CN111389323B - 分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法 - Google Patents

分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法。分液识别控制装置安装在萃取反应釜下端的产品物料输出管道的分液视镜，包括：一暗室光源系统包括安装于分液视镜一侧的背景暗室和环状背景光源；一视觉采集系统包括安装于分液视镜另一侧的嵌入式工业相机、视觉采集控制板、红黄绿工作状态指示灯带和人工观察窗；一分液执行机构包括两个可拆卸式阀门。本发明通过机器视觉的非接触式方式读取视镜图像，分析处理得到分液面，进而进行识别与控制实现萃取生产自动化，准确性高。

Description

分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法
技术领域
本发明涉及了一种反应釜视镜分液识别控制装置和方法，尤其涉及一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法。
背景技术
在精细化工萃取生产过程中，两种反应原料在萃取反应釜中反应后，出现了大密度产品在下，小密度产品在上的萃取乳化分液面。当反应釜中产品过多时，需要把下层小密度产品放出来，给萃取反应釜留出空间。放出管道上设置有分液视镜和控制阀门，通过视镜观察到分液面出现时，关闭控制阀门。
目前，分液视镜中乳化分液的识别有两种方式，人工识别和浸入式物料传感器识别。人工识别容易漏识、错识，造成产品质量不稳定，浸入式传感器存在使用寿命短，成本居高不下的缺点。
发明内容
为了解决精细化工萃取生产过程，乳化分液面难以自动识别控制问题，本发明提供了一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置和方法。
本发明的技术方案包括：
一、一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置：
还包括分液识别控制装置，分液识别控制装置安装在萃取反应釜下端的产品物料输出管道的分液视镜，包括：
一暗室光源系统：包括安装于分液视镜一侧的由背景暗室板围成的背景暗室以及安装于背景暗室板上的环状背景光源；
一视觉采集系统：包括安装于分液视镜另一侧的嵌入式工业相机、视觉采集控制板、红黄绿工作状态指示灯带和人工观察窗；环形的安装基板通过安装基板固定支架固定在分液视镜另一侧面，安装基板和安装基板固定支架之外罩有嵌入式工业相机保护罩；嵌入式工业相机通过嵌入式工业相机支架上安装在相机电路板安装板，视觉采集控制板和相机电路板安装板均安装在安装基板上，嵌入式工业相机连接到视觉采集控制板，且嵌入式工业相机位于安装基板环形的中心轴线处；安装基板外侧表面沿环形周向安装有红黄绿工作状态指示灯带，安装基板环形中间形成人工观察窗；
一分液执行机构：包括两个可拆卸式阀门，两个可拆卸式阀门分别为产品输出可拆卸式阀和残液输出可拆卸式阀。
所述的产品输出可拆卸式阀和残液输出可拆卸式阀分别经第一可拆卸式阀门控制线和第二可拆卸式阀门控制线连接到视觉采集控制板。
所述的暗室光源系统中，桶状的背景暗室板的开口端对接在分液视镜一侧面形成背景暗室，背景暗室板的开口端和分液视镜侧面之间设有环状背景光源。
所述的背景暗室板通过背景暗室板固定螺钉径向定位安装于分液视镜一侧周面，环状背景光源通过环状背景光源固定螺钉轴向定位安装在背景暗室板和分液视镜之间。
所述的红黄绿工作状态指示灯带通过红黄绿工作状态指示灯带安装螺钉安装在安装基板表面，嵌入式工业相机保护罩通过嵌入式工业相机保护罩安装螺钉安装连接安装基板。
所述的红黄绿工作状态指示灯带包括从内到外的绿灯灯带、黄灯灯带和红灯灯带。
