[发明专利]一种基于CCD的精油灌装计量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种灌装计量方法，特别涉及一种基于CCD的精油灌装计量方法。

背景技术

灌装是化工、食品、制药等生产过程中最重要的生产环节。其中，精油、口服液、针剂等通过复杂工艺的提取生产出来的经济价值较高的产品，对生产环境、灌装精度、灌装瓶完好程度、封装质量等方面都有着更为严格、苛刻的要求。这就使得小容量、低污染、高精度的精油灌装机械从广义的包装机械中发展成为一个相对独立的分支。

精油灌装机的定量调整是灌装机使用过程中必不可少的一个重要工作内容,在传统的定量式精油灌装机中定量调整都是通过机械的方式进行并且需要配备专业的维修人员,例如定量杯式精油灌装机是通过调整定量杯内活塞的位置来实现定量的调整,这种方式需要调试人员具有较丰富的调试经验,并且在调试过程中要反复测试,整个调试过程时间较长,在灌装过程中出现定量波动时,必须停机才能进行调试。随着自动控制技术的日益发展和成熟,也为简化精油灌装机的定量控制和调整提供了有效的手段。之后出现了称重式精油灌装机，称重式灌装机是指在每个灌装工位上安装一个高精度动态电子秤，通过计量电子秤上重量来实现定量灌装。其优点是适用于不同粘度的液体灌装，也适用于有气泡的液体灌装，但是其设备技术要求高，元件价格昂贵，且实时效应及灌装精度较差，现场环境要求较高，抗干扰能力较差。近年来，出现了激光反射测量法，其原理为将一束激光从灌装瓶中被测精油液位的斜上方射入，激光器所反射的光束被线阵CCD接收并采集。伴随着灌装瓶内液位的变化，激光束与液面的接触点也随之发生变化，这使得线阵CCD接收到的光束所在的像素位置同样发生相应的变化，将图像上相应的像素位置变化点与实际的液位位置对应起来，就能求出实际变化了的液位信息。该方法结构简单、灵活性强，比较适用于粘稠液体的灌装计量，缺点是装置的体积较大、可测量程较小、精油液面有较大的波动时，测量精度将很难保证。因此，研究出一种高精度、实时、定量的精油灌装液位检测的方法对于精油灌装行业的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有精油灌装液位检测方法存在精度低、量程小、定量不准确的问题，而提供一种基于CCD的精油灌装计量方法。

本发明包括以下步骤：

第一步、信息采集：

将散光板、荧光灯、透明灌装瓶、成像凸透镜和线阵CCD依次顺序排列放置，利用散光板对光线的散射作用，使荧光灯发射出的平行光线成为散射光，散射光经过透明灌装瓶内的精油折射后，再经过成像凸透镜成放大实像折射，最后投射到线阵CCD上，精油液位信号被成像到线阵CCD上；

设置坐标系，横坐标表示线阵CCD从起始端到底端依次排列的像素点，纵坐标表示每个像素点采集到的光强，通过分析线阵CCD采集到的精油液位图像信息可知，纵坐标值越大表示采集到的光强越小；

已知灌装瓶内液面的上方和下方两部分各自的光强趋势一致，其中液面下方由于液柱对光线的会聚作用，光线较亮，反映到图像上就是一条产生了略不平滑的阶跃突变的曲线，突变处即为液面的位置。

第二步、图像数据分析：

由于灌装精油液位会有一些气泡产生，所以在气泡和液体的交接范围，光强的变化是渐进的，所以图像上会出现光强的变化带，截取这个光强的变化带，找到一个临界值，是低于临界值为液体，高于则为气体，临界值处即为精油灌装的液位值。

第三步、图像的边缘检测：

本发明利用LOG(Laplacian of Gaussian)算子，即拉普拉斯-高斯算子，是一种将高斯滤波和拉普拉斯检测算子结合在一起进行边缘检测的方法，对于所得到的二维图像信号f(x,y)，首先利用高斯函数进行平滑滤波，其函数为：