[发明专利]一种液膜厚度测量装置及方法

权利要求书

1.一种液膜厚度测量装置，包括光学照明系统、图像采集系统和图像处理系统，其特征在于，所述光学照明系统用于照射被采集对象；所述图像采集系统用于获取被采集对象被光学照明系统照射后的光信号，并将其转换为电信号；所述图像处理系统用于将被采集对象的电信号和标定参照物的电信号进行对比计算得到被采集对象的真实液膜厚度。

2.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述光学照明系统的光源采用发光二极管条形光源，照明方式采用环形光源打光；所述光源的颜色通过波长进行调节，用于增强图像对比度。

3.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述光学照明系统还包括防护罩，所述防护罩罩在所述被采集对象、光学照明系统和图像采集系统外围，用于减少环境光的变化对图像采集质量的影响。

4.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述图像采集系统包括镜头和图像传感器；所述镜头由多片透镜和光圈组成，用于变换光束将需要精确测量尺寸的目标成像在所述图像传感器的光敏面；所述图像传感器将被采集对象的光信号转换为电信号。

5.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述图像采集系统还包括滤光片，所述滤光片放置在所述镜头前，用于过滤噪声光源。

6.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述图像采集系统还包括冷却器，所述冷却器用于对所述图像传感器进行冷却以降低热噪声。

7.根据权利要求1所述的液膜厚度测量装置，其特征在于，所述图像处理系统包括图像信号转换器、图像存储器、图像处理器和图像输出设备；所述图像信号转换器用于将被采集对象的电信号转换为数字信号；所述图像存储器用于存储所述数字信号；所述图像处理器根据所述数字信号和标定参照物的数字信号计算出待测液膜的厚度；所述图像输出设备用于显示所述图像处理器的处理结果。

8.一种液膜厚度测量方法，其特征在于，使用如权利要求1-7中任一所述液膜厚度测量装置，包括以下步骤：

(1)调节各个设备的相对位置，校准水平和垂直，使得目标图像成像清晰，图像采集系统获取降膜管的初始二维图像信息，高速传输至图像处理系统的图像存储器；

(2)选取合适的权值系数，通过加权平均法处理初始二维图像信息，得到灰度图像信息；选取灰度阈值，通过灰度阈值分割法处理灰度图像信息，得到黑白二值图像信息；

(3)处理黑白二值图像信息获得边缘连续性好的清晰图像边界信息；将图像直角坐标转换为图像极坐标，以降膜管中心为极点，向外引射线与管内外表面边缘相交，提取两交点极坐标；

(4)用已知尺寸的降膜管作为标定参照物，通过管内外表面的实际尺寸和极坐标图像两个交点距离，获得图像像素与实际尺寸的关系；进行管的降膜实验，按照步骤(1)-步骤(3)采集和处理图像，提取降膜管外表面流体的液膜边界点极坐标，计算得到液膜图像的像素尺寸，用所述图像像素与实际尺寸关系计算出被采集对象的真实液膜厚度。

9.根据权利要求8所述的液膜厚度测量方法，其特征在于，所述步骤(3)对二值图像信息进行滤波和卷积消除噪声处理，并利用微分算子获取图像灰度方向导数和梯度方向，基于特定方向进行阈值分割获得图像清晰的边界信息。

10.根据权利要求8所述的液膜厚度测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中通过δ＝ε·p计算出被采集对象的真实液膜厚度，其中，δ为被采集对象的真实液膜厚度，p为被采集对象的液膜图像的像素数，ε为根据标定参照物得到的标定系数，δ₀为标定参照物的真实液膜厚度，p₀为标定参照物的液膜图像的像素数。