CN104316709A - 一种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法，该方法是在容量瓶11的侧面设置一个图像传感器16对准容量瓶11上的刻度线，图像传感器16与控制装置4连接，图像传感器16根据亮度值或色差值采集图像，进行高比例放大，再进行阈值分割，识别出容量瓶11刻度线位置和容量瓶内所加液体液面位置，当两者重合时，控制装置4输出反馈信号控制截止阀6的开合及调速泵5的动作和转速，实现对容量瓶11的自动加液过程；实现本发明方法的装置通过控制装置的程序控制，实现自动定量添加液体，操作简单、可靠、精确度高、速度快、节约了生产成本。

Description

一种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法

技术领域

本发明是一种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法，属于化学分析和定量分析的技术领域。

背景技术

自动加液装置是一种自动的，非接触式的，可以准确的实现自动添加液体的装置，用于实现分析测试中自动添加各种液体。在常规的化学分析中，加液过程仍需靠操作人员手工操作，且手工操作繁琐，工作效率也比较低，当被加液的数量较多时，更是费时费力，容易出错。随着现代化步伐的加速，分析测试数据的准确性，时效性越来越高，传统的加液手段已经很难满足当前的需求，这就需要一种能适应现代化化学分析要求的自动加液方法。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法，其目的是节约液体原材料，提高工作效率，实现分析仪器仪表的在线监测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法，其特征在于：该方法的步骤是：

⑴在容量瓶(11)的旁边放置一个分辨率不低于200×200DPI的图像传感器(16)，图像传感器(16)以每秒钟不小于2帧的速度实时获得容量瓶内液面和刻度线相对位置的图像信息；

⑵对步骤⑴获得的每一幅图像信息进行数据处理，先设置图像左上角的点或者右上角的点为背景点，读取该点的亮度值，再搜索出图像最大亮度值点，采用图像最大亮度值点的亮度与背景点亮度的差值的一半作为阈值，对图像上的所有点进行亮度值的阈值分割，保留亮度值不小于阈值的点，去除所有亮度值小于阈值的点；

再对阈值分割后的保留下来的点进行临近点直线拟合，获得多条拟合后的直线段，先保留水平的直线，去除非水平直线，计算直线段长度，如果直线段长度不大于容量瓶瓶颈直径且不小于该直径的1/3时，保留此直线段，否则去除，此直线段具有唯一性，此直线段即为容量瓶刻度线位置；

⑶对步骤⑴获得的每一幅图像信息进行数据处理，先设置图像左上角的点或者右上角的点为背景点，读取该点的亮度值，再搜索出图像最大亮度值点，采用图像最大亮度值点的亮度与背景点亮度的差值的一半作为阈值，对图像上的所有点进行亮度值的阈值分割，保留亮度值不小于阈值的点，去除所有亮度值小于阈值的点；

再对阈值分割后的保留下来的点进行临近点抛物线拟合，获得多条拟合后的抛物线线段，计算抛物线曲率半径，如果曲率半径不小于容量瓶半径且不大于容量瓶半径的1/3时，保留此抛物线线段，否则去除，此抛物线线段具有唯一性，此抛物线线段最低点切线即为容量瓶内液面位置；

⑷上述步骤⑶中，如果背景点与图像最大亮度值点的亮度差值与图像最大亮度值点的亮度的比值不大于10％时，采用在容量瓶底部增加单色垫片或者单色灯照明以提高图像色度差，使得该比值大于10％，然后根据色度差进行阈值分割，以下过程与步骤⑶相同；

⑸计算出步骤⑵获得的容量瓶刻度线位置与步骤⑶或步骤⑷获得的容量瓶内液面位置的高度差，当高度差为正时，控制自动加液系统对容量瓶进行加液，如果高度差为零时，控制自动加液系统停止加液，关闭控制自动加液系统的截止阀。

本发明技术方案利用图像传感器根据亮度值或色差值来采集图像，运用图像识别算法识别容量瓶刻度线位置和容量瓶内所加液体液面位置；当两者重合时，控制系统输出反馈信号控制泵和截止阀立刻停止工作，实现自动加液。

附图说明

图1为实施本发明技术方案的装置的结构示意图

图2为实施本发明技术方案的装置中控制装置的控制编程的流程图

图3为本发明方案中图像识别的示意图像

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：

参见附图1所示，实施本发明技术方案的装置结构包括包括与控制装置4连接的天平1、显示屏2、键盘3，显示屏2和键盘3为触摸屏形式结构，控制装置4通过USB或RS232接口与天平1相连接，实时获得天平1读数，其特征在于：天平1的称量托盘上放置一个容量瓶11的底部是一张带颜色的垫片15，用于提高液面处的色度差，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上设置一个截止阀6，在出液管7上还设置流量计13，流量计13与控制装置4连接，出液管7的另一端插入储液瓶9中并位于液面下方，在储液瓶9中还插入一根进气管8，进气管8的一端位于储液瓶9的空腔内，另一端与调速泵5连接，调速泵5与控制装置4连接，储液瓶9的瓶口密封，在储液瓶9的瓶口处设置用于检测储液瓶9内液位高度的液位传感器12，液位传感器12与控制装置4相连；

