CN113776629A - 玻璃量器自动校准系统及控制方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器视觉技术领域，公开了一种玻璃量器自动校准系统及控制方法、装置，通过设置包括有机械手的搬运系统，可以实现自动控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至校准系统的检测区，然后控制校准系统对位于检测区的玻璃量器进行自动校准，在自动校准完毕后，控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至完检区，能够实现自动抓取与移动玻璃量器，并对玻璃量器进行自动校准，无需人为对待检玻璃量器进行固定，可以减少人力成本，实现玻璃量器校准过程的全自动化。

Description

玻璃量器自动校准系统及控制方法、装置

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种玻璃量器机器视觉自动校准系统及控制方法、装置。

背景技术

玻璃量器是一种用来测量液体体积的量具，如量筒、容量瓶等。在检验检测行业，玻璃量器需要定期进行校准，以确定其测量的准确度。校准方法是使用称重法，即通过天平获得玻璃量器内液体的准确质量，然后在已知液体密度的前提下利用质量-密度公式M/ρ换算得到液体准确体积V₀，最后读取玻璃量器的测量值V，计算V减去V₀的差值作为玻璃量器的测量误差。由此可见，玻璃量器的校准需要读取测量值并对其进行称重。

当前，玻璃量器的校准基本上是靠人眼读数和人工操作。随着机器视觉技术的发展，玻璃量器的自动化校准是发展趋势。现有技术中，如在中国申请的专利(公开号：CN112504406A)提出一种玻璃量器容量自动检定装置及其检定方法，实现玻璃量器自动移动、自动吸水和排水，极大地提高了检测效率与精度。但是，该玻璃量器容量自动检定装置使用时，需要人为将待检的玻璃量器放置于固定夹具中，然后才实行自动检定过程，可见仍然无法实现全自动化，浪费一定的人力成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻璃量器自动校准控制系统及控制方法、装置，能够实现自动抓取与移动玻璃量器，并对玻璃量器进行自动校准，无需人为对待检玻璃量器进行固定，可以减少人力成本，实现玻璃量器校准过程的全自动化。

本发明实施例第一方面公开一种玻璃量器自动校准系统，包括搬运系统、校准系统和控制系统；所述搬运系统和所述校准系统分别与所述控制系统通信连接；其中，所述校准系统设有检测区，所述检测区的一侧设有待检区，所述待检区远离所述检测区的一侧设有完检区，所述搬运系统包括与所述控制系统通信连接的机械手，所述机械手用于抓取与移动位于所述待检区、所述检测区或所述完检区上的玻璃量器。

在其中一个实施例中，所述检测区的另一侧设有回收区，所述回收区、所述待检区、所述检测区和所述完检区围成一圈设置在所述机械手的周围。

在其中一个实施例中，所述搬运系统还包括与所述控制系统通信连接的第一机器视觉装置，所述第一机器视觉装置安装在所述待检区的上方。

在其中一个实施例中，所述校准系统包括机架、分别与所述控制系统通信连接的检测系统和灌注系统，所述检测系统和所述灌注系统分别设置于所述机架上，所述检测系统包括分别与所述控制系统通信连接的第二机器视觉装置和称重装置，所述第二机器视觉装置和所述称重装置设于所述机架内，所述称重装置位于所述机架的底部，所述第二机器视觉装置相对所述机架可上下移动，所述第二机器视觉装置的视野朝向所述检测区上方，所述检测区位于所述称重装置上面。

在其中一个实施例中，所述检测系统还包括照明光源和背景件，所述照明光源和所述背景件分别安装在所述机架上，所述照明光源位于所述背景件的上方，所述背景件的正面与所述第二机器视觉装置的视野相向设置，所述称重装置位于所述背景件与所述第二机器视觉装置之间。

在其中一个实施例中，所述检测系统还包括第一遮光件和第二遮光件，所述第一遮光件和所述第二遮光件并列设置于所述背景件的左右两侧，且所述第一遮光件和所述第二遮光件与所述背景件、所述第二机器视觉装置形成四周封闭的机器视觉空间。

本发明实施例第二方面公开一种玻璃量器自动校准控制方法，应用于第一方面所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述方法包括：

控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区；

控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准；

在自动校准完毕后，控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至完检区。

在其中一个实施例中，所述控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区，包括：

接收安装于待检区上方的第一机器视觉装置采集到的待检区图像；

对所述待检区图像进行图像处理，获得所述待检区图像中位于所述待检区的玻璃量器的特征参数；

根据所述特征参数，识别所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度；

根据所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度，控制所述机械手抓取所述玻璃量器并搬运至检测区。

