[发明专利]一种可视化液位检测装置及方法

说明书

本发明提出了一种可视化液位检测装置及方法。该可视化液位检测装置及方法中的检测装置包含相机阵列及漂浮目标物；所述相机阵列由多台相机在一维方向上排列而成；各相机拍摄图像的左右方向与相机阵列的排列方向保持一致；各相机镜头光轴方向平行；所述漂浮目标物密度小于所测液体，能漂浮于其上，其颜色与所测液体存在明显差异。该可视化液位检测装置及方法中的检测方法为通过相机阵列对漂浮目标物进行拍摄，并依托漂浮目标物的视差信息，分别按步骤计算获得漂浮目标物相对于各相机光轴的水平夹角、相机阵列到目标漂浮物距离在相机光轴方向的投影长度及漂浮目标物相对于相机阵列的垂直高度，即液面位置。

技术领域

本发明涉及光电技术，更具体地说，本发明涉及一种可视化液位检测装置及方法。

背景技术

传统液位检测装置通常采用压力传感器、激光传感器等对液位进行测量。如压力传感器置于液体底部时，通过水压计算测量液位，激光传感器通过向液面发射激光光束，并通过反射光对液面位置进行测量。以上检测装置并不能直观反映液面状况，且对传感器的实际工作状态无法体现。因此本发明提出了一种可视化液位检测装置及方法，其可以检测液位高度并实时显示液面状况，便于使用者实时掌握检测装置工作情况。

发明内容

为解决传统检测装置无法直观反映液面位置状况，且对检测装置是否正常工作无法实时掌握的问题，本发明提出了一种可视化液位检测装置。

该可视化液位检测装置包含相机阵列及漂浮目标物。

所述相机阵列由多台相机在一维方向上排列而成；各相机拍摄图像的左右方向与相机阵列的排列方向保持一致；各相机镜头光轴方向平行。

所述漂浮目标物密度小于所测液体，能漂浮于其上，其颜色与所测液体存在明显差异。

所述相机阵列对漂浮目标物进行拍摄，并通过漂浮目标物在各相机所拍摄到的图像中的位置，即视差信息，计算获得漂浮目标物空间位置。因漂浮目标物与液面处于同一水平面，故而可测得液面位置。

相机阵列所采集到的图像可以直接利用显示器进行展示，以便于使用者实时掌握被检测液面位置情况及检测装置工作状态，当测量数值与直接在显示器上显示的液面位置存在明显差异时，或显示器上看到漂浮目标物沉没时，检测人员可以得知检测装置工作不正常，并便于及时修理、调整。

可选的，相机阵列中各相机之间的距离不同。

本发明采用以下方法进行液面检测。

第一步，所述相机阵列中的相机对所述漂浮目标物进行拍照，测量所述漂浮目标物相对于各相机光轴的水平夹角。

第二步，利用各相机之间的水平距离，及所述漂浮目标物相对于各相机光轴的水平夹角计算相机阵列到目标漂浮物距离在相机光轴方向的投影长度D。具体的，设任意两台相机之间的水平距离为d，所述漂浮目标物相对于两台相机光轴的水平夹角分别为γ_i、γ_j，则。

第三步，在垂直方向上，利用所述漂浮目标物相对于相机光轴的垂直夹角α，相机阵列相对于水平方向的预倾角β及相机阵列到目标漂浮物距离在相机光轴方向的投影长度D，计算所述漂浮目标物相对于相机阵列的垂直高度H，即液面所在位置。具体的， 。

可选的，选择其它的相机组合按照上述步骤，可同时得到多组的液面位置测量数据，排除误差超过三倍标准差的数据组后，可通过求平均值的方法提高液面位置检测的准确度。