[发明专利]一种锅炉给水硬度的机器视觉检测方法及装置

权利要求书

1.一种锅炉给水硬度的机器视觉检测装置，其特征在于包括第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、背光源、摄像头、测定池、止逆阀、定流量计、缓冲液试剂瓶、显色试剂瓶；

第一电磁阀连接进水口和定流量计，用于开启/关断流向测定池的锅炉给水；第二电磁阀、第三电磁阀的一端分别连接缓冲液试剂瓶和显色试剂瓶；第二电磁阀、第三电磁阀的另一端以及定流量计均连接测定池；第二电磁阀用于吸取缓冲试剂至测定池，形成稳定的PH环境；第三电磁阀用于吸取显色试剂至测定池，与锅炉给水形成显色反应；背光源垂直于测定池，整个面均发出光，照射在测定池上，并反射给嵌于背光源中间圆孔处的摄像头；测定池与排水口之间安装有止逆阀，防止水倒流；定流量计用于固定每秒流入量。

2.一种锅炉给水硬度的机器视觉检测方法，其特征在于具体包括如下步骤：

步骤1.注入锅炉给水:打开第一电磁阀，向测定池中注入待测锅炉给水；

步骤2.填充缓冲液:关闭第一电磁阀，打开第二电磁阀，向测定池注入缓冲液；

步骤3.填充显色试剂:关闭第二电磁阀，打开第三电磁阀，向测定池注入显色试剂；

步骤4.搅拌测定池:关闭第三电磁阀，打开第一电磁阀并快速关闭，反复数次；

步骤5.采集图像:打开背光源，开启摄像头，采集当前图像；

步骤6.判断显色反应是否达到饱和，若是则执行步骤7，反之回到步骤3，继续重新执行；

步骤7.分析图像集:关闭背光源，关闭摄像头，分析图像集；

所述的图像集包括反应过程图像集和稳定饱和图像；

步骤8.输出硬度结果:将待测锅炉给水硬度以4-20mA信号形式输出；

步骤9.清洗装置:打开第一电磁阀清洗测定池一段时间，之后关闭第一电磁阀，检测流程结束。

3.根据权利要求2所述的一种锅炉给水硬度的机器视觉检测方法，其特征在于步骤6控制锅炉给水硬度显色反应的具体实现：通过采集当前图像提取当前反应饱和度D来控制下次显色剂添加时间，从而针对不同硬度下的锅炉给水，获得一系列过程图像集、稳定饱和图像及显色剂体积分数值具体实现过程如下：

前提：采用的第三电磁阀3的出药口为圆形，开启/关闭时提供的电压均为稳定值，保持了稳定的开启/关闭速度V_P；第三电磁阀的开启过程由1→3，完全打开为3，关闭过程由3→5；其中θ为第三电磁阀在打开/关闭过程中的开启高度与圆心夹角,S为流通横截面积；

流通横截面积S的计算式为:

其中，R表示电磁阀半径；V_P表示电磁阀开启/关闭速度,认为匀速；T_i表示第i次添加显色剂总时间；θ表示电磁阀在打开/关闭过程中的开启高度与圆心夹角；

夹角θ的计算如下：

其中，t表示单次开启时的当前时间；

将夹角θ代入流通横截面积S得:

4.根据权利要求3所述的一种锅炉给水硬度的机器视觉检测方法，其特征在于第i次加显色剂时长T_i计算式为:

其中，T_min表示单次添加显色剂时间最小值,为保证第三电磁阀每次添加显色剂时经过从完全关闭-完全开启-完全关闭的状态，T_max表示单次添加显色剂时间最大值，T_all为显色反应达到饱和所需的总加药时间；

其中，N表示设定的最小添加显色剂次数；D_i表示第i次反应饱和度；

表示第i次加药混合后图像的平均灰度值；表示第i-1次加药混合后图像的平均灰度值；表示为初始没加药时的图像的平均灰度值；认为当D_i≥0.98时，显色反应达到饱和。