本發(fā)明涉及一種流體介質(zhì)自動識別設(shè)備，確切地說，是利用成像裝置，通過安裝的工業(yè)管道視鏡，對管道內(nèi)的流體介質(zhì)進(jìn)行自動成像、圖像處理及分析，自動完成對流經(jīng)管道內(nèi)流體的識別。

背景技術(shù)：

機(jī)器視覺技術(shù)是一種年輕、新興的工業(yè)技術(shù)，目前被用以替代人眼的視覺功能，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是由光電成像裝置及安裝有視覺軟件的微機(jī)組成，主要有三種形式，即工業(yè)相機(jī)、智能相機(jī)、視覺傳感器，其機(jī)器本體具有通訊功能，具有對一定形狀和體積的固態(tài)物質(zhì)進(jìn)行自動尺寸測量、檢驗、引導(dǎo)、識別。

工業(yè)相機(jī)包括相機(jī)、鏡頭、光源及光源控制器，該裝置不具有圖像處理及分析功能，它把現(xiàn)場拍攝的圖像輸出到裝有視覺軟件的微機(jī)上，由微機(jī)對圖像進(jìn)行圖像處理及分析；智能相機(jī)和視覺傳感器是嵌入式系統(tǒng)，是為圖像處理及分析應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機(jī)系統(tǒng)，該機(jī)器具有圖像處理及分析功能。智能相機(jī)圖像處理及分析能力較高，用于較高要求的應(yīng)用場合；視覺傳感器集圖像采集、光源、鏡頭、圖像處理控制于一體，如用于有/無檢測等應(yīng)用要求簡單的場合。

機(jī)器視覺技術(shù)以現(xiàn)代光學(xué)為基礎(chǔ)，融合計算機(jī)技術(shù)、圖像處理與分析技術(shù)，自動控制技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為一體，具有精度高，在線監(jiān)測實時分析、控制及連續(xù)工作等特點，已成功應(yīng)用于半導(dǎo)體、電子元件、家用電器、汽車、機(jī)床及自動化設(shè)備等，而在眾多的流體工業(yè)生產(chǎn)中，還都仍然沿用傳統(tǒng)的人工視鏡觀察，即在安裝有管道視鏡的地方，由人工通過視鏡現(xiàn)場觀察管道內(nèi)流體的外觀特征，如：顏色、不同顏色的二種流體交界面、流體內(nèi)有無區(qū)別于流體顏色的異物等，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，由人工做出生產(chǎn)工藝要求的相應(yīng)操作。

例如，在啤酒生產(chǎn)中，糖化工段生產(chǎn)的麥汁要用泵輸送到發(fā)酵工段的發(fā)酵罐內(nèi)，根據(jù)工藝要求，麥汁在從糖化泵入發(fā)酵罐的過程中，首先要用熱水對麥汁輸送管道殺菌，麥汁緊隨其后進(jìn)行輸送，即通常所說的引酒；糖化操作人員在該批次的麥汁進(jìn)罐結(jié)束時，要用水把從糖化泵到發(fā)酵工段發(fā)酵罐之間管道內(nèi)的麥汁，全部頂進(jìn)發(fā)酵罐，即麥汁輸送完后，緊接著輸送水，即通常所說的頂酒。其目的是把麥汁全部送進(jìn)發(fā)酵罐，而引酒、頂酒的用水不能進(jìn)入發(fā)酵罐。否則就會增加成本消耗，或者影響產(chǎn)品質(zhì)量。

該工況對水和麥汁的識別，主要依據(jù)顏色差異進(jìn)行識別。由于水是無色的，麥汁是深顏色的，發(fā)酵操作人員，在麥汁進(jìn)罐實際操作時，需現(xiàn)場觀察安裝在發(fā)酵罐錐底管道上的視鏡，當(dāng)視鏡內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)流動的二種流體介質(zhì)的交匯界面或顏色變化時，由人工操作完成閥門切換，即當(dāng)看到水和麥汁的交匯界面或顏色變化時（前面是水，后面是麥汁），即進(jìn)行閥門開關(guān)切換，完成引酒操作過程。同理，當(dāng)該批次麥汁進(jìn)罐結(jié)束時，發(fā)酵操作人員通過錐底管道視鏡觀察到麥汁和水的交匯界面或顏色變化時（前面是麥汁，后面是水），操作人員就切換操作閥門，完成頂酒操作過程。

