CN111024701B - 一种水下矾花图像采集仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下矾花图像采集仪，属于水处理设备技术领域。该水下矾花图像采集仪，包括用于拍摄水中矾花的拍摄组件和照明组件，照明组件与拍摄组件间隔设置以形成通道，矾花能进入通道内，照明组件的发光侧与拍摄组件的拍摄方向正对设置。本发明提供的水下矾花图像采集仪，通过照明组件与所述拍摄组件间隔设置并形成通道，使矾花能进入通道内，保证视场内矾花比较稀疏，解决了矾花重叠的问题；照明组件的发光侧与拍摄组件的拍摄方向正对设置，对矾花形成背光照明的方式，能避免正面照明造成的反射，而且这种方式照明拍摄到的是矾花的影子，能提高图像的对比度和拍摄的清晰度，进而提高矾花图片的质量，提高了图像识别结果准确度。

Description

一种水下矾花图像采集仪
技术领域
本发明涉及水处理设备技术领域，尤其涉及一种水下矾花图像采集仪。
背景技术
常规自来水厂水处理工艺中，利用絮凝剂对水中的杂质进行混凝处理，使水中不易沉淀的胶粒和微小悬浮物形成较大的絮凝体，利于从水中分离和沉淀。絮凝剂投加量控制是相当重要的环节。投加量过多不仅造成浪费，而且会导致化学物质过量而危害人体健康；投加量过少则达不到良好的絮凝沉淀效果。絮凝体一般又被称作矾花，通过人工判断矾花的大小、结构等特征可以判断絮凝效果好坏，但是这种方法太依赖人工经验，而且效率不高。
近几年数字图像处理技术逐渐应用到矾花观测中，通过相机获得矾花的视频或者图像，利用数字图像处理技术分析矾花的特征，根据该特征判断混凝效果并修改絮凝剂的投加量，但是水中环境复杂，对图像采集设备要求很高。现有技术中，监测装置主要包括计算机、拍摄结构、保护仓、采样框，其中，采样框包括光源、位于前端的背景板和位于后端的透明视窗板；由于水中矾花一般是比较密集的，如果直接使用相机拍摄矾花，那么很有可能拍到的是矾花叠加后的照片，这样在图像处理时就得不到正确的结果；且常规的光源位于矾花的上面和下面，都会导致矾花受光照不均匀，降低矾花图片的质量，增加图像处理难度，可能导致图像识别结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水下矾花图像采集仪，提高矾花拍摄的清晰度和拍摄的矾花图片的质量，从而提高图像识别准确度。
为实现此目的，本发明采用以下技术方案：
一种水下矾花图像采集仪，包括，
拍摄组件，用于拍摄水中矾花；
照明组件，与拍摄组件间隔设置以形成通道，矾花能进入通道内，照明组件的发光侧与拍摄组件的拍摄方向正对设置。
可选地，照明组件包括LED面板灯。
可选地，照明组件包括用于密封LED面板灯的第一密封组件，第一密封组件包括设置在LED面板灯的发光侧的第一透明罩。
可选地，拍摄组件包括相机和用于密封相机的第二密封组件，第二密封组件包括设置在相机拍摄一侧的第二透明罩。
可选地，水下矾花图像采集仪还包括用于清洁拍摄组件和照明组件的清洁组件，清洁组件能伸入通道内。
可选地，清洁组件包括驱动单元和连接在驱动单元上的清洁刷，驱动单元能驱动清洁刷在通道内移动。
可选地，清洁刷包括：
支撑架，安装在驱动单元上，支撑架为中空结构，且支撑架靠近拍摄组件和照明组件的两个侧面均开有与中空结构连通的通孔；
橡胶条，设置在通孔3111的两侧，使通过橡胶条清理的矾花通过通孔从中空结构中流出。
可选地，水下矾花图像采集仪还包括用于固定拍摄组件、照明组件和清洁组件的固定组件。
可选地，水下矾花图像采集仪还包括连接在固定组件上的提升组件，提升组件用于带动固定组件升降。
可选地，提升组件包括丝杠螺母副和驱动件，丝杠螺母副的一端与固定组件连接，驱动件用于驱动丝杠螺母副并带动固定组件升降。
本发明的有益效果为：
本发明提供的水下矾花图像采集仪，用于拍摄水中的矾花，通过照明组件与所述拍摄组件间隔设置并形成通道，使矾花能进入通道内，保证视场内矾花比较稀疏，解决了矾花重叠的问题；照明组件的发光侧与拍摄组件的拍摄方向正对设置，对矾花形成背光照明的方式，能避免正面照明造成的反射，而且这种方式照明拍摄到的是矾花的影子，能提高图像的对比度和拍摄的清晰度，进而提高矾花图片的质量，降低了计算机处理图像的难度，提高了图像识别结果准确度。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供水下矾花图像采集仪结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供照明组件、拍摄组件与清洁组件的安装结构示意图；
图3是本发明具体实施方式提供提升组件与固定组件的安装结构示意图；
图4是图2的侧视图；
图5是本发明具体实施方式提供照明组件结构示意图；
图6是本发明具体实施方式提供拍摄组件后视图；
图7是图4的A处放大图。
图中：
