水箱液位检测装置和机器的制作方法

1.本实用新型涉及液位检测技术领域，尤其是涉及一种水箱液位检测装置和机器。


背景技术：

2.随着社会经济和技术的发展，电蒸箱、蒸烤一体机等电烹饪器具已经成为很多家庭生活中必不可少的烹饪电器。目前市场上电蒸箱、蒸烤一体机等主要是以水箱供水为主，水箱上可以设置相应的水位检测装置以实现对水位的检测。
3.然而，目前的水位检测装置仅可以检测最高水位和最低水位，最低水位用以提醒用户水箱缺水需要对其进行加水，最高水位用来提醒用户废水箱已满，需要将废水箱内的废水移除。但是，水箱内的水位关系到烹饪器具工作的连续性，如果只可以检测最高水位和最低水位，就只能对最低水位和最高水位进行粗糙的提醒，无法让用户直接知道水箱内的水位，对水箱内水量的工作时间进行预判，造成用户的体验感较差。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种水箱液位检测装置和机器，以对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种水箱液位检测装置，包括：光源、水箱、图像采集单元和图像处理单元；光源、水箱、图像采集单元和图像处理单元均设置于机器的内部；光源和图像采集单元在水箱的两侧相对设置，图像采集单元和图像处理单元连接；图像采集单元的拍摄范围对应的水箱的表面为透明表面，并且，光源的补光范围对应的水箱的表面为透明表面。
6.在本技术较佳的实施例中，上述水箱的表面为透明面，水箱的底面平整；图像采集单元的拍摄范围包括水箱的最低面和最高面。
7.在本技术较佳的实施例中，上述图像采集单元的位置和拍摄窗口视角固定。
8.在本技术较佳的实施例中，上述光源为平行光源。
9.在本技术较佳的实施例中，上述水箱的外侧设置有遮光罩。
10.在本技术较佳的实施例中，上述图像采集单元用于采集水箱在垂直高度上的图像；光源用于为图像采集单元补光；图像处理单元用于对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位。
11.在本技术较佳的实施例中，上述图像采集单元采集图像的频率基于机器的运行模式和运行阶段确定。
12.第二方面，本实用新型实施例还提供一种机器，包括：支架、箱体和上述的水箱液位检测装置；支架设置于箱体的上方，水箱液位检测装置的水箱可拆卸地安装在支架上，水箱液位检测装置的图像采集单元设置于支架的侧边。
13.第三方面，本实用新型实施例还提供一种水箱液位检测方式，应用于上述的水箱液位检测装置，方式包括：图像采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，并将图像发送至图
像处理单元；其中，光源用于为图像采集单元补光；图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位。
14.在本技术较佳的实施例中，上述图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位的步骤，包括：图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定图像中水和空气层的分界线的高度；图像处理单元基于分界线的高度确定水箱的液位。
15.在本技术较佳的实施例中，上述方式还包括：如果图像处理单元确定图像中水和空气层的分界线失败，确定图像的亮度；如果图像的亮度小于预设的第一阈值，确定水箱的液位为0；如果图像的亮度大于预设的第二阈值，确定水箱的液位为水箱的高度；其中，第二阈值大于第一阈值。
16.在本技术较佳的实施例中，通过以下算式基于分界线的高度确定水箱的液位：其中，h
water
为水箱的液位，h
box
为水箱的实际高度，l
water
为分界线的高度，l
box
为图像中的水箱的高度。
17.在本技术较佳的实施例中，上述方式还包括：基于水箱的液位确定水箱的预计水量。
18.在本技术较佳的实施例中，通过以下算式基于水箱的液位确定水箱的预计水量：其中，v
water
为水箱的预计水量，h
water
为水箱的液位，a(h)为预先设定的水箱在高度路径上的面积变化函数。
19.在本技术较佳的实施例中，上述方式还包括：基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间。
20.在本技术较佳的实施例中，通过以下算式基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间：计工作时间：其中，t
estimated
为搜索初始水量的预计工作时间，v0为机器在预热阶段的耗水量，t0为预热阶段的时长，v
rated
为水箱的额定容积，t
duration
水箱在额定容积的水量状态下的续航时间。
21.在本技术较佳的实施例中，上述方式还包括：基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量。
22.在本技术较佳的实施例中，通过以下算式基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量：t＝t
estimated-t
operation
；其中，t为初始水量的预计工作时间，t
operation
为机器的运行时长。
23.本实用新型实施例带来了以下有益效果：