在麥汁輸送過程中，麥汁的溫度一般是7℃，當(dāng)外界環(huán)境溫度高于麥汁溫度，且環(huán)境濕度合適時，視鏡鏡面會產(chǎn)生冷凝水，操作人員為了清晰觀察流體，會及時用手擦去視鏡鏡面冷凝水，保持視鏡鏡面清潔。

由于麥汁管道內(nèi)流體流速快，人工視鏡鏡前觀察，受限于人員操作經(jīng)驗、身體疲勞狀況的影響，易造成操作誤差，不僅增加了生產(chǎn)成本消耗、影響了產(chǎn)品質(zhì)量，并且增加了操作人員的勞動強(qiáng)度，同時也制約了流體工業(yè)生產(chǎn)過程自動化程度的提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，人們對流體自動識別裝置，存在極大的需求，目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于本發(fā)明相關(guān)資料的有關(guān)報道，本發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)的研究試驗，終于研制出流體介質(zhì)自動識別裝置，從而完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的目的就是提供一種流體介質(zhì)自動識別裝置，將機(jī)器視覺技術(shù)運用在流體工業(yè)生產(chǎn)中，即利用成像裝置，通過安裝的工業(yè)管道視鏡，對管道內(nèi)的流體介質(zhì)進(jìn)行自動成像，由微機(jī)對圖像進(jìn)行處理及分析，根據(jù)應(yīng)用需要實現(xiàn)對流體介質(zhì)的顏色、二種不同顏色的流體界面、流體內(nèi)有無區(qū)別于流體顏色的異物進(jìn)行識別，對流體顏色、液位、區(qū)別于流體顏色的異物數(shù)量、移動速度進(jìn)行測量；在圖像處理中，為了識別近似的不同流體圖像，根據(jù)應(yīng)用需要配置了流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表，其測量值為不同流體的近似流體圖像識別提供了進(jìn)一步的判斷條件；為保證成像質(zhì)量，在視鏡外側(cè)設(shè)置了視鏡鏡面除冷凝水組件，實現(xiàn)了流體在線自動識別和測量。

和現(xiàn)有技術(shù)相比，該流體介質(zhì)自動識別裝置可以代替人眼識別管道內(nèi)流體介質(zhì)的外觀特征，減輕人員勞動強(qiáng)度，提高員工勞動生產(chǎn)率及流體工業(yè)生產(chǎn)過程自動化水平，達(dá)到節(jié)能降耗，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的效果。

本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是：包括一個或多個分別安裝有流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表及視鏡的流體輸送被測管道、光電成像系統(tǒng)、PLC、交換機(jī)、安裝有圖像處理與分析軟件的微機(jī)、視鏡鏡面除冷凝水組件，所述光電成像系統(tǒng)安裝在視鏡外側(cè)，通過視鏡間接對管道內(nèi)的流體介質(zhì)進(jìn)行自動成像；由安裝在微機(jī)上的圖像處理及分析軟件，對流體介質(zhì)的成像進(jìn)行實時處理，根據(jù)應(yīng)用需要實現(xiàn)對流體介質(zhì)的顏色、二種不同顏色的流體界面、流體內(nèi)有無區(qū)別于流體顏色的異物進(jìn)行識別，對流體顏色、液位、區(qū)別于流體顏色的異物數(shù)量、移動速度進(jìn)行測量，這些流體特征是舉例說明，在實際應(yīng)用時，還包括圖像處理與分析軟件根據(jù)應(yīng)用需要，能識別測量的另外的流體特征項目，具體識別測量的流體特征是任意選擇配置；流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表為圖像處理與分析軟件進(jìn)行圖像處理識別，實時提供流體介質(zhì)參數(shù)測量值，該測量值為不同流體的近似圖像處理結(jié)果，提供進(jìn)一步細(xì)化的流體識別條件；一個或多個流體輸送管道，在每個被測管道上除安裝有上述視鏡、流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表外，還安裝有流體介質(zhì)溫度測量儀表；視鏡鏡面除冷凝水組件安裝在視鏡外側(cè)，視鏡鏡面除冷凝水組件由環(huán)境溫度測量儀表、環(huán)境濕度測量儀表、流體溫度測量儀表、壓縮空氣管道及控制閥構(gòu)成；視鏡鏡面除冷凝水組件電信號分別接入PLC，由PLC根據(jù)環(huán)境溫度和流體介質(zhì)溫度的差值及環(huán)境濕度值，輸出控制信號控制壓縮空氣控制閥的開關(guān)，自動除去視鏡鏡面冷凝水；光電成像系統(tǒng)通過通訊總線連接交換機(jī)，流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表、流體溫度測量儀表、環(huán)境溫度測量儀表、環(huán)境濕度測量儀表輸出信號分別通過信號線連接PLC輸入端，壓縮空氣控制閥的信號連接PLC的輸出端，PLC通過通訊總線連接交換機(jī)，交換機(jī)通過通訊總線和微機(jī)連接， PLC和微機(jī)之間的信息交換通過交換機(jī)連接。