1-拍摄组件；2-照明组件；3-清洁组件；4-固定组件；5-提升组件；6-外框架；
11-相机；12-第二密封组件；121-第二透明罩；122-密封腔；123-密封盖；124-信号线法兰孔；125-电源线法兰孔；126-相机支撑板；
21-LED面板灯；22-第一密封组件；221-密封件；222-第一透明罩；223-防水外壳；
31-清洁刷；32-驱动单元；311-支撑架；312-橡胶条；3111-通孔；
41-型材；
51-丝杠螺母副；52-手轮。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实施例提供一种水下矾花图像采集仪，如图1和图2所示，包括用于拍摄水中矾花的拍摄组件1和照明组件2，照明组件2与拍摄组件1间隔设置以形成通道，矾花能进入通道内，照明组件2的发光侧与拍摄组件1的拍摄方向正对设置。由于水中矾花一般是比较密集的，如果直接使用相机11拍摄矾花，那么很有可能拍到的是矾花叠加后的照片，这样在图像处理时就得不到正确的结果，通过照明组件2与所述拍摄组件1间隔设置并形成通道，使矾花能进入通道内，保证视场内矾花比较稀疏，解决了矾花重叠的问题；照明组件2的发光侧与拍摄组件1的拍摄方向正对设置，对矾花形成背光照明的方式，能避免正面照明造成的反射，而且这种方式照明拍摄到的是矾花的影子，能提高图像的对比度和拍摄的清晰度，进而提高矾花图片的质量，降低了计算机处理图像的难度，提高了图像识别结果准确度。
可选地，还可以将拍摄组件1与照明组件2的位置设置成可调，从而改变拍摄组件1与照明组件2之间通道的宽度，进而改变矾花进入视窗的数量，使视场内矾花比较稀疏，改善图片中矾花重叠的问题。在宽度的调节过程中要满足两点要求，第一个是矾花可以正常流进视窗，并且形状不会被破坏；第二个是尽量使矾花在视窗中能均匀的散开，不发生重叠。
稳定的结构可进一步保证拍摄效果的稳定，可选地，水下矾花图像采集仪还包括用于固定拍摄组件1、照明组件2和清洁组件3的固定组件4。继续参照图1，本实施例中，固定组件4包括型材41，将各个组件固定在型材41上，以达到固定的目的，由于型材41不用打螺纹孔，加工和安装方便；另外，在型材41上安装时，只需调整安装螺母的位置即可实现安装位置调节的目的，便于拍摄组件1和照明组件2进行宽度调整，操作方便。
为便于后期维护，继续参照图1，可选地，水下矾花图像采集仪还包括连接在固定组件4上的提升组件5，提升组件5用于带动固定组件4升降，使固定组件提升到水上进行维护。如图3所示，本实施例中，提升组件5包括提升杆丝杠螺母副51和驱动件，丝杠螺母副51的一端与固定组件4连接，驱动件用于驱动丝杠螺母副51并带动固定组件升降。本实施例中，驱动件可以是手轮52，通过转动手轮52，进行丝杠螺母副51的升降控制，结构简单，成本低；其他实施例中，驱动件也可以是电机等驱动机构，可减少人工操作，省时省力。可选地，水下矾花图像采集仪还包括用于固定提升组件5的外框架6，提升组件5可以在外框架6内部上下移动；可选地，外框架可由型材搭建而成，型材质量轻，安装方便。
可选地，水下矾花图像采集仪还包括计算机设备，用于对图像做处理，提取矾花的特征参数并反馈给絮凝剂投加设备，做到絮凝剂投加量能自动调节，实现水厂净水的闭环控制。
现有技术中，通常使用LED灯珠作为光源，但是常规LED是存在发散角，而且光源位于矾花的上面和下面，这都会导致矾花受光照不均匀，降低矾花图片的质量，增加图像处理难度，可能导致图像识别结果不准确。为了得到照明均匀的光源，可选地，照明组件2包括LED面板灯21，这种灯相比LED灯珠光照更均匀，提高矾花图片的质量。
如图4和图5所示，可选地，照明组件2包括用于密封LED面板灯21的第一密封组件22，以对照明组件2做防水处理，避免拍摄中出现故障并减少影响拍摄的因素；第一密封组件22包括设置在LED面板灯21的发光侧的第一透明罩222，避免LED面板灯21的发光亮度收到密封组件的遮挡而降低；可选地，第一透明罩222为透明玻璃。本实施例中，第一密封组件22还包括带凹槽的钢板的防水外壳223，LED面板灯21放在凹槽内，第一透明罩222安装在防水外壳223上，使LED面板灯21安装在第一密封组件22内部达到防水目的；可选地，第一透明罩222与防水外壳223之间还设置有密封件221，以达到进一步防水的目的，可选地，密封件221选为密封胶条。
如图4和图6所示，可选地，拍摄组件1包括相机11和用于密封相机11的第二密封组件12，以对拍摄组件1做防水处理；第二密封组件12包括设置在相机11拍摄一侧的第二透明罩121，避免第二密封组件12遮挡相机11拍摄的镜头；可选地，第二透明罩121为透明玻璃。本实施例中，第二密封组件12还包括密封腔122和密封盖123，相机11放在密封腔122内，密封腔122前面通过第二透明罩121密封，密封腔122的后面由密封盖123密封，从而使相机11置于第二密封组件12内达到防水的目的；可选地，密封盖123上开有孔，包括信号线法兰孔124和电源线法兰孔125，信号线法兰孔124和电源线法兰孔125上分别安装防水航空插头，使相机11的电源线和信号线分别通过防水航空插头引出到第二密封组件12外，以保证密封；可选地，第二密封组件12还包括用于将相机11安装在密封腔122上的相机11支撑板126。
