CN103968900A - 流体流量测量系统及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体流量测量系统及测量方法，该测量系统包括多个测量用流体载体，每个测量用流体载体均对应设有用于导入待测试流体的流体流路；多个测量用流体载体在水平方向上呈直线状间隔排列；呈直线状的多个测量用流体载体的两侧相对设置光源单元和感光单元，感光单元连接数据处理单元；光源单元用于发射光线至多个测量用流体载体；感光单元用于检测多个测量用流体载体的液位图像信号；数据处理单元，用于根据感光单元输出的信号识别各测量用流体载体对应的液位图像信号，并得到各测量用流体载体对应的流体流量。本发明实现了多路流体流量的实时检测，且能够针对多路流体的流量提前进行预警分析，实现实时监测及提前预判。

Description

流体流量测量系统及测量方法

技术领域

本发明涉及计量领域，特别地，涉及一种流体流量测量系统及测量方法。

背景技术

随着计算机及光电检测技术的发展，机器视觉在工业领域及科学研究等的应用越来越广泛。机器视觉(Machine Vision)是用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制，其具有速度快、信息量大、功能多等特点。

现有的工业应用中，流体流量通常使用流量计来检测，常用的流量计有涡轮流量计、齿轮流量计和质量流量计。涡轮流量计和齿轮流量计测量的是体积流量，温度不同时其标定曲线也不同，给使用带来很大的不便，而且流量计的标定也很麻烦；质量流量计测量的是质量流量，价格昂贵。且市面上的流量计，基本上只能测量单路流量。

中国发明专利(CN102147281A)提出了一种基于机器视觉的液位检测装置及其方法，但是该方法的成像系统、图像处理算法复杂，且不能直接输出流量检测结果。中国发明专利(CN102706415A)提出了基于机器视觉的玻璃量器读数系统，但其只是提出了玻璃量器的读数测量，并未提出流量检测；且其成像系统采用了聚光镜、光源、物镜依次相连，且在同一光轴上，这样的系统适用于测量单个玻璃管。

因此，有必要研制一种光学成像系统结果简单、测量精度高、适用于同时测定多路流体流量的测量系统。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于机器视觉的流体流量测量系统及测量方法，以解决现有的流体流量无法直接测量获取且无法同时测量多路流体流量的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种流体流量测量系统，包括多个测量用流体载体，每个测量用流体载体均对应设有用于导入待测试流体的流体流路；

多个测量用流体载体在水平方向上呈直线状间隔排列；

呈直线状的多个测量用流体载体的两侧相对设置光源单元和感光单元，感光单元连接数据处理单元；

光源单元用于发射光线至多个测量用流体载体；

感光单元用于感应光源单元的光线以检测多个测量用流体载体的液位图像信号；

数据处理单元，用于根据感光单元输出的信号识别各测量用流体载体对应的液位图像信号，并得到各测量用流体载体对应的流体流量。

进一步地，每个测量用流体载体的进口端均设有第一电磁阀，每个测量用流体载体的出口端均设有第二电磁阀，该测量系统还包括：控制第一电磁阀和第二电磁阀动作的控制模块，控制模块与数据处理单元连接，用于将控制第一电磁阀和第二电磁阀动作的指令信号传递给数据处理单元。

进一步地，该测量系统还包括：分流装置；待测试流体为滑油，滑油经多个滑油喷嘴喷射至待润滑处，并经分流装置将各滑油喷嘴喷射出的滑油回流至滑油存储箱，分流装置与滑油存储箱之间设置测量用流体载体；第一电磁阀和第二电磁阀均设有连通至滑油存储箱的旁路。

进一步地，分流装置包括支撑部，支撑部上贯穿有多个导通件，每个导通件与每个滑油喷嘴对应，用于回收每个滑油喷嘴喷射的滑油，每个导通件对应设有用于将滑油导入测量用流体载体的漏斗，漏斗经第一电磁阀连通至测量用流体载体的进口端。

进一步地，测量用流体载体为玻璃管或者透明塑料管。

进一步地，测量用流体载体的入口与第一电磁阀之间设有导流挡板。

进一步地，光源单元为LED光源，感光单元为CCD感光头。

根据本发明的另一方面，还提供一种流体流量测量方法，应用上述的流体流量测量系统，该方法包括以下步骤：

关闭第一电磁阀和第二电磁阀，数据处理单元经感光单元获取测量用流体载体的第一液位；

开启第一电磁阀，经过预定时间后，关闭第一电磁阀；数据处理单元经感光单元获取测量用流体载体的第二液位；

数据处理单元根据第一液位、第二液位、预定时间计算得到测量用流体载体对应的流体流量。

进一步地，预定时间由数据处理单元采集控制第一电磁阀和第二电磁阀动作的控制模块的指令信号自动生成。

进一步地，数据处理单元同时对多个测量用流体载体的流量进行测量。

本发明具有以下有益效果：

本发明流体流量测量系统及测量方法，基于机器视觉，通过光源单元和感光单元的配合，实现一套光源单元和感光单元对水平方向上呈直线状的多个测量用流体载体的液位信号的检测，并经过数据处理得到各测量用流体载体的流量数据，从而实现多路流体流量的实时检测，工作效率高，且能够针对多路流体的流量提前进行预警分析，实现实时监测及提前预判。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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是本发明优选实施例流体流量测量系统的结构示意图。

