CN109717749A - 一种智能注水装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能注水装置及方法，包括容器放置区、红外光源、红外图像传感器和控制器；其中，红外光源向容器放置区的台面和容器发射红外光束；红外图像传感器接收反射回的红外光束，计算出深度数据，形成深度信息平面图；控制器从深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓，确定出容器上缘最低点的深度h2；向容器注水，检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；在检测到h4‑h2≤设定阈值时，停止注水。本发明可以对容器的内腔高度实现有效测量，即便是不规则形状的容器，也能解决液体外溢的问题。

Description

一种智能注水装置及方法

技术领域

本发明属于注水设备技术领域，具体地说，是涉及一种可以根据容器高度自动控制注水量的装置及注水控制方法。

背景技术

在日常生活中，人们经常会遇到在使用杯子等容器在注水设备（例如饮水机等）上接水时，由于分心或者判断失误等原因，造成水溢出杯子，污染环境，浪费水资源的问题。

为了解决这一生活中常见的问题，在目前的某些注水设备上增设了用于检测容器高度以及容器内液位高度的检测装置。例如，申请号为201610109448.6的中国专利申请，公开了一种智能自动注水系统及方法，如图1所示，包括一个红外发射器10、多个红外接收器12和一个超声传感器20。其中，红外发射器10和红外接收器12用于检测容器高度，呈相对设置的位置关系，中间预留出容器放置区域，多个红外接收器12从低到高依次排列。当容器30放置在红外发射器10与红外接收器12之间时，红外接收器12接收到的信号由于受到容器30的遮挡而发生变化，通过探测这种变化可判断出容器30的高度。超声传感器20用于探测容器30中的液面高度，设置在容器放置区域的正上方。当液面高度等于容器高度时，自动控制水龙头开关40关闭或控制提示设备50发出提示信号，以防止液体溢出容器30。

现有注水设备所使用的上述检测装置存在以下弊端：

1、在测量容器高度时，需要使用多个红外接收器，不但结构设计复杂，增加了设备的组装难度，而且红外接收器之间的距离决定了容器高度的测量精度，红外接收器使用的数量越多，容器高度的测量精度就越高，但相应地，设备的结构和组装就越复杂。因此，出于结构设计、产品成本等多方面考虑，红外接收器的使用数量不会太多，这就导致了容器高度的测量精度不会很高。

2、受红外发射器和红外接收器布设方式的限制，现有的检测装置只能测量出从容器的外底到容器上缘的高度（即，容器的外高度），而无法测量出从容器的内底到容器上缘的高度（即，容器实际可容纳液体的内腔高度）。但不同的容器，其底厚是不同的，即便是外高度相同的容器，其内腔高度也不尽相同，因此，将容器的外高度与检测到的液面高度进行比较，来判断液体是否注满容器是不准确的，需要预设很大的余量，在液面高度与容器外高度相差较大时，就必须结束注水过程，这样虽然能够保证液体不外溢，但显然控制效果并不理想。

3、现有的检测装置只能测量规则形状的容器的外高度，对于杯口呈斜面的不规则形状的容器，则只能测量出容器的最大高度，即，容器上缘的最高点距离容器外底的高度。若以此高度作为基准来确定注水高度，则很容易出现液体外溢的情况。

4、为了实时地检测容器内的液位高度，超声波传感器必须在水龙头放水期间处于工作状态。由于超声波传感器位于容器的上方，水流注入容器的过程中，水流会遮挡超声波的传播路径，导致液位的测量精度大受影响，因此，不能完全杜绝液体外溢的现象。

发明内容

本发明目的在于提供一种智能注水装置及方法，不仅可以对容器的内腔高度实现有效的测量，而且可以提高注水过程中液位检测的准确度。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明在一个方面提出了一种智能注水装置，包括容器放置区、出水管、红外光源、红外图像传感器和控制器；其中，所述容器放置区包括用于承载容器的台面以及位于所述台面上方且与所述台面呈相对位置关系的顶面；所述出水管用于向容器注水；所述红外光源安装在所述容器放置区的所述顶面，向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；所述红外图像传感器安装在所述容器放置区的所述顶面，接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；所述控制器从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；所述控制器在确定出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；所述控制器在检测到h4-h2≤设定阈值时，控制所述出水管停止注水。

进一步的，所述控制器在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，并计算出容器的内腔高度h=h1-h2。