所述的光電成像系統(tǒng)是工業(yè)相機(jī)、智能相機(jī)或視覺傳感器，其具體配置可根據(jù)使用工況對識別、測量性能要求需要任意配置。工業(yè)相機(jī)、智能相機(jī)、視覺傳感器是常用的光電成像系統(tǒng)或裝置，所述的光電成像系統(tǒng)或者是其它原理的，能滿足流體工業(yè)生產(chǎn)管道內(nèi)的流體特征成像需要的成像系統(tǒng)或裝置，光電成像系統(tǒng)包括所有原理的能直接或間接對流體進(jìn)行成像的系統(tǒng)或裝置。

所述微機(jī)在光電成像系統(tǒng)配置為工業(yè)相機(jī)時，視覺處理及分析軟件安裝在所述微機(jī)上，由所述微機(jī)完成流體圖像處理及分析功能；在配置為智能相機(jī)或視覺傳感器時，視覺處理及分析軟件安裝在智能相機(jī)或視覺傳感器上，由智能相機(jī)或視覺傳感器完成流體圖像處理及分析功能，所述微機(jī)是二級管理微機(jī)，二級管理微機(jī)是否配置是根據(jù)配置需要而定，是任意選擇配置。

所述圖像處理及分析軟件，完成對輸入的圖像進(jìn)行處理及分析，視覺處理軟件已固化了成熟的機(jī)器視覺算法，用戶無需編程，就可對光電成像信號進(jìn)行處理及分析，根據(jù)應(yīng)用需要實現(xiàn)對流體介質(zhì)的顏色、二種不同顏色的流體界面、流體內(nèi)有無區(qū)別于流體顏色的異物進(jìn)行識別，對流體顏色、液位、區(qū)別于流體顏色的異物數(shù)量、移動速度進(jìn)行測量。這些流體特征是舉例說明，在實際應(yīng)用時，還包括圖像處理與分析軟件能識別測量的另外的流體特征，具體識別測量的流體特征項目是任意選擇配置。

所述一個或多個流體輸送被測管道，被測管道包括流體存儲罐；被測管道上安裝的視鏡，包括存儲罐上安裝的視鏡或視管；多個流體輸送管道，包括流體存儲罐，或者管道和罐組合；流體輸送被測管道數(shù)量是根據(jù)測量需要，實際應(yīng)用時任意選擇配置。

所述鏡面除冷凝水組件，包括具有除冷凝水功能的氣體，或采用機(jī)械機(jī)構(gòu)除去視鏡鏡面冷凝水，例如刮水器。

所述PLC接收來自現(xiàn)場測量儀表的輸出信號，控制鏡面除冷凝水組件壓縮空氣控制閥，并與微機(jī)通訊，共同完成圖像處理；除完成圖像處理外，PLC和流體生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)設(shè)備聯(lián)絡(luò)，用于實現(xiàn)流體生產(chǎn)過程的自動化控制；所述PLC即可編程邏輯控制器，其控制功能或者集成在微機(jī)上，是否配置是根據(jù)配置需要而定，是任意選擇配置。