二、一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法：将上述装置安装于所述萃取反应釜的产品输出管道上的所述分液视镜上，方法过程如下：
A)当所述萃取反应釜进行萃取反应，按照定时时间控制产品输出：
若定时时间未到，则红黄绿工作状态指示灯带上的绿灯灯带点亮闪烁；
若定时时间到，红黄绿工作状态指示灯带上的黄灯灯带点亮闪烁，打开产品输出可拆卸式阀，萃取反应釜产品输出到产品料桶里，随着产品放出，萃取反应釜中产品液面下降，逐渐达到分液视镜；
B)分液视镜上的分液识别控制装置控制一端所述暗室光源系统中的所述环状背景光源始终照亮，控制另一端所述嵌入式工业相机采集得到所述分液视镜的视频照片；
C)通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜的结果，根据分液面到达分液视镜的结果判断，当出现分区确认情况时，则分液面已经到达，关闭产品输出可拆卸式阀，打开残液输出可拆卸式阀，放出所述萃取反应釜中的残液。
所述C)中，通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜的结果，再根据分液面到达分液视镜的结果判断，具体为：
C.1)嵌入式工业相机采集拍摄分液视镜的RGB照片，通过边缘检测并对圆形玻璃窗进行上下分区，按照上下垂直方向各1/2分为上半部分的半圆和下半部分的半圆，分别作为分液视觉上区和分液视觉下区；
同时对分液视觉上区和分液视觉下区各自所在的图像区域进行分析获得分液面到达分液视镜在分液视觉上区或者分液视觉下区所在图像区域的结果，具体分为以下三种结果情况：仅具有多个分液气泡，仅具有分液面，具有分液气泡和分液面混合；
C.2)实时监测分液视觉上区是否存在三种结果情况的其中一种，当分液视觉上区检测到三种结果情况的其中一种时，进行下一步骤；
C.3)在红黄绿工作状态指示灯带上红灯灯带点亮后的延迟秒时间内，实时监测分液视觉下区是否存在与分液视觉上区检测到的相同的结果情况：若存在，则出现分区确认情况，关闭产品输出可拆卸式阀，打开残液输出可拆卸式阀，放出所述萃取反应釜中的残液；
若不存在，则继续回到步骤C.2)在分液视觉上区监测。
照片中检测分液气泡或者分液面有无存在依次采用直方图加强、滤波、像素均匀性分析方式。
本发明的有益效果是：
本发明通过机器视觉的非接触式方式读取视镜图像，通过气泡与横线的分区确认识别方式准确得到了分液面的判断结果，实现了萃取分液面的自动识别与控制，从而实现了萃取生产的自动化，并能准确处理控制萃取反应釜中的产品和残液的输出。
附图说明
图1是包含本发明的萃取系统结构图；
图2是本发明的分液识别控制装置结构图；
图3是暗室光源系统爆炸图；
图4是视觉采集系统爆炸图；
图5是红黄绿工作状态指示灯带放大结构图；
图6是分液面三种情况的状态示意图；
图7是分液面分区确认识别过程流程图。
图中：1萃取反应釜；2萃取反应釜安装架；3分液识别控制装置；4产品料桶；5分液视镜；6暗室光源系统；7视觉采集系统；8产品输出可拆卸式阀；9残液输出可拆卸式阀；10背景暗室；11背景暗室板；12环状背景光源；13背景暗室板固定螺钉；14环状背景光源固定螺钉；15安装基板；16红黄绿工作状态指示灯带；17红黄绿工作状态指示灯带安装螺钉；18嵌入式工业相机保护罩；19嵌入式工业相机保护罩安装螺钉；20嵌入式工业相机；21相机电路板安装板；22嵌入式工业相机支架；23视觉采集控制板；24第一可拆卸式阀门控制线；25第二可拆卸式阀门控制线；26人工观察窗；27红灯灯带；28黄灯灯带；29绿灯灯带；30安装基板固定支架；31分液气泡；32分液面；33分液视觉上区；34分液视觉下区；35圆形玻璃窗。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，具体实施的装置包括萃取反应釜1、萃取反应釜安装架2和产品料桶4；萃取反应釜1安装在萃取反应釜安装架2上，萃取反应釜1下方有产品料桶4；原有的萃取反应釜1下端的产品物料输出管道的分液视镜5两侧分为玻璃的上下通路，通过玻璃观察流过液体形状判断两种液体的分液面。本发明安装在萃取反应釜1下端产品物料输出管道的分液视镜5上。