优选的，可以在所述智能注水装置上安装显示屏，通过所述控制器可以计算出注水高度d=h1-h4，并控制所述显示屏显示所述注水高度d，供用户查看，以便用户可以根据实际需要随时手动结束注水过程。

为了提高注水控制的准确性，在注水过程中，所述控制器检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则表示容器的上缘轮廓确定准确，保持正常的注水过程；否则，表示容器的上缘轮廓确定有误，此时，控制器立即控制所述出水管关闭，停止注水，以避免造成更严重的环境污染。

进一步的，在注水过程启动前，所述控制器若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则表示所述容器的外壁为非平滑过渡面，此时应从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。

为了使用户能够清楚地获知注水量，本发明在所述智能注水装置上还设置有流量传感器，安装在所述出水管上，用于检测当次注水过程的实时注水量，并传输至所述控制器；所述控制器可以控制显示屏显示所述实时注水量，供用户查看，以便用户可以根据实际需要随时手动结束注水过程。

进一步的，在所述智能注水装置中还设置有指令输入单元，连接所述控制器；所述控制器在通过指令输入单元接收到注水指令时，首先控制所述出水管保持关闭状态，并启动所述红外光源和红外图像传感器运行，直到计算出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水；若所述控制器在规定时间内无法计算出所述容器上缘最低点的深度h2，则输出报警，并启动手动注水过程。

本发明在另一方面还提出了一种智能注水方法，包括：在用于承载容器的台面的上方设置红外光源和红外图像传感器；利用红外光源向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；利用红外图像传感器接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；在h4-h2≤设定阈值时，停止注水。

为了计算出容器的内腔高度，本发明在所述智能注水方法中还包括：在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，计算出容器的内腔高度h=h1-h2。

为了提高注水控制的准确性，在注水过程中，可以检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则表示容器的上缘轮廓确定准确，保持正常的注水过程；否则，表示容器的上缘轮廓确定有误，此时，应立即停止注水，以避免造成更严重的环境污染。

进一步的，在注水过程启动前，若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则表示所述容器的外壁为非平滑过渡面，此时应从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明利用红外光源和红外图像传感器对放置在注水装置上的容器进行深度信息采集，并生成深度信息平面图。利用所述深度信息平面图可以确定出容器上缘最低点的高度，将此作为容器高度与液面高度进行对比，可以提高注水控制的精确度，即使遇到非规则形状的容器，也能够杜绝液体外溢容器的情况发生。此外，利用红外光源和红外图像传感器在注水期间中生成的深度信息平面图，可以计算出容器内的液面高度，相比传统的超声波测距技术，可以有效克服下降的水流对液位检测的影响，提高液位检测的精准度。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有自动注水系统的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明所提出的智能注水装置的一种实施例的结构示意图；

图3是本发明所提出的智能注水方法的一种实施例的控制流程图；

图4是一种不规则形状的容器的结构示意图；

图5是图4所示容器的深度信息平面图；

图6是以图5中的X作为横坐标形成的深度数据曲线图；

图7是向图4所示容器注水的期间形成的深度信息平面图；

图8是以图7中的X作为横坐标形成的深度数据曲线图；

图9是另一种不规则形状的容器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

如图2所示，本实施例的智能注水装置包括容器放置区100、出水管110、红外光源和红外图像传感器115、控制器（图中未示出）等主要组成部分。其中，容器放置区100用于放置液体盛装容器111，包括底面101、顶面102、左侧面103和右侧面104。所述底面101形成用于承载所述容器111的台面，且表面优选设计成水平面，以便于容器高度的准确测量。所述顶面102位于台面101的正上方，且与所述台面101相对。在所述容器放置区100的顶面102安装红外光源和红外图像传感器115以及出水管110，且所述出水管110的安装位置最好位于红外光源所发射的红外光束不易照射到的位置，以减小容器高度的计算难度。在出水管110上安装有阀门113，例如电磁阀等，控制器通过控制阀门113打开或者关闭，以控制注水过程的开启与结束。在所述出水管110上可以进一步安装流量传感器114，以用于检测本次注水过程的实时注水量，即，本次注水过程截止到当前时刻的总注水量。

本实施例利用红外光源和红外图像传感器115构成ToF深度传感器，采集容器111以及液面的深度信息，以用于容器高度以及液位的计算。TOF是Time of flight的简写，直译为飞行时间的意思。基于飞行时间法设计的成像技术，是通过向目标物体连续发送光脉冲，然后用传感器接收从物体返回的光，通过探测光脉冲的飞行（往返）时间来得到目标物的距离。