在其中一个实施例中，所述校准系统包括称重装置、第二机器视觉装置和灌注系统，所述第二机器视觉装置可上下移动，所述第二机器视觉装置的视野朝向所述检测区上方，所述检测区位于所述称重装置上面；所述控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准，包括：

获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器的第一质量数据；

控制所述第二机器视觉装置从初始高度移动至平视所述玻璃量器的标线的目标高度；

控制所述灌注系统将液体注入位于所述检测区的所述玻璃量器中，直至所述第二机器视觉装置实时监测到液面与所述玻璃量器的标线相切；

获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器及注入液体的第二质量数据；

根据所述第二质量数据和所述第一质量数据对所述玻璃量器的容量进行自动校准。

在其中一个实施例中，所述对所述待检区图像进行图像处理，获得所述待检区图像中位于所述待检区的玻璃量器的特征参数之后，以及所述控制所述第二机器视觉装置从初始高度移动至平视所述玻璃量器的标线的目标高度之前，所述方法还包括：

根据所述特征参数，确定所述玻璃量器的规格容量；

根据所述玻璃量器的规格容量，确定出与所述规格容量对应的高度作为所述初始高度；

以及，所述控制所述第二机器视觉装置从初始高度移动至平视所述玻璃量器的标线的目标高度，包括：

控制所述第二机器视觉装置移动至所述初始高度，再控制所述第二机器视觉装置在所述初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度。

在其中一个实施例中，在自动校准完毕后，所述控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至完检区，包括：

控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至回收区，在所述回收区将所述注入液体倾倒完毕，及将所述玻璃量器搬运至完检区。

本发明实施例第三方面公开公开一种玻璃量器自动校准控制装置，包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，其中，

所述第一控制单元，用于控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区；

所述第二控制单元，用于控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准；

所述第三控制单元，用于在对所述玻璃量器进行自动校准完毕后，控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至完检区。

在其中一个实施例中，所述第一控制单元可以包括未图示的接收子单元、处理子单元、识别子单元和控制子单元；其中，

接收子单元，用于接收安装于待检区上方的第一机器视觉装置采集到的待检区图像；

处理子单元，用于对所述待检区图像进行图像处理，获得所述待检区图像中位于所述待检区的玻璃量器的特征参数；

识别子单元，用于根据所述特征参数，识别所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度；

控制子单元，用于根据所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度，控制机械手抓取所述玻璃量器并搬运至检测区。

在其中一个实施例中，所述校准系统包括称重装置、第二机器视觉装置和灌注系统，所述第二机器视觉装置可上下移动，所述第二机器视觉装置的视野朝向所述检测区上方，所述检测区位于所述称重装置上面；第二控制单元包括未图示的获取子单元、平视子单元、灌注子单元和校准子单元：其中，

获取子单元，用于获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器的第一质量数据；

平视子单元，用于控制所述第二机器视觉装置从初始高度移动至平视所述玻璃量器的标线的目标高度；

灌注子单元，用于控制所述灌注系统将液体注入位于所述检测区的所述玻璃量器中，直至所述第二机器视觉装置实时监测到液面与所述玻璃量器的标线相切时停止注入；

所述获取子单元，还用于在停止注入之后，获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器及注入液体的第二质量数据；

校准子单元，用于根据所述第二质量数据和所述第一质量数据对所述玻璃量器的容量进行自动校准。

在其中一个实施例中，还包括确定单元，用于在所述处理子单元对所述待检区图像进行图像处理，获得所述待检区图像中位于所述待检区的玻璃量器的特征参数之后，根据所述特征参数，确定所述玻璃量器的规格容量；以及，根据所述玻璃量器的规格容量，确定出与所述规格容量对应的高度作为所述初始高度；

以及，所述平视子单元，具体用于控制所述第二机器视觉装置移动至所述初始高度，再控制所述第二机器视觉装置在所述初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度。

所述第三控制单元，具体用于控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至回收区，在所述回收区将所述注入液体倾倒完毕，及将所述玻璃量器搬运至完检区。

本发明实施例第四方面公开一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行第一方面公开的玻璃量器自动校准控制方法。

本发明实施例第五方面公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行第一方面公开的玻璃量器自动校准控制方法。

本发明的有益效果在于，所提供的玻璃量器自动校准系统及控制方法、装置，通过设置包括有机械手的搬运系统，可以实现自动控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至校准系统的检测区，然后控制校准系统对位于检测区的玻璃量器进行自动校准，在自动校准完毕后，控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至完检区，能够实现自动抓取与移动玻璃量器，并对玻璃量器进行自动校准，无需人为对待检玻璃量器进行固定，可以减少人力成本，实现玻璃量器校准过程的全自动化。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例公开的玻璃量器自动校准系统的结构示意图；

