CN105651170B - 液流位置的检测系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种液流位置的检测系统及其检测方法，带有数据采集模块，其包括图像采集元件和配属给图像采集元件的补光元件，所述图像采集元件的数量为两个，用于采集液流在自然光线或补光元件提供的特定波长的光线下的反射光信号，以此来进一步判断液流位置；处理模块，其包括微控制器，所述微控制器与图像采集元件和存储器相连接；通讯模块，其包括第一通信模块，所述第一通信模块同微控制器相连接；上位机，其包括主机、显示装置和第二通信模块；电源模块，其用于给数据采集模块、处理模块、通讯模块和上位机供电。本发明能够获得下落的液流处于检测平面上的位置。

Description

液流位置的检测系统及其检测方法
技术领域
本发明属于针对传感技术领域，具体涉及一种液流位置的检测系统及其检测方法，特别涉及一种获得下落的液流处于检测平面上的位置的检测系统及其检测方法。
背景技术
液流作为工业各个领域普遍存在的工作流体的存在形式，往往具有流动性，液流的流动形式也有区分：倘流速很慢，液流会分层流动，互不混合，此乃层流；倘流速增加，越来越快，液流开始出波动性摆动，此情况称之为过渡流；当流速继续增加，达到流线不能清楚分辨，会出现很多漩涡，这便是湍流，又称作乱流、扰流或紊流。
不管哪一种液流的流动形式，要清楚的了解其轨迹变化的规律，就必须要确定其液流的位置，特别是获得下落的液流处于检测平面上的位置，比如很多型腔零件上加工的小孔，要判断该型腔零件及其加工的小孔是否合格，由于零件属于型腔零件，传统的测量方法难以适用，生产实际中常采用两种方法：目测法和标准棒法。目测法是让某一额定压力的液流从小孔中喷出，靠眼睛观察液流的位置以此来分辨其轨迹变化，因人眼在明视距离处的分辨线量为0.07mm，这种方式测量精度低，只能定性描述，得不到量化指标；标准棒法是将一标准小棒插入零件小孔中，通过测量标准棒的轴线来模拟液流的轴线，因受到标准棒刚度等因素的限制，测量工作费时费力，且结果分散程度大、精度低。
而目前还没有一种能够量化并高效的液流位置的检测系统及其检测方法来满足需求。
发明内容
本发明的目的提供一种液流位置的检测系统及其检测方法，本专利目的是能够量化并高效的液流位置的检测系统及其检测方法。
为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种液流位置的检测系统及其检测方法的解决方案，具体如下：
一种液流位置的检测系统，包括数据采集模块、处理模块、通讯模块、上位机和电源模块；
其中：
数据采集模块，其包括图像采集元件和配属给图像采集元件的补光元件，所述图像采集元件的数量为两个，用于采集液流在自然光线或补光元件提供的特定波长的光线下的反射光信号，以此来进一步判断液流位置；
处理模块，其包括微控制器，所述微控制器与图像采集元件和存储器相连接；
通讯模块，其包括第一通信模块，所述第一通信模块同微控制器相连接；
上位机，其包括主机、显示装置和第二通信模块，所述主机同显示装置和第二通信模块相连接，所述第二通信模块与第一通信模块相通信连接；
电源模块，其用于给数据采集模块、处理模块、通讯模块和上位机供电。
所述的液流位置的检测系统的检测方法，步骤如下：
步骤1：首先启动图像采集元件来采集环境的光线的亮度值，并把环境的光线的亮度值发送到微控制器中进行判断,如果环境的光线的亮度值低于设定的最小值，就将补光元件对准液流并启动该补光元件来进行补光，也就是补光元件提供特定波长的光线给图像采集元件进行补光；
步骤2：接着两个所述的图像采集元件在自然光线的条件下或一个特定波长光线的条件下并在注入液流之前对现场的设定位置进行扫描并采集，得到无液流经过时的原始图并将其发送到微控制器中，然后注入液流后两个所述的图像采集元件再对现场的设定位置进行扫描并采集，得到有液流经过时的图片并将其发送到微控制器中，然后微控制器把两个所述的图像采集元件分别采集到的无液流经过时的原始图和有液流经过时的图片这两幅图相减，由此得到两幅差分模式后的图片；
步骤3：微控制器求取每幅差分模式后的图片中的亮度值最大的像素点的亮度值和亮度值最小的像素点的亮度值对应的平均值，该平均值为a，将每幅差分模式后的图片中的所有像素点中亮度值低于各自对应的平均值的像素点的亮度值设置为0，由此得到处理后的每幅差分模式后的图片；
步骤4：各自计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度，以此就可得到从图像采集元件到液流方向的射线，这样两条射线的交点就为当时液流所处的位置；
步骤5：把当时液流所处的位置实时地通过第一通信模块和第二通信模块建立的通信连接传递到上位机，在上位机的显示装置中展现出液流的位置。
本发明能够获得下落的液流处于检测平面上的位置。
附图说明
图1为本发明的液流位置的检测系统的原理结构示意图，其上方中间的圆表示液流，下方的左右两个拱状物就为图像采集元件，中间的拱状物为补光元件。