如图2所示，装置还包括分液识别控制装置3，分液识别控制装置3安装在萃取反应釜1下端的产品物料输出管道的分液视镜5，包括：
一暗室光源系统6：包括安装于分液视镜5一侧的由背景暗室板11围成的背景暗室10以及安装于背景暗室板11上的环状背景光源12；
一视觉采集系统7：如图4所示，包括安装于分液视镜5另一侧的嵌入式工业相机20、视觉采集控制板23、红黄绿工作状态指示灯带16和人工观察窗26；环形的安装基板15通过安装基板固定支架30固定在分液视镜5另一侧面，安装基板15和安装基板固定支架30之外罩有嵌入式工业相机保护罩18；嵌入式工业相机20通过嵌入式工业相机支架22上安装在相机电路板安装板21，视觉采集控制板23和相机电路板安装板21均安装在安装基板15上，嵌入式工业相机20连接到视觉采集控制板23的输入端，且嵌入式工业相机20位于安装基板15环形的中心轴线处，平行于分液视镜5的水平视线；安装基板15外侧表面沿环形周向安装有红黄绿工作状态指示灯带16，安装基板15环形中间形成人工观察窗26，人工观察窗26用于人工观察；
一分液执行机构：包括两个可拆卸式阀门，两个可拆卸式阀门分别为产品输出可拆卸式阀8和残液输出可拆卸式阀9。
两个可拆卸式阀门8、9是兼容手动的。具体在视觉采集控制板里的分区确认视觉识别算法。
产品输出可拆卸式阀8和残液输出可拆卸式阀9分别经第一可拆卸式阀门控制线24和第二可拆卸式阀门控制线25连接到视觉采集控制板23的输出端。
如图3所示，暗室光源系统6中，桶状的背景暗室板11的开口端对接在分液视镜5一侧面形成背景暗室10，背景暗室板11的开口端和分液视镜5侧面之间设有环状背景光源12，背景暗室板11所围成的10背景暗室能够有效防止环境光线干扰。。
背景暗室板11通过背景暗室板固定螺钉13径向定位安装于分液视镜5一侧周面，环状背景光源12通过环状背景光源固定螺钉14轴向定位安装在背景暗室板11和分液视镜5之间。
红黄绿工作状态指示灯带16通过红黄绿工作状态指示灯带安装螺钉17安装在安装基板15表面，嵌入式工业相机保护罩18通过嵌入式工业相机保护罩安装螺钉19安装连接安装基板15。
如图5所示，红黄绿工作状态指示灯带16包括从内到外的绿灯灯带29、黄灯灯带28和红灯灯带27。
嵌入式工业相机保护罩18和背景暗室板11的端面具有圆形玻璃窗。
具体实施将装置安装于如图1所示萃取反应釜1的产品输出管道上的分液视镜5上，如图6所示，本发明的具体实施工作过程如下：
A)当萃取反应釜1进行萃取反应，按照定时时间控制产品输出：
若定时时间未到，则红黄绿工作状态指示灯带16上的绿灯灯带29点亮闪烁；
若定时时间到，红黄绿工作状态指示灯带16上的黄灯灯带28点亮闪烁，打开产品输出可拆卸式阀8，萃取反应釜1产品输出到产品料桶4里，随着产品放出，萃取反应釜1中产品液面下降，逐渐达到分液视镜5；
B)分液视镜5上的分液识别控制装置3控制一端暗室光源系统6中的环状背景光源12始终照亮，光线强度稳定，控制另一端嵌入式工业相机20采集得到分液视镜5的视频照片；
C)通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜5的结果，即气泡和液面情况，根据分液面到达分液视镜5的结果判断，当出现分区确认情况时，则分液面32已经到达，关闭产品输出可拆卸式阀8，打开残液输出可拆卸式阀9，放出萃取反应釜1中的残液。
实施过程产品从上向下流，要尽可能放完产品，并且要实时检测及时切换阀门，防止残液流入产品料桶4。
