浮子式密度计刻度标定装置及其标定方法
【专利摘要】一种浮子式密度计刻度标定装置及其标定方法，采用本装置标定时，先将被标定测密度计和标准密度计放入盛有标准密度液的容积中；控制装置指令摄像机寻找到液体平面线；紧固夹具旋转被标定测密度计和标准密度计，使得它们的刻线旋转到摄像机可视面，然后由控制装置指令紧固夹具以非常缓慢的速度松开，密度计应不发生旋转，此时密度计悬浮在液体中；这时控制装置通过自编软件寻找到被标定测密度计和标准密度计上的若干条长刻度线，并能寻找到刻度线上较长或粗的整数标线，计算出整数标线与液体平面线的实际格数。本发明采用摄像机代替人眼，用控制装置将图像处理后得到密度计的示值，准确方便，无人为误差，对计量准确性传递有着非常重要的意义。
【专利说明】浮子式密度计刻度标定装置及其标定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及计量【技术领域】，尤其涉及一种浮子式密度计刻度标定装置及其标定方法。
【背景技术】
[0002]浮子式密度计基于浮力阿基米德原理制成的，由于物体在流体内受到的浮力与流体密度有关，流体密度越大则浮力越大。如果规定被测样品的温度(例如规定25°C)，则仪器也可以用比重数值作为刻度值，来读取被测流体的密度。这类仪器中最简单的是目测浮子式玻璃比重计。
[0003]近年来，随着技术的发展，出现的密度计种类非常多，例如数显电子密度计、静压式密度计、振动式密度计和放射性同位素密度计等。但这些密度计均由于结构复杂，测量成本高昂等原因，难以大规模推广应用；它们始终无法取代浮子式密度计的地位。
[0004]浮子式密度计虽然具有结构原理简单、测量方便等优点，但它也有一定缺陷，尤其表现在刻度标定和计量读取方面；这在浮子式密度计标准制造上问题尤其突出。设定一个标准浮子式密度计后，按照此标准浮子式密度计制造的密度计无论是体积还是质量均与标准不同，因此需要对比此标准浮子式密度计刻度对新制造的密度计标定刻度，但是，目前的刻度标定需要肉眼进行观察划线，极容易造成误差；
[0005]在计量读取方面，其过程是，在一个容器内装入标准比重的液体，缓慢放入密度计，待密度计稳定后，读出密度计与液体水平面上的刻线示值，经过示值与标准液体的比较，得出其差值；整个过程，人眼要平视密度计，且密度计不能浮动；由于不同比重的液体表面张力不同，在密度计的刻线上会有弧线，人眼观察会有视觉误差，这样会与实际值有差别。
[0006]由于浮子式密度计的测定过程中，刻度读取和标定还需要人眼参与，自动化程度很低，极易导致测量误差；这在日常物质交接时有重要意义，以石油密度计为量，一支密度计的测量示值相差0.0lg，若接收I万吨油，则可相差非常巨大，因此对密度计示值的读取和标定有着非常重要的意义。
[0007]因此，如何有效降低浮子式密度计的测定过程中的标定读取误差，提高密度计标定的自动化和智能化水平，对生产标准化的浮子式密度计还是测量实际都具有重要意义。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种浮子式密度计刻度标定装置及其标定方法，它采用摄像机代替人眼，用控制装置将图像处理后得到密度计的示值，准确方便，无人为误差，对计量准确性传递有着非常重要的意义。
[0009]本发明是这样实现的，它包括容器、被标定测密度计和标准密度计，其特征在于，它还包括用于夹持被标定测密度计和标准密度计的紧固夹具、控制装置、摄像机以及与摄像机相连的摄像机位置调节装置，摄像机与摄像机位置调节装置均连接于控制装置；所述被标定测密度计和标准密度计均漂浮在容器内的标准密度液中；所述紧固夹具通过控制装置电动控制。
