用于物料输送的图像光流固相流速检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种固相流速检测装置，尤其是一种用于物料输送的图像光流固相流速检测装置。

背景技术：

伴随着工业生产过程向信息化和智能化发展，对密闭管道的气固两相流体运动的流速进行在线实时监测具有重大的现实意义。对流速信息的获取、分析处理和控制决策，将为后续生产工艺优化、稳定生产、提质增效、节能减排带来实质性的提升。对于工业生产而言、气固两相流运动的过程中固相速度的检测尤为重要。

目前，针对于固相速度主要依赖于平行极板电容检测、静电环感应、放射性示踪等原理进行检测，上述方式各有利弊。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于物料输送的图像光流固相流速检测装置和方法，该装置响应速度快、实时性高，可以实现固相速度的实时检测。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种用于物料输送的图像光流固相流速检测装置，包括外壳，设于外壳中的物料输送管，物料输送管一侧设有图像采集窗口，图像采集窗口两侧设有高速摄像头传感器，高速摄像头传感器与设于外壳中的工控机连接，工控机与设于外壳中的rtu连接，工控机运算处理的结果通过modbus协议传输至rtu，以模拟电流信号来表达固相流速参数的变化。

进一步地，高速摄像头传感器之间的距离可调节。

进一步地，工控机上设有电源插头和三个usb2.0接口，工控机与rtu通过485总线连接，摄像头传感器通过usb3.0接口与工控机连接，工控机电源插头与电源连接，rtu的dc-in接口与电源连接，ai、ao、com接口分别与电源旁边的ai、ao、com接口连接。

进一步地，模拟电流信号的电流值为4-20ma。

本实用新型的工作原理如下：

固相速度测量是基于图像光流运动互相关算法。测量固相流体在观测成像面上的像素运动过程，利用图像序列像素强度数据的时域变化和相关性来确定各自像素位置的“运动”，即反映图像灰度在时间上的变化与固相结构及其运动的关系。

双高速摄像头将二维固相图像平面坐标点上的灰度瞬时运动变化率定义为光流矢量。当高速摄像头与固相目标间有相对运动时所观察到固相带光学特征部位的移动投影到双高速摄像头传感器上就形成了光流。

给固相图像中的每一个像素点赋予一个速度矢量，这就形成了一个固相图像运动场，在运动的一个特定时刻，根据各个像素点的光流矢量特征，可以对图像进行动态分析。如果图像中没有固相物体，则光流矢量在整个图像区域是连续变化的。

当图像中有固相物体时，目标与图像背景存在相对运动，运动固相物体所形成的速度矢量必然邻域背景速度矢量不同，通过进行数字图像处理后能够获得固相速度。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本实用新型具有结构紧凑，结构稳定、针对应用场景算法灵活多变。能够精确测量固相流体的参数，双摄像头的配置可以实现减小误差和校正数据的功能。

附图说明

图1是本实用新型的检测装置结构示意图：

图2是本实用新型的检测装置的各模块连接图；

其中：1-图像采集窗口；2-高速摄像头；3-运行状态指示灯；4-支架；5-物料输送管；6-外壳；7-工控机；8-rtu；9-电源；10-照明装置；11-防震测速管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本实用新型一部分实例，而不是全部的实例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付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。

如图1所示，本实施例的用于物料输送的图像光流固相流速检测装置，包括外壳6，设于外壳6中的物料输送管5，物料输送管5一侧设有图像采集窗口1，图像采集窗口1两侧设有高速摄像头传感器2，高速摄像头传感器2与设于外壳6中的工控机7连接，工控机7与设于外壳6中的rtu8连接，工控机7运算处理的结果通过modbus协议传输至rtu，以模拟电流信号来表达固相流速参数的变化。高速摄像头传感器2可以设于现有的机架上，该机架可以按现有的方式水平移动，使得高速摄像头传感器2之间的距离可调节即可。

如图2所示，工控机7上设有电源插头和三个usb2.0接口，工控机7与rtu8通过485总线连接，摄像头传感器2通过usb3.0接口与工控机7连接，工控机电源插头与电源9连接，rtu8的dc-in接口与电源连接，ai、ao、com接口分别与电源9旁边的ai、ao、com接口连接。

工控机7通过计算图像帧间运动变化的光流算法来实现固相速度参数测量，所述算法可以根据实际气固两相流的运行工况进行算法参数的自整定和控制参数的优化。模拟电流信号的电流值为4-20ma。

本实施例的工控机采用无风扇金属壳体散热、全固态硬盘、带独立usb3.0、rs232的输出工业计算机。

本实施例的用于物料输送的图像光流固相流速检测方法

双高速摄像头传感器存在一个恒定距离s，利用现有数学模型可以获得近似形态固相通过双高速摄像头传感器的时间差δt，由此可以间接求出固相流速的数值。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。