图2是本发明实施例公开的玻璃量器自动校准控制方法的流程图；

图3是本发明实施例公开的玻璃量器自动校准控制装置的结构示意图；

图4是本发明实施例公开的电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

1、检测区；2、待检区；3、完检区；4、机械手；401、机械臂；402、电控爪；5、回收区；6、第一机器视觉装置；7、机架；8、第二机器视觉装置；9、称重装置；10、第一直线模组；11、照明光源；12、背景件；13、第一遮光帘；14、第二遮光帘；15、第二直线模组；16、齿条；17、齿轮；18、第一主动轮；19、第一从动轮；20、长轴；21、牵拉绳；22、灌注管；23、接头；24、水平管架；25、弹簧合页；26、导杆；27、进水管；28、出水管；29、注射器；30、Y型接头；31、电磁阀；100、第一控制单元；200、第二控制单元；300、第三控制单元；400、存储器；500、处理器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

如图1所示，本发明实施例公开一种玻璃量器自动校准系统，包括搬运系统、校准系统和控制系统；搬运系统和校准系统分别与控制系统通信连接；其中，校准系统设有检测区1，检测区1的一侧设有待检区2，待检区2远离检测区1的一侧设有完检区3，搬运系统包括与控制系统通信连接的机械手4，机械手4用于抓取与移动位于待检区2、检测区1或完检区3上的玻璃量器。

其中，检测区1的另一侧设有回收区5，回收区5、待检区2、检测区1和完检区3围成一圈设置在机械手4的周围。优选地，检测区1、完检区3、回收区5和待检区2可以分别位于机械手4的前、后、左和右方位，该机械手4可以通过固定装置固定在检测区1、完检区3、回收区5和待检区2的中间，以实际需求中可以使机械手4的工作范围覆盖上述四个区域为主。该机械手4可以包括电性连接的机械臂401和电控爪402，机械臂401的底部与固定装置连接，机械臂401和电控爪402分别与控制系统通信连接，机械臂可根据控制系统的指令进行移动，电控爪402可根据控制系统的指令抓取玻璃量器，其中机械臂401可以为六轴机械臂。

在本实施例中，搬运系统还包括与控制系统通信连接的第一机器视觉装置6，第一机器视觉装置6安装在待检区2的上方。第一机器视觉装置6具体可以安装在固定支架上，固定支架放置于地平台上。可以理解的是，第一机器视觉装置6的视野从上方朝向下方的待检区2，用于采集包含有待检的玻璃量器的待检区图像并传输至控制系统，第一机器视觉装置6采集待检区图像的角度接近或正是俯视角度。第一机器视觉装置6具体可以是第一摄像头，第一摄像头通过相机架安装在固定支架上。从而，通过第一机器视觉装置6，可以实现对位于待检区2的待检玻璃量器的位置和规格容量进行自动识别。

在本实施例中，校准系统包括机架7、分别与控制系统通信连接的检测系统和灌注系统，检测系统和灌注系统分别设置于机架7上，检测系统包括分别与控制系统通信连接的第二机器视觉装置8和称重装置9，第二机器视觉装置8和称重装置9设于机架7内，称重装置8位于机架7的底部，第二机器视觉装置8相对机架7可上下移动，第二机器视觉装置8的视野朝向检测区1上方，检测区1位于称重装置9上面。其中，称重装置9可以是应变式传感器、电容式传感器或电磁平衡式传感器等电子天平，在称重装置9的上面即为检测区，称重装置9可用于称量玻璃量器的质量并传输给控制系统。第二机器视觉装置8用于采集被检时的玻璃量器图像，并可识别和定位玻璃量器内注入液体的液面与玻璃量器的标线是否相切。第二机器视觉装置8可以是第二摄像头，第二摄像头通过相机架安装在机架7上。从而，通过第二机器视觉装置8可以实现工业镜头自动平视玻璃量器的标线，以及对玻璃量器注入液体后液面与玻璃量器的标线是否平齐进行自动监测，同时还通过称重装置9自动采集质量数据，传输至控制系统进行处理，实现原始数据电子化和校准信息化。

