CN110081954A - 一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置及方法。该装置包括机架、测温模块、自动读数模块、自定位组件以及控制模块。测温模块与带有摄像头的自定位组件固定于机架上，形成一体化装置；控制模块电联测温模块、自定位组件以及自动读数模块。自动读数模块通过摄像头采集图像获取容积罐玻璃管液位信息；控制模块通过自动读数模块信息来控制自定位组件的空间移动，使摄像头对正位于容积罐的玻璃管液位，并控制测温模块的空间移动。本发明还提供了一种容积罐的自定位液位读数与测温方法，用于不同容积罐的计量检定。该装置及方法可实现容积罐测温和液位读数的自动化，同时提高了液位计量的检定精度。

Description

一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置及方法
技术领域
本发明涉及容积计量领域，具体而言，涉及一种容积罐的自定位液位读数和测温一体化装置及方法。
背景技术
容积容量是在日常生产生活过程中需要经常检测的一种参数。容积罐是计量流体介质容积的一种计量器具。目前，国内相关实验室中，对容积罐的检定实验依然采用人工手段来实现，操作过程繁琐，难度、强度较大，很多环节需要人工干预，可控性差、实验精度不高。液体的容积检定与温度、液位高度和容积罐的体积有关。容积罐的上端有计量颈，口径较小，非接触测温方法无法精准测量容积罐温度，且因计量检定的要求极高，液位读数需使用非接触式测量的方法，同时容积罐因体积不同，最后液位高度的位置也并不固定，因此亟需一套适用于不同体积尺寸容积罐的自动自定位液位读数与测温装置。
陈勇飞等人设计的退火炉温场校准温度计自动升降装置虽能实现温度计的升降，但该装置仅能控制温度计竖直方向的位置，且仍需人工记录读数。
贾相磊设计的摄像机液位检测装置，能够快速地对液位进行检测，但该装置摄像机位置固定，不能适应不同容器或不同液位高度的检测要求。华陈权等人研发的容积罐液位计量装置及模块，可自动实现对液位图像的采集，但其装置也仅能控制摄像头竖直方向上的运动，不能完成摄像头水平方向的旋转以及水平方向的直线运动。
发明内容
本发明针对以上问题，提供了一套检测精度高、全自动化的容积罐的自定位液位读数与测温装置一体化及方法。它可根据不同大小、高度的二等量器，通过一个可移动摄像头拍摄液位画面，实现液位的识别与读取。并且可通过一个可升降装置实现温度计的自动进入罐体并读取温度值。
为达到上述目的，本发明采用下述的技术方案：
一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，包括机架、测温模块、自定位组件、自动读数模块以及控制模块，所述测温模块和所述自定位组件固定在所述机架上，所述控制模块与所述测温模块、所述自定位组件、所述自动读数模块电连。
所述机架包括侧式固定支架，所述侧式固定支架固定于侧面墙体上，所述侧式固定支架另有一个横梁用于固定所述自定位组件。
所述测温模块包括小电动推杆、温度传感器、滑轮、滑轮连接销、电机和收线装置；所述小电动推杆固定于机架上，所述滑轮通过滑轮连接销与小电动推杆前端连接，所述温度传感器与缠绕在滑轮上的线绳的一端固定，竖直自然垂下，线绳的另一端固定连接在收线装置上，所述收线装置固定在机架上，并与电机相连；通过小电动推杆伸缩控制温度传感器的水平方向的位置，通过线绳收放控制温度传感器的竖直方向的高度。
所述自定位组件包括导轨滑台、大电动推杆、云台、连接件、摄像头、连接销和步进电机，所述导轨滑台固定在机架上，所述步进电机带动导轨滑台上的滑块作水平方向的直线运动，所述大电动推杆安装于导轨滑台的滑块下方，所述云台通过连接件和连接销与大电动推杆下端连接，所述摄像头固定于云台上；所述步进电机控制摄像头的水平方向的位置，所述大电动推杆控制摄像头的竖直方向的高度，所述云台控制摄像头水平方向的旋转。
所述自动读数模块包括自动读数辅助软件。
所述控制模块包括具有控制功能的硬件。
一种容积罐的自定位液位读数与测温方法，应用上述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置进行检测，具体操作方法如下：