24.本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测装置和机器，通过在水箱的两侧相对设置的图像和光源采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，图像采集单元可以基于图像通过视觉识别技术识别水箱的液位，可以对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
25.本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。
26.为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合
所附附图，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测装置的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的一种机器的结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测方式的流程图；
31.图4为本实用新型实施例提供的另一种水箱液位检测方式的流程图；
32.图5为本实用新型实施例提供的另一种水箱液位检测装置的结构示意图。
33.图标：
34.1-光源；2-水箱；3-图像采集单元；4-图像处理单元；5-遮光罩；6-支架；7-箱体；51-图像采集模块；52-图像处理模块。
具体实施方式
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.目前，随着社会经济和技术的发展，电蒸箱、蒸烤一体机等电烹饪器具已经成为很多家庭生活中必不可少的烹饪电器。目前市场上电蒸箱、蒸烤一体机等主要是以水箱供水为主，水箱上可以设置相应的水位检测装置以实现对水位的检测。
37.然而，现有的水位检测装置仅可以检测最高水位和最低水位，最低水位用以提醒用户水箱缺水需要对其进行加水，最高水位用来提醒用户废水箱已满，需要将废水箱内的废水移除。
38.针对蒸箱这种水箱体积较小的产品来说，对水箱内水位的判定直接关系到烹饪器具工作的连续性，通过固定结构对最低水位和最高水位进行检测，无法让用户直接知道水箱内的水位，对水箱内水量的工作时间进行预判。若在烹饪过程中出现缺水报警而使得机器停止运行，会导致烹饪过程连续性收到影响，影响用户体验。
39.基于此，本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测装置和机器，可以提供一种能够获取水箱内任意高度水位数据的水箱水位检测装置，提醒水箱内水量预计工作时间进行预警的蒸箱，以及一种能够短时获取任意水位的水位数据的蒸箱的控制方式。
40.为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种水箱液位检测装置进行详细介绍。
41.实施例一：
42.本实用新型实施例提供一种水箱液位检测装置，参见图1所示的一种水箱液位检测装置的结构示意图，该水箱液位检测装置包括：光源1、水箱2、图像采集单元3和图像处理
单元4；
43.光源1、水箱2、图像采集单元3和图像处理单元4均设置于机器的内部；光源1和图像采集单元3在水箱2的两侧相对设置，图像采集单元3和图像处理单元4连接；图像采集单元3的拍摄范围对应的水箱2的表面为透明表面，并且，光源1的补光范围对应的水箱2的表面为透明表面。
44.其中，本实施例中的机器可以为各种电器，例如：蒸箱。水箱内部可以放置一些水，图像采集单元可以为微型摄像机，采集水箱内部在垂直高度上完整的图像，采集的图像包括水和空气层的分界线。图像处理单元可以为mcu(microcontroller unit，微控制单元)、cpu(central processing unit，中央处理器)等电子元件，可以对采集的图像进行基于视觉识别技术的图像处理，从而分辨出水和空气层的分界线，已确定水的高度，即确定水箱的液位。其中，光源用于给图像采集单元补光，以使图像采集单元采集的图像更加清晰。
45.为了保证图像的清晰度和亮度，需要水箱至少在图像采集单元的拍摄范围内为透明面，并且水箱至少在光源的补光范围内为透明面，此时肉眼可以看到水面和空气层的分界线。正常状态下，由于光线的折现、反射和衰减多层状态作用下，透明容器外侧可以清晰的看到水和空气层的分界线。
46.其中，光的衰减又称光量子的能量衰减，光在传播过程中随着距离增加会迅速衰减，其衰减速率也和传播介质有关，在空气中和在水中会发生不同程度的衰减，水中衰减情况大于空气衰减。因此，用透明容器盛放水时，可以在容器外侧清晰的看到水和空气层的分界线。
47.光的折射是指光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变，从而使光线在不同介质的交界处发生偏折的现象。光的反射是指光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。
48.本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测装置，通过在水箱的两侧相对设置的图像和光源采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，图像采集单元可以基于图像通过视觉识别技术识别水箱的液位，可以对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
49.实施例二：
50.本实施例提供了另一种水箱液位检测装置，在上述实施例的基础上实现，为了进一步保证图像的清晰度和亮度，可以使水箱的表面为透明面，水箱的底面平整；图像采集单元的拍摄范围包括水箱的最低面和最高面。