附图标记说明：

10、测量用流体载体；13、导流挡板；20、光源单元；30、感光单元；41、第一电磁阀；43、第二电磁阀；50、滑油存储箱；60、分流装置；63、支撑部；65、导通件；67、漏斗；70、滑油喷嘴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种流体流量测量系统，包括多个测量用流体载体10，每个测量用流体载体10均对应设有用于导入待测试流体的流体流路。本实施例中，多个测量用流体载体10在水平方向上呈直线状间隔排列；呈直线状的多个测量用流体载体10的两侧相对设置光源单元20和感光单元30，感光单元30连接数据处理单元(图中未示出)；光源单元20用于发射光线至多个测量用流体载体10；感光单元30用于感应光源单元20的光线以检测多个测量用流体载体10的液位图像信号；数据处理单元，用于根据感光单元30输出的信号识别各测量用流体载体10对应的液位图像信号，并经数据处理得到各测量用流体载体10对应的流体流量。本实施例中，光源单元20采用LED光源，感光单元30为CCD感光头，感光单元30对多个测量用流体载体10在光源单元20的光线照射下的图像进行采集，以获取各测量用流体载体10内的液位图像；数据处理单元包括图像处理模块和流量计算模块，图像处理模块用于对各测量用流体载体10对应的液位图像进行图像识别处理，以得到各测量用流体载体10的液位高度，流量计算模块用于根据测量用流体载体10的前后液位高度差来计算测量用流体载体10单位时间内的流量。

本实施例测量系统，基于机器视觉，通过光源单元20和感光单元30的配合，实现一套光源单元20和感光单元30对水平方向上呈直线状的多个测量用流体载体的液位信号的检测，并经过数据处理得到各测量用流体载体的流量数据，从而实现多路流体流量的实时检测，工作效率高。且本实施例的流量测量智能化程度高，减轻了工作人员的工作量，且避免了工作人员与高温或者有毒流体的直接接触。

优选地，数据处理单元还设有预警判断模块，用于对计算得到的流体流量与预先设定的阈值进行比较，当流体流量低于预设阈值时，数据处理单元生成预警信号，从而能够针对多路流体的流量提前进行预警分析，实现实时监测及提前预判。

优选地，本实施例中，待测流体为滑油，参照图1，每个测量用流体载体10的进口端均设有第一电磁阀41，每个测量用流体载体10的出口端均设有第二电磁阀43，还包括控制第一电磁阀41和第二电磁阀43动作的控制模块，控制模块与数据处理单元连接，用于将控制第一电磁阀41和第二电磁阀43动作的指令信号传递给数据处理单元。滑油经多个滑油喷嘴70喷射至待润滑处，并经分流装置60将各滑油喷嘴70喷射出的滑油回流至滑油存储箱50，分流装置60与滑油存储箱50之间设置多个测量用流体载体10；第一电磁阀41和第二电磁阀43均设有连通至滑油存储箱50的旁路。当第一电磁阀41关闭时，滑油经第一电磁阀41的旁路直接回流至滑油存储箱50内，需要对流体流量进行测量时，导通第一电磁阀41并关闭第二电磁阀43，测量用完毕后，导通第二电磁阀43，测量用流体载体10内的滑油经第二电磁阀43流入滑油存储箱50内。本实施例，实现了对滑油的流量的在线检测，且流量检测智能化程度高。

优选地，为了便于对多路滑油的流量检测，本实施例中，分流装置60包括支撑部63，支撑部63上贯穿有多个导通件65，每个导通件65与每个滑油喷嘴70对应，用于回收每个滑油喷嘴70喷射的滑油，每个导通件65对应设有用于将滑油导入测量用流体载体10的漏斗67，漏斗67经电磁阀连通至测量用流体载体10的进口端。

优选地，为了防止滑油流入测量用流体载体10时飞溅导致的检测精度降低，测量用流体载体10的入口与第一电磁阀41之间设有导流挡板13，导流挡板13用于将滑油平稳地导入测量用流体载体10内。

本实施例中，测量用流体载体10为玻璃管或者透明塑料管，以满足机器视觉的透光检测要求。

根据本发明的另一方面，还提供一种流体流量测量方法，应用上述的流体流量测量系统，该方法包括以下步骤：

步骤1：关闭第一电磁阀41和第二电磁阀43，数据处理单元经感光单元30获取测量用流体载体10的第一液位；

步骤2：开启第一电磁阀41，经过预定时间后，关闭第一电磁阀41；数据处理单元经感光单元30获取测量用流体载体10的第二液位；

步骤3：数据处理单元根据第一液位、第二液位、预定时间计算得到测量用流体载体10对应的流体流量。流体流量的计算公式如下：

$Q=\frac{\mathrm{\π}{D}^2(H2-H1)}{4t}$

上式中，Q为流体流量，D为测量用流体载体10的内径，H1为第一液位，H2为第二液位，t为预定时间。

优选地，预定时间t由数据处理单元采集控制第一电磁阀41和第二电磁阀43动作的控制模块的指令信号自动生成，从而实现了数据处理单元对流体流量的智能自动检测。

优选地，数据处理单元同时对多个测量用流体载体10的流量进行测量，数据处理单元包括图像处理模块和流量计算模块，图像处理模块用于对各测量用流体载体10对应的液位图像进行图像识别处理，以得到各测量用流体载体10的液位高度，流量计算模块用于根据测量用流体载体10的前后液位高度差来计算测量用流体载体10单位时间内的流量。

