[发明专利]一种流体介质自动识别控制装置及识别控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种与流体介质相关的加工制造领域，尤其是一种对流体工业生产中管道内的流体介质进行自动识别控制装置及识别控制方法。

背景技术

视觉识别技术在现代工业生产中的应用越来越广泛，如工业自动化控制、办公自动化、材料分拣识别，图像处理，产品质检，机器人视觉系统等行业都需要对图像/颜色进行探测。其设备主要分为基于物体反射、透射和/或折射的光信号测量技术的颜色测量仪表设备及基于机器视觉技术的光电成像系统设备。

常规颜色测量仪表主要有：颜色传感器、灰度传感器、色标传感器、色差传感器，仪表输出方式一般为模拟量输出、开关量输出、通讯输出，根据测量选型需要选择。

颜色传感器：是一种传感装置，是将物体颜色同前面已经示教过的参考颜色进行比较来检测颜色的装置。当两个颜色在一定的误差范围内相吻合时，输出检测结果。

灰度传感器：是一种模拟传感器。灰度传感器利用不同颜色的检测面对光的反射程度不同，光敏电阻对不同检测面返回的光其阻值也不同的原理进行颜色深浅检测。在环境光干扰不是很严重的情况下，用于区别黑色与其它颜色。

色标传感器：对各种标签进行检测，即使是背景颜色有着细微的差别的颜色也可以检测到，处理速度快。自动适应波长，能够检测灰度值的细小差别，与标签和背景的混合颜色无关。

色差传感器：检测被测物体的颜色与标准颜色的色差，并不需要了解被测物的具体颜色，而只需要对两个物体的色差进行识别与判断，区分出从一种颜色到另一种颜色的变化。

机器视觉技术是一种年轻、新兴的工业技术，目前被用以替代人眼的视觉功能，其系统结构是由光电成像装置及安装有视觉软件的微机组成，主要有三种形式，即工业相机、智能相机、视觉传感器，其机器本体具有通讯功能，具有对一定形状和体积的固态物质进行自动尺寸测量、检验、引导、识别。

工业相机包括相机、镜头、光源及光源控制器，该装置不具有图像处理及分析功能，它把现场拍摄的图像输出到装有视觉软件的微机上，由微机对图像进行图像处理及分析；智能相机和视觉传感器是嵌入式系统，是为图像处理及分析应用而设计的专用计算机系统，该机器具有图像处理及分析功能。智能相机图像处理及分析能力较高，用于较高要求的应用场合；视觉传感器集图像采集、光源、镜头、图像处理控制于一体，如用于有/无检测等应用要求简单的场合。

机器视觉技术以现代光学技术为基础，融合计算机技术、图像处理与分析技术，自动控制技术等现代科学技术为一体，具有精度高，在线监测实时分析、控制及连续工作等特点，已成功应用于半导体、电子元件、家用电器、汽车、机床及自动化设备等，而在众多的流体工业生产中，还都仍然沿用传统的人工视镜观察，即在需要检验的地方，安装管道视镜，由人工通过视镜现场观察管道内流体的外观特征，如：颜色、不同颜色的二种流体交界面、流体内有无区别于流体颜色的异物等，根据生产工艺要求，由人工做出生产工艺要求的相应操作。

例如，在啤酒生产中，糖化工段生产的麦汁要用泵输送到发酵工段的发酵罐内，根据工艺要求，麦汁在从糖化泵入发酵罐的过程中，首先要用热水对麦汁输送管道杀菌，麦汁紧随其后进行输送，即通常所说的引酒；糖化操作人员在该批次的麦汁进罐结束时，要用水把从糖化泵到发酵工段发酵罐之间管道内的麦汁，用水全部顶进发酵罐，即麦汁输送完后，紧接着输送水，即通常所说的顶酒。其目的是把麦汁全部送进发酵罐，而引酒、顶酒的用水不能进入发酵罐，否则就会增加成本消耗，或者影响产品质量。

该工况对水和麦汁的识别，主要依据颜色差异进行识别。由于水是无色的，麦汁是深褐色的，发酵操作人员，在麦汁进罐实际操作时，需现场观察安装在发酵罐锥底管道上的视镜，当视镜内出现连续流动的二种流体介质的交汇界面或颜色变化时，由人工操作完成阀门切换，即当看到水和麦汁的交汇界面或颜色变化时(前面是水，后面是麦汁)，即进行阀门开关切换——打开进酒阀门，关闭引酒水回收阀门，完成引酒操作过程。同理，当该批次麦汁进罐结束时，发酵操作人员通过锥底管道视镜观察到麦汁和水的交汇界面或颜色变化时(前面是麦汁，后面是水)，操作人员就切换操作阀门——关闭进酒阀门，打开顶酒水回收阀门，完成顶酒操作过程。

在流体颜色识别过程中，有时二种流体颜色相似，甚至很难区分，例如：啤酒生产中发酵罐清洗时，洗涤清水的温度是60℃，洗涤剂水溶液是常温水，而二者在通过视镜时，其图像特征基本是一样的，此时根据流体介质温度的差别，可以明确给予判断识别；