51.也就是说，水箱的最低面和最高面都可以出现在图像采集单元的采集范围内，图像采集单元采集的图像可以包含水箱的全部高度，从而保证对水箱内的液位进行全面的测量。
52.具体地，图像采集单元可以固定在机器内部，图像采集单元的位置和拍摄窗口视角固定。图像采集单元可以不采集水箱的全部内容，只需要保证水箱在高度上可以全部被图像采集单元采集。
53.其中，图像采集单元采集图像的频率基于机器的运行模式和运行阶段确定。采集图像的频率可以在5s-60s之间，根据机器的运行模式和运行阶段而定，如果机器为蒸箱，可以进行以下设置：蒸箱运行的预热阶段的图像采集频率较高，蒸箱运行的保温阶段图像采集频率相对较低。
54.具体地，图像采集单元用于采集水箱在垂直高度上的图像；光源可以为平行光源，用于为图像采集单元补光；图像处理单元用于对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位。其中，图像处理单元可以将采集到的图像进行液位转换处理，将水和空气层的分界线通过算法转化为实际的液面高度。
55.具体地，参见图2所示的一种机器的结构示意图，水箱的外侧可以设置有遮光罩5，以减少其它位置过来的杂光对图像的采集和后期是处理造成干扰。
56.实施例三：
57.本实用新型实施例提供一种机器，如图2所示，该机器包括：支架6、箱体7和上述的水箱液位检测装置。
58.支架6设置于箱体7的上方，水箱液位检测装置的水箱2可拆卸地安装在支架6上，水箱液位检测装置的图像采集单元3设置于支架6的侧边。
59.其中，本实施例提供机器可以为烹饪器具，例如：蒸箱。烹饪器具的箱体上方可以设置有用于安装水箱的水箱下支架，水箱能拆卸地安装在水箱下支架上进行取放。
60.本实用新型实施例提供的一种机器，可以通过内置的水箱液位检测装置对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
61.实施例三：
62.本实施例提供了一种水箱液位检测方式，应用于上述水箱液位检测装置。参见图3所示的一种水箱液位检测方式的流程图，该水箱液位检测方式包括以下步骤：
63.步骤s302，图像采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，并将图像发送至图像处理单元；其中，光源用于为图像采集单元补光。
64.本实施例提供的方式可以在机器运行时开始采集水箱水位高度图像，即水箱在垂直高度上的图像。同时，为了取得更好的效果，同时开启光源为图像采集单元补光。图像采集单元采集上述图像之后，可以将图像发送至图像处理单元。
65.步骤s304，图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位。
66.图像处理单元可以通过内置的基于视觉识别技术的算法对图像进行液位转换处理，从而确定水箱的液位。例如：取得水和空气层的分界线，通过对比水和空气层的分界线高度来获取初始水位数据，从而确定水箱的液位。
67.本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测方式，光源采集单可以元采集水箱在垂直高度上的图像，图像采集单元可以基于图像通过视觉识别技术识别水箱的液位，可以对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
68.实施例四：
69.本实施例提供了另一种水箱液位检测方式，该方式在上述实施例的基础上实现，参见图4所示的另一种水箱液位检测方式的流程图，该水箱液位检测方式包括以下步骤：
70.步骤s402，图像采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，并将图像发送至图像处理单元；其中，光源用于为图像采集单元补光。
71.步骤s404，图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定图像中水和空气层的分界线的高度。
72.其中，如果图像处理单元确定图像中水和空气层的分界线失败，确定图像的亮度；如果图像的亮度小于预设的第一阈值，确定水箱的液位为0；如果图像的亮度大于预设的第
二阈值，确定水箱的液位为水箱的高度；其中，第二阈值大于第一阈值。
73.由于水箱底面平整，最低面和最高面都出现在图像采集单元的采集范围内，图像处理单元进行图像处理后，如果图像处理单元确定图像中水和空气层的分界线失败，则可以认为水箱的液位为0或水箱的高度，此时可以通过亮度进一步判断水箱的液位。
74.由于光的强度在水中的衰减大于在空气的衰减，如果图像的亮度小于预设的第一阈值，可以认为图像的亮度过低，水箱为空，水箱的液位为0；如果图像的亮度大于预设的第二阈值，可以认为图像的亮度极高，水箱为满，水箱的液位为水箱的高度。
75.步骤s406，图像处理单元基于分界线的高度确定水箱的液位。
76.水箱内的实际液面高度可以根据图像采集到的水和空气分界线高度和水箱高度，与实际水箱高度对比计算得到，具体地，可以通过以下算式基于分界线的高度确定水箱的液位：其中，h
water
为水箱的液位，h
box
为水箱的实际高度，l
water
为分界线的高度，l
box
为图像中的水箱的高度。
77.具体地，还可以基于水箱的液位确定水箱的预计水量。水箱的预计水量可以根据水箱内液面高度积分计算得到。积分是微积分学与数学分析里的一个核心概念，采用积分可以计算得到变截面在积分域形成的体积。
