CN112546671B - 一种基于机器视觉分液识别的连续萃取控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置，包括包括连续萃取反应釜及阀门管道系统、机器视觉分液连续识别装置，连续萃取反应釜及阀门管道系统包括萃取反应釜安装架、萃取反应釜、萃取反应釜上设有萃取反应釜出料管道、萃取反应釜出料管道上设有分液视镜、连续调节阀，本发明还提供一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制方法，通过机器视觉的非接触式方式读取视镜分液面图像，便于分液识别从而实现连续萃取；通过多分区比较分液面识别算法分析处理得到分液面，控制准确性高、不易堵塞；通过分液PID控制算法实现萃取生产连续自动化生产，性能可靠、安全性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于机器视觉分液识别的连续萃取控制装置和方法，属于化工行业技术领域。
背景技术
现有技术存在如下的缺点：一是现有的萃取控制装置在精细化工萃取生产中，存在分液识别困难导致难以实现连续萃取的问题；二是现有的萃取控制装置连续萃取大多采用浸入式电极传感器，存在控制准确性不高、容易堵塞的问题；三是现有的萃取控制装置一旦分液面识别有误，存在萃取失控的安全性问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术不足，提供一种安全性高且控制准确性高的基于机器视觉分液连续识别的连续萃取控制装置和方法。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种基于机器视觉分液识别的连续萃取控制装置，包括连续萃取反应釜及阀门管道系统、设在连续萃取反应釜及阀门管道系统上的机器视觉分液连续识别装置。以上技术方案中，本发明包括连续萃取反应釜及阀门管道系统、设在连续萃取反应釜及阀门管道系统上的机器视觉分液连续识别装置，便于分液识别从而实现连续萃取，大大地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，连续萃取反应釜及阀门管道系统包括萃取反应釜安装架、设在萃取反应釜安装架上的萃取反应釜、萃取反应釜上设有萃取反应釜出料管道、萃取反应釜出料管道上设有分液视镜、设在萃取反应釜出料管道上的连续调节阀、设在萃取反应釜出料管道上的紧急开关阀、与萃取反应釜出料管道连接的产品料桶。以上技术方案中，连续萃取反应釜及阀门管道系统包括萃取反应釜安装架、设在萃取反应釜安装架上的萃取反应釜、萃取反应釜上设有萃取反应釜出料管道、萃取反应釜出料管道上设有分液视镜、设在萃取反应釜出料管道上的连续调节阀、设在萃取反应釜出料管道上的紧急开关阀、与萃取反应釜出料管道连接的产品料桶，萃取反应釜出料管道出料由产品料桶收集，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，机器视觉分液连续识别装置设在萃取反应釜出料管道的分液视镜上，分液视镜为直筒式分液视镜或四通型分液视镜，直筒式分液视镜为竖直设置，四通型分液视镜为横向设置。以上技术方案中，机器视觉分液连续识别装置设在萃取反应釜出料管道的分液视镜上，分液视镜为直筒式分液视镜或四通型分液视镜，直筒式分液视镜为竖直设置，四通型分液视镜为横向设置，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，直筒型分液视镜包括管夹式安装板、设在管夹式安装板之间的平面式光源、与管夹式安装板连接的相机安装支架、设在相机安装支架上的相机安装板，管夹式安装板设置在直筒型分液视镜的外筒上下两端，相机安装支架的两端与直筒型分液视镜的外筒上下两端的管夹式安装板连接，相机安装板上设有正对萃取反应釜出料管道的分液识别相机，平面式光源与分液识别相机正对。以上技术方案中，直筒型分液视镜包括管夹式安装板、设在管夹式安装板之间的平面式光源、与管夹式安装板连接的相机安装支架、设在相机安装支架上的相机安装板，管夹式安装板设置在直筒型分液视镜的外筒上下两端，相机安装支架的两端与直筒型分液视镜的外筒上下两端的管夹式安装板连接，相机安装板上设有正对萃取反应釜出料管道的分液识别相机，平面式光源与分液识别相机正对，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，四通型分液视镜包括光源盖板、正对光源盖板的环状背景光源、正对萃取反应釜出料管道的分液识别相机、与分液识别相机连接的保护套筒、设在分液识别相机上的包含改进分液算法与分液PID算法的控制板，环状背景光源与分液识别相机正对。