所述測量儀表用于實時測量被測管道內(nèi)的流體介質(zhì)參數(shù)，流體介質(zhì)參數(shù)為溫度、壓力、液位、流量、電導(dǎo)率、PH值，其作用是為圖像處理與分析軟件進(jìn)行圖像處理時，為近似的不同流體成像處理，提供進(jìn)一步的識別條件；或者微機(jī)通過圖像處理軟件，把近似的不同流體圖像處理結(jié)果，通過通訊輸出到PLC,由PLC結(jié)合測量儀表實時測量值，進(jìn)行邏輯判斷，進(jìn)一步細(xì)化識別流體。流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表，除用于細(xì)化識別流體外，其實時測量值，根據(jù)需要也用于安全生產(chǎn)報警。測量儀表的具體配置是根據(jù)實際使用工況對流體識別、測量需要而定，具體需要的流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表是任意選擇配置。 例如：啤酒生產(chǎn)中發(fā)酵罐清洗時，洗滌清水的溫度是60℃，洗滌劑水溶液是常溫水，而二者在通過視鏡時，其圖像特征基本是一樣的，此時根據(jù)流體介質(zhì)溫度的差別，可以明確給予識別；此識別過程把洗滌清水的溫度由PLC輸送給圖像處理軟件，在圖像處理時完成，或者把圖像處理軟件對圖像的處理結(jié)果輸送到PLC，由PLC通過邏輯判斷完成。所述流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表輸出到PLC的實時測量數(shù)據(jù)，用于圖像處理識別，為不同流體介質(zhì)的近似流體圖像識別，提供進(jìn)一步判斷識別條件。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計合理，成功的將現(xiàn)代機(jī)器視覺技術(shù)與流體工業(yè)生產(chǎn)結(jié)合，減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了流體工業(yè)生產(chǎn)過程自動化水平，填補(bǔ)了流體生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用空白。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電器控制方框圖。

具體實施方式

本具體實施方式中以三個流體輸送被測管道為例，實際應(yīng)用可以是一個或多個流體輸送被測管道。

在圖1中示出的三個用于流體輸送的被測管道4中，每根被測管道上分別設(shè)有視鏡1，視鏡的左下側(cè)分別設(shè)有光電成像系統(tǒng)2，視鏡的右上側(cè)分別設(shè)有壓縮空氣管道6，壓縮空氣管道6上分別設(shè)有控制閥3，被測管道4的左側(cè)分別設(shè)有流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表5，被測管道4的右側(cè)分別設(shè)有流體溫度測量儀表12，信號線7的上部設(shè)有環(huán)境溫度測量儀表10、環(huán)境濕度測量儀表11，信號線7的右側(cè)設(shè)有PLC8、微機(jī)9、交換機(jī)13；光電成像系統(tǒng)2通過通訊總線14連接交換機(jī)13，流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表5、流體溫度測量儀表12、環(huán)境溫度測量儀表10、環(huán)境濕度測量儀表11的輸出信號，分別通過信號線7連接PLC8輸入端，壓縮空氣控制閥3的連接線由信號線7連接PLC 8的輸出端，PLC 8通過通訊總線14連接交換機(jī)13，交換機(jī)13通過通訊總線14連接微機(jī)9，微機(jī)9和PLC8通過交換機(jī)13連接進(jìn)行通訊。

圖1、圖2中，光電成像系統(tǒng)2通過通訊總線14連接交換機(jī)13，流體介質(zhì)參數(shù)測量儀表5、流體溫度測量儀表12、環(huán)境溫度測量儀表10、環(huán)境濕度測量儀表11的輸出信號，分別通過信號線7連接PLC8的輸入端，壓縮空氣控制閥3的連接線由信號線7連接PLC 8的輸出端，PLC 8通過通訊總線14連接交換機(jī)13，交換機(jī)13通過通訊總線14連接微機(jī)9，微機(jī)9和PLC8通過交換機(jī)13連接進(jìn)行通訊。

本實施例說明：光電成像系統(tǒng)2配置為工業(yè)相機(jī)，三個流體輸送被測管道4接入一臺微機(jī)控制。

本發(fā)明另一實施例

光電成像系統(tǒng)2配置為智能相機(jī)，微機(jī)9是二級管理微機(jī)。

本發(fā)明另一實施例

光電成像系統(tǒng)2配置為視覺傳感器，微機(jī)9是二級管理微機(jī)。

本發(fā)明另一實施例

保持視鏡鏡面清潔的鏡面除冷凝水組件，利用機(jī)械裝置刮水器除去鏡面冷凝水。