优选地，该流量检测方法还包括：

步骤4：数据处理单元对各路流体流量进行预警判断的步骤。数据处理单元设有预警判断模块，用于对计算得到的流体流量与预先设定的阈值进行比较，当流体流量低于预设阈值时，数据处理单元生成预警信号，从而能够针对多路滑油的流量提前进行预警分析，实现实时监测及提前对滑油管路缺油进行预警。

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 (10)

1.一种流体流量测量系统，其特征在于，包括多个测量用流体载体(10)，每个所述测量用流体载体(10)均对应设有用于导入待测试流体的流体流路；

所述多个测量用流体载体(10)在水平方向上呈直线状间隔排列；

呈直线状的所述多个测量用流体载体(10)的两侧相对设置光源单元(20)和感光单元(30)，所述感光单元(30)连接数据处理单元；

所述光源单元(20)用于发射光线至所述多个测量用流体载体(10)；

所述感光单元(30)用于感应所述光源单元(20)的光线以检测所述多个测量用流体载体(10)的液位图像信号；

所述数据处理单元，用于根据所述感光单元(30)输出的信号识别各所述测量用流体载体(10)对应的液位图像信号，并得到各所述测量用流体载体(10)对应的流体流量。

2.根据权利要求1所述的流体流量测量系统，其特征在于，

每个所述测量用流体载体(10)的进口端均设有第一电磁阀(41)，每个所述测量用流体载体(10)的出口端均设有第二电磁阀(43)，该测量系统还包括：用于控制所述第一电磁阀(41)和所述第二电磁阀(43)动作的控制模块，所述控制模块与所述数据处理单元连接，用于将控制所述第一电磁阀(41)和所述第二电磁阀(43)动作的指令信号传递给所述数据处理单元。

3.根据权利要求2所述的流体流量测量系统，其特征在于，还包括：分流装置(60)；

所述待测试流体为滑油，所述滑油经多个滑油喷嘴(70)喷射至待润滑处，并经所述分流装置(60)将各所述滑油喷嘴(70)喷射出的滑油回流至滑油存储箱(50)，所述分流装置(60)与所述滑油存储箱(50)之间设置所述测量用流体载体(10)；所述第一电磁阀(41)和所述第二电磁阀(43)均设有连通至所述滑油存储箱(50)的旁路。

4.根据权利要求3所述的流体流量测量系统，其特征在于，

所述分流装置(60)包括支撑部(63)，所述支撑部(63)上贯穿有多个导通件(65)，每个所述导通件(65)与每个所述滑油喷嘴(70)对应，用于回收每个所述滑油喷嘴(70)喷射的滑油，每个所述导通件(65)对应设有用于将滑油导入所述测量用流体载体(10)的漏斗(67)，所述漏斗(67)经所述第一电磁阀(41)连通至所述测量用流体载体(10)的进口端。

5.根据权利要求4所述的流体流量测量系统，其特征在于，

所述测量用流体载体(10)为玻璃管或者透明塑料管。

6.根据权利要求4所述的流体流量测量系统，其特征在于，

所述测量用流体载体(10)的入口与所述第一电磁阀(41)之间设有导流挡板(13)。

7.根据权利要求2所述的流体流量测量系统，其特征在于，

所述光源单元(20)为L E D光源，所述感光单元(30)为CCD感光头。

8.一种流体流量测量方法，其特征在于，应用权利要求2至7任一项所述的流体流量测量系统，该方法包括以下步骤：

关闭第一电磁阀(41)和第二电磁阀(43)，数据处理单元经感光单元(30)获取测量用流体载体(10)的第一液位；

开启所述第一电磁阀(41)，经过预定时间后，关闭所述第一电磁阀(41)；所述数据处理单元经所述感光单元(30)获取所述测量用流体载体(10)的第二液位；

所述数据处理单元根据所述第一液位、所述第二液位、所述预定时间计算得到所述测量用流体载体(10)对应的流体流量。

9.根据权利要求8所述的流体流量测量方法，其特征在于，

所述预定时间由所述数据处理单元采集控制所述第一电磁阀(41)和所述第二电磁阀(43)动作的控制模块的指令信号自动生成。

10.根据权利要求8所述的流体流量测量方法，其特征在于，

所述数据处理单元同时对多个所述测量用流体载体(10)的流量进行测量。