度106获得标识线128，其中，刻度106中的一个或多个位于标识线128上； 

2）获取一个或多个图示距离130，图示距离130用于表示液面边缘线122与标识线128的交点到刻度106之一的距离； 

3）根据图示距离130以及刻度106的刻度值获得金属熔液102在浇注容器100中的液位值。 

优选地，如图7所示，标识线128是第二形貌信息图像中的一条直线或线段。优选地，如图7（a）所示，当浇注容器100的内壁为曲面时，第二形貌信息图像中的液面边缘线122为曲线，则检测线126与液面边缘线122相切；如图7（b）所示，当浇注容器100的内壁为平面时，第二形貌信息图像中的液面边缘线122为直线，则检测线126与液面边缘线122重合。其中，相对于不同时刻获取的第二形貌信息图像，标识线128的位置不变，如图7所示。 

优选地，如图9所示，在本发明实施例中，上述液位检测系统还包括： 

1）图像调节模块206，用于将第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。 

针对上述液位检测系统在金属浇注中的应用，当钢水的液面104处于较高位置时，通过图像获取模块202获取的浇注容器100内的原始图像灰度较高，当钢水的液面104处于较低位置时，通过摄像器材或者成像设备获取的浇注容器100内的原始图像灰度较低。优选地，通过图像调节模块206对第二形貌信息图像的灰度的调节，将第二形貌信息图像的上述灰度控制在预定的范围内，从而使第二形貌信息图像所表示的形貌信息中的特定区域如液面102或浇注容器100的内壁的区域内的灰度相对稳定在预定的灰度区间内，以进一步提高图像识别的准确度，进而降低液位检测的误差。 

优选地，如图10所示，在本发明实施例中，在通过图像处理模块204获得上述液位值的基础上，上述液位检测系统还进一步包括： 

1）控制模块208，用于根据液位值和/或液位值随时间的变化率控制金属熔液102向浇注容器100中注入的注入流量。 

针对上述液位检测系统在金属浇注中的应用，在实现对上述液位值进行准确检测的基础上，进一步地实现对注入流量进行准确地控制，以满足较高的浇注工艺标准。具体地，控制模块208根据上述液位值和/或上述液位值随时间的变化率控制金属熔液102向浇注容器100中注入的注入流量。更具体地，能通过控制模块208将上述注入流量设置为与上述液位值所属的液位值区间对应的流量值，和/或将上述注入流量设置为与上述液位值随时间的变化率所 属的速度阈值区间对应的流量值，其中，上述液位值区间和/或上述速度阈值区间根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流。 

优选地，在本发明的一些实施例中，控制模块208包括： 

1）流量控制单元210，用于对注入流量进行控制，其中，流量控制单元210包括浇注阀314。 

当然，本发明对与流量控制单元210的具体实现方式不作任何限定，例如，流量控制单元210中的执行机构还为钢包底部的滑板机构等，其中，上述钢包用于盛放并在浇注过程中向上述模具中倾倒上述钢水。 

作为根据本发明实施例的液位检测系统的一种更为具体的实施方式及其实施环境，下面将结合图11对本发明的技术方案进行详细描述。 

如图11所示，钢包308中的钢水302从钢包308的底部，通过控制钢水流量的浇注阀314注入到中柱管304中，其中，钢水302通过与中柱管304以及多个钢锭模300连通的汤道306注入到钢锭模300的内部。 

在上述场景下，钢锭模300视为浇注容器100，并通过与之匹配的液位检测系统对钢锭模300中的钢水302的液位值进行检测。其中，图像获取模块202为图11中示出的摄像器312，用于摄取上述的第一形貌信息图像和第二形貌信息图像。其中，该摄像器312悬挂在钢锭模300的侧上方，且摄像器312的方位角度可以根据钢锭模300的位置设定，优选地，为实现对钢水302的液位值在钢锭模300内部的全程检测，摄像器312的摄像区域覆盖从钢锭模300内壁一侧的底部到顶部。 

可选地，图像处理模块204由图11中示出的信号处理机310实现，其中，信号处理机310通过信号电缆与摄像器312进行数据连接，并根据图像处理模块204获取的钢锭模300内部的形貌信息图像对钢水302的液位值进行检测。 

可选地，信号处理机310还包括上述控制模块208，以根据钢水302的液位值和/或液位值随时间的变化率控制钢水302向钢锭模300中注入的流量。具体地，信号处理机310中的控制模块208还能根据第二形貌信息图像中的上述检测线126的位置和/或其上升的速度控制钢包308注入钢锭模300内的钢水302的注入流量。 

在本发明的一些实施例中，为满足较高的工艺标准，本发明技术方案还与其他液位检测方法或机构相结合。例如，为实现钢水302的液面在钢锭模300中更为精确地按照指定的工艺要求上升，如图11所示，信号处理机310中的控制模块208还通过信号电缆与标示钢包308的重量的称重传感器316连接，从而实时获取钢包308的重量，并以该重量以及浇注时间作为参考对浇注阀314的开度进行控制，进而更为精确地调节进入钢锭模300内的钢水流量。 

本发明提供了以上优选的实施例来进一步对本发明进行解释，但是值得注意的是，上述优选实施例只是为了更好的描述本发明，并不构成对本发明不当的限定。 

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果： 

1）通过对第二形貌信息图像的准确识别和处理，实现了降低液位检测的误差的技术效果； 

2）通过对液位更准确地检测，实现了提高控制精度的技术效果； 

3）通过对液位更准确地检测以及控制精度的提高，实现了满足更高工艺要求的技术效果。 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (14)

