[發明專利]一種推進劑藥漿流平性檢測分析系統

有效

• 申請號: 202110294645.0
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112986055B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 胥會祥;李勇宏;茍兵旺;馬松;秦釗;曾麗媛;趙鳳起;龐維強;樊學忠;蔚紅建;范紅杰;王可;石小兵;李洋
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;G06T5/00;G06T7/136;G06T7/194;G06T5/30;G06T7/13;G06T7/62
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 王孝明

1.一種推進劑藥漿流平性檢測分析系統，其特征在于，包括視覺采集系統(1)，所述視覺采集系統(1)包括底座(20)，底座(20)上安裝有通過變頻電機(4)驅動的加速器(5)，加速器(5)上豎向設置有一對上升導桿(6)，上升導桿(6)上套裝有用于盛放推進劑藥漿的測試臺(7)，測試臺(7)在加速器(5)的推動下能夠沿著上升導桿(6)加速抬升；

所述的測試臺(7)通過循環進液管(8)和循環出液管(9)與控溫儀(10)相連，用于對測試臺(7)進行控溫；

所述的底座(20)上豎向固定設置有支架(11)，支架(11)上分別通過調整夾具(12)安裝有帶有高清鏡頭(13)的工業相機(14)和輔助光源(15)；

所述的工業相機(14)在測試流平性時，工業相機(14)連續掃描20min后，掃描自動結束；

還包括視覺分析系統(2)，所述的視覺分析系統(2)包括計算機(16)，變頻電機(4)通過控制卡連接計算機(16)，用于調控不同的加速度，工業相機(14)也與計算機(16)相連；

所述的計算機(16)中內置有數據傳輸動和分析系統和數據庫系統及集成軟件；所述的數據傳輸動和分析系統用于采集流平過程數據，通過人工智能算法計算物料實時面積，并計算其流平速度，繪制出動態變化曲線；所述的數據庫系統及集成軟件用于存儲數據，并支持數據的增刪和查詢功能；

所述的數據傳輸動和分析系統包括圖像處理模塊、圖像分割模塊和面積估算模塊：

第一，圖像預處理模塊：

在分析過程，盡管有輔助光源對環境光進行補償，但推進劑通常含有金屬粉，且對于這種固液混合物，表面的液體均會存在一定的反光現象，影響分割算法的精度，因此根據推進劑藥漿表面的特殊性，設計了一種去高光方法，過程如下：

(A)將像素值大于th的像素點定為高光區域；

(B)對高光區域進行高斯濾波；即可在一定程度上削弱高光程度；

第二，圖像分割模塊：

圖像分割的主要方法為：

(A)大津法確定自適應閾值；

(B)預分割出背景和前景；

(C)腐蝕+膨脹確定更精確的前景、背景和未知區域；

(D)分水嶺算法確定分割邊界；

通過使背景和前景的類間方差最大化，從而確定二值化閾值；主要的分割方法如下：

設圖像的最佳閾值為T，T將圖像分為前景和背景；其中前景像素數比例為ω₀，平均灰度值為μ₀，背景像素比例為ω₁，平均灰度值為μ₁，記圖像整體的平均灰度為μ，則有公式1和公式2；

ω₀+ω₁＝1?????????????公式1；

μ＝ω₀μ₀+ω₁μ₁??????????公式2

類間方差定義為：

g＝ω₀(μ₀-μ)²+ω₁(μ₁-μ)²???????公式3；

將公式1和公式2帶入公式3，類間方差可化簡為：

g＝ω₀ω₁(μ₀-μ₁)²?????????????公式4；

遍歷所有可能的閾值點，確定最佳閾值：T＝argmax_kg_k?k∈[0,256]；

采用基于mask標記的分水嶺算法，過程如下：

(a)對圖進行灰度化和二值化得到二值圖像；

(b)通過膨脹得到確定的背景區域，通過腐蝕得到確定的前景區域，剩余部分為不確定區域；

(c)根據標記圖像對原圖像應用分水嶺算法，更新標記圖像；

第三，面積估算模塊：

假設相機鏡頭與物體平面平行，并且鏡頭無畸變的情況下，將物體平面用xoy平面表示，則得到成像幾何關系圖；

由幾何關系可得下式：

式中：

D_x為物體邊界離鏡心的水平距離；

H為鏡頭離被測物體的垂直高度；

f為焦距；

x為成像平面中距離鏡心的水平距離；

假設x軸方向像素分辨率為f_x，則得到單位像素的實際空間物理尺寸d_x：

得到y軸單位像素的實際空間物理尺寸d_y，則實際面積S可用下式表示：

S＝s×d_x×d_y??????????????????????公式7；

式中：

s為像素個數；

d_x×d_y為單位像素實際的空間面積；

由上公式5和公式6可知，求取面積的關鍵是測量焦距f和物體離鏡心的垂直距離；通過直接測量一定長度為L的物體的像素個數P_n，則求得單位像素實際的空間物理尺寸d，從而得實際面積，x和y軸上的物理尺寸計算表達式如下：