其中，检测系统还可以包括第一传动机构，该第一传动机构安装于机架7上，第二机器视觉装置8安装于第一传动机构上，在第一传动机构的传动作用下，第二机器视觉装置8可相对机架7上下移动。优选地，该第一传动机构可以包括第一直线模组10，第一直线模组10竖直安装在机架7上，第二机器视觉装置8通过第一直线模组10的滑块与第一直线模组10连接，滑块可相对第一直线模组10上下滑动，因此在滑块的带动作用下，第二机器视觉装置8可相对机架7上下移动。

在本实施例中，检测系统还包括照明光源11和背景件12，照明光源11和背景件12分别安装在机架7上，照明光源11位于背景件12的上方，背景件12的正面与第二机器视觉装置8的视野相向设置，称重装置9位于背景件12与第二机器视觉装置8之间。

通过设置背景件12，可以减少第二机器视觉装置8拍摄被检的玻璃量器时的背景噪声干扰，从而提高识别准确率。其中，背景件12具体可以为背景板，并且该背景板的正面与第二机器视觉装置8的视野相向设置。

在本实施例中，检测系统还包括第一遮光件和第二遮光件，第一遮光件和第二遮光件并列设置于背景件12的左右两侧，且第一遮光件和第二遮光件与背景件12、第二机器视觉装置8形成四周封闭的机器视觉空间。

优选地，机架7为方筒状的中空支架，第一遮光件和第二遮光件与背景件12、第二机器视觉装置8形成四周封闭的方块形空间。也即，第一遮光件、第二遮光件、背景件12和第二机器视觉装置8可以分别设置在机架7的前后左右四侧。

其中，第一遮光件和第二遮光件分别具体可以是可沿上下方向收拢或展开的第一遮光帘13和第二遮光帘14。本实施例中，检测系统还可以包括第二传动机构，第二传动机构安装在机架7上，且位于背景件12的后上方，该第二传动机构是第一遮光帘和第二遮光帘收拢与展开的执行机构。

具体的，第二传动机构可以包括第二直线模组15、齿条16、齿轮17、以及并列设置的第一皮带轮组、第二皮带轮组和第三皮带轮组；其中，第一皮带轮组包括第一主动轮18和第一从动轮19，第一主动轮和第一从动轮通过张紧的环形皮带连接；第二皮带轮组包括第二主动轮和第二从动轮，第二主动轮和第二从动轮通过张紧的环形皮带连接；第三皮带轮组包括第三主动轮和第三从动轮，第三主动轮和第三从动轮通过张紧的环形皮带连接。

其中，第二直线模组15竖直安装在机架7上，且位于背景件12的后上方，齿条16通过第二直线模组15的滑块与第二直线模组15连接，齿条16可相对第二直线模组15上下移动，齿轮17安装于机架上且靠近第二直线模组15的底部，齿条16可相对第二直线模组15下移向齿轮17并与齿轮17啮合，由齿条16带动齿轮17转动，齿轮17套设在第一主动轮18的转轴上，第一从动轮19、第二主动轮和第三主动轮的转轴依次连接形成一体成型的长轴20，实现同轴转动，长轴20通过滚动轴承安装于机架7上，长轴20的长度方向与第二遮光帘14的遮光面平行，第二主动轮和第三主动轮分别位于第二遮光帘14的顶部两端的上方，第二遮光帘14的顶部两端分别通过牵拉绳21绑缚于长轴20上靠近第二主动轮处和靠近第三主动轮处；第二从动轮和第三从动轮的转轴分别通过滚动轴承安装于机架7上，第二从动轮和第三从动轮分别位于第一遮光帘13的顶部两端的上方，第一遮光帘13的顶部两端分别通过牵拉绳21绑缚于第二从动轮和第三从动轮的转轴上。

当齿轮17转动时带动第一主动轮18转动，从而带动第一从动轮19转动，而第二主动轮和第三主动轮与第一从动轮19同轴转动，第二从动轮和第三从动轮分别在第二主动轮和第三主动轮的带动下同步转动，绑缚于转轴上的牵引绳21随之绕卷起来，从而将两侧的遮光帘的顶端同步向上拉起，使遮光帘从下至上展开。

其中，第一主动轮18的径向尺寸大于第一从动轮19的径向尺寸，第二主动轮、第二从动轮、第三主动轮和第三从动轮的径向尺寸则相同，以确保第二主动轮、第二从动轮、第三主动轮和第三从动轮的角速度、线速度相同，实现同步转动。

在本发明实施例中，安装于机架7上的灌注系统用于将水槽中的液体(比如水)，以特定流速灌注到玻璃量器内。该灌注系统可以包括灌注管22和第三传动机构。其中，第三传动机构是用于将灌注管22移入或移出玻璃量器瓶口的执行机构，第三传动机构安装于机架7上，且位于背景件12的上方。