以上技术方案中，四通型分液视镜包括光源盖板、正对光源盖板的环状背景光源、正对萃取反应釜出料管道的分液识别相机、与分液识别相机连接的保护套筒、设在分液识别相机上的包含改进分液算法与分液PID算法的控制板，环状背景光源与分液识别相机正对，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，改进分液算法与分液PID控制板包含多分区比较分液面识别算法以及分液PID控制算法。通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，通过分液PID控制算法得到调节阀门开度控制量。当液面位置最下分液面，启动紧急开关阀，防止反应液泄露。以上技术方案中，改进分液算法与分液PID控制板包含多分区比较分液面识别算法以及分液PID控制算法。通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，通过分液PID控制算法得到调节阀门开度控制量。当液面位置最下分液面，启动紧急开关阀，防止反应液泄露，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，采取分液识别相机拍摄到的图像中的矩形框，从上到下分成若干区，分别为最上分区、上二分区、上一分区、期望液面分区、下一分区、下二分区和最下分区，最上分区、上二分区、上一分区、期望液面分区、下一分区、下二分区和最下分区的高度均等。以上技术方案中，采取分液识别相机拍摄到的图像中的矩形框，从上到下分成若干区，分别为最上分区、上二分区、上一分区、期望液面分区、下一分区、下二分区和最下分区，最上分区、上二分区、上一分区、期望液面分区、下一分区、下二分区和最下分区的高度均等，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，包括以下步骤：
步骤一、萃取反应釜内进行连续萃取反应，不断生成产品，并且析出到萃取反应釜下层，流入萃取反应釜出料管道，此时，装在四通型分液视镜或直筒型分液视镜后的紧急开关阀打开，连续控制调节阀关闭；
步骤二、等待5分钟，保证产品液面超过四通型分液视镜或直筒型分液视镜最上端；
步骤三、打开连续控制调节阀到预设纯比例控制开度，同时拍摄四通型分液视镜或直筒型分液视镜图像，按照算法进行分液面检测提取，分液识别相机对面的环状背景光源或平面式光源始终照亮，改进分液算法与分液PID控制板控制分液识别相机采集得到视频照片；
步骤四、通过图像分析处理视频照片,通过算法获得四通型分液视镜或直筒型分液视镜的结果，得到分液面到达分区的结果判断，当出现分区确认情况时，说明分液面已经到达；
步骤五、通过改进分液PID控制算法，得到控制量，调节连续控制调节阀开度，使得分液面位置在期望液面分区附近稳定。
以上技术方案中，通过图像分析处理视频照片,通过算法获得四通型分液视镜或直筒型分液视镜的结果，得到分液面到达分区的结果判断，当出现分区确认情况时，说明分液面已经到达；通过改进分液PID控制算法，得到控制量，调节连续控制调节阀开度，使得分液面位置在期望液面分区附近稳定，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，分液面多分区比较识别算法，采取各分区与最下分区求灰度差，求灰度差的均方差得到液面位置，有分液面分区均方差大于设置阈值。以上技术方案中，分液面多分区比较识别算法，采取各分区与最下分区求灰度差，求灰度差的均方差得到液面位置。即为：各分区分别与最下分区求灰度差，如果灰度差小于阈值，表面相应的分区中充满溶液；如果灰度差大于阈值，表面相应的分区中没有充满溶液；在各充满溶液的分区中，以水平高度最高的分区的上一分区作为分液面位置，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