由于水中矾花较多，时间久了会附着在第一透明罩222和第二透明罩121上面，影响拍摄。因此，本实施例中水下矾花图像采集仪还包括用于清洁拍摄组件1和照明组件2的清洁组件3，清洁组件3能伸入通道内。
如图4和图7所示，可选地，清洁组件3包括驱动单元32和连接在驱动单元32上的清洁刷31，驱动单元32能驱动清洁刷31在通道内移动。本实施例中，驱动单元32包括电机和丝杆螺母副，清洁刷31安装在丝杠螺母上，电机带动丝杆转动，从而实现清洁刷31的移动；清洁刷31能在第一透明罩222和第二透明罩121之间滑动以达到清洁的目的；可选地，电机通过计算机控制，使水下矾花图像采集仪做到能够自动清洁，提高工作效率和操作便捷性。可选地，清洁组件3还包括用于安装驱动单元的背板，使清洁组件3得到支撑，可选地，清洁组件3通过背板安装在固定组件4上。
可选地，清洁刷31包括安装在驱动单元上的支撑架311和用于清理矾花的橡胶条312，其中，支撑架311为中空结构，且支撑架311靠近拍摄组件1和照明组件2的两个侧面开有与中空结构连通的通孔3111；橡胶条312设置在通孔3111的两侧，使通过橡胶条312清理的矾花通过通孔3111从中空结构中流出，使矾花不会留在橡胶条312之间，也减少了矾花粘在橡胶条312上的可能，使橡胶条312干净；可选地，为了增强清洁效果，在侧面上设置了双重橡胶条312，两个橡胶条312设置在通孔3111的两侧，使第一透明罩222和第二透明罩121各有两根橡胶条312去清洁。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水下矾花图像采集仪，其特征在于，包括，
拍摄组件(1)，用于拍摄水中矾花；
照明组件(2)，与所述拍摄组件(1)间隔设置以形成通道，所述矾花能进入所述通道内，所述照明组件(2)的发光侧与所述拍摄组件(1)的拍摄方向正对设置；
所述水下矾花图像采集仪还包括用于清洁所述拍摄组件(1)和所述照明组件(2)的清洁组件(3)，所述清洁组件(3)能伸入所述通道内；
所述清洁组件(3)包括驱动单元(32)和连接在所述驱动单元上的清洁刷(31)，所述驱动单元(32)能驱动所述清洁刷(31)在所述通道内移动；
所述清洁刷(31)包括：
支撑架(311)，安装在所述驱动单元(32)上，所述支撑架(311)为中空结构，且所述支撑架(311)靠近所述拍摄组件(1)和所述照明组件(2)的两个侧面均开有与所述中空结构连通的通孔(3111)；
橡胶条(312)，设置在所述通孔(3111)的两侧，使通过所述橡胶条(312)清理的矾花通过所述通孔(3111)从所述中空结构中流出。
2.如权利要求1所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述照明组件(2)包括LED面板灯(21)。
3.如权利要求2所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述照明组件(2)包括用于密封所述LED面板灯(21)的第一密封组件(22)，所述第一密封组件(22)包括设置在所述LED面板灯(21)的发光侧的第一透明罩(222)。
4.如权利要求1所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述拍摄组件(1)包括相机(11)和用于密封所述相机(11)的第二密封组件(12)，所述第二密封组件(12)包括设置在所述相机(11)拍摄一侧的第二透明罩(121)。
5.如权利要求4所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述水下矾花图像采集仪还包括用于固定所述拍摄组件(1)、所述照明组件(2)和所述清洁组件(3)的固定组件(4)。
6.如权利要求5所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述水下矾花图像采集仪还包括连接在所述固定组件(4)上的提升组件(5)，所述提升组件(5)用于带动所述固定组件(4)升降。
7.如权利要求6所述的水下矾花图像采集仪，其特征在于，所述提升组件(5)包括丝杠螺母副(51)和驱动件，所述丝杠螺母副(51)的一端与所述固定组件(4)连接，所述驱动件用于驱动所述丝杠螺母副(51)并带动所述固定组件(4)升降。
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