一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置，由處理器S3C2440、FIFO存儲(chǔ)芯片AL422B、A/D轉(zhuǎn)換器ADS930、SV6134A4C00型CIS、光源、串口通信電路、顯示電路、按鍵電路等部分構(gòu)成。外置平行光源與SV6134A4C00型cis分別位于玻璃管的兩側(cè)，VOUT輸出的視頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩存器AL422B中，存儲(chǔ)一定的液位圖像信息后，處理器執(zhí)行液位提取算法，將液位的當(dāng)前高度實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管。在測(cè)量時(shí)，通過(guò)調(diào)理電路將VOUT輸出信號(hào)中的高低電平，分別調(diào)整至1V的兩側(cè)，則低于1V的有液體信號(hào)輸出都為零，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)法就能計(jì)算出玻璃管液位的高度了；本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)與其他采用CIS實(shí)現(xiàn)液位檢測(cè)的裝置相比還可以測(cè)量無(wú)色液體的液位。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種檢測(cè)裝置，尤其涉及一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置。
技術(shù)介紹
靜態(tài)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中玻璃管液位計(jì)的讀數(shù)一般由人工讀取，誤差大且準(zhǔn)確率低。隨著智能技術(shù)的發(fā)展，基于電荷耦合器件（CCD）或接觸式圖像傳感器（CIS）的玻璃管液位自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。高分辨率的CCD不但價(jià)格昂貴，而且當(dāng)其測(cè)量對(duì)象變化較大時(shí)，還需采用光學(xué)聚焦系統(tǒng)或機(jī)械隨動(dòng)測(cè)量機(jī)構(gòu)輔助。根據(jù)CIS感光元件線陣排列的特點(diǎn)，完全可以實(shí)現(xiàn)液位的高精度測(cè)量。CIS（ContactImageSensor）采用觸點(diǎn)式感光元件（光敏傳感器）進(jìn)行感光，在掃描平臺(tái)下1mm～2mm處，300～600個(gè)紅、綠、藍(lán)三色LED（發(fā)光二極管）傳感器緊緊排列在一起，產(chǎn)生白色光源，取代了CCD掃描儀中的CCD陣列、透鏡、熒光管和冷陰極射線管等復(fù)雜機(jī)構(gòu)，把CCD掃描儀的光、機(jī)、電一體變成CIS掃描儀的機(jī)、電一體。用CIS技術(shù)制作的掃描儀具有體積小、重量輕、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在傳真機(jī)、掃描儀、紙幣清分兌零等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的是為了實(shí)現(xiàn)液位的高精度測(cè)量、有色和無(wú)色液體液位的自動(dòng)測(cè)量，設(shè)計(jì)了一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置。本專(zhuān)利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置由處理器S3C2440、FIFO存儲(chǔ)芯片AL422B、A/D轉(zhuǎn)換器ADS930、SV6134A4C00型CIS、光源、串口通信電路、顯示電路、按鍵電路等部分構(gòu)成。外置平行光源與SV6134A4C00型cis分別位于玻璃管的兩側(cè)，VOUT輸出的視頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩存器AL422B中，存儲(chǔ)一定的液位圖像信息后，處理器執(zhí)行液位提取算法，將液位的當(dāng)前高度實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管。在測(cè)量時(shí)，通過(guò)調(diào)理電路將VOUT輸出信號(hào)中的高低電平，分別調(diào)整至1V的兩側(cè)，則低于1V的有液體信號(hào)輸出都為零，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)法就能計(jì)算出玻璃管液位的高度了。所述的CIS總長(zhǎng)216mm，每毫米24個(gè)像素點(diǎn)，整個(gè)CIS共有5184個(gè)像素點(diǎn)，所以其最小分辨率達(dá)0.042mm。所述的處理器采用S3C2440，該處理器通過(guò)PWM實(shí)現(xiàn)CIS的高頻時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。所述的FIFO存儲(chǔ)芯片采用AL422B，其存儲(chǔ)容量為393216Byte×8Bit。所述的A/D轉(zhuǎn)換器采用ADS930，其有效電壓轉(zhuǎn)換范圍1～2V，當(dāng)輸入在1～2V時(shí)輸出非零，當(dāng)輸入為1V時(shí)輸出為0，并且通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入為1V以下時(shí)輸出也為零。