78.可以通过以下算式基于水箱的液位确定水箱的预计水量：可以通过以下算式基于水箱的液位确定水箱的预计水量：其中，v
water
为水箱的预计水量，h
water
为水箱的液位，a(h)为预先设定的水箱在高度路径上的面积变化函数。a(h)可以与设计的水箱结构形状有关。
79.具体地，可以基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间。水箱内初始水量的预计工作时间可以根据水箱内初始液面高度计算得到的水量和当前工作模式时间-耗水曲线计算得到。
80.可以通过以下算式基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间：其中，t
estimated
为搜索初始水量的预计工作时间，v0为机器在预热阶段的耗水量，t0为预热阶段的时长，v
rated
为水箱的额定容积，t
duration
水箱在额定容积的水量状态下的续航时间。其中，v0、t0、v
rated
、t
duration
可以预先获取或计算得到。
81.具体地，还可以基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量。机器运行烹饪程序以后，水箱内剩余水量可工作的预计时间是根据初始水量的预计工作时间和机器已工作的时间计算得到。
82.可以通过以下算式基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量：t＝t
estimated-t
operation
；其中，t为初始水量的预计工作时间，t
operation
为机器的运行时长。
83.本实用新型实施例提供的上述方式，提出一种视觉识别技术进行蒸箱内水位检测的装置和进行预计工作时间判断的蒸箱，可以对水箱的水位可以实现高频检测，且可以根据水位计算得到预计工作时间。该方式中，可以通过视觉识别技术通过水和空气层高度的判断按比例换算成实际液位的高低，进而根据积分公式可计算得到实际的水位进行显示，
并根据不同工作模式下耗水-时间曲线，换算得到预计工作时间，方案计算速度快、计算方式简单、切实可行。
84.实施例五：
85.对应于上述实施例，本实用新型实施例提供了一种水箱液位检测装置，应用于上述的水箱液位检测装置，参见图5所示的另一种水箱液位检测装置的结构示意图，该水箱液位检测装置包括：
86.图像采集模块51，用于图像采集单元采集水箱在垂直高度上的图像，并将图像发送至图像处理单元；其中，光源用于为图像采集单元补光；
87.图像处理模块52，用于图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定水箱的液位。
88.本实用新型实施例提供的一种水箱液位检测装置，光源采集单可以元采集水箱在垂直高度上的图像，图像采集单元可以基于图像通过视觉识别技术识别水箱的液位，可以对水箱内的液位进行精确检测，提高用户的体验感。
89.上述图像处理模块，用于图像处理单元对图像进行液位转换处理，确定图像中水和空气层的分界线的高度；图像处理单元基于分界线的高度确定水箱的液位。
90.上述图像处理模块，还用于如果图像处理单元确定图像中水和空气层的分界线失败，确定图像的亮度；如果图像的亮度小于预设的第一阈值，确定水箱的液位为0；如果图像的亮度大于预设的第二阈值，确定水箱的液位为水箱的高度；其中，第二阈值大于第一阈值。
91.上述图像处理模块，还用于通过以下算式基于分界线的高度确定水箱的液位：其中，h
water
为水箱的液位，h
box
为水箱的实际高度，l
water
为分界线的高度，l
box
为图像中的水箱的高度。
92.上述图像处理模块，还用于基于水箱的液位确定水箱的预计水量。
93.上述图像处理模块，还用于通过以下算式基于水箱的液位确定水箱的预计水量：其中，v
water
为水箱的预计水量，h
water
为水箱的液位，a(h)为预先设定的水箱在高度路径上的面积变化函数。
94.上述图像处理模块，还用于基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间。
95.上述图像处理模块，还用于通过以下算式基于水箱的预计水量确定初始水量的预计工作时间：计工作时间：其中，t
estimated
为搜索初始水量的预计工作时间，v0为机器在预热阶段的耗水量，t0为预热阶段的时长，v
rated
为水箱的额定容积，t
duration
水箱在额定容积的水量状态下的续航时间。
96.上述图像处理模块，还用于基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量。
97.上述图像处理模块，还用于通过以下算式基于初始水量的预计工作时间确定水箱的剩余水量：t＝t
estimated-t
operation
；其中，t为初始水量的预计工作时间，t
operation
为机器的运行时长。
98.本实用新型实施例提供的水箱液位检测装置，与上述实施例提供的水箱液位检测
方式具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
99.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和/或电子设备的具体工作过程，可以参考前述方式实施例中的对应过程，在此不再赘述。
100.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
101.最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。