[发明专利]一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置和方法

权利要求书

1.一种光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，构建光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置，包括电源、光源、液位观测管、散光板、视觉传感器、数字处理单元，使液位观测管位于竖直方向，所述散光板上安装了至少1块透光片，所述透光片的透光率不高于80％；所述液位观测管的数量按需求配置为1个或多个；

S2，对所述光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置进行标定；

S3，对标定后的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置进行准确性的验证以及校准；

S4，使用所述光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量装置进行测量，所述测量步骤包括：

S41，将所述视觉传感器固定于一基准位置；打开电源，电源给光源、视觉传感器、数字处理单元供电；

S42，光源发出的光线依次透过散光板、液位观测管，进入视觉传感器的感光元件中，视觉传感器捕捉到画面后，开始实时采集液位观测管的液位图像并传输至数字处理单元中；

S43，数字处理单元对液位图像进行处理和计算，得到液位高度信息，然后通过网络实时上传；

所述数字处理单元对液位图像进行处理和计算，包括以下步骤：

S431，如果所述液位图像含有两个或两个以上的液位观测管的液位，则先进行图像分割，使分割后的每张图像中只含有其中一个液位观测管的液位，然后对分割后的图像执行步骤S432，如果所述液位图像只含有一个液位观测管的液位，则对所述液位图像执行步骤S432；

S432，对所述液位图像进行预处理，从而加强目标特征；

S433，提取特征数据，进行边缘检测；

S434，将检测到的边缘信息转换为液位的实际位移；

所述标定包括以下步骤：

S21，将液位观测管的液位固定，使液位与所述基准位置处于同一水平面，在竖直方向上下移动视觉传感器；

S22，获取视觉传感器处于不同位置时的液位观测管液位的拍摄图像，并记录视觉传感器与液位观测管液位之间竖直方向上的位移差；

S23，通过所述液位观测管液位的拍摄图像获取图像液位边缘坐标；

S24，对S23所述图像液位边缘坐标和S22所述位移差进行数据拟合，获得图像液位边缘坐标和位移差的函数关系式，从而完成标定。

2.如权利要求1所述的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，所述提取特征数据，进行边缘检测时，基于液位下缘作为特征基准，所述液位下缘指侧面观察液位观测管的液位时，液面呈现具有上下两条弯曲曲线的不规则面，液位下缘位于下方弯曲曲线的底部。

3.如权利要求1所述的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，所述数据拟合采用线性拟合的方式。

4.如权利要求1所述的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，所述进行准确性的验证以及校准，包括以下步骤：

S31，将视觉传感器的位置固定于所述基准位置；将已知体积量的液体注入液位观测管，使液位观测管的液位发生变化；

S32，获取液位观测管液位的拍摄图像，通过所述液位观测管液位的拍摄图像获取图像液位边缘坐标；

S33，将S32所述图像液位边缘坐标带入所述图像液位边缘坐标和位移差的函数关系式，得到实际位移差，由所述实际位移差、液位观测管内壁的内半径，得到液位观测管内液体体积的变化量计算值；

S34，将所述已知体积量与所述液位观测管内液体体积的变化量计算值相比较，如果一致则标定结果准确，如果不一致，则以已知体积量为标准，对所述图像液位边缘坐标和位移差的函数关系式进行校准。

5.如权利要求4所述的光电式多通道连通管液位桥梁挠度测量方法，其特征在于，所述将检测到的边缘信息转换为液位的实际位移的方法为，对检测到的边缘信息提取图像液位边缘坐标，然后将图像液位边缘坐标带入所述图像液位边缘坐标和位移差的函数关系式，得到液位的实际位移。