如图7所示，B)中，通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜5的结果，再根据分液面到达分液视镜5的结果判断，具体为：
C.1)嵌入式工业相机20采集拍摄分液视镜5的RGB照片，通过边缘检测并对圆形玻璃窗35进行上下分区，按照上下垂直方向各1/2分为上半部分的半圆和下半部分的半圆，分别作为分液视觉上区33和分液视觉下区34；
同时对分液视觉上区33和分液视觉下区34各自所在的图像区域进行分析获得分液面到达分液视镜5在分液视觉上区33或者分液视觉下区34所在图像区域的结果，具体分为如图6所示的以下三种结果情况：如图6(a)所示的仅具有多个分液气泡31，如图6(b)所示的仅具有分液面32，如图6(c)所示的具有分液气泡31和分液面32混合；
C.2)由于液体从上向下流，实时监测分液视觉上区33是否存在三种结果情况的其中一种，当分液视觉上区33检测到三种结果情况的其中一种时，进行下一步骤；
C.3)在红黄绿工作状态指示灯带16上红灯灯带27点亮后的延迟1秒时间内，实时监测分液视觉下区34是否存在与分液视觉上区33检测到的相同的结果情况：若存在，则出现分区确认情况，分液面32已经到达，关闭产品输出可拆卸式阀8，打开残液输出可拆卸式阀9，放出萃取反应釜1中的残液；
若不存在，则继续回到步骤C.2)在分液视觉上区33监测。
这样实现了通过区分分液视觉上区33和分液视觉下区34对检测分液气泡31或者分液面32进行确认，这样分区确认的原因是产品流动时，可能有气泡或波纹，有段时间出现在分液视镜5的上端输入管口，这样能准确地检测获得分液面到达分液视镜5的结果，避免了气泡或波纹带来的干扰检测问题。
照片中检测分液气泡31或者分液面32有无存在依次采用直方图加强、滤波、像素均匀性分析方式。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (7)

1.一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：
方法采用分区确认的机器视觉视镜分液识别控制装置，装置包括分液识别控制装置(3)，分液识别控制装置(3)安装在萃取反应釜(1)下端的产品物料输出管道的分液视镜(5)，包括：
一暗室光源系统(6)：包括安装于分液视镜(5)一侧的由背景暗室板(11)围成的背景暗室(10)以及安装于背景暗室板(11)上的环状背景光源(12)；
一视觉采集系统(7)：包括安装于分液视镜(5)另一侧的嵌入式工业相机(20)、视觉采集控制板(23)、红黄绿工作状态指示灯带(16)和人工观察窗(26)；环形的安装基板(15)通过安装基板固定支架(30)固定在分液视镜(5)另一侧面，安装基板(15)和安装基板固定支架(30)之外罩有嵌入式工业相机保护罩(18)；嵌入式工业相机(20)通过嵌入式工业相机支架(22)上安装在相机电路板安装板(21)，视觉采集控制板(23)和相机电路板安装板(21)均安装在安装基板(15)上，嵌入式工业相机(20)连接到视觉采集控制板(23)，且嵌入式工业相机(20)位于安装基板(15)环形的中心轴线处；安装基板(15)外侧表面沿环形周向安装有红黄绿工作状态指示灯带(16)，安装基板(15)环形中间形成人工观察窗(26)；
一分液执行机构：包括两个可拆卸式阀门，两个可拆卸式阀门分别为产品输出可拆卸式阀(8)和残液输出可拆卸式阀(9)；
将所述装置安装于所述萃取反应釜(1)的产品输出管道上的所述分液视镜(5)上，方法如下：
A)当所述萃取反应釜(1)进行萃取反应，按照定时时间控制产品输出：
若定时时间未到，则红黄绿工作状态指示灯带(16)上的绿灯灯带(29)点亮闪烁；
若定时时间到，红黄绿工作状态指示灯带(16)上的黄灯灯带(28)点亮闪烁，打开产品输出可拆卸式阀(8)，萃取反应釜(1)产品输出到产品料桶(4)里，随着产品放出，萃取反应釜(1)中产品液面下降，逐渐达到分液视镜(5)；
