本發(fā)明涉及一種玻璃浮子流量計領域，尤其一種玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)及其自動讀數(shù)方法。

背景技術：

玻璃轉子流量計是一種用于測量流體瞬時流量的計量器具，它主要由玻璃或其它透明材料制成的錐管和浮子組成，在錐管表面標有流量刻度，當流體由下向上通過流量計時，浮子受力在錐管中上下浮動，并通過浮子指示的刻度值確定流體的流量。由于玻璃浮子流量計被大量地應用于電力、石化、化工、冶金、醫(yī)藥等重要領域，計量技術機構需對玻璃浮子流量計進行周期檢定。

目前，計量技術機構多使用流量標準裝置檢定浮子流量計，將浮子流量計串聯(lián)在標準裝置管路上，使流體連續(xù)流過浮子流量計和標準器，比較浮子流量計示值和標準器顯示的標準值，并確定浮子流量計的計量誤差。在檢定過程中，需要人工讀取浮子流量計刻度并記錄示值流量，然而人工讀數(shù)容易造成粗大誤差，而且這種方式無法將流量示值直接傳送至上位計算機并進行誤差計算和檢定過程控制，限制了自動化程度并影響了工作效率。另一方面，由于計量技術機構檢定的浮子流量計多是使用中的，錐管內部常附著臟污和銹跡，刻度也經常因磨損造成的模糊不清現(xiàn)象，這些問題對準確讀取示值流量均有不利影響。

因此，計量技術機構急需一種玻璃浮子流量計自動讀數(shù)技術，能將讀取的數(shù)據直接傳輸至上位計算機，以避免人工讀數(shù)可能造成的粗大誤差，并提高流量標準裝置的自動化程度和工作效率，同時該技術還不應受到流量計刻度模糊不清的影響。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構合理、自動讀取、便捷高效的一種玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)及其使用方法。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng),其特征在于：包括一玻璃浮子流量計，所述玻璃浮子流量計一側安裝有一圖像采集裝置，該圖像采集裝置的采集端與玻璃浮子流量計制有刻度的一側端面相對設置位于同一豎直平面內，所述圖像采集裝置的采集端用于采集玻璃浮子流量計正面的視頻圖像，所述圖像采集裝置的信號輸出端連接一上位機，該上位機用于對圖像采集裝置錄入的視頻進行識別、計算，處理和顯示。

一種玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)的使用方法，包括以下步驟:

步驟1、對玻璃浮子流量計的整個量程范圍進行區(qū)間分割，標記子區(qū)間的上、下限的水平位置，在上位計算機中設定各子區(qū)間上、下限對應的刻度流量；

步驟2、檢測各子區(qū)間的上、下限標記的子像素位置，將它們存儲于上位機；

步驟3、識別出浮子的輪廓，將其所在水平像素位置存儲至上位機；

步驟4、確定浮子所在的子區(qū)間；

步驟5、根據公式計算出浮子位置對應的刻度流量。

而且，所述步驟1的具體操作方式包括：

將玻璃浮子流量計的整個量程范圍分割為n個線性的連續(xù)分布的子區(qū)間，所述n為不小于1的整數(shù)，每個子區(qū)間量程范圍內的刻度均勻，然后，用n+1個直線型標尺與n個子區(qū)間的上、下限水平位置對齊，并在上位機中設定n個連續(xù)子區(qū)間上、下限對應的刻度流量q_i和q_i+1，所述i為子區(qū)間的序號。

而且，所述步驟2的具體操作方式包括：

采用圖像識別的方法檢測n+1個直線型標尺的水平像素位置，在圖像采集裝置采集的一幀圖像中，標尺呈現(xiàn)為顏色或灰度區(qū)別于背景的一組矩形像素點矩陣，每個標尺的水平像素位置為所述的矩形像素點矩陣行序號的平均值，將每個標尺的水平像素位置d_i和d_i+1儲存于上位機。

而且，所述步驟3的具體操作方式包括：

識別出浮子所在的水平像素位置d_x,，所述d_x,為浮子輪廓中列像素點最多的行序號。

而且，所述步驟4的具體操作方式包括：

將d_x,與d_i和d_i+1相比較，得到數(shù)值上與子區(qū)間上、下限的水平像素位置d_i和d_i+1。

而且，所述步驟5的具體操作方式包括：

所述公式為

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是：

本發(fā)明中，玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)及其自動讀數(shù)方法可通過識別浮子的相對位置計算出浮子指示的流量值，從而取代傳統(tǒng)人工的讀取方式；另外，采用上述結構和方法還可避免由于玻璃浮子流量計的玻璃罩臟污或零件銹蝕，造成的讀數(shù)不清等不利影響，從而避免由于人為操作或視覺偏差造成的讀數(shù)誤差；除此之外，配合上位機還可對讀取錄入的數(shù)據進行儲存，記錄，打印等后期工作，便于操作人員對相應數(shù)據進行采集，分析，進而提高了針對玻璃浮子流量計讀取的自動化程度，不但減輕了昂貴的人力成本還可有效避免讀數(shù)的誤差，提高其準確性和工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2為圖1中玻璃浮子流量計刻度范圍劃分的結構示意圖；

圖3為圖1玻璃浮子流量計的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明作詳細說明，所述實施例是說明性的，而非限制性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明中如圖1所示建立一套自動讀數(shù)系統(tǒng)，其創(chuàng)新在于，包括一玻璃浮子流量計1，所述玻璃浮子流量計一側安裝有一圖像采集裝置2，該圖像采集裝置的采集端與玻璃浮子流量計制有刻度的一側端面相對設置位于同一豎直平面內，所述圖像采集裝置的采集端用于采集玻璃浮子流量計正面的視頻圖像，所述圖像采集裝置的信號輸出端連接一上位機3，該上位機用于對圖像采集裝置傳入的視頻進行識別、計算，處理和顯示。

