[发明专利]基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定系统及方法，属于仪器仪表技术和自动化测试技术领域。

背景技术

液体的运动粘度是液体的一项重要指标，在诸如石油、化工、纺织、国防、医学等多种行业有着重要的意义。在液体粘度的测定过程中，常采用品氏玻璃毛细管粘度计。由于品氏粘度计的双球室相连的特殊结构，很难实现液体粘度的自动测定，而多采用人工掐表的方法进行测定。在人工测定中，不可避免地会给测定带来人为误差，而且测定周期长。现在制造的自动运动粘度仪，都是采用特制的乌式粘度计或其他粘度计来取代品式粘度计。采用特制的粘度计，这对于粘度计常数的标定，粘度计使用过程中的定期鉴定，粘度计损坏后的更换等，都带来不少麻烦。

发明内容

本发明的主要目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定系统及方法。

为了达到以上目的，本发明的构思是：本发明基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定系统，由品氏粘度计、固定架、计算机视觉系统、抽气系统构成，并采用以下步骤完成有色液体粘度的自动测量：(a)建立粘度计刻度线位置模板；(b)进行液位的检测和跟踪；(c)测取液位经过粘度计上下刻度的时间差；(d)进行粘度计算，获得被测液体粘度。

所述的品氏粘度计固定在固定架上，计算机视觉系统实时捕获品氏粘度计的视频图像，抽气系统与品氏粘度计相连，用以自动提升粘度计中液体液面的位置；在进行自动测量之前，首先建立刻度线位置模板，然后抽气系统自动提升粘度计中液体液面的位置，当抽气系统停止抽气，液面位置开始回落时，开始对粘度计中的液面位置进行检测与跟踪，并记录液面经过粘度计上下刻度线所经历的时间，最后根据记录的时间计算所测液体的粘度。

所述视觉系统由白色背板、摄像机、光源、图像采集卡和电脑、视频信号线组成，用以实时获取粘度计的视频图像。

所述抽气系统由抽气泵、抽气管、抽气泵控制线组成，用以根据系统的要求自动提升粘度计中液面的位置。

所述建立刻度线位置模板是通过下述方法实现的(如图5)：在自动测定开始之前，抓取一帧粘度计图像，用鼠标点击图像上粘度计上下刻度线(图4中用a、b表示粘度计的上下刻度线，其中刻度线a位于品氏粘度计毛细玻璃管双球室相连处，刻度线b位于双球室下方)的大概位置，由计算机通过图像处理的方法，在鼠标所点击的附近进行搜索，给出刻度线的精确图像坐标位置，并记录下来以形成刻度线位置模板。为了增强检测的稳定性，采用白色背板提供白色背景。具体的刻线搜索方法是，以使用者的鼠标点击点的图像坐标为中心，确定出一个合适大小的矩形框，因为背景为白色，粘度计为透明色，刻线为黑色，所以可以选取合适的阈值，以此阈值对矩形框中的图像进行二值化，就能分割出刻线位置。

所述有色液体液位检测通过下述方法实现：在计算机视觉系统实时获取粘度计图片过程中，采用相邻两幅图像相减的数字图像处理方法，得到当前图像与上一帧图像中有色液体液面的变化情况，并选取合适的阈值，进行二值化分割，得到当前图像中有色液体的液面位置。

所述记录时间是通过下述方法实现：当检测出的液位到达粘度计刻线a时，获取计算机系统的当前时刻，以得到开始计时时刻；当检测出的液位到达粘度计刻线b时，再一次获取计算机的当前时刻，以得到结束计时时刻；结束计时时刻与开始计时时刻之间的时间差，就是液体流经粘度计上下刻线所经历的时间。

所述粘度计算根据记录的时间，与对应的品氏粘度计的粘度系数相乘，就可计算出所测液体的运动粘度值。

根据上述的发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定系统，包括固定在一个固定架上的品氏粘度计，其特征在于有一个抽气系统连接所述的品氏粘度计，有一个计算机视觉系统联接品氏粘度计；所述抽气系统用以自动提升所述品氏粘度计中液面的位置，所述计算机视觉系统用以捕获所述品氏粘度计内液面位置变化图像并计算出被测液体的粘度。

上述抽气系统是：所述品氏粘度计的毛细管上端由一根抽气管连接至一个抽气泵，所述抽气泵的控制线连接至一个电脑。

上述计算机视觉系统是：有一个可移动架上固定一个摄像机和一个光源，所述固定架上还固定一块白色背板，使所述品氏粘度计处在白色背板与摄像机之间，所述摄像机的输出信号由视频信号线连接至所述带有图像采集卡的电脑。

上述摄像机处在所述的品氏粘度计的正前方，高度位于品氏粘度计(2)的上下两刻度线之间。

一种基于计算机视觉的有色液体粘度自动测定方法，采用上述自动测定系统进行测定，基特征在于测定步骤如下：