本实施例基于ToF成像技术，利用红外光源（优选红外LED）发射红外光束（光脉冲形式）照射所述容器放置区100的台面101以及放置在所述台面101上的容器111，利用红外图像传感器采集经由所述台面101和容器111反射回的红外光束，采用现有的飞行时间法计算出各反射点的深度数据，进而结合所述深度数据形成深度信息平面图。所述深度信息平面图是一种利用不同颜色表示不同深度的平面图，其中颜色越深的像素点对应的深度数据越大。控制器根据所述深度信息平面图可以计算出容器111的内腔高度以及容器111内的液面高度，进而确定何时停止注水，确保液体不会溢出容器111。

在所述智能注水装置上还可以进一步设置指令输入单元和显示屏112，所述指令输入单元可以是按键板、触摸屏、遥控接收器等，以用于接收用户的操作指令，例如开启/关闭自动注水功能、开始/停止注水等操作指令。所述显示屏112用于显示容器111内的液面高度以及当前的注水量，供用户查看，以便于用户根据实际取水需要随时手动结束注水过程。所述注水量由安装在出水管110上的流量传感器114采集并传输至所述控制器，通过控制器驱动显示屏112进行显示。

下面结合图3，对本实施例的智能注水装置的自动注水控制方法进行详细阐述，具体包括以下过程：

S301、将盛装液体的容器111放置在容器放置区100的台面101上；

在将容器111放置在容器放置区100的台面101上时，应保证红外光源发射的红外光束能够完全覆盖整个容器111以及容器111周围的一圈台面，可以在台面101上预先划定容器摆放的区域，也可以采用限定容器放置区100形状或尺寸的方式确保容器111摆放位置合适。

S302、启动红外光源和红外图像传感器115测量容器111的高度参数，例如容器111的外高度、内腔高度等；

在本实施例中，智能注水装置通过指令输入单元接收用户的操作指令，并传输至控制器，以响应用户操作。所述控制器在接收到用户输入的注水指令时，控制红外光源和红外图像传感器115启动，利用红外光源对台面101以及放置在台面101上的容器111发射红外光束（光脉冲）。所述红外光束在照射到容器111和台面101上后，发生反射，反射回的红外光束经由红外图像传感器接收后，采用飞行时间法计算出各反射点的深度数据，即，反射点到红外图像传感器的距离，进而根据计算出的深度数据形成深度信息平面图。形成深度信息平面图的过程可以在红外图像传感器中完成，也可以在控制器中完成。

所述深度信息平面图利用不同颜色反映不同反射点的深度信息，如图5所示，颜色越深表示深度数据越大（即，反射点距离红外图像传感器越远）。图5是图4所示杯子的深度信息平面图。其中，A1区域为杯子的内底118部分；A2区域为杯壁119部分，由于图4所示的杯子杯口大、杯底小，因此其杯壁119为连续倾斜面，且内径尺寸由杯口向杯底逐渐减小，因此A2区域的颜色深度呈渐变状态；A3和A4区域为杯口部分，即，容器的上缘117，由于图4的杯子为不规则形状，其上缘117不在同一水平面上，而呈斜面，因此A3和A4区域的颜色深度也呈渐变状态；其中颜色较深的A3区域表示杯子上缘高度较低的部分，而颜色较浅的A4区域表示杯子上缘高度较高的部分；A5区域为台面101部分，颜色最深，深度数据最大。

为了从深度信息平面图中找出表示容器上缘的区域，本实施例采用以下方法：

从深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓。其中，所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据。

对于杯口大、杯底小的容器，如图4所示的杯子，在其深度信息平面图中，表示容器上缘的区域（例如图5中的A3、A4区域）与表示台面的区域（例如图5中的A5区域）相邻，但颜色会呈现出明显的变化，即，深度数据会出现明显跳跃。可以设定深度数据的差值超过设定阈值S时，表示深度数据出现明显跳跃。例如，可以置S=5cm，所述设定阈值S可以根据实际应用场景由生产厂家自行设定。由于容器上缘距离红外图像传感器近，而台面距离红外图像传感器远，因此，应在出现明显跳跃的深度数据中选择数值小的深度数据所对应的像素点作为临界像素点，形成容器的上缘轮廓。