其中，第三传动机构可以包括接头23、水平管架24、弹簧合页25、第三直线模组和导杆26。需要说明的是，弹簧合页25包括通过转轴转动连接的转动合页和固定合页，在转动合页和固定合页连接的转轴上套设有弹簧。

本发明中，第三传动机构中的第三直线模组和第二传动机构中的第二直线模组15可以是同一个直线模组，也可以是不同的直线模组。在本实施例中，采用共用直线模组的实施方式，也即第二传动机构和第三传动机构共用一个直线模组，可以在控制第一遮光帘和第二遮光帘展开或收拢的同时将灌注管22移入或移出玻璃量器瓶口，从而进一步提高机构联动、减少安装成本以及提高执行效率。以下采用第二直线模组15代替第三直线模组进行描述。

如图1所示，接头23设置在水平管架24的一端，水平管架24的另一端与弹簧合页25的转动合页连接，弹簧合页25的固定合页固定在第二直线模组15的滑块上，灌注管22竖直地固定在接头23上，灌注管22与水平管架24互相垂直，导杆26的两端分别固定在机架7上，且位于水平管架24靠近弹簧合页25的转轴一侧。其中，安装在转动合页上的水平管架24能够绕着弹簧合页25的转轴摆动，当水平管架24被拨向固定合页的一侧，由于转动合页和固定合页的回弹力吸合作用，转动合页靠近固定合页，水平管架24紧密地抵靠于导杆26，导杆26与弹簧合页25配合起到稳定水平管架24的位置的作用，使灌注管22对准或偏离玻璃量器的瓶口。在导杆26的阻挡作用下，弹簧合页25始终处于半开合状态。

其中，导杆26具体为折弯的细长光滑的刚性杆件，导杆26的上端和下端之间圆弧过渡并折弯成钝角，导杆26的上端通过连接件固定在机架7的顶部，导杆26的下端通过连接件固定在背景件12的顶部，导杆26的下端与第二直线模组15平行，且位于水平管架24靠近弹簧合页25的转轴一侧。弹簧合页25在第二直线模组15的滑块作用下，可相对第二直线模组15上下移动，从而水平管架24也可由弹簧合页25带动而上下移动。水平管架24在移动的时候始终抵靠于导杆26，当水平管架24往下移动时，水平管架24抵靠于导杆26的下端，使灌注管22对准玻璃量器的瓶口；而当水平管架24从下往上移动时，水平管架24从抵靠于导杆26的下端移动到抵靠于导杆26的上端，并且在下端与上端之间的圆弧衔接处，灌注管22开始偏离玻璃量器的瓶口。

优选地，导杆26的下端通过连接件固定在背景件12的顶部中间位置，水平管架24与导杆26的下端抵靠在背景件12的正上方。

在本实施例中，灌注系统还可以包括可安装于控制柜上的机械泵、水槽和进水管27和出水管28，机械泵的进水口通过进水管27连接水槽，机械泵的出水口通过出水管28与灌注管22连通，其中，机械泵与控制系统连接，由控制系统控制。如此，通过灌注系统可以实现自动注水。综上，通过本实施例，可以实现自动抓取与移动玻璃量器，并对玻璃量器进行自动识别、自动平视、自动注水以及自动校准等，可以实现完全无人化流水操作。

其中，机械泵可以通过步进电机驱动，实现流量数字化的精确控制，灌注过程包括大流量注入、小流量注入和滴注三个阶段。机械泵可以包括两个注射器29、四个Y型接头30和四个电磁阀31，两个注射器29分别为第一注射器和第二注射器，第一注射器、第二注射器交替做进水和出水使用，当第一注射器用于进水时，第二注射器用于出水；当第一注射器用于出水时，第二注射器用于进水。如此，通过两个注射器交替往复工作以及电磁阀换向，可以实现进出口的水流连续不断。其中，注射器29可以具体为活塞注射器，方便清洗和更换，可适应不同注入介质。

其中，每个注射器29的管口处分别连接有一个Y型接头，将一路分为二路，实现每个注射器29的进水管路和出水管路相分离；每个注射器的进水管路和出水管路上分别连接一个电磁阀31，且每个注射器29的两个电磁阀31的安装方向相反，进水管路的电磁阀为流入方向，出水管路的电磁阀为流出方向。进水时，流入方向的电磁阀的开关状态为“开”，流出方向的电磁阀的开关状态为“关”，出水时，流入方向的电磁阀的开关状态为“关”，流出方向的电磁阀的开关状态为“开”。两个注射器29的流入方向的电磁阀通过一个Y型接头实现二路合一路汇流引入，作为机械泵的进水口，连通于进水管27；两个注射器29的流出方向的电磁阀也通过一个Y型接头实现二路合一路汇流引出，作为机械泵的出水口，连通于出水管28。