[0010]所述控制装置具有通过摄像机拍摄的画面识别液体平面线和刻度线的识别模块，还包括计算上述线条距离的计算模块。
[0011]所述紧固夹具包括光电测距装置、导向滑块、弹性夹、弹性垫块、横拉板、纵连接板、步进电机以及连接在步进电机输出端的传动丝杆，所述两块并行的横拉板通过位于其端部的导向滑块与纵连接板滑动连接，两块横拉板的相对位置上分别固定有用于测量两块横拉板起始距离的光电测距装置，两块横拉板内侧面的相对位置上分别固定有若干个弹性夹，位于其中一个横拉板上的弹性夹内侧设有弹性垫块；步进电机通过传动丝杆与横拉板螺纹传动。
[0012]优选的是:所述步进电机和光电测距装置均与控制装置相连。所述弹性夹的夹持面为V字形结构，所述弹性垫块位于V字形结构内。
[0013]一种浮子式密度计刻度标定方法，它包括以下步骤:
[0014](I)将标准密度计和若干个被标定测密度计一起放到盛有标准密度液的容器中，使标准密度计和被标定测密度计处于静止漂浮状态；
[0015](2)控制装置控制摄像机位置调节装置调节摄像机的位置，使得摄像机与液体平面线平齐，此时摄像机拍摄到的液体平面线图像经过控制装置记录存储；
[0016](3)通过紧固夹具夹持被标定测密度计和标准密度计，并旋转使被标定测密度计和标准密度计上的刻度线正对摄像机，然后通过控制装置控制紧固夹具缓缓松开，此时被标定测密度计和标准密度计应不发生旋转；
[0017](4)调节摄像机的位置，使摄像机的镜头从标准密度计和被标定测密度计的刻度线下侧拍摄，在拍摄时，摄像机的镜头水平线与刻度线水平线的夹角为I?8度；通过控制装置控制摄像机位置调节装置，依次拍摄标准密度计和被标定测密度计的刻度线图像，并将拍摄到的刻度线图像经过控制装置记录存储；
[0018](5)通过步骤(2)和步骤(4)拍摄到的液体平面线图像和刻度线图像，控制装置计算出液体平面线和刻度线的距离，根据已知的标准密度计刻度数据和标准密度液，计算出被标定测密度计对用刻度线需要标定的准确数值。
[0019]本发明的有益效果为:本发明将传统人眼观察密度计在液面的刻线，改为由摄像机替代人眼，自动观察刻线及自动保存图像，使检定过程自动化。它能自动将密度计的图像摄入到控制装置的视频卡中，经过软件分析自动找到密度计中的若干刻线，计算出密度值，得到被测密度计的差值，从而完成密度计的标定，它使计量更准确(无人为误差)；它还具有刻度线标定准确，标定效率高的优点，还减轻了人工的劳动强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的浮子式密度计刻度标定装置的结构示意图。
[0021]图2为本发明浮子式密度计刻度测量示意图。
[0022]图3为本发明紧固夹具与密度计松开时的结构俯视图。
[0023]图4为本发明紧固夹具与密度计夹紧时的结构俯视图。
[0024]图5为本发明紧固夹具的结构侧视图。
[0025]在图中，1、容器2、标准密度计3、被标定测密度计4、紧固夹具5、摄像机6、标准密度液7、控制装置8、摄像机位置调节装置。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明。
[0027]如图1所示，本发明是这样实现的，它包括容器1、被标定测密度计3和标准密度计2，它还包括用于夹持被标定测密度计3和标准密度计2的紧固夹具4、控制装置7、摄像机5以及与摄像机相连的摄像机位置调节装置8，摄像机5与摄像机位置调节装置8均连接于控制装置7 ;所述被标定测密度计3和标准密度计2均漂浮在容器内的标准密度液6中；所述紧固夹具4通过控制装置7电动控制。所述控制装置7具有通过摄像机7拍摄的画面识别液体平面线和刻度线的识别模块，还包括计算上述线条距离的计算模块。