作为优选，通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，分液PID控制算法，得到调节阀门开度控制量。以上技术方案中，通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，分液PID控制算法，得到调节阀门开度控制量，便于分液识别从而实现连续萃取，进一步地提高了本发明的安全性和控制准确性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：一是通过机器视觉的非接触式方式读取视镜分液面图像，便于分液识别从而实现连续萃取；二是通过多分区比较分液面识别算法分析处理得到分液面，控制准确性高、不易堵塞；三是通过分液PID控制算法实现萃取生产连续自动化生产，性能可靠、安全性高。
附图说明
图1为本发明的连续萃取装置结构图。
图2为本发明的视觉分液连续识别装置爆炸图。
图3为本发明的直筒式分液视镜视觉分液连续识别装置图
图4为本发明的四通型分液视镜分液面分区示意图。
图5为本发明的直筒式分液视镜分液面分区示意图。
图6为本发明的分液面多分区比较识别算法方框图。
图7为本发明的连续萃取改进积分分离PID控制框图。
图中，1、萃取反应釜，2、萃取反应釜安装架，3、四通型分液视镜，4、视觉分液连续识别装置，5、萃取反应釜出料管道，6、产品料桶，7、紧急开关阀，8、连续控制调节阀，9、光源盖板，10、环状背景光源，11、分液识别相机，12、保护套筒，13、改进分液算法与分液PID控制板，14、直筒型分液视镜，15、平面式光源，16、管夹式安装板，17、相机安装支架，18、相机安装板，19、最上分区，20、上2分区，21、上1分区，22、期望液面分区，23、下1分区，24、下2分区，25、最下分区，26、分液面。
具体实施方式
以下结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明的一种基于机器视觉分液识别的连续萃取控制装置，如图1-7所示，包括连续萃取反应釜及阀门管道系统、设在连续萃取反应釜及阀门管道系统上的机器视觉分液连续识别装置4。
本实施例中，连续萃取反应釜及阀门管道系统包括萃取反应釜安装架2、设在萃取反应釜安装架2上的萃取反应釜1、萃取反应釜1上设有萃取反应釜出料管道5、萃取反应釜出料管道5上设有分液视镜、设在萃取反应釜出料管道5上的连续调节阀8、设在萃取反应釜出料管道5上的紧急开关阀7、与萃取反应釜出料管道5连接的产品料桶6。
本实施例中，机器视觉分液连续识别装置4设在萃取反应釜出料管道5的分液视镜上，分液视镜为直筒式分液视镜14或四通型分液视镜3，直筒式分液视镜14为竖直设置，四通型分液视镜3为横向设置。
本实施例中，直筒型分液视镜14包括管夹式安装板16、设在管夹式安装板16之间的平面式光源15、与管夹式安装板16连接的相机安装支架17、设在相机安装支架17上的相机安装板18，管夹式安装板16设置在直筒型分液视镜14的外筒上下两端，相机安装支架17的两端与直筒型分液视镜14的外筒上下两端的管夹式安装板16连接，相机安装板18上设有正对萃取反应釜出料管道5的分液识别相机11，平面式光源15与分液识别相机11正对。
本实施例中，四通型分液视镜3包括光源盖板9、正对光源盖板9的环状背景光源10、正对萃取反应釜出料管道5的分液识别相机11、与分液识别相机11连接的保护套筒12、设在分液识别相机11上的包含改进分液算法与分液PID算法的控制板13，环状背景光源10与分液识别相机11正对。
本实施例中，改进分液算法与分液PID控制板13包含多分区比较分液面识别算法以及分液PID控制算法。通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，通过分液PID控制算法得到调节阀门开度控制量。当液面位置最下分液面，启动紧急开关阀，防止反应液泄露。
本实施例中，采取分液识别相机11拍摄到的图像中的矩形框，从上到下分成若干区，分别为最上分区19、上二分区20、上一分区21、期望液面分区22、下一分区23、下二分区24和最下分区25，最上分区19、上二分区20、上一分区21、期望液面分区22、下一分区23、下二分区24和最下分区25的高度均等。
一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，包括以下步骤：
步骤一、萃取反应釜1内进行连续萃取反应，不断生成产品，并且析出到萃取反应釜1下层，流入萃取反应釜出料管道5，此时，装在四通型分液视镜3或直筒型分液视镜14后的紧急开关阀7打开，连续控制调节阀8关闭；