1）摄像头自定位：在自定位组件中，首先通过摄像头获取图像，确定摄像头与液位之间的位置关系，并传输给控制模块，控制模块控制步进电机调整摄像头的水平位置、控制大电动推杆调整摄像头的竖直位置，控制云台微调摄像头的拍摄角度使其处于玻璃管液位的正前方，以实现容积罐的自定位；
2）液位自动读数：在自动读数模块中，首先采集液位图像信息，将图像传送给液位识别程序，经由液位高度识别程序获取液位相对高度，并由字符识别程序识别对应高度的刻度尺刻度，最终完成液位的识别与读数；
3）容积罐温度检测：在测温模块中，小电动推杆用于调整温度传感器水平方向的位置，当温度传感器位于容积罐的计量颈上方时，通过电机带动收线装置控制温度传感器竖直方向的位置，将温度传感器伸入计量颈内，对容积罐的水温进行检测。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1）针对容积罐检定要求，该装置集液位读数和测温功能为一体，实现了容积罐液位读数和测温的自动化，使容积罐的检定工作更科学，同时提高了容积罐检定效率。
2）该装置可实现摄像头水平方向和竖直方向上的直线移动以及水平方向的旋转，适用于不同体积尺寸的容积罐。
附图说明
图1是本发明的检定方法的模块框图。
图2是本发明的检定装置的模型示意图。
图3是本发明的检定装置的结构图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
如图1所示，一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，包括机架1、测温模块2、自定位组件3、自动读数模块4以及控制模块6，所述测温模块2和所述自定位组件3固定在所述机架1上，所述控制模块6与所述测温模块2、所述自定位组件3、所述自动读数模块4电连。
如图2和图3所示，所述机架1包括侧式固定支架，所述侧式固定支架固定于侧面墙体上，所述侧式固定支架另有一个横梁用于固定所述自定位组件3。
所述测温模块2包括小电动推杆21、温度传感器26、滑轮25、滑轮连接销24、电机23和收线装置22；所述小电动推杆21固定于机架1上，所述滑轮25通过滑轮连接销24与小电动推杆21前端连接，所述温度传感器26与缠绕在滑轮25上的线绳的一端固定，竖直自然垂下，线绳的另一端固定连接在收线装置22上，所述收线装置22固定在机架1上，并与电机23相连；通过小电动推杆21伸缩控制温度传感器26的水平方向的位置，通过线绳收放控制温度传感器26的竖直方向的高度。
所述自定位组件3包括导轨滑台31、大电动推杆33、云台35、连接件34、摄像头37、连接销36和步进电机32，所述导轨滑台31固定在机架1上，所述步进电机32带动导轨滑台31上的滑块作水平方向的直线运动，所述大电动推杆33安装于导轨滑台31的滑块下方，所述云台35通过连接件34和连接销36与大电动推杆31下端连接，所述摄像头37固定于云台35上；所述步进电机32控制摄像头37的水平方向的位置，所述大电动推杆33控制摄像头37的竖直方向的高度，所述云台35控制摄像头37水平方向的旋转。
所述自动读数模块4包括自动读数辅助软件。所述控制模块6包括具有控制功能的硬件。
一种容积罐的自定位液位读数与测温方法，应用上述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置进行检测，具体操作方法如下：
1）摄像头自定位：在自定位组件3中，首先通过摄像头37获取图像，确定摄像头37与液位之间的位置关系，并传输给控制模块6，控制模块6控制步进电机32调整摄像头37的水平位置、控制大电动推杆33调整摄像头37的竖直位置，控制云台35微调摄像头37的拍摄角度使其处于玻璃管液位的正前方，以实现容积罐5的自定位；
2）液位自动读数：在自动读数模块4中，首先采集液位图像信息，将图像传送给液位识别程序，经由液位高度识别程序获取液位相对高度，并由字符识别程序识别对应高度的刻度尺刻度，最终完成液位的识别与读数；
3）容积罐5温度检测：在测温模块2中，小电动推杆21用于调整温度传感器26水平方向的位置，当温度传感器26位于容积罐5的计量颈上方时，通过电机23带动收线装置22控制温度传感器26竖直方向的位置，将温度传感器26伸入计量颈内，对容积罐5的水温进行检测。