B)分液视镜(5)上的分液识别控制装置(3)控制一端所述暗室光源系统(6)中的所述环状背景光源(12)始终照亮，控制另一端所述嵌入式工业相机(20)采集得到所述分液视镜(5)的视频照片；
C)通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜(5)的结果，根据分液面到达分液视镜(5)的结果判断，当出现分区确认情况时，则分液面(32)已经到达，关闭产品输出可拆卸式阀(8)，打开残液输出可拆卸式阀(9)，放出所述萃取反应釜(1)中的残液；
所述C)中，通过图像分析处理视频照片获得分液面到达分液视镜(5)的结果，再根据分液面到达分液视镜(5)的结果判断，具体为：
C.1)嵌入式工业相机(20)采集拍摄分液视镜(5)的RGB照片，通过边缘检测并对圆形玻璃窗(35)进行上下分区，按照上下垂直方向各1/2分为上半部分的半圆和下半部分的半圆，分别作为分液视觉上区(33)和分液视觉下区(34)；
同时对分液视觉上区(33)和分液视觉下区(34)各自所在的图像区域进行分析获得分液面到达分液视镜(5)在分液视觉上区(33)或者分液视觉下区(34)所在图像区域的结果，具体分为以下三种结果情况：仅具有多个分液气泡(31)，仅具有分液面(32)，具有分液气泡(31)和分液面(32)混合；
C.2)实时监测分液视觉上区(33)是否存在三种结果情况的其中一种，当分液视觉上区(33)检测到三种结果情况的其中一种时，进行下一步骤；
C.3)在红黄绿工作状态指示灯带(16)上红灯灯带(27)点亮后的延迟(1)秒时间内，实时监测分液视觉下区(34)是否存在与分液视觉上区(33)检测到的相同的结果情况：若存在，则出现分区确认情况，关闭产品输出可拆卸式阀(8)，打开残液输出可拆卸式阀(9)，放出所述萃取反应釜(1)中的残液；
若不存在，则继续回到步骤C.2)在分液视觉上区(33)监测。
2.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：照片中检测分液气泡(31)或者分液面(32)有无存在依次采用直方图加强、滤波、像素均匀性分析方式。
3.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：所述的产品输出可拆卸式阀(8)和残液输出可拆卸式阀(9)分别经第一可拆卸式阀门控制线(24)和第二可拆卸式阀门控制线(25)连接到视觉采集控制板(23)。
4.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：所述的暗室光源系统(6)中，桶状的背景暗室板(11)的开口端对接在分液视镜(5)一侧面形成背景暗室(10)，背景暗室板(11)的开口端和分液视镜(5)侧面之间设有环状背景光源(12)。
5.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：所述的背景暗室板(11)通过背景暗室板固定螺钉(13)径向定位安装于分液视镜(5)一侧周面，环状背景光源(12)通过环状背景光源固定螺钉(14)轴向定位安装在背景暗室板(11)和分液视镜(5)之间。
6.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：所述的红黄绿工作状态指示灯带(16)通过红黄绿工作状态指示灯带安装螺钉(17)安装在安装基板(15)表面，嵌入式工业相机保护罩(18)通过嵌入式工业相机保护罩安装螺钉(19)安装连接安装基板(15)。
7.根据权利要求1所述的一种分区确认的机器视觉视镜分液识别控制方法，其特征在于：所述的红黄绿工作状态指示灯带(16)包括从内到外的绿灯灯带(29)、黄灯灯带(28)和红灯灯带(27)。
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