步骤二、等待5分钟，保证产品液面超过四通型分液视镜3或直筒型分液视镜14最上端；
步骤三、打开连续控制调节阀8到预设纯比例控制开度，同时拍摄四通型分液视镜3或直筒型分液视镜14图像，按照算法进行分液面检测提取，分液识别相机11对面的环状背景光源10或平面式光源15始终照亮，改进分液算法与分液PID控制板13控制分液识别相机11采集得到视频照片；
步骤四、通过图像分析处理视频照片,通过算法获得四通型分液视镜3或直筒型分液视镜14的结果，得到分液面26到达分区的结果判断，当出现分区确认情况时，说明分液面26已经到达；
步骤五、通过改进分液PID控制算法，得到控制量，调节连续控制调节阀8开度，使得分液面位置在期望液面分区22附近稳定。
本实施例中，分液面多分区比较识别算法，采取各分区与最下分区25求灰度差，求灰度差的均方差得到液面位置，有分液面分区均方差大于设置阈值。
本实施例中，通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，分液PID控制算法，得到调节阀门开度控制量。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、在萃取反应釜(1)内进行连续萃取反应，不断生成产品，并且析出到萃取反应釜(1)下层，流入萃取反应釜出料管道(5)，此时，装在萃取反应釜出料管道(5)上的四通型分液视镜(3)或直筒型分液视镜(14)后的紧急开关阀(7)打开，连续控制调节阀(8)关闭；
步骤二、等待5分钟，保证产品液面超过四通型分液视镜(3)或直筒型分液视镜(14)最上端；
步骤三、打开连续控制调节阀(8)到预设纯比例控制开度，分液识别相机（11）同时拍摄四通型分液视镜(3)或直筒型分液视镜(14)图像，进行分液面检测提取，分液识别相机(11)对面的环状背景光源(10)或平面式光源(15)始终照亮，改进分液算法与分液PID控制板(13)控制分液识别相机(11)采集得到视频照片；
步骤四、通过图像分析处理视频照片, 获得四通型分液视镜(3)或直筒型分液视镜(14)的结果，得到分液面(26)到达分区的结果判断，当出现分区确认情况时，说明分液面(26)已经到达；
步骤五、通过改进分液PID控制算法，得到控制量，调节连续控制调节阀(8)开度，使得分液面位置在期望液面分区(22)附近稳定。
2.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：所述直筒型分液视镜(14)为竖直设置，所述四通型分液视镜(3)为横向设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：采取所述步骤三 中分液识别相机（ 11） 能够拍摄到的图像中的矩形框，从上到下分成若干区，分别为最上分区(19)、上二分区(20)、上一分区(21)、期望液面分区(22)、下一分区(23)、下二分区(24)和最下分区(25)，最上分区(19)、上二分区(20)、上一分区(21)、期望液面分区(22)、下一分区(23)、下二分区(24)和最下分区(25)的高度均等。
4.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：所述四通型分液视镜(3)包括光源盖板(9)、正对光源盖板(9)的环状背景光源(10)、正对萃取反应釜出料管道(5)的分液识别相机(11)、与分液识别相机(11)连接的保护套筒(12)、设在分液识别相机(11)上的包含改进分液算法与分液PID算法的控制板(13)，环状背景光源(10)与分液识别相机(11)正对。
5.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：分液面多分区比较识别算法，采取各分区与最下分区(25)求灰度差，求灰度差的均方差得到液面位置，有分液面分区均方差大于设置阈值。
6.根据权利要求1所述的一种基于机器视觉视镜分液识别的连续萃取控制装置的方法，其特征在于：通过分液识别算法得到分液面位置，与期望液面比较得到偏差，分液PID控制算法，得到调节阀门开度控制量。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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