CN205192571U - 一种基于ccd的液位测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于CCD的液位测量装置，包括被测液位管、设置于被测液位管一侧的红外光源及设置于被测液位管另一侧的CCD图像处理系统，所述CCD图像处理系统由摄像头及与摄像头电连接的微处理器组成。本实用新型通过在被测管的一侧安装红外光源，对面另一侧安装摄像头，光通过液体与非液体的分界面（液面）时因为折射率不同，在摄像头处看到的一条黑带状的线，此黑带状的即为液面，通过测量此液面相对于整个图像中的位置，计算出液位高度，设置CCD图像处理系统，提高测试精度，且结构简单，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及液位测量技术，特别是涉及一种基于CCD的液位测量装置。
背景技术
为了测知物料的存贮量，便于对物料进行监控，在工业生产中对物位进行的检测和控制是监控的重要环节。液位、界位和料位统称物位。物位测量的目的在于测知容器中物料的容量。在大部分工业生产过程中，除常压、常温等一般情况外，还有可能遇到高温、高压、易燃易爆、强腐蚀性等特殊情况，那么对于物位的自动检测和控制要求就更高了。
液位是指液体介质在容器中的液面的高度，液位计是测量液位的仪表。在工业生产中，液位是一个很重要的参数，液位测量在工业生产中具有重要地位，有的甚至直接影响到生产的安全。在实际的操作过程中，对液位测量的要求越来越多，应根据不同方面的要求来选用不同种类的液位计。根据液位计的工作原理，可分为直读式、浮力式、电容式、静压式、声学式、射线式、光纤式和核辐射式。
而且液位测量不仅应用于工业上，在科学研究领域的应用也特别广泛。例如在某些大科学装置中，需要测量透明液漏管中液位高度，现有的技术手段无法满足测量需求，特发明一种通过CCD观测的测量装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于CCD的液位测量装置，结构简单，测量准确，精度高。
为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种基于CCD的液位测量装置，包括被测液位管、设置于被测液位管一侧的红外光源及设置于被测液位管另一侧的CCD图像处理系统，所述CCD图像处理系统由摄像头及与摄像头电连接的微处理器组成。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述红外光源紧靠被测液位管的一侧设置，CCD图像处理系统与被测液位管的另一侧设置一距离D。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述红外光源的高度与宽度与被测液位管的高度与宽度一致。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述距离D的值至少为被测液位管的高度。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述红外光源包括两层玻璃外壳及N组并联的分支光源，N组并联的分支光源一端通过电源稳压模块与24V的电源输入电路连接，另一端通过电源稳压模块与12V的电源输出电路连接。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述分支光源由7个LED发光二极管及一个电阻串联组成。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述12V的电源输出电路一路连接摄像头，另一路连接LED发光二极管。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述摄像头由CCD摄像头OV7670组成，输出端与微处理器电连接。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述微处理器由STM32F407芯片组成。
作为本实用新型的较佳实施例，本实用新型所述CCD摄像头OV7670的分辨率为640*480，为彩色摄像头。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过在被测管的一侧安装红外光源，对面另一侧安装摄像头，因为光通过液体与非液体的分界面（液面）时因为折射率不同时，在摄像头处看到的一条黑带状的线，此黑带状的即为液面，通过测量此液面相对于整个图像中的位置，计算出液位高度，设置CCD图像处理系统，提高测试精度，且结构简单，成本低。
附图说明
图1为本实用新型的结构原理图；
图2为本实用新型的具体实施例结构示意图；
图3为本实用新型的红外光源电路原理图。
具体实施方式
本实用新型的主旨在于克服现有技术的不足，提供一种基于CCD的液位测量装置，测量准确，精度高。下面结合实施例参照附图进行详细说明，以便对本实用新型的技术特征及优点进行更深入的诠释。
如图1、2所示，一种基于CCD的液位测量装置，包括被测液位管、设置于被测液位管一侧的红外光源及设置于被测液位管另一侧的CCD图像处理系统，所述CCD图像处理系统由摄像头及与摄像头电连接的微处理器组成。所述红外光源紧靠被测液位管的一侧设置，CCD图像处理系统与被测液位管的另一侧设置一距离D。
