[發(fā)明專利]一種高溫熔融流體流速檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811366343.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN109541254B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣朝輝;何磊;陳致蓬;桂衛(wèi)華;潘冬;陽(yáng)春華;謝永芳;張海峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/00
• 分類號(hào): G01P5/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙朕揚(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

1.一種高溫熔融流體流速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括高速相機(jī)捕捉視頻單元（10）、與所述高速相機(jī)捕捉視頻單元（10）依次連接的視頻采集單元（20）、視頻處理單元（30）、輪廓提取單元（40）以及熔融流體流速檢測(cè)單元（50），其中

所述高速相機(jī)捕捉視頻單元（10），用于采集熔融流體出流的視頻流信息，所述高速相機(jī)捕捉視頻單元（10）包括用于采集視頻流信息的高速相機(jī)鏡頭（101）以及設(shè)置于所述高速相機(jī)鏡頭（101）上的鏡頭防塵清掃模塊（102）以及高速相機(jī)風(fēng)冷模塊（103），其中，

所述鏡頭防塵清掃模塊（102），用于在高速相機(jī)未工作時(shí)對(duì)高速相機(jī)鏡頭（101）進(jìn)行清掃處理；

所述高速相機(jī)風(fēng)冷模塊（103），用于將高速相機(jī)機(jī)身完全覆蓋，通過(guò)外接風(fēng)機(jī)加快風(fēng)冷裝置與高速相機(jī)機(jī)身之間空氣的流動(dòng)速率達(dá)到散熱冷卻；

所述視頻采集單元（20），用于對(duì)所述視頻流信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)及壓縮，從而獲得壓縮視頻流；

所述視頻處理單元（30），用于將所述壓縮視頻流分解成以時(shí)間為序的幀圖像組，并提取所述幀圖像組中的感興趣熔融流體區(qū)域；

所述輪廓提取單元（40），用于提取所述感興趣熔融流體區(qū)域的單像素輪廓圖像；

所述熔融流體流速檢測(cè)單元（50），用于提取所述單像素輪廓圖像的特征塊，并基于所述特征塊獲取熔融流體的流速，所述熔融流體流速檢測(cè)單元（50）包括特征塊精細(xì)定位模塊（501）、與所述特征塊精細(xì)定位模塊（501）依次連接的特征塊匹配模塊（502）、相機(jī)標(biāo)定模塊（503）以及流速檢測(cè)模塊（504），其中：

所述特征塊精細(xì)定位模塊（501）包括剔除類水平像素子模塊、特征塊識(shí)別及粗定位子模塊、特征塊精確定位子模塊，其中：

所述剔除類水平像素子模塊用于剔除所述單像素輪廓圖像中類水平分布的像素點(diǎn)，保留與水平成較大傾角的特征塊像素點(diǎn)，從所述單像素輪廓圖像中分離出特征塊輪廓；

所述特征塊識(shí)別及粗定位子模塊用于計(jì)算所述特征塊輪廓中兩條相鄰曲線之間的最小距離、上端點(diǎn)高度差以及夾角差，并基于所述最小距離、上端點(diǎn)高度差以及夾角差對(duì)所述單像素輪廓圖像的特征塊進(jìn)行粗定位；

所述特征塊精確定位子模塊用于基于所述單像素輪廓圖像對(duì)所述特征塊的輪廓進(jìn)行補(bǔ)全，對(duì)所述單像素輪廓圖像的特征塊進(jìn)行精確定位；

所述特征塊匹配模塊（502），用于在相鄰兩幀之間利用所述特征塊的特征進(jìn)行相似性匹配，得到特征塊在相鄰兩幀時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的像素距離；

所述相機(jī)標(biāo)定模塊（503），用于對(duì)高速相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定并求解所述特征塊在世界坐標(biāo)系中的移動(dòng)距離；

所述流速檢測(cè)模塊（504），用于計(jì)算并輸出熔融流體的流速。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫熔融流體流速檢測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于集成所述視頻處理單元（30）和所述輪廓提取單元（40）的FPGA（Field-ProgrammableGate Array）硬件平臺(tái)，所述FPGA硬件平臺(tái)包括高速視頻采集模塊、通信控制模塊、執(zhí)行模塊、存儲(chǔ)器模塊、電源模塊和圖像輸出模塊，其中：

所述高速視頻采集模塊，用于采集所述視頻采集單元（20）輸出的壓縮視頻流；

所述存儲(chǔ)器模塊，與所述高速視頻采集模塊、所述通信控制模塊以及所述執(zhí)行模塊連接，用于存儲(chǔ)視頻流分解算法、圖像感興趣區(qū)域提取算法、輪廓提取算法以及所述通信控制模塊寫入的數(shù)據(jù)；

所述通信控制模塊，與所述高速視頻采集模塊、所述存儲(chǔ)器模塊以及所述執(zhí)行模塊連接，用于控制所述執(zhí)行模塊，并將所述執(zhí)行模塊的處理結(jié)果寫入所述存儲(chǔ)器模塊；

所述執(zhí)行模塊，與所述通信控制模塊和所述存儲(chǔ)器模塊連接，用于根據(jù)所述通信控制模塊發(fā)出的控制指令采用所述視頻流分解算法將所述壓縮視頻流分解成以時(shí)間為序的幀圖像組、采用所述圖像感興趣區(qū)域提取算法提取所述幀圖像組中幀圖像的感興趣熔融流體區(qū)域、采用所述輪廓提取算法提取所述感興趣熔融流體區(qū)域的單像素輪廓圖像，所述執(zhí)行模塊的數(shù)量與所述幀圖像組的組數(shù)一致；

所述電源模塊，用于給所述FPGA硬件平臺(tái)供電；

所述圖像輸出模塊，用于將所述執(zhí)行模塊提取的單像素輪廓圖像組傳輸給所述熔融流體流速檢測(cè)單元（50）。