Claims (7)

1.一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，包括机架（1）、测温模块（2）、自定位组件（3）、自动读数模块（4）以及控制模块（6），其特征在于，所述测温模块（2）和所述自定位组件（3）固定在所述机架（1）上，所述控制模块（6）与所述测温模块（2）、所述自定位组件（3）、所述自动读数模块（4）电连。
2.根据权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，其特征在于，所述机架（1）包括侧式固定支架，所述侧式固定支架固定于侧面墙体上，所述侧式固定支架另有一个横梁用于固定所述自定位组件（3）。
3.根据权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，其特征在于，所述测温模块（2）包括小电动推杆（21）、温度传感器（26）、滑轮（25）、滑轮连接销（24）、电机（23）和收线装置（22）；所述小电动推杆（21）固定于机架（1）上，所述滑轮（25）通过滑轮连接销（24）与小电动推杆（21）前端连接，所述温度传感器（26）与缠绕在滑轮（25）上的线绳的一端固定，竖直自然垂下，线绳的另一端固定连接在收线装置（22）上，所述收线装置（22）固定在机架（1）上，并与电机（23）相连；通过小电动推杆（21）伸缩控制温度传感器（26）的水平方向的位置，通过线绳收放控制温度传感器（26）的竖直方向的高度。
4.根据权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，其特征在于，所述自定位组件（3）包括导轨滑台（31）、大电动推杆（33）、云台（35）、连接件（34）、摄像头（37）、连接销（36）和步进电机（32），所述导轨滑台（31）固定在机架（1）上，所述步进电机（32）带动导轨滑台（31）上的滑块作水平方向的直线运动，所述大电动推杆（33）安装于导轨滑台（31）的滑块下方，所述云台（35）通过连接件（34）和连接销（36）与大电动推杆（31）下端连接，所述摄像头（37）固定于云台（35）上；所述步进电机（32）控制摄像头（37）的水平方向的位置，所述大电动推杆（33）控制摄像头（37）的竖直方向的高度，所述云台（35）控制摄像头（37）水平方向的旋转。
5.根据权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，其特征在于，所述自动读数模块（4）包括自动读数辅助软件。
6.根据权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置，其特征在于，所述控制模块（6）包括具有控制功能的硬件。
7.一种容积罐的自定位液位读数与测温方法，应用权利要求1所述的一种容积罐的自定位液位读数与测温一体化装置进行检测，其特征在于，具体操作方法如下：
1）摄像头自定位：在自定位组件（3）中，首先通过摄像头（37）获取图像，确定摄像头（37）与液位之间的位置关系，并传输给控制模块（6），控制模块（6）控制步进电机（32）调整摄像头（37）的水平位置、控制大电动推杆（33）调整摄像头（37）的竖直位置，控制云台（35）微调摄像头（37）的拍摄角度使其处于玻璃管液位的正前方，以实现容积罐（5）的自定位；
2）液位自动读数：在自动读数模块（4）中，首先采集液位图像信息，将图像传送给液位识别程序，经由液位高度识别程序获取液位相对高度，并由字符识别程序识别对应高度的刻度尺刻度，最终完成液位的识别与读数；
3）容积罐（5）温度检测：在测温模块（2）中，小电动推杆（21）用于调整温度传感器（26）水平方向的位置，当温度传感器（26）位于容积罐（5）的计量颈上方时，通过电机（23）带动收线装置（22）控制温度传感器（26）竖直方向的位置，将温度传感器（26）伸入计量颈内，对容积罐（5）的水温进行检测。
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