图2为本发明的液流位置的检测系统的连接结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对发明内容作进一步说明：
如图1和图2所示，液流位置的检测系统，液流位置的检测系统，包括数据采集模块、处理模块、通讯模块、上位机和电源模块；
其中：
数据采集模块，其包括图像采集元件和配属给图像采集元件的补光元件，所述图像采集元件的数量为两个，用于采集液流在自然光线或补光元件提供的特定波长的光线下的反射光信号，以此来进一步判断液流位置；
处理模块，其包括微控制器，所述微控制器与图像采集元件和存储器相连接；
通讯模块，其包括第一通信模块，所述第一通信模块同微控制器相连接；
上位机，其包括主机、显示装置和第二通信模块，所述主机同显示装置和第二通信模块相连接，所述第二通信模块与第一通信模块相通信连接；
电源模块，其用于给数据采集模块、处理模块、通讯模块和上位机供电。
所述液流位置的检测系统还包括流量传感器和应力传感器，所述流量传感器和应力传感器设置在需要检测液流的流量和冲量的位置，以此来通过流量传感器和应力传感器采集的数据来实时得到液流的流量和冲量，并发送到上位机的显示装置中进行显示。
所述图像采集元件为图像传感器，所述图像传感器设置在能够采集到所述液流需要检测的位置的图像范围内。,所述图像采集元件的数量也能为三个以上。
所述的图像传感器为TSL1401线阵CCD，该CCD芯片上的像素按照1×128像素结构来分布。
所述微控制器包括单片机或者微处理器。
所述第一通信模块包括第一蓝牙模块、第一串口或者第一WIFI模块。
所述第二通信模块包括第二蓝牙模块、第二串口或者第二WIFI模块。
所述上位机包括计算机、平板电脑或者智能手机。
所述的液流位置的检测系统的检测方法，步骤如下：
步骤1：首先启动图像采集元件来采集环境的光线的亮度值，并把环境的光线的亮度值发送到微控制器中进行判断,如果环境的光线的亮度值低于设定的最小值，就将补光元件对准液流并启动该补光元件来进行补光，也就是补光元件提供特定波长的光线给图像采集元件进行补光；
步骤2：接着两个所述的图像采集元件在自然光线的条件下或一个特定波长光线的条件下并在注入液流之前对现场的设定位置进行扫描并采集，得到无液流经过时的原始图并将其发送到微控制器中，然后注入液流后两个所述的图像采集元件再对现场的设定位置进行扫描并采集，得到有液流经过时的图片并将其发送到微控制器中，然后微控制器把两个所述的图像采集元件分别采集到的无液流经过时的原始图和有液流经过时的图片这两幅图相减，由此得到两幅差分模式后的图片；
步骤3：微控制器求取每幅差分模式后的图片中的亮度值最大的像素点的亮度值和亮度值最小的像素点的亮度值对应的平均值，该平均值为a，将每幅差分模式后的图片中的所有像素点中亮度值低于各自对应的平均值的像素点的亮度值设置为0，由此得到处理后的每幅差分模式后的图片，这样可以高效地去除掉带有干扰因素的像素点，使得代表液流的像素点在图像中就变得非常明显；
步骤4：各自计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度，以此就可得到从图像采集元件到液流方向的射线，这样两条射线的交点就为当时液流所处的位置；
步骤5：把当时液流所处的位置实时地通过第一通信模块和第二通信模块建立的通信连接传递到上位机，在上位机的显示装置中展现出液流的位置。
所述的步骤4中计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度的方法，具体如下：
采用的图像采集元件为图像传感器，且所述的图像传感器有n个像素点，由此得到的处理后的每幅差分模式后的图片的像素点也均为n个，其中处理后的每幅差分模式后的图片的第i个像素点的亮度值为Φi，这样通过式子计算出液流所在的像素位置p,由此再根据式子计算出液流相对于图像传感器正前方方向的偏差角度，其中i、n均为正整数，T为图像传感器的视场角。
本发明着重在通过使用多个图像传感器来测量液流的位置；通过补光(波长从红外到紫外)来增加液流相对于背景的差异。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液流位置的检测系统，其特征在于包括数据采集模块、处理模块、通讯模块、上位机和电源模块；
其中：
数据采集模块，其包括图像采集元件和配属给图像采集元件的补光元件，所述图像采集元件的数量为两个，用于采集液流在自然光线或补光元件提供的特定波长的光线下的反射光信号，以此来进一步判断液流位置；
处理模块，其包括微控制器，所述微控制器与图像采集元件和存储器相连接；
通讯模块，其包括第一通信模块，所述第一通信模块同微控制器相连接；
上位机，其包括主机、显示装置和第二通信模块，所述主机同显示装置和第二通信模块相连接，所述第二通信模块与第一通信模块相通信连接；
电源模块，其用于给数据采集模块、处理模块、通讯模块和上位机供电；
其中，启动图像采集元件来采集环境的光线的亮度值，并把环境的光线的亮度值发送到微控制器中进行判断,如果环境的光线的亮度值低于设定的最小值，就将补光元件对准液流并启动该补光元件来进行补光，也就是补光元件提供特定波长的光线给图像采集元件进行补光；