参见附图3所示，在容量瓶11的侧面设置一个图像传感器16对准容量瓶11上的刻度线17，图像传感器16与控制装置4连接，图像传感器16根据亮度值或色差值采集图像，进行高比例放大，再进行阈值分割，识别出容量瓶11刻度线17位置和容量瓶内所加液体液面18位置，当两者重合时，控制装置4输出反馈信号控制截止阀6的开合及调速泵5的动作和转速，实现对容量瓶11的自动加液过程；

控制系统4包括一个被编程的单片机，控制系统4与上述连接组件实现信息交换。

参见附图2所示，为实施本发明技术方案的装置中控制装置的控制编程的流程被存贮在控制系统4的单片机内以控制本发明技术方案的实施过程，该过程如下：

将容量瓶11放置在带色的垫片15上，调速泵5通过进气管8向储水瓶9内注入空气，液体通过出液管7注入到容量瓶11内；液位传感器12与储液瓶9相连接，监测液面位置，当水量不足时，发出报警信号，同时切断调速泵5电源，控制截止阀6，使加液管路关闭，停止加液；

调节图像传感器或者容量瓶，使得容量瓶刻度线在图像传感器中识别为一条直线，使用过程中，图像传感器16根据亮度值或色差值来采集图像，运用图像识别算法识别容量瓶刻度线位置和容量瓶内所加液体液面位置；控制装置4根据刻度线位置和液面位置相对比，来调节调速泵5的转速；差值越大，转速越快；反之，差值越小，转速越慢，当两者重合时，调速泵5会立刻停止工作，同时关闭截止阀6；此时流量计13也会显示通过其液体的流量值，以便更精准的实现自动加液。而加液相关数据均可由打印机14打印，将数据加以保存备档。

Claims (1)

1.一种用于实现容量瓶定容的自动加液控制方法，其特征在于：该方法的步骤是：

⑴在容量瓶(11)的旁边放置一个分辨率不低于200×200DPI的图像传感器(16)，图像传感器(16)以每秒钟不小于2帧的速度实时获得容量瓶内液面和刻度线相对位置的图像信息；

⑵对步骤⑴获得的每一幅图像信息进行数据处理，先设置图像左上角的点或者右上角的点为背景点，读取该点的亮度值，再搜索出图像最大亮度值点，采用图像最大亮度值点的亮度与背景点亮度的差值的一半作为阈值，对图像上的所有点进行亮度值的阈值分割，保留亮度值不小于阈值的点，去除所有亮度值小于阈值的点；

再对阈值分割后的保留下来的点进行临近点直线拟合，获得多条拟合后的直线段，先保留水平的直线，去除非水平直线，计算直线段长度，如果直线段长度不大于容量瓶瓶颈直径且不小于该直径的1/3时，保留此直线段，否则去除，此直线段具有唯一性，此直线段即为容量瓶刻度线位置；

⑶对步骤⑴获得的每一幅图像信息进行数据处理，先设置图像左上角的点或者右上角的点为背景点，读取该点的亮度值，再搜索出图像最大亮度值点，采用图像最大亮度值点的亮度与背景点亮度的差值的一半作为阈值，对图像上的所有点进行亮度值的阈值分割，保留亮度值不小于阈值的点，去除所有亮度值小于阈值的点；

再对阈值分割后的保留下来的点进行临近点抛物线拟合，获得多条拟合后的抛物线线段，计算抛物线曲率半径，如果曲率半径不小于容量瓶半径且不大于容量瓶半径的1/3时，保留此抛物线线段，否则去除，此抛物线线段具有唯一性，此抛物线线段最低点切线即为容量瓶内液面位置；

⑷上述步骤⑶中，如果背景点与图像最大亮度值点的亮度差值与图像最大亮度值点的亮度的比值不大于10％时，采用在容量瓶底部增加单色垫片或者单色灯照明以提高图像色度差，使得该比值大于10％，然后根据色度差进行阈值分割，以下过程与步骤⑶相同；

⑸计算出步骤⑵获得的容量瓶刻度线位置与步骤⑶或步骤⑷获得的容量瓶内液面位置的高度差，当高度差为正时，控制自动加液系统对容量瓶进行加液，如果高度差为零时，控制自动加液系统停止加液，关闭控制自动加液系统的截止阀(4)。