本发明实施例中，控制系统集中了上述所有系统的程序控制模块，包括但不限于机械手控制器、直线模组驱动器、电磁阀继电器、单片机、显示器、电源及电缆等组件，该控制系统可以集成安装于控制柜内，该控制系统可以是计算机电脑。

如图2所示，本发明实施例公开一种玻璃量器自动校准控制方法，应用于上述的玻璃量器自动校准系统，执行主体可以是上述的控制系统或者是可内嵌于电子设备中的玻璃量器自动校准控制装置，本实施例以控制系统为例进行描述，该方法包括：

S1、控制系统控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区。

步骤S1中，控制系统可以控制安装于待检区上方的第一机器视觉装置采集待检区图像，并接收该待检区图像，对待检区图像进行图像处理，获得待检区图像中位于待检区的玻璃量器的特征参数，该特征参数包括几何特征参数和几何中心坐标。由于国家标准规定，几何特征参数与规格容量和瓶身高度具有对应关系，通过该几何特征参数，可以进一步确定玻璃量器的规格容量和瓶身高度，而通过该几何中心坐标可以进一步识别玻璃量器的位置坐标；那么控制系统可以根据玻璃量器的位置坐标、瓶身高度以及检测区的目标位置，规划机械手的运动路径，并将控制指令下发给机械手，从而机械手执行指令以将玻璃量器抓取并搬运至检测区的目标位置，即称重装置(如电子天平托盘)上面，然后复位。

S2、控制系统控制校准系统对位于检测区的玻璃量器进行自动校准。

步骤S2中，控制系统控制称重装置开始测量，并获取称重装置测量到的玻璃量器空瓶时的第一质量数据，然后控制第二机器视觉装置从初始高度移动至平视玻璃量器的标线的目标高度，以实现第二机器视觉装置自动平视玻璃量器的标线。接着，控制系统再控制灌注系统将液体注入位于称重装置上方的玻璃量器中，同时控制第二机器视觉装置实时监测液面与玻璃量器的标线是否相切，直至第二机器视觉装置实时监测到液面与玻璃量器的标线相切，灌注系统停止注入；停止注入之后，控制系统可以控制称重装置开始测量，并获取称重装置测量到的玻璃量器及注入液体的第二质量数据；最后根据第二质量数据和第一质量数据对玻璃量器的容量进行自动校准。

其中，初始高度可以由开发人员预先设定的具体高度值，这样通过控制先控制第二机器视觉装置移动至初始高度，再慢慢试探性地上下移动直至最后实现平视玻璃量器的标线，可以提高自动校准的效率。

可选地，初始高度还可以是控制系统自动计算得出的。比如，控制系统可以根据玻璃量器的规格容量，确定出与规格容量对应的高度作为初始高度。这样可以使确定出的初始高度更加接近目标高度，进一步提高自动校准的效率。

相应地，控制系统控制第二机器视觉装置从初始高度移动至平视玻璃量器的标线的目标高度的方式具体可以是先控制第二机器视觉装置移动至初始高度，再控制第二机器视觉装置在初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度。

其中，在控制第二机器视觉装置移动至初始高度的过程中，还可以同时控制第二直线模组15的滑块自上而下移动，从而带动灌注管22移入玻璃量器瓶口以及第一遮光帘和第二遮光帘展开，直至第一遮光帘和第二遮光帘完全展开后，第二直线模组15的滑块停止移动。如此，第一遮光帘和第二遮光帘与背景件12、第二机器视觉装置8形成四周封闭的机器视觉空间，继而可以控制照明光源11打开，并控制第二机器视觉装置8在初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度。

可选地，控制第二机器视觉装置在初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度的具体实施方式可以包括：

控制第二机器视觉装置在初始高度采集检测区图像，并对检测区图像进行图像处理，计算出初始高度的检测区图像中玻璃量器标线的曲率特征参数，然后根据给定的移动量控制第二机器视觉装置移动到当前高度，并采集当前高度的检测区图像，计算出当前高度的检测区图像中玻璃量器标线的曲率特征参数，通过比较当前高度的曲率特征参数和上一高度的曲率特征参数的变化值和正负，决策出第二机器视觉装置下一步的移动量和移动方向，并控制第二机器视觉装置按照决策出的移动量和移动方向进行移动，移动后再重复执行上述采集当前高度的检测区图像的步骤，如此循环，直到第二机器视觉装置所采集到的当前高度的曲率特征参数和上一高度的曲率特征参数的变化值小于预设变化阈值时，判定第二机器视觉装置平视玻璃量器的标线。其中，预设变化阈值的理论值为0，但在实际应用中可设置为趋向于0的数值，如2e-5，其中e代表自然常数。

