基于视频图像处理的泡沫监控装置制造方法
【专利摘要】一种基于视频图像处理的泡沫监控装置，在盒体内由前至后安装摄像头、白色LED和监控电路，白色LED前端与摄像头的镜头镜面在同一水平面上，所述监控电路由处理器、接在处理器输出端的绿色LED、红色LED、报警器和显示屏组成，摄像头、白色LED分别与处理器输入端和输出端连接，盒体前、后端口密封设置前、后端盖，通过前端盖卡装前透视玻璃，摄像头与前透视玻璃之间距离30mm，后端盖上镶嵌有后透视玻璃，所述显示屏也镶嵌在后端盖上，在前端盖外表面安装有前黑底板，前透视玻璃与前黑底板之间距离20mm。该装置采集的泡沫图像准确清晰，可计算出泡沫中气泡平均尺寸并显示，在有泡沫出现时实现报警提示，并且结构简单，易于装配，监控性能稳定和适用范围较宽。
【专利说明】基于视频图像处理的泡沬监控装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种基于视频图像处理的泡沫监控装置。
【背景技术】
[0002]石油化工、制药、生物发酵等加工和制造流程性材料和产品的过程工业，是现代国民经济的支柱产业之一。其生产特征是流程性原物料在成套的装置内部经历必要的物理化学过程，制造出人们需要的新的材料和产品，因此，其生产过程的自动检测和控制尤为重要。随着生产技术的不断发展，对自动控制的要求也愈来愈高，它是实现生产过程最佳的技术经济指标，即高效、节能、清洁和安全的必要保证。目前，常规的过程参数，如温度、压力、流量及液体液位等的检测与控制理论及仪表已趋完善，但对某些特殊参数的检测与控制仍难以满足实际生产的需要，其中液体泡沫检测仍是实现生产自动化的瓶颈问题之一。
[0003]对于某些易发泡介质，在生产过程中通常会产生大量的泡沫，实时检测泡沫量、泡沫液位高度及其上升或下降速度等，以有效地消除泡沫，控制物理和化学反应的进程，确保整个工艺过程的高效、有序和安全进行，一直是目前过程工业自动化的重点研究课题。
[0004]目前，国内外对泡沫检测的机理和方法都进行了许多研究，取得了一定的成果，国外市场上有德国的R-2000泡沫检测装置，该装置是测试泡沫质量活性等特性的仪器，其中测量泡沫体积是靠探针传感器探测泡沫的表面轮廓从而测量出泡沫的体积，这种方法比较精确。但是，这种方法只能用在实验室测试中，它是将泡沫物质放入仪器内部检测的，而且探极探测本身也是接触测量方式，所以在强酸、强碱、强腐蚀性工业场所是不能使用的。
[0005]我国市场上有罗氏泡沫仪，其采用溶液降落法测定洗涤剂的泡沫活动数值，溶液自一定垂直位置向下降落，在刻度管中央发生活动，测量其高度，测定其泡沫活动数值。该产品的主要功能是测量泡沫的活性，不能用于工业泡沫的实时监测，该泡沫仪不能测量出泡沫中气泡的尺寸。
【发明内容】
[0006]本实用新型要解决现有技术存在的上述问题，提供一种基于视频图像处理的泡沫监控装置，泡沫图像准确清晰，可计算出泡沫中气泡平均尺寸并显示，在有泡沫出现时实现报警提示，并且结构简单，易于装配，监控性能稳定和适用范围较宽。
[0007]本实用新型涉及的基于视频图像处理的泡沫监控装置，包括盒体，其特殊之处是:在盒体内由前至后安装摄像头、白色LED和监控电路，白色LED作为光源与摄像头的镜头镜面在同一水平面上，所述监控电路是由处理器、接在处理器输出端的起报警作用的绿色LED、红色LED、报警器和显示屏组成，摄像头与处理器输入端连接，白色LED与处理器的输出端连接，盒体的前、后端口密封设置前端盖和后端盖，通过前端盖卡装前透视玻璃，摄像头与前透视玻璃之间距离30mm，后端盖上对应绿色LED灯、红色LED灯位置镶嵌有后透视玻璃，所述显示屏也镶嵌在后端盖上，在前端盖外表面安装有前黑底板，前透视玻璃与前黑底板之间距离20mm。[0008]所述前、后端盖与盒体之间通过螺纹连接实现其间密封。
[0009]所述前透视玻璃与前端盖之间设置胶圈实现其间密封。
[0010]前透视玻璃和前黑底板的材质为防腐蚀石英玻璃，以防止有腐蚀性的发酵物质对玻璃的损坏。
[0011]所述摄像头为cmos摄像头。
[0012]所述前黑底板通过支柱安装在前端盖外表面。
[0013]所述支柱为四个且为空心螺柱。
[0014]本实用新型的有益效果是:
[0015](I)本实用新型利用摄像头将进入前黑底板和前透视玻璃之间的工业泡沫采集图像，由处理器进行图像处理，提取出泡沫的特征，得到泡沫中气泡的边缘图像，最终算出气泡的尺寸，并由显示屏显示；在有泡沫出现时，通过声光报警进行提示。
[0016](3)光源在摄像头同侧，采用顺光拍摄。因为逆光拍摄时，光线强，图像传感器感光元件饱和，严重影响拍摄。垂直光拍摄时，光线发散，图像传感器感光元件被散射光影响，得到的泡沫图像不清晰。采用顺光拍摄时，只有反射光，光线强弱适中，拍摄到的泡沫图像准确清晰。
[0017](4)前透视玻璃将泡沫与装置内部隔离开，并且可以顺利透光，使得泡沫图像清晰。
[0018](5)前黑底板可以作为泡沫图像底色，使得泡沫内部气泡边缘明显，便于提取气泡边缘，计算出气泡尺寸。
