[發明專利]一種基于機器視覺的液面檢測和測量方法

在審

• 申請號: 202110459284.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113188633A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉育龍;高炳攀;林志杰;陳克彥;王澤源
• 申請（專利權）人: 睿科集團（廈門）股份有限公司
• 主分類號: G01F23/292
• 分類號: G01F23/292
• 代理公司: 廈門市天富勤知識產權代理事務所(普通合伙) 35244
• 代理人: 唐紹烈

本發明公開一種基于機器視覺的液面檢測和測量方法，包括以下步驟：S1配置硬件：設置檢測區，檢測區供待檢測的試管放置，試管后設置繪有輔助線的背板，試管前部架設相機；S2相機校準：調整相機位置及相機參數，隨著試管中的液面上升，輔助線的成像穿過液體時發生折射，輔助線的成像未穿過液體部分成像在相機中；S3圖像采集，預處理：相機拍攝采集圖像，相機拍攝后標定液面的初始位置并建立坐標系；S4圖像處理：提取圖像色相，設定閾值對圖像進行二值化處理；S5提取液面，計算液面：使用Blob檢測算法，計算得到液面高度；S6閉環控制：下一幀重復步驟S3，實現對液面高度的閉環控制。測量方法對環境要求更低。

技術領域

本發明涉及溶劑定容技術領域，特別涉及一種基于機器視覺的液面檢測和測量方法。

背景技術

液位檢測技術在生物醫學、工業生產、藥劑定容等諸多方面有著重要的作用。為了確保檢測、生產、定容等各個環節的可靠，直接由人工進行監控和調控的方式使得流程存在不確定性，傳統的液位監測方式效率低下，目前常用的液位檢測方法有直接和間接兩種方式，這兩種方式都會受到外部環境的影響或需要借助于傳感器將液位信號進行轉換，變成可定量化的電壓信號，不適用于實時的液位監測。常規的機器視覺液面檢測，對光源、液體顏色、對比度等要求比較高，一般利用凹液面提取液面位置，對光源的依賴較大。

凹液面是由于毛細現象形成的，毛細現象是指浸潤液體在細管里升高的現象和不浸潤液體在細管里降低的現象，而在一些條件下，當細管內不能形成凹液面或凸液面，也就無法觀測到液面位置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于機器視覺的液面檢測和測量方法，克服上述缺陷，測量方法對環境要求更低。

為達成上述目的，本發明的解決方案為：一種基于機器視覺的液面檢測和測量方法，包括以下步驟：

S1配置硬件：設置檢測區，檢測區供待檢測的試管放置，試管后部設置繪有輔助線的背板，試管前部架設相機；

S2相機校準：調整相機位置及相機參數，并使相機的位置與試管的位置相對靜止，使輔助線透過試管清晰成像在相機中，隨著試管中的液面上升，輔助線的成像穿過液體時發生折射，輔助線的成像未穿過液體部分成像在相機中；

S3圖像采集，預處理：相機拍攝采集圖像，相機拍攝后標定液面的初始位置并建立坐標系，將采集到的圖像進行預處理，利用數字圖像處理技術對采集到的圖像進行去噪、濾波，獲得質量較高的圖像；

S4圖像處理：提取圖像色相，設定閾值對圖像進行二值化處理，大于閾值的像素點值為1，小于閾值的像素點值為0；

S5提取液面，計算液面：使用Blob檢測算法，提取輔助線成像穿過液體端點的位置，并根據拍攝時依初始位置建立的坐標系，計算得到液面高度；

S6閉環控制：下一幀重復步驟S3，根據液面高度輸出控制信號，實現對液面高度的閉環控制。

優選的，所述相機幀率為25fps。

采用上述方案后，本發明的有益效果在于：

本案利用光學折射原理，提出了一種簡單可行的辦法，便于將液面檢測和實時控制集成到自動化液體處理儀器中。

并且本案的方法通過檢測輔助向的辦法進而檢測出液面，不需要實時檢測液面，也不需要高性能的相機，降低了視覺檢測液位高度的難度，大大降低了視覺檢測系統對光學環境的搭建要求。

附圖說明

圖1是本發明的流程圖；

圖2是本發明檢測區的結構圖；

圖3是本發明的相機拍攝圖像；

圖4是本發明圖像處理時的圖。