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果是：采用600dpiCIS和S3C2440處理器實(shí)現(xiàn)了玻璃管液位計(jì)的高精度自動(dòng)測(cè)量。與其他采用CIS實(shí)現(xiàn)液位檢測(cè)的裝置相比，測(cè)量精度由0.50mm提高到了±0.01mm。此外，此液位測(cè)量系統(tǒng)計(jì)還可以測(cè)量無(wú)色液體的液位。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是玻璃管液位測(cè)量系統(tǒng)硬件框圖。圖2是簡(jiǎn)化的靜態(tài)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。圖3是600dpiCIS時(shí)序。圖4是快速查找與統(tǒng)計(jì)算法流程。其中，V1-標(biāo)準(zhǔn)容器,V2-U型連通器玻璃管。具體實(shí)施方式如圖1所示，高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置由處理器S3C2440、FIFO存儲(chǔ)芯片AL422B、A/D轉(zhuǎn)換器ADS930、SV6134A4C00型CIS、光源、串口通信電路、顯示電路、按鍵電路等部分構(gòu)成。外置平行光源與SV6134A4C00型cis分別位于玻璃管的兩側(cè)。CIS總長(zhǎng)216mm，每毫米24個(gè)像素點(diǎn)，整個(gè)CIS共有5184個(gè)像素點(diǎn)，所以其最小分辨率達(dá)0.042mm。測(cè)量系統(tǒng)的處理器采用S3C2440，該處理器通過(guò)PWM實(shí)現(xiàn)CIS的高頻時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。VOUT輸出的視頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩存器AL422B中，存儲(chǔ)一定的液位圖像信息后，處理器執(zhí)行液位提取算法，將液位的當(dāng)前高度實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管。AL422B是一款存儲(chǔ)容量為393216Byte×8Bit的FIFO存儲(chǔ)芯片。A/D轉(zhuǎn)換器采用ADS930，其有效電壓轉(zhuǎn)換范圍1～2V，當(dāng)輸入在1～2V時(shí)輸出非零，當(dāng)輸入為1V時(shí)輸出為0，并且通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)輸入為1V以下時(shí)輸出也為零。在測(cè)量時(shí)，通過(guò)調(diào)理電路將VOUT輸出信號(hào)中的高低電平，分別調(diào)整至1V的兩側(cè)，則低于1V的有液體信號(hào)輸出都為零，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)法就能計(jì)算出玻璃管液位的高度了。如圖2所示，簡(jiǎn)化的靜態(tài)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中容積測(cè)量的示意圖，其中V1是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器V1，其液位與容積一一對(duì)應(yīng)。如果知道U型連通器右側(cè)玻璃管中的液位，通過(guò)查表就能得到對(duì)應(yīng)容器中液體的體積。假設(shè)V1的圓柱形半徑為15cm，如果液位誤差1.0mm，則相應(yīng)的體積誤差為70.650mL；如果液位誤差是0.1mm，則相對(duì)應(yīng)的體積誤差為7.065mL。所以提高液位的測(cè)量精度對(duì)于靜態(tài)容積的測(cè)量有著重要的意義。將600dpi高分辨率的CIS置于玻璃管的一側(cè)，另一側(cè)用平行光源照射。由于有液體和無(wú)液體的部分對(duì)光的折射率不同，所以CIS上相應(yīng)感光元件感應(yīng)的光強(qiáng)不同，CIS輸出的視頻信號(hào)中，有液體信號(hào)和無(wú)液體信號(hào)的電壓值就不同。通過(guò)相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換電路，將電壓進(jìn)行閾值分割，使得有液體部分對(duì)應(yīng)的電壓輸出經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)榱悖@樣在一個(gè)周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)零的個(gè)數(shù)，就知道液位的實(shí)際高度。如圖3所示，CIS的時(shí)序圖，SV6134A4C00型CIS傳感器的３個(gè)引腳分別是時(shí)鐘引腳CP（4MHz）、使能引腳SI（周期1.5ms）和視頻信號(hào)輸出引腳VOUT，在一幀圖像信息中有效的像素點(diǎn)輸出5184個(gè)，其余為無(wú)效信息。需要特別注意的是，CP開(kāi)始后的82個(gè)CLKS輸出的信息是無(wú)效的。如圖4所示，在液位測(cè)量過(guò)程中，環(huán)境誤差可能會(huì)引入隨機(jī)干擾，所以需要進(jìn)行數(shù)字濾波處理。首先，一次性讀取多幅圖像信息，然后分別對(duì)每一幅圖像提取液位信息，最后采用去極值平均濾波法得到液位的實(shí)際高度。