考虑到某些杯子的杯壁上会出现明显的凸起，例如带有把手的杯子等，这部分凸起与台面在深度信息平面图中对应的像素点的深度数据也会发生明显的跳跃，因此，在从深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点的过程中也会将所述凸起对应的像素点挑拣出来，为了将所述凸起对应的像素点从容器的上缘轮廓所对应的临界像素点中剔除，本实施例采用从找出的临界像素点中选择能形成封闭曲线的临界像素点的方式，形成容器的上缘轮廓。

对于杯口与杯底大小相等的容器，即，杯壁为垂直面的容器，在其深度信息平面图中，表示容器上缘的区域与表示台面的区域以及与表示容器内底的区域均相邻，且深度数据都会出现明显跳跃，相比图4所示的杯子，更容易确定容器的上缘轮廓。

而对于杯口小，杯底大的容器，即，杯壁为连续倾斜面，且内径尺寸由杯口向杯底逐渐增大，这种形状的容器在其深度信息平面图中，表示容器上缘的区域与表示容器内底的区域相邻，但颜色会呈现出明显的变化，即，深度数据会出现明显跳跃，由此也能准确地确定出容器的上缘轮廓。

而对于某些具有肩部的容器，即，容器周壁不是平滑过渡面，而形成台阶面，如图9所示，则从深度信息平面图中找出的临界像素点可能会形成多条封闭曲线，如图9所示的容器，即可以在深度信息平面图中找出两条由临界像素点形成的封闭曲线：一条是容器上缘117对应的封闭曲线；另一条是容器肩部116对应的封闭区县。对于这种情况，应从能够形成封闭曲线的临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。其原因是无论容器的周壁呈何种形状，容器的上缘相对周壁而言，始终最接近红外图像传感器，因此，容器上缘的像素点的深度数据最小。

确定出容器的上缘轮廓后，在容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点o’的深度h2，即，容器上缘最低点o’到红外图像传感器的距离，结合图4、图5所示。以此点o’作为基准，在注水过程中监测液位始终低于所述容器上缘的最低点o’，即可确保液体不会溢出容器。

在确定出容器上缘最低点的深度h2后，可以从深度信息平面图中找出容器内底所对应的区域，如图5中的A1区域，由此可以计算出容器的内腔高度。具体方法是：在确定出容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值（即，距离红外图像传感器最远的点，如图5中的o点，且该点o被容器的上缘轮廓环绕在内）作为容器内底的深度h1，从而可以计算出容器的内腔高度h=h1-h2。

以图5所示的深度信息平面图为例，以o点向容器上缘最低点o’的方向做直线X，可以形成如图6所示的深度数据曲线图。图6以X为横坐标、以深度值为纵坐标Y建立坐标系。图6中，从o点向X方向依次为：深度值为h1的一段水平直线，其对应图4所示杯子的杯底118部分的深度值；之后，深度值平滑下降直到B段，此部分为杯壁119对应的深度值；B段会有一个很小的深度持平，对应杯口（容器上缘117）部分的深度值，因为杯子是有一定厚度的；然后，深度值突然跳跃，形成深度值为h3的一段水平直线，其对应台面101的深度值。由此，可以判断出B段为杯口对应的区域，即，h2即为杯口最低点o’对应的深度值。由此便可以计算出：杯子的内腔高度h=h1-h2；杯子的外高度H=h3-h2；杯底厚度为H-h，从而得到目标物体的多种高度参数。

S303、开始注水；

控制器在计算出容器111的容器上缘最低点的深度h2后，或者计算出容器111的内腔高度h，即可控制出水管110上的阀门113打开，向容器111内注水或者注入所需种类的液体。

S304、控制红外光源和红外图像传感器115继续工作，在注水期间测量容器111内液面的高度参数，例如液面深度h4、注水高度d等；

在注水开始后，红外光源和红外图像传感器115继续配合工作，对台面101、放置在台面101上的容器111以及注入到容器111中的液体发射红外光束（光脉冲）。然后，接收反射回的红外光束，采用飞行时间法计算出各反射点的深度数据，进而根据计算出的深度数据形成深度信息平面图。

由于在注水过程中，容器111内的液位不断上涨，因此在深度信息平面图中会出现深度数据出现动态连续变化的区域，如图7中的A11区域，将该区域A11作为液面所对应的区域，选择所述区域A11中深度数据最小值作为液面深度h4，由此便可计算出注水高度d=h1-h4。

