CWSBR水力帆位移测量所用机器视觉导引运动系统的制作方法

本实用新型属于污水工程水处理领域，具体涉及一种水力帆移动位置的测量装置。

背景技术：

CWSBR工艺是从传统SBR工艺基础上改进的一种新的污水处理工艺，该工艺的特点是以其专用设备柔性水帆将生化池隔成三个区域，依次为进水区、反应区和出水区，并使三个区域的容积变成可调节形式，从而达到SBR工艺的间歇进水、搅拌、曝气、沉淀、排水的过程。

水帆是该工艺的专用设备，是用柔性材料加工而成，在实际运行过程中，要对其进行有效保护，防止因水帆移动到极限位置而承受巨大张力遭到破坏，因此在工程中必须使用测量装置参与自动控制，对水帆移动位置进行测量，并反馈到自控系统，从而达到保护目的。

目前CWSBR工艺用于测量水帆位置的装置主要是以导波雷达及其安装附件组成的整个测量系统。该装置在工艺设计过程中对土建安装预留孔等细节有一定要求，同时该装置在冬季寒冷地区使用时，缆绳因雾气结冰，容易使反射盘不能顺畅在钢绳上移动，过大的阻力容易损伤仪表，最主要导播雷达不能真实的测量出整体水力帆伸展的长度和弧度，从而无法对水力帆位移进行有效控制。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了CWSBR水力帆位移测量所用机器视觉导引运动系统，可以实现对水力帆实时位移进行精确监测及控制。

本实用新型为实现上述目的采用的技术方案如下：提出了一种CWSBR水力帆位移测量所用机器视觉导引运动系统，包括：

机器视觉系统，所述机器视觉系统包括光源、摄像机及硬盘录像机，所述光源及摄像机安装于CWSBR生化池进水区和出水区两端池壁的上方，用于记录水力帆浮漂的动态运行轨迹，所述硬盘录像机与摄像机连接，用于采集摄像机的输出数据；以及

图像处理器，与所述硬盘录像机连接，用于对硬盘录像机的数据进行分析及处理；以及

水力帆位移控制机构，与所述图像处理器互相连接，用于与图像处理器进行数据交互，并根据图像处理器的输出信号控制水力帆的位移量。

所述水力帆位移控制机构由PLC控制器及水力帆驱动设备组成。

所述摄像机为CCD跟踪摄像机。

所述图像处理器为安装有图像处理软件的计算机。

本实用新型以机器视觉系统及其安装附件组成整个测量系统，是将CCD跟踪摄像机安装于CWSBR生化池进水区和出水区两端池壁的上方，摄像机对生化池两组水力帆浮漂移动进行整体录像和抓拍，然后将摄取目标不间断转换成图像信号，再传递给专用的图像计算机处理系统，依据像素和亮度、颜色、物体尺寸、特征、位置等信息转化成数字化信号，CCD机器视觉系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征、位置，新形成的图像和固定模型的位移进行对比，进而根据判断的结果来控制现场水力帆的实际安全位移， 并通过PLC控制水帆位移。

本实用新型的优点体现在：水力帆在移动过程中，机器视觉系统的CCD跟踪摄像机能准确记录并测量出整体水力帆动态运动轨迹，通过电子学、光子探测、图像分析和计算机技术,将机器视觉图像信息引导到工业数字化（仪表检测、PLC逻辑）控制系统中去，能够快速测量、记录水力帆动态轨迹并根据动态轨迹实时控制水力帆的位移，起到了对水力帆的保护作用，同时具有非接触式测量、较宽的光谱响应范围、可以长时间工作、反应速度快等突出优点。

附图说明

图1是本实用新型的基本组成方框图；

图2是本实用新型摄像头、照明灯装置在CWSBR水力帆工艺中安装图；

图3是本系统在CWSBR水力帆应用中图像矢量控制模板图；

①-跟踪摄像机 ②-照明灯 ③-浮漂 ④-水力帆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1、2所示的CWSBR水力帆位移测量所用机器视觉导引运动系统，包括机器视觉系统，图像处理器及水力帆位移控制机构。

机器视觉系统包括照明灯、CCD跟踪摄像机及硬盘录像机，照明灯②及跟踪摄像机①安装在CWSBR生化池进水区和出水区两端池壁的上方，对准池内浮漂③、水力帆④进行摄像，对生化池两组水力帆浮漂移动进行整体录像和抓拍，记录水力帆浮漂的动态运行轨迹，硬盘录像机与摄像机连接，摄像机通过通讯线传输至控制室内的硬盘录像机（图像采集卡、软件、PC机）。

图像处理器为安装有专业的CCD视觉系统图像管理处理软件的计算机，计算机放置于控制室内，计算机与硬盘录像机连接，对硬盘录像机的数据进行分析及处理，经处理后的信号传输至水力帆位移控制机构，水力帆位移控制机构由PLC控制器及水力帆驱动设备组成。PLC控制器放置在控制室内，PLC控制器与计算机进行数据交互，并根据计算机的输出信号输出PLC控制信号，PLC控制信号控制水力帆驱动设备动作，实现对水力帆位移的实时控制。

本实用新型的应用原理如下：在应用过程中，随着水帆两侧水量的变化，水力帆上端的浮漂会随之产生不同的弧度曲线，CCD视觉系统摄像机会自动记录下水力帆浮漂的动态运动轨迹，摄像机会通过通讯线传输至房间内的硬盘录像机，再上传到计算机中进行分析管理，计算机装有专业的CCD视觉系统图像管理处理软件，计算机将图像信息和计算机内标准化样图模板进行比较分析，获得关于浮漂位移、弧度的信号，然后将该图像处理的结果信号转换成数字量信号，通过工业工业以太网络、RS-232通讯接口与外部控制机构（PLC控制器）实现快速数据交换传输，通过PLC控制器输出的控制信号对水力帆驱动设备进行间接控制，以确保生化池中水力帆不受最大弧度（破坏性张力）干扰，杜绝了水力帆在CWSBR池内运动中，被水力冲击撕裂现象的发生。