1.一种液位检测方法，其特征在于，包括：

获取浇注容器（100）内的第一形貌信息图像，并从所述第一形貌信息图像中获取刻度（106），所述刻度（106）用于标示所述浇注容器（100）内的一个或多个部位对应的高度值或深度值；

在所述浇注容器（100）内注有金属熔液（102）时，获取所述浇注容器（100）内的第二形貌信息图像；

根据所述第二形貌信息图像中的液面边缘线（122）与所述刻度（106）之间的位置关系获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的液位值，其中，所述液面边缘线（122）用于表示所述金属溶液（102）的液面（104）与所述浇注容器（100）的内壁之间的交界线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二形貌信息图像中的液面边缘线（122）与所述刻度（106）的位置关系获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的液位值包括：

根据所述液面边缘线（122）获取检测线（126），其中，当所述液面边缘线（122）为直线时，所述检测线（126）与所述液面边缘线（122）重合，当所述液面边缘线（122）为曲线时，所述检测线（126）与所述液面边缘线（122）相切，且不同时刻获取的所述第二形貌信息图像中的所述检测线（126）相互平行；

获取一个或多个图示距离（130），所述图示距离（130）用于表示所述检测线（126）到所述刻度（106）之一的距离；

根据所述图示距离（130）以及所述刻度（106）的刻度值获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的所述液位值，其中，所述刻度值用于表示所述刻度（106）标示的所述高度值或深度值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述图示距离（130）以及所述刻度（106）的刻度值获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的所述液位值包括：

根据所述检测线（126）到所述刻度（106）中的第一刻度（132）的距离d₁、所述检测线（126）到所述刻度（106）中的第二刻度（134）的距离d₂、所述第一刻度（132）的所述刻度值H₁、以及所述第二刻度（134）对应的液位值H₂，获取所述液位值H，其中，

在所述第一刻度（132）与所述第二刻度（134）位于所述检测线（126）的同一侧时：H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)，

在所述第一刻度（132）与所述第二刻度（134）分别位于所述检测线（126）两侧时：H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在获得所述液位值之后，还包括：

根据所述液位值和/或所述液位值随时间的变化率控制所述金属熔液（102）向所述浇注容器（100）中注入的注入流量。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述液位值和/或所述液位值随时间的变化率控制所述注入流量包括：

将所述注入流量设置为与所述液位值所属的液位值区间对应的流量值；和/或

将所述注入流量设置为与所述液位值随时间的变化率所属的速度阈值区间对应的流量值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述浇注容器（100）为浇注模具，所述金属熔液（102）为钢水，所述注入流量通过流量控制单元（210）进行控制，所述流量控制单元（210）包括浇注阀（314），所述液位值区间和/或所述速度阈值区间根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流。

8.一种液位检测系统，其特征在于，包括：

图像获取模块（202），用于获取浇注容器（100）内的第一形貌信息图像；

图像处理模块（204），用于从所述第一形貌信息图像中获取刻度（106），所述刻度（106）用于标示所述浇注容器（100）内的一个或多个部位对应的高度值或深度值；其中，

所述图像获取模块（202）还用于在所述浇注容器（100）内注有金属熔液（102）时，获取所述浇注容器（100）内的第二形貌信息图像；

所述图像处理模块（204）还用于根据所述第二形貌信息图像中的液面边缘线（122）与所述刻度（106）之间的位置关系获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的液位值，其中，所述液面边缘线（122）用于表示所述金属溶液（102）的液面（104）与所述浇注容器（100）的内壁之间的交界线。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述图像处理模块（204）用于：

根据所述液面边缘线（122）获取检测线（126），其中，当所述液面边缘线（122）为直线时，所述检测线（126）与所述液面边缘线（122）重合，当所述液面边缘线（122）为曲线时，所述检测线（126）与所述液面边缘线（122）相切，且不同时刻获取的所述第二形貌信息图像中的所述检测线（126）相互平行；

获取一个或多个图示距离（130），所述图示距离（130）用于表示所述检测线（126）到所述刻度（106）之一的距离；

根据所述图示距离（130）以及所述刻度（106）的刻度值获得所述金属熔液（102）在所述浇注容器（100）中的所述液位值，其中，所述刻度值用于表示所述刻度（106）标示的所述高度值或深度值。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述图像处理模块（204）用于：

根据所述检测线（126）到所述刻度（106）中的第一刻度（132）的距离d₁、所述检测线（126）到所述刻度（106）中的第二刻度（134）的距离d₂、所述第一刻度（132）的所述刻度值H₁、以及所述第二刻度（134）对应的液位值H₂，获取所述液位值H，其中，

在所述第一刻度（132）与所述第二刻度（134）位于所述检测线（126）的同一侧时：H=(d₁H₂-d₂H₁)/(d₁-d₂)，

在所述第一刻度（132）与所述第二刻度（134）分别位于所述检测线（126）两侧时：H=(d₁H₂+d₂H₁)/(d₁+d₂)。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

图像调节模块（206），用于将所述第二形貌信息图像的灰度控制在预定范围内。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

控制模块（208），用于根据所述液位值和/或所述液位值随时间的变化率控制所述金属熔液（102）向所述浇注容器（100）中注入的注入流量。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制模块（208）用于：

将所述注入流量设置为与所述液位值所属的液位区间对应的流量值；和/或

将所述注入流量设置为与所述液位值随时间的变化率所属的速度阈值区间对应的流量值。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述浇注容器（100）为浇注模具，所述金属熔液（102）为钢水，所述液位值区间和/或所述速度阈值区间根据钢水浇注的以下阶段中的至少之一的工艺要求设定：开浇、跟流、注流、减流，其中，所述控制模块（208）包括：

流量控制单元（210），用于对所述注入流量进行控制，其中，所述流量控制单元（210）包括浇注阀（314）。

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