[0028]所述紧固夹具4具有以非常缓慢的速度松开，使密度计悬浮在液体中，使密度计应不发生旋转的效果。
[0029]如图3、图4和图5所示，紧固夹具4的主要结构是:它包括光电测距装置48、导向滑块41、弹性夹44、弹性垫块46、横拉板45、纵连接板47、步进电机43以及连接在步进电机43输出端的传动丝杆42，所述两块并行的横拉板45通过位于其端部的导向滑块41与纵连接板47滑动连接，两块横拉板45的相对位置上分别固定有用于测量两块横拉板45起始距离的光电测距装置48，两块横拉板45内侧面的相对位置上分别固定有若干个弹性夹44，位于其中一个横拉板45上的弹性夹44内侧设有弹性垫块46 ;步进电机43通过传动丝杆42与横拉板45螺纹传动。
[0030]优选的是:所述步进电机43和光电测距装置48均与控制装置7相连。所述弹性夹44的夹持面为V字形结构，所述弹性垫块46位于V字形结构内。在弹性夹44移动相互贴合时，弹性夹44夹持密度计，在弹性垫块46的缓冲作用下，使得弹性夹44与密度计接触为线性，并具有很好的密缝性能。
[0031]弹性夹44固定在横拉板45上，控制装置7启动步进电机43进行驱动，步进电机43带动传动丝杆42旋转，传动丝杆42带动与其螺纹传动连接的两个横拉板45相向滑动，此时控制装置7根据光电测距装置48测量两个横拉板45的起始距离和运动距离，当弹性夹44与密度计开始接触时，控制步进电机43的转速，使得弹性夹44线性密封夹持密度计；夹紧过程中，密度计被夹在弹性夹44的V字形导槽中间，且由弹性垫块46缓冲压紧力。弹性夹厚度仅为0.5mm，形成线密封。几乎不会对密度计的测量造成影响。
[0032]在松开密度计时，与上述过程相反，在传动丝杆42的带动下，两个横拉板45动作相同，横拉板45上的弹性夹44的侧壁可以同时与密度计脱离接触，避免发生密度计发生旋转。
[0033]其中，容器I可采用水槽，紧固夹具4可以根据需要标定的密度计数量设置弹性夹的个数浮子式密度计刻度标定装置的标定方法，它包括以下步骤:
[0034](I)将标准密度计2和若干个被标定测密度计3 —起放到盛有标准密度液6的容器I中，使标准密度计2和被标定测密度计3处于静止漂浮状态；
[0035](2)控制装置7控制摄像机位置调节装置8调节摄像机5的位置，使得摄像机5与液体平面线平齐，此时摄像机5拍摄到的液体平面线图像经过控制装置7记录存储；
[0036](3)通过紧固夹具4夹持被标定测密度计3和标准密度计2，并旋转使被标定测密度计3和标准密度计2上的刻度线正对摄像机5，然后通过控制装置7控制紧固夹具4缓缓松开，此时被标定测密度计3和标准密度计2应不发生旋转；
[0037](4)调节摄像机5的位置，使摄像机5的镜头从标准密度计2和被标定测密度计3的刻度线下侧拍摄，在拍摄时，摄像机5的镜头水平线与刻度线水平线的夹角为I?8度；通过控制装置7控制摄像机位置调节装置8，依次拍摄标准密度计2和被标定测密度计3的刻度线图像，并将拍摄到的刻度线图像经过控制装置7记录存储；
[0038](5)通过步骤(2)和步骤(4)拍摄到的液体平面线图像和刻度线图像，控制装置7计算出液体平面线和刻度线的距离，根据已知的标准密度计刻度数据和标准密度液，计算出被标定测密度计对用刻度线需要标定的准确数值。
[0039]下面结合附图和实施例详细阐述标定过程。