接着两个所述的图像采集元件在自然光线的条件下或一个特定波长光线的条件下并在注入液流之前对现场的设定位置进行扫描并采集，得到无液流经过时的原始图并将其发送到微控制器中，然后注入液流后两个所述的图像采集元件再对现场的设定位置进行扫描并采集，得到有液流经过时的图片并将其发送到微控制器中，然后微控制器把两个所述的图像采集元件分别采集到的无液流经过时的原始图和有液流经过时的图片这两幅图相减，由此得到两幅差分模式后的图片；
微控制器求取每幅差分模式后的图片中的亮度值最大的像素点的亮度值和亮度值最小的像素点的亮度值对应的平均值，该平均值为a，将每幅差分模式后的图片中的所有像素点中亮度值低于各自对应的平均值的像素点的亮度值设置为0，由此得到处理后的每幅差分模式后的图片；
各自计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度，以此就可得到从图像采集元件到液流方向的射线，这样两条射线的交点就为当时液流所处的位置；
把当时液流所处的位置实时地通过第一通信模块和第二通信模块建立的通信连接传递到上位机，在上位机的显示装置中展现出液流的位置。
2.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述液流位置的检测系统还包括流量传感器和应力传感器，所述流量传感器和应力传感器设置在需要检测液流的流量和冲量的位置，以此来通过流量传感器和应力传感器采集的数据来实时得到液流的流量和冲量，并发送到上位机的显示装置中进行显示。
3.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述图像采集元件为图像传感器，所述图像传感器设置在能够采集到所述液流需要检测的位置的图像范围内,所述图像采集元件的数量也能为三个以上。
4.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述的图像传感器为TSL1401线阵CCD。
5.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述微控制器包括单片机或者微处理器。
6.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述第一通信模块包括第一蓝牙模块、第一串口或者第一WIFI模块。
7.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述第二通信模块包括第二蓝牙模块、第二串口或者第二WIFI模块。
8.根据权利要求1所述的液流位置的检测系统，其特征在于所述上位机包括计算机、平板电脑或者智能手机。
9.液流位置的检测系统的检测方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：首先启动图像采集元件来采集环境的光线的亮度值，并把环境的光线的亮度值发送到微控制器中进行判断,如果环境的光线的亮度值低于设定的最小值，就将补光元件对准液流并启动该补光元件来进行补光，也就是补光元件提供特定波长的光线给图像采集元件进行补光；
步骤2：接着两个所述的图像采集元件在自然光线的条件下或一个特定波长光线的条件下并在注入液流之前对现场的设定位置进行扫描并采集，得到无液流经过时的原始图并将其发送到微控制器中，然后注入液流后两个所述的图像采集元件再对现场的设定位置进行扫描并采集，得到有液流经过时的图片并将其发送到微控制器中，然后微控制器把两个所述的图像采集元件分别采集到的无液流经过时的原始图和有液流经过时的图片这两幅图相减，由此得到两幅差分模式后的图片；
步骤3：微控制器求取每幅差分模式后的图片中的亮度值最大的像素点的亮度值和亮度值最小的像素点的亮度值对应的平均值，该平均值为a，将每幅差分模式后的图片中的所有像素点中亮度值低于各自对应的平均值的像素点的亮度值设置为0，由此得到处理后的每幅差分模式后的图片；
步骤4：各自计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度，以此就可得到从图像采集元件到液流方向的射线，这样两条射线的交点就为当时液流所处的位置；
步骤5：把当时液流所处的位置实时地通过第一通信模块和第二通信模块建立的通信连接传递到上位机，在上位机的显示装置中展现出液流的位置。
10.根据权利要求9所述的液流位置的检测系统的检测方法，其特征在于所述的步骤4中计算出液流相对于每个图像采集元件正前方方向的偏差角度的方法，具体如下：
采用的图像采集元件为图像传感器，且所述的图像传感器有n个像素点，由此得到的处理后的每幅差分模式后的图片的像素点也均为n个，其中处理后的每幅差分模式后的图片的第i个像素点的亮度值为Φi，这样通过式子计算出液流所在的像素位置p,由此再根据式子计算出液流相对于图像传感器正前方方向的偏差角度，其中i、n均为正整数，T为图像传感器的视场角。
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