可选地，第二机器视觉装置平视玻璃量器的标线之后，控制灌注系统将液体注入位于检测区的玻璃量器中，其具体实施方式可以是：先根据玻璃量器的规格容量，将小于该规格的指定体积量的液体以较大的第一流速泵送到玻璃量器内，完成大流量注入后，自动灌注系统再以较小的第二流速继续注入液体，其中第一流速远大于第二流速；同时控制第二机器视觉装置实时检测玻璃量器的标线附近设定区域的当前灰度值，并将检测到的当前灰度值与预设灰度值相比较，若当前灰度值与预设灰度值的差值大于指定阈值时，判定当前灰度值的变化较大，即判定液面进入标线附近设定区域，这时控制灌注系统转以滴注的方式向玻璃量器内滴入液体；当液面经过标线时，当前灰度值与预设灰度值的差值呈现先增大后减小的变化过程，因此当当前灰度值与预设灰度值的差值处于增大后开始减小时，可以判定液面与标线相切。其中，具体的预设灰度值、指定阈值可由开发人员根据经验设定。

最后根据第二质量数据和第一质量数据对玻璃量器的容量进行自动校准的具体实施方式可以包括：计算第二质量数据和第一质量数据的数据差，得到注入液体的质量，并根据注入液体的质量和已知密度计算注入液体的体积，以该注入液体的体积作为玻璃量器的准确容量，最后将该准确容量与规格容量相减得到玻璃量器的容量测量误差，从而完成自动校准过程。

S3、在自动校准完毕后，控制系统控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至完检区。

其中，步骤S3可以包括：控制系统控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至回收区，在回收区转动电控爪将玻璃量器内的注入液体倾倒完毕，然后再将玻璃量器搬运至完检区，将玻璃量器释放于完检区后复位。

如图3所示，本发明实施例公开一种玻璃量器自动校准控制装置，包括第一控制单元100、第二控制单元200和第三控制单元300，其中，

第一控制单元100，用于控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区；

第二控制单元200，用于控制校准系统对位于检测区的玻璃量器进行自动校准；

第三控制单元300，用于在对玻璃量器进行自动校准完毕后，控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至完检区。

其中，第一控制单元100可以包括未图示的接收子单元、处理子单元、识别子单元和控制子单元；其中，

接收子单元，用于接收安装于待检区上方的第一机器视觉装置采集到的待检区图像；

处理子单元，用于对待检区图像进行图像处理，获得待检区图像中位于待检区的玻璃量器的特征参数；

识别子单元，用于根据特征参数，识别玻璃量器的位置坐标和瓶身高度；

控制子单元，用于根据玻璃量器的位置坐标和瓶身高度，控制机械手抓取玻璃量器并搬运至检测区。

在本实施例中，校准系统包括称重装置、第二机器视觉装置和灌注系统，第二机器视觉装置可上下移动，第二机器视觉装置的视野朝向检测区上方，检测区位于称重装置上面；第二控制单元200可以包括未图示的获取子单元、平视子单元、灌注子单元和校准子单元：其中，

获取子单元，用于获取称重装置测量到的玻璃量器的第一质量数据；

平视子单元，用于控制第二机器视觉装置从初始高度移动至平视玻璃量器的标线的目标高度；

灌注子单元，用于控制灌注系统将液体注入位于检测区的玻璃量器中，直至第二机器视觉装置实时监测到液面与玻璃量器的标线相切，停止注入；

上述的获取子单元，还用于在停止注入之后，获取称重装置测量到的玻璃量器及注入液体的第二质量数据；

校准子单元，用于根据第二质量数据和第一质量数据对玻璃量器的容量进行自动校准。

图3所示的玻璃量器自动校准控制装置还可以包括未图示的确定单元，用于在处理子单元对待检区图像进行图像处理，获得待检区图像中位于待检区的玻璃量器的特征参数之后，根据特征参数，确定玻璃量器的规格容量；以及，根据玻璃量器的规格容量，确定出与规格容量对应的高度作为初始高度。