本發(fā)明中所述的自動讀數(shù)系統(tǒng)的使用方法：

步驟1、對玻璃浮子流量計的整個量程范圍進行區(qū)間分割，標記子區(qū)間的上、下限的水平位置，在上位計算機中設定各子區(qū)間上、下限對應的刻度流量；

本實施例針對于全量程范圍內刻度不完全線性的玻璃浮子流量計，將玻璃浮子流量計的整個量程范圍分割為n個線性的連續(xù)分布的子區(qū)間，所述n為不小于1的整數(shù)，每個子區(qū)間量程范圍內的刻度均勻，然后，用n+1個直線型標尺與n個子區(qū)間的上、下限水平位置對齊，并在上位機中設定n個連續(xù)子區(qū)間上、下限對應的刻度流量q_i和q_i+1，所述i為子區(qū)間的序號；

本實施例中，當針對的玻璃浮子流量計全量程范圍內刻度為完全線性時，各子區(qū)間的刻度間距完全相等，因此無需對玻璃浮子流量計的整個量程范圍進行區(qū)間分割，可直接標記整個量程范圍的刻度上、下限的水平位置，視為子區(qū)間內的刻度線性范圍；

所述標尺為直線型，顏色易與背景顏色區(qū)分，直徑應盡量細且具有一定硬度，不易彎折，具體實現(xiàn)上，本發(fā)明采用為直徑2mm的黑色標記標尺上、下限刻度；

在安裝方式上，標記應保證與其所標記的刻度處于同一水平面，且標記應盡量接近玻璃浮子流量計，以避免由拍攝角度不同造成的位置偏差。

步驟2、檢測各子區(qū)間的上、下限標記的子像素位置，將它們存儲于上位機；

采用圖像識別的方法檢測n+1個直線型標尺的水平像素位置，在圖像采集裝置采集的一幀圖像中，標尺呈現(xiàn)為顏色或灰度區(qū)別于背景的一組矩形像素點矩陣，每個標尺的水平像素位置為所述的矩形像素點矩陣行序號的平均值，也就是說，標尺的水平像素位置d為標尺中心位置在一幀圖像上的行像素序號，之后將每個標尺的水平像素位置即個子區(qū)間的上下限水平像素位置d_i和d_i+1以及區(qū)間量程范圍上、下限對應的刻度流量q_i和q_i+1儲存于上位機；

步驟3、識別出浮子的輪廓，將其所在水平像素位置存儲至上位機；

采用背景差分法識別浮子的輪廓，以其輪廓最寬處為指示刻度的位置。在試驗開始前拍攝一幀圖像作為參考圖像并建立背景模型，試驗開始，浮子隨水流上下浮動，再拍攝一張圖像，將該圖像與參考圖像做背景差分，識別出前景目標(即浮子)的邊緣。浮子穩(wěn)定后，根據前景目標輪廓識別出浮子輪廓中列像素點最多的行序號，作為其所在水平像素位置d_x。

步驟4、確定浮子所在的子區(qū)間；

將d_x,與d_i和d_i+1相比較，得到數(shù)值上與d_x最接近的子區(qū)間上、下限的水平像素位置d_i和d_i+1；

步驟5的具體操作方式包括；

所述公式為

本發(fā)明及其使用方法的工作過程是：

以如圖3玻璃浮子流量計的浮子位置實施例：

步驟1：將浮子流量計的整個刻度范圍分割成6個連續(xù)的子線性刻度范圍，用標尺1至標尺7標記6個連續(xù)的子線性刻度范圍上、下限的水平位置，在上位計算機中設定標尺1至標尺7對應的刻度流量q₁～q₇，在上位計算機中設定標尺1～標尺7對應的刻度流量1m³/h、2m³/h、3m³/h、4m³/h、5m³/h、6m³/h和7m³/h；

步驟2：對標尺1至標尺7進行線檢測，將對應的水平像素位置53、166、261、338、405、447、472存儲于上位機；

步驟3：識別出浮子的輪廓，將其所在水平像素位置320，并存儲至上位機；

步驟4：確定浮子所在的子線性刻度范圍。將320與標尺1～標尺7對應的水平像素位置一一比較，發(fā)現(xiàn)浮子處于標尺3和標尺4之間；

步驟5：根據公式計算浮子指示的刻度流量；

浮子指示刻度流量的計算公式具體為：式中，q_x為浮子指示的刻度流量；q_i為浮子所在子線性刻度范圍的下限刻度流量，等于3m³/h；q_i+1為浮子所在子線性刻度范圍的上限刻度流量，等于4m³/h；d_x為浮子所在水平像素位置，等于320；d_i為浮子所在子線性刻度范圍的下限標尺的水平像素位置，等于261；d_i+1為浮子所在子線性刻度范圍的上限標尺的水平像素位置等于338。

經計算，q_x等于3.77m³/h。

本發(fā)明中，玻璃浮子流量計自動讀數(shù)系統(tǒng)及其自動讀數(shù)方法可通過識別浮子的相對位置計算出浮子指示的流量值，從而取代傳統(tǒng)人工的讀取方式；另外，采用上述結構和方法還可避免由于玻璃浮子流量計的玻璃罩臟污或零件銹蝕，造成的讀數(shù)不清等不利影響，從而避免由于人為操作或視覺偏差造成的讀數(shù)誤差；除此之外，配合上位機還可對讀取錄入的數(shù)據進行儲存，記錄，打印等后期工作，便于操作人員對相應數(shù)據進行采集，分析，進而提高了針對玻璃浮子流量計讀取的自動化程度，不但減輕了昂貴的人力成本還可有效避免讀數(shù)的誤差，提高其準確性和工作效率。