[0019](6)该装置可以对发酵容器中的不同液体泡沫进行监控，也可以适用于其他各类容器中的泡沫。具有结构简单，易于装配，监控性能稳定和适用范围较宽等特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的结构示意图；
[0021]图2是图1的右视图；
[0022]图3是本实用新型的电路方框图。
[0023]图中:后端盖1，不锈钢盒体2，白色LED3，前端盖4，前黑底板5，支柱6，前透视玻璃7，cmos摄像头8，监控电路9，IXD显示屏10，绿色LED灯11，红色LED灯12，后透视玻璃13，胶圈14，处理器15，报警器16。
【具体实施方式】
[0024]如图所示，该基于视频图像处理的泡沫监控装置，包括不锈钢盒体2，在盒体2内由前至后安装cmos摄像头8、白色LED3和监控电路9，白色LED3作为光源与cmos摄像头8的镜头镜面在同一水平面上，白色LED3与cmos摄像头8中心间隔20mm处，所述监控电路9包括处理器15、接在处理器15输出端的起报警作用的绿色LED灯11、红色LED灯12、报警器16和IXD显示屏10，cmos摄像头8与处理器15输入端连接，白色LED3与处理器15的输出端连接，盒体2的前、后端口通过螺纹连接密封设置前端盖4和后端盖I，通过前端盖4卡装有前透视玻璃7，所述前透视玻璃7与前端盖4之间设置胶圈14实现其间密封，cmos摄像头8与前透视玻璃7之间距离30mm，后端盖I上对应绿色LED灯11、红色LED灯12位置镶嵌有后透视玻璃13，所述LCD显示屏10也镶嵌在后端盖I上，在前端盖4外表面通过支柱6安装有前黑底板5，所述支柱6为四个且为空心螺柱。前透视玻璃7与前黑底板5之间距离20臟。
[0025]白色LED3、前透视玻璃7、前黑底板5构成照明部分。前透视玻璃7和前黑底板5的材质为防腐蚀石英玻璃，以防止有腐蚀性的发酵物质对玻璃的损坏。
[0026]处理器15采用XS128型号的处理器，cmos摄像头8选用0V7620，报警器16采用蜂鸣器电路。
[0027]该泡沫监控装置工作过程如下:
[0028]泡沫监控装置工作时，白色LED3常亮。当没有泡沫时，绿色LEDll暗，红色LED12亮，报警器16不工作，LCD显示屏10显示“无”。当有泡沫经过时，绿色LEDlI亮，红色LED12暗，报警器16工作，蜂鸣周期是500ms，IXD显示屏10显示泡沫平均尺寸。
[0029]使用方法
[0030]方法1:
[0031]将发酵罐需要判断泡沫液位的位置侧面开有观测口，将该泡沫监控装置垂直罐壁放进观测口，装置上的前透视玻璃7堵住观测口，与罐壁成为一体，当发酵物质开始发酵时，开启泡沫监控装置，即可进行监测。
[0032]方法2:
[0033]泡沫监控装置还可以作为手持式监控装置，只要将监控装置开启，并将前黑底板5和前透视玻璃7伸入物质里，就可以进行监控。
【权利要求】
1.一种基于视频图像处理的泡沫监控装置，包括盒体，其特征是:在盒体内由前至后安装摄像头、白色LED和监控电路，白色LED作为光源与摄像头的镜头镜面在同一水平面上，所述监控电路是由处理器、接在处理器输出端的起报警作用的绿色LED、红色LED、报警器和显示屏组成，摄像头与处理器输入端连接，白色LED与处理器的输出端连接，盒体的前、后端口密封设置前端盖和后端盖，通过前端盖卡装前透视玻璃，摄像头与前透视玻璃之间距离30mm，后端盖上对应绿色LED灯、红色LED灯位置镶嵌有后透视玻璃，所述显示屏也镶嵌在后端盖上，在前端盖外表面安装有前黑底板，前透视玻璃与前黑底板之间距离20mm。
2.根据权利要求1所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:前、后端盖与盒体之间通过螺纹连接实现其间密封。
3.根据权利要求1所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:所述前透视玻璃与前端盖之间设置胶圈。
4.根据权利要求1所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:前透视玻璃和前黑底板的材质为防腐蚀石英玻璃。
5.根据权利要求1所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:所述摄像头为cmos摄像头。
6.根据权利要求1所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:所述前黑底板通过支柱安装在前端盖外表面。
7.根据权利要求6所述的基于视频图像处理的泡沫监控装置，其特征是:所述支柱为四个且为空心螺柱。
【文档编号】G06T7/00GK203416369SQ201320558946
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】康乐, 孟龙, 朱起云 申请人:辽宁工业大学