为了提高注水控制的准确性，在注水过程中，可以检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域A11是否至少部分地位于容器的上缘轮廓所环绕的区域内（对于杯口大、杯底小的杯子，区域A11会完全位于容器的上缘轮廓所环绕的区域内；对于杯口小、杯底大的透明杯子，则区域A11将会一部分位于容器的上缘轮廓所环绕的区域内，而另一部分位于容器的上缘轮廓所环绕的区域外），若是，则表示容器的上缘轮廓确定准确，保持正常的注水过程；否则，表示容器的上缘轮廓确定有误，此时，应立即停止注水，以避免造成更严重的环境污染。

由于下降的水流在深度信息平面图中对应区域的颜色不变，即，深度数据不变，因此不在动态连续变化的区域A11内，这样就有效解决了下降水流对液位检测精度的影响，克服了传统超声波检测技术的弊端。

图7中oX方向的深度数据曲线如图8所示。由图8可见，液面距离容器上缘的高度为h4-h2。

将计算出的注水高度d通过显示屏112显示出来，可以提供给用户查看，以便于用户随时根据实际取水需要手动停止注水过程。

S305、在检测到h4-h2≤设定阈值时，或者在检测h-d≤设定阈值时，停止注水；

为了进一步确保液体不会从容器111中溢出，可以预先配置设定阈值Set，例如配置Set=2cm，当控制器检测到注入到容器111中的液体高度距离容器111的上缘还差2cm时，控制出水管110上的阀门116关闭，停止向容器111注水，达到防溢效果。

所述设定阈值Set可以采用多种方式确定，例如可以将其配置为容器111的内腔高度的10%，使设定阈值Set的数值可以随容器111的内腔高度h的不同而变化，以更好地适应不同高度容器的注水需求。本实施例对此不进行具体限制。

在注水过程中，利用设置在出水管110上的流量传感器114实时检测本次注水过程的注水量，发送至控制器，通过控制器驱动显示屏112显示出来，供用户查看。

本实施例主要解决了注水过程中，液体溢出容器的实际问题。利用ToF红外成像技术不仅可以准确地计算出不规则形状的容器的内腔高度，而且可以准确地检测出注水高度而不受下降水流的干扰影响，由此可以更加准确地控制注水量，真正地杜绝了液体外溢容器的情况发生，节约了资源，改善了自动注水装置的使用体验。

当然，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能注水装置，其特征在于，包括：

容器放置区，其包括用于承载容器的台面以及位于所述台面上方且与所述台面呈相对位置关系的顶面；

出水管，其用于向容器注水；

红外光源，其安装在所述容器放置区的所述顶面，向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；

红外图像传感器，其安装在所述容器放置区的所述顶面，接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；

控制器，其从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；所述控制器在确定出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；所述控制器在检测到h4-h2≤设定阈值时，控制所述出水管停止注水。

2.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述控制器在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，并计算出容器的内腔高度h=h1-h2。

3.根据权利要求2所述的智能注水装置，其特征在于，还包括显示屏，所述控制器计算注水高度d=h1-h4，并控制所述显示屏显示所述注水高度d。

4.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，在注水过程中，所述控制器检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则保持正常的注水过程；否则，立即控制所述出水管关闭，停止注水。

5.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，在注水过程启动前，所述控制器若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的智能注水装置，其特征在于，还包括流量传感器，安装在所述出水管上，用于检测本次注水过程的实时注水量，并传输至所述控制器；所述控制器控制智能注水装置上的显示屏显示所述实时注水量。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的智能注水装置，其特征在于，还包括指令输入单元，连接所述控制器；所述控制器在通过指令输入单元接收到注水指令时，首先控制所述出水管保持关闭状态，并启动所述红外光源和红外图像传感器运行，直到计算出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水；若所述控制器在规定时间内无法计算出所述容器上缘最低点的深度h2，则输出报警，并启动手动注水过程。

8.一种智能注水方法，其特征在于，包括：

在用于承载容器的台面的上方设置红外光源和红外图像传感器；

利用红外光源向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；

利用红外图像传感器接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；

从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；

在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；

向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；

在h4-h2≤设定阈值时，停止注水。

9.根据权利要求8所述的智能注水方法，其特征在于，

在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，计算出容器的内腔高度h=h1-h2；

在注水过程中，检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则保持正常的注水过程；否则，立即停止注水。

10.根据权利要求9所述的智能注水方法，其特征在于，在注水过程启动前，若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。