FIFO讀出的多幅圖像信息連續(xù)存儲(chǔ)在一個(gè)內(nèi)存空間開(kāi)辟的數(shù)組區(qū)域內(nèi)，所以快速、準(zhǔn)確地查到每幅圖像并計(jì)算出每幅圖像中液位的高度信息是算法的關(guān)鍵。將FIFO讀出的一組數(shù)據(jù)存入圖像數(shù)組Ｍ[]中，依次從數(shù)據(jù)頭開(kāi)始遍歷，找到第一個(gè)突變的點(diǎn)，即圖像的分界點(diǎn)i1。在突變點(diǎn)前加入一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的窗，然后對(duì)窗內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如果窗起始單元與窗結(jié)束單元之間的變化值window[L1－1]－window[0]＜5且｜window[i＋1]－window[i]｜＜5（0＜i＜L1），說(shuō)明突變點(diǎn)前的數(shù)值是穩(wěn)定的。同理，給突變點(diǎn)后加入一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的窗，如果window[i]＝0（0＜i＜L1）說(shuō)明確實(shí)為突變點(diǎn)，從突變點(diǎn)后開(kāi)始進(jìn)行脈沖統(tǒng)計(jì)。如果在上述突變點(diǎn)前加的L1窗體內(nèi)有不滿(mǎn)足上述變化值的點(diǎn)，則動(dòng)態(tài)地增加L1的長(zhǎng)度，如果動(dòng)態(tài)加入長(zhǎng)度內(nèi)的點(diǎn)滿(mǎn)足變化范圍，則同樣滿(mǎn)足要求。同理，當(dāng)突變點(diǎn)后的L1窗有不滿(mǎn)足上述變化的點(diǎn)，同樣動(dòng)態(tài)增加L1的長(zhǎng)度，再進(jìn)行判斷，如果動(dòng)態(tài)加入長(zhǎng)度內(nèi)的點(diǎn)滿(mǎn)足變化范圍，則同樣滿(mǎn)足要求；如果動(dòng)態(tài)增加的窗內(nèi)數(shù)據(jù)依然不滿(mǎn)足變化范圍，則舍棄找到的突變點(diǎn)，繼續(xù)往后遍歷。將確定為真實(shí)圖像分界點(diǎn)的值計(jì)為M，然后從M＋L1位置依次開(kāi)始統(tǒng)計(jì)零點(diǎn)數(shù)。如果遇到非零點(diǎn)，首先加一個(gè)小窗L2，從此非零點(diǎn)開(kāi)始存入所加的小窗，L2的初始長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際情況取1～2，如果L2的窗口內(nèi)有零值，繼續(xù)往后統(tǒng)計(jì)，如果L2的值非零點(diǎn)，為保證準(zhǔn)確度，動(dòng)態(tài)增加一定的長(zhǎng)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置，由處理器S3C2440、FIFO存儲(chǔ)芯片AL422B、A/D轉(zhuǎn)換器ADS930、SV6134A4C00型CIS、光源、串口通信電路、顯示電路、按鍵電路等部分構(gòu)成；外置平行光源與SV6134A4C00型cis分別位于玻璃管的兩側(cè)，VOUT輸出的視頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩存器AL422B中，存儲(chǔ)一定的液位圖像信息后，處理器執(zhí)行液位提取算法，將液位的當(dāng)前高度實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管；在測(cè)量時(shí)，通過(guò)調(diào)理電路將VOUT輸出信號(hào)中的高低電平，分別調(diào)整至1V的兩側(cè)，則低于1V的有液體信號(hào)輸出都為零，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)法就能計(jì)算出玻璃管液位的高度了。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置，由處理器S3C2440、FIFO存儲(chǔ)芯片AL422B、A/D轉(zhuǎn)換器ADS930、SV6134A4C00型CIS、光源、串口通信電路、顯示電路、按鍵電路等部分構(gòu)成；外置平行光源與SV6134A4C00型cis分別位于玻璃管的兩側(cè)，VOUT輸出的視頻信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存入緩存器AL422B中，存儲(chǔ)一定的液位圖像信息后，處理器執(zhí)行液位提取算法，將液位的當(dāng)前高度實(shí)時(shí)顯示在數(shù)碼管；在測(cè)量時(shí)，通過(guò)調(diào)理電路將VOUT輸出信號(hào)中的高低電平，分別調(diào)整至1V的兩側(cè)，則低于1V的有液體信號(hào)輸出都為零，通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)法就能計(jì)算出玻璃管液位的高度了。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度玻璃管液位自動(dòng)檢測(cè)裝置，...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：田榮俠，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：田榮俠，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：遼寧,21