[0040]将被标定测密度计3和标准密度计2放入盛有标准密度液6的容积I中；控制装置指令摄像机5寻找到液体平面线；紧固夹具4旋转被标定测密度计3和标准密度计2，使得它们的刻线旋转到摄像机可视面，然后由控制装置指令紧固夹具4以非常缓慢的速度松开，密度计应不发生旋转，此时密度计悬浮在液体中；这时控制装置通过自编软件寻找到被标定测密度计3和标准密度计2上的若干条长刻度线，并能寻找到刻度线上较长或粗的整数标线，计算出整数标线与液体平面线的实际格数，得到密度计在水平面线上精确值如图2所示，其计算过程举例为:若长刻度线是1.000，每格分度值是0.01，则长刻度线到液体水平面线3.x(x由控制装置分析得出)，则水平面线是1.003x。
[0041]本发明的摄像机以I?8度的倾角，从下往上观察密度计的刻线，避免了液体张力对读数的影响，并且密度计在水平面的位置有一漩涡，根据漩涡我们确定密度计的刻线位置，准确拍摄刻度值的位置。
【权利要求】
1.一种浮子式密度计刻度标定装置，它包括容器、被标定测密度计和标准密度计，其特征在于，它还包括用于夹持被标定测密度计和标准密度计的紧固夹具、控制装置、摄像机以及与摄像机相连的摄像机位置调节装置，摄像机与摄像机位置调节装置均连接于控制装置；所述被标定测密度计和标准密度计均漂浮在容器内的标准密度液中；所述紧固夹具通过控制装置电动控制。
2.如权利要求1所述的浮子式密度计刻度标定装置，其特征在于，所述控制装置具有通过摄像机拍摄的画面识别液体平面线和刻度线的识别模块，还包括计算上述线条距离的计算模块。
3.如权利要求1所述的浮子式密度计刻度标定装置，其特征在于，所述紧固夹具包括光电测距装置、导向滑块、弹性夹、弹性垫块、横拉板、纵连接板、步进电机以及连接在步进电机输出端的传动丝杆，所述两块并行的横拉板通过位于其端部的导向滑块与纵连接板滑动连接，两块横拉板的相对位置上分别固定有用于测量两块横拉板起始距离的光电测距装置，两块横拉板内侧面的相对位置上分别固定有若干个弹性夹，位于其中一个横拉板上的弹性夹内侧设有弹性垫块；步进电机通过传动丝杆与横拉板螺纹传动。
4.如权利要求1至3任意一项所述的浮子式密度计刻度标定装置，其特征在于，所述步进电机和光电测距装置均与控制装置相连。
5.如权利要求1至3任意一项所述的浮子式密度计刻度标定装置，其特征在于，所述弹性夹的夹持面为V字形结构，所述弹性垫块位于V字形结构内。
6.一种浮子式密度计刻度标定方法，其特征在于，所述标定方法包括以下步骤: (1)将标准密度计和若干个被标定测密度计一起放到盛有标准密度液的容器中，使标准密度计和被标定测密度计处于静止漂浮状态； (2)控制装置控制摄像机位置调节装置调节摄像机的位置，使得摄像机与液体平面线平齐，此时摄像机拍摄到的液体平面线图像经过控制装置记录存储； (3)通过紧固夹具夹持被标定测密度计和标准密度计，并旋转使被标定测密度计和标准密度计上的刻度线正对摄像机，然后通过控制装置控制紧固夹具缓缓松开，此时被标定测密度计和标准密度计应不发生旋转； (4)调节摄像机的位置，使摄像机的镜头从标准密度计和被标定测密度计的刻度线下侧拍摄，在拍摄时，摄像机的镜头水平线与刻度线水平线的夹角为I?8度；通过控制装置控制摄像机位置调节装置，依次拍摄标准密度计和被标定测密度计的刻度线图像，并将拍摄到的刻度线图像经过控制装置记录存储； (5)通过步骤(2)和步骤(4)拍摄到的液体平面线图像和刻度线图像，控制装置计算出液体平面线和刻度线的距离，根据已知的标准密度计刻度数据和标准密度液，计算出被标定测密度计对用刻度线需要标定的准确数值。
【文档编号】G01N9/08GK104198330SQ201410426174
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】沈玉明, 李洪彬, 李祖祥, 李红丽 申请人:深圳市湘津石仪器有限公司, 津市市石油化工仪器有限公司