本实用新型所述摄像头由CCD摄像头OV7670组成，输出端与微处理器电连接，所述微处理器由STM32F407芯片组成，所述CCD摄像头OV7670的分辨率为640*480，为彩色摄像头。CCD图像处理系统由CCD摄像头OV7670和STM32F407组成，OV7670是分辨率为640*480的彩色摄像头，负责完成图像的拍摄，并向STM32F407提供一张分辨率为640*480的图片进行分析。STM32F407根据CCD提供的图像进行灰度转换，二值化等处理后，识别出黑带线。并计算出黑带线在整个图像中的纵向高度，进而得出液位高度，实现液位高度的测量。并通过串口发送出去。
本实用新型的原理图如图1所示，测量原理如下：在被测管的一侧安装红外光源，对面另一侧安装摄像头，因为光通过液体与非液体的分界面（液面）时因为折射率不同时，在摄像头处看到的一条黑带状的线，此黑带状的即为液面，通过测量此液面相对于整个图像中的位置，计算出液位高度。
本实用新型的具体实施例示意图如图2所示，所述红外光源的高度与宽度与被测液位管的高度与宽度一致，所述距离D的值至少为被测液位管的高度。具体的，系统由红外光源、被测管、CCD处理系统组成，具体使用时，红外光源和CCD图像处理系统安装在被测管的两侧，红外光源的高与被测管一样高为20cm，红外光源的宽与被测管的直径一样为15cm。红外光源紧贴在被测管安装，CCD图像处理系统与被测管距离20cm。
本实用新型的红外光源电路原理图如图3所示，本实用新型所述红外光源包括两层玻璃外壳及N组并联的分支光源，N组并联的分支光源一端通过电源稳压模块与24V的电源输入电路连接，另一端通过电源稳压模块与12V的电源输出电路连接。本实用新型所述分支光源由7个LED发光二极管及一个电阻串联组成。本实用新型所述12V的电源输出电路一路连接摄像头，另一路连接LED发光二极管。
红外光源是一个矩阵光源，由609只红外二极管和两片毛玻璃组成，红外二极管发出波长为940nm的红外光，红外光经过两片毛玻璃后变为柔和且各点光强一样的平行光。
光源电源用24V/1A的输入，经过电源稳压模块后，分两路输出，一路为12V的用于给摄像头供电；另一路输出为8～12V给红外LED。红外光源主要由609个红外LED（SIR-563ST3F）组成，其电路如图3所示，7个LED和1个电阻串联成一个组合，再由87组这样的组合并联而成。当每个红外LED工作于0.2mA～5mA电流时，即能满足CCD拍摄液位高度的光照需要。即整个电源的功耗为140mW~5200mW。在设计应用时，将红外LED工作电流设定为0.5mA（360mW）。
本实用新型工作原理如下：平行光经过被测管后到达CCD图像处理系统，因为光经过被测液面时，液体与上面的气体对光的折射率不同。从CCD图像处理系统的一侧看过去时，能看到液面（液体与气体的分界面简称为液面）是一条黑带线。那么只要测量出黑带线相对于被测管底的高度即能计算液位高度。
通过以上实施例中的技术方案对本实用新型进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例为本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。
Claims (10)
1.一种基于CCD的液位测量装置，其特征在于：包括被测液位管、设置于被测液位管一侧的红外光源及设置于被测液位管另一侧的CCD图像处理系统，所述CCD图像处理系统由摄像头及与摄像头电连接的微处理器组成。
2.根据权利要求1所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述红外光源紧靠被测液位管的一侧设置，CCD图像处理系统与被测液位管的另一侧设置一距离D。
3.根据权利要求2所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述红外光源的高度与宽度与被测液位管的高度与宽度一致。
4.根据权利要求2所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述距离D的值至少为被测液位管的高度。
5.根据权利要求1所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述红外光源包括两层玻璃外壳及N组并联的分支光源，N组并联的分支光源一端通过电源稳压模块与24V的电源输入电路连接，另一端通过电源稳压模块与12V的电源输出电路连接。
6.根据权利要求5所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述分支光源由7个LED发光二极管及一个电阻串联组成。
7.根据权利要求5所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述12V的电源输出电路一路连接摄像头，另一路连接LED发光二极管。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述摄像头由CCD摄像头OV7670组成，输出端与微处理器电连接。
9.根据权利要求8所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述微处理器由STM32F407芯片组成。
10.根据权利要求8所述的基于CCD的液位测量装置，其特征在于：所述CCD摄像头OV7670的分辨率为640*480，为彩色摄像头。
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