相应地，上述的平视子单元，具体用于先控制第二机器视觉装置移动至初始高度，然后再控制第二机器视觉装置在初始高度的基础上进行上下移动，直至移动至平视玻璃量器的标线的目标高度。

上述的第三控制单元300，具体可以用于控制机械手抓取位于检测区的玻璃量器并搬运至回收区，在回收区将注入液体倾倒完毕，及将玻璃量器搬运至完检区。

如图4所示，本发明实施例公开一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器400以及与存储器400耦合的处理器500；

其中，处理器500调用存储器400中存储的可执行程序代码，执行上述各实施例中描述的玻璃量器自动校准控制方法。

本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行上述各实施例中描述的玻璃量器自动校准控制方法。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.玻璃量器自动校准系统，其特征在于，包括搬运系统、校准系统和控制系统；所述搬运系统和所述校准系统分别与所述控制系统通信连接；其中，所述校准系统设有检测区，所述检测区的一侧设有待检区，所述待检区远离所述检测区的一侧设有完检区，所述搬运系统包括与所述控制系统通信连接的机械手，所述机械手用于抓取与移动位于所述待检区、所述检测区或所述完检区上的玻璃量器。

2.如权利要求1所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述检测区的另一侧设有回收区，所述回收区、所述待检区、所述检测区和所述完检区围成一圈设置在所述机械手的周围。

3.如权利要求1所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述搬运系统还包括与所述控制系统通信连接的第一机器视觉装置，所述第一机器视觉装置安装在所述待检区的上方。

4.如权利要求1至3任一项所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述校准系统包括机架、分别与所述控制系统通信连接的检测系统和灌注系统，所述检测系统和所述灌注系统分别设置于所述机架上，所述检测系统包括分别与所述控制系统通信连接的第二机器视觉装置和称重装置，所述第二机器视觉装置和所述称重装置设于所述机架内，所述称重装置位于所述机架的底部，所述第二机器视觉装置相对所述机架可上下移动，所述第二机器视觉装置的视野朝向所述检测区上方，所述检测区位于所述称重装置上面。

5.如权利要求4所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述检测系统还包括照明光源和背景件，所述照明光源和所述背景件分别安装在所述机架上，所述照明光源位于所述背景件的上方，所述背景件的正面与所述第二机器视觉装置的视野相向设置，所述称重装置位于所述背景件与所述第二机器视觉装置之间。

6.如权利要求5所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述检测系统还包括第一遮光件和第二遮光件，所述第一遮光件和所述第二遮光件并列设置于所述背景件的左右两侧，且所述第一遮光件和所述第二遮光件与所述背景件、所述第二机器视觉装置形成四周封闭的机器视觉空间。

7.玻璃量器自动校准控制方法，应用于权利要求1至6任一项所述的玻璃量器自动校准系统，其特征在于，所述方法包括：

控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区；

控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准；

在自动校准完毕后，控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至完检区。

8.如权利要求7所述的玻璃量器自动校准控制方法，其特征在于，所述控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区，包括：

接收安装于待检区上方的第一机器视觉装置采集到的待检区图像；

对所述待检区图像进行图像处理，获得所述待检区图像中位于所述待检区的玻璃量器的特征参数；

根据所述特征参数，识别所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度；

根据所述玻璃量器的位置坐标和瓶身高度，控制所述机械手抓取所述玻璃量器并搬运至检测区。

9.如权利要求8所述的玻璃量器自动校准控制方法，其特征在于，所述校准系统包括称重装置、第二机器视觉装置和灌注系统，所述第二机器视觉装置可上下移动，所述第二机器视觉装置的视野朝向所述检测区上方，所述检测区位于所述称重装置上面；所述控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准，包括：

获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器的第一质量数据；

控制所述第二机器视觉装置从初始高度移动至平视所述玻璃量器的标线的目标高度；

控制所述灌注系统将液体注入位于所述检测区的所述玻璃量器中，直至所述第二机器视觉装置实时监测到液面与所述玻璃量器的标线相切；

获取所述称重装置测量到的所述玻璃量器及注入液体的第二质量数据；

根据所述第二质量数据和所述第一质量数据对所述玻璃量器的容量进行自动校准。

10.玻璃量器自动校准控制装置，其特征在于，包括：

第一控制单元，用于控制机械手抓取位于待检区的玻璃量器并搬运至检测区；

第二控制单元，用于控制校准系统对位于所述检测区的所述玻璃量器进行自动校准；

第三控制单元，用于在对所述玻璃量器进行自动校准完毕后，控制所述机械手抓取位于所述检测区的所述玻璃量器并搬运至完检区。

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