一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法与流程

1.本发明涉及玻璃纤维窑炉控制技术领域，具体为一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法。


背景技术：

2.玻璃纤维窑炉作为玻璃纤维生产主要热工设备，在其生产的过程中需要对窑炉内部玻璃液位高度进行测量，因其高温特性传统上玻纤池窑炉玻璃液面测量一般有两种方式即接触式测量和非接触式测量。
3.而在实际的使用过程中接触式测量(如现有技术中，公开号为cn207675262u的中国专利中公开了一种玻璃熔窑液位测量装置，属于玻璃生产技术领域。所述玻璃熔窑液位测量装置，包括托板和测量工具，托板设置在池壁砖上，托板的上端面水平设置，且比测量口的下端高3-10mm；测量工具包括支撑杆和测量杆，测量工具能够穿过测量口，且不与测量口的内壁接触，避免玻璃液粘在测量口内壁上。测量时，测量工具放置在托板上，测量后，易于对托板上的玻璃液进行清理或者可以直接更换托板，能够保证测量工具放置水平性和放置高度的准确性，测量口上的玻璃液残留不会影响测量准确性。本实用新型的结构简单易操作，能准确、快速的测量液面高度，保证玻璃液面的稳定)，上述的装置在使用时需要将刻度尺放入窑炉内部进行测量，而测量的数据需要将刻度尺拿出才能进行读取，所以导致整体的测量过程为非连续性的，不便于实时得到测量数据；
4.接触式测量(如现有技术中，公开号为cn211527548u的中国专利中公开了一种密封杆式激光液位计，本实用新型涉及激光液位计技术领域，包括测距仪和激光液位计，所述激光液位计位于测距仪的一侧位置处，所述激光液位计与测距仪之间固定连接有连接线，所述测距仪的下端外表面固定安装有安装板，所述安装板上端中间位置两侧均开设有安装槽，所述激光液位计环形靠近上端位置处固定安装有固定板，所述激光液位计环形外表面靠近下端位置处活动安装有活动环套。该装置不仅能够快速的对激光液位计进行固定，固定完成后，还可使激光液位计进行移动，对多方位液体进行测距，还可对激光光照强度进行调节，防止对油料等易燃易爆液体的液位测试中发生爆炸事故的发生，增强装置本体的安全性)，上述的装置整体使用成本较高，在使用时需要放置在窑炉内部，而窑炉内部的温度较高，长时间的使用过程中持续的高温容易对装置造成损坏。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，以解决上述背景技术中提出测量非连续、成本高、高温损坏装置的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，包括冷却防护装置，镜头温度保护控制装置、数据采集分析装置、液位测量算法和安装辅助装置。
7.优选的，所述冷却防护装置包括：防护套筒，设置为空心圆筒结构；防尘护套，安装
在所述防护套筒前端外部，所述防尘护套与所述防护套筒之间利用相互配合的螺纹结构组成拆卸安装结构；进气管，固定贯穿安装在所述防尘护套下表面，所述进气管内注入经过调压的压缩空气，所述防尘护套内部固定贯穿安装有与进气管相互连通的加压喷头，所述防护套筒侧壁内部固定安装有呈螺旋状结构的水冷管道，所述水冷管道下端固定贯穿安装有位于防护套筒下表面的循环水泵，且所述水冷管道上端固定贯穿安装有位于防护套筒上表面的制冷箱。
8.优选的，所述镜头温度保护装置包括：支撑架，横向安装在防护套筒内部，所述支撑架中间位置上表面固定安装有温度传感器，防护套筒下表面中间位置固定安装有与安装架相互连接的电动滑块，且所述电动滑块与安装架内部的直线滑杆之间组成滑动结构。
9.优选的，所述数据采集分析装置包括：视觉摄像头，固定安装在支撑架前端上表面，且所述视觉摄像头前端安装有光学辅助镜头；滤光片，固定安装在防护套筒前端内部，所述滤光片用于过滤掉不需要进入所述视觉摄像头中的光线。
10.优选的，所述液位测量算法的计算公式为h＝a-ak、k＝b/b，具体为通过对窑炉内固定内砖尺寸进行自动标定测量比例，然后测量算出液位到达制定标点的实际距离。
11.优选的，所述安装辅助装置包括：窑炉侧壁，由砖块砌成，所述窑炉侧壁内侧储存有玻璃纤维液体，且所述窑炉侧壁内侧开设有收纳槽，并且所述窑炉侧壁的指定位置固定安装有用于识别的标记点；安装架，后端固定利用螺栓固定安装在所述收纳槽内部，所述安装架用于对防护套筒进行安装；拆卸护套，利用螺纹结构安装在所述防护套筒后侧外部，支撑架与所述拆卸护套的内部固定安装。
12.优选的，所述窑炉侧壁外侧固定安装有储水箱，且所述储水箱内部贯穿安装有进水管，并且所述进水管顶端外部固定安装有单向阀，单向阀可以保证储水箱中的水只能通过进水管进入中继箱内部。
13.优选的，所述进水管顶端贯穿连接有位于窑炉侧壁内部的中继箱，且所述中继箱侧面固定安装有与之连通的挤压气囊，在挤压气囊受到挤压时，内部空气会将中继箱中的水挤出。
14.优选的，所述中继箱上表面固定贯穿安装有出水管，且所述出水管与固定安装在收纳槽内部顶端的降温喷头之间组成连通结构，中继箱中的水通过出水管从降温喷头中喷出，对防护套筒进行紧急降温。
15.优选的，所述收纳槽通过与之贯穿安装的回流管与储水箱之间组成连通结构，且所述收纳槽下表面设置为倾斜结构，降温后落下的水通过回流管再次流入储水箱内部进行回收。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，采用新型的结构设计，使得装置在使用的过程中利用视觉摄像头拍摄窑炉内部玻璃液位情况，之后利用比例换算的方法计算出液位的实际高度，从而达到连续性测量液位高度的目的，并且在使用时利用风冷和水冷对内部的摄像头及镜头进行降温，避免高温对装置造成损坏，同时在设备温度异常时利用电动滑块将其收纳在收纳槽内部并利用降温喷头进行紧急降温，进一步保护装置不受损坏，其具体内容如下：
17.1、视觉摄像头、辅助镜头和标记点之间的配合使用，利用视觉摄像头配合辅助镜头拍摄窑炉侧壁内部玻璃液位的高度，通过液位高度与标记点之间的距离换算出液位的实
际高度，具体公式为h＝a-ak、k＝b/b，其中h为实际液位，a实际标记点到窑炉底部的距离，a拍摄图片中标记点到液位的距离，k为拍摄图片比例系数，b为实际中窑炉侧壁一块砖的高度，b分别为拍摄图片中窑炉侧壁一块砖的高度。
18.2、加压喷头、进气管、水冷管道、循环泵和冷却箱之间的配合使用，在装置使用的过程中利用进气管通入空气并通过加压喷头喷出，从而对滤光片进行降温和除尘，并且在循环水泵的作用下使得经过冷却箱冷却之后的水在水冷管道中循环流动，从而达到对防护套筒内部视觉摄像头和辅助镜头降温的目的。
19.3、收纳槽、温度传感器、挤压气囊和储水箱之间的配合使用，在温度传感器检测到温度异常时利用电动滑块带动防护套筒收纳在收纳槽内部，从而远离高温区域，并且利用其对挤压气囊进行挤压，使得从储水箱进入中继箱中的水从降温喷头中喷出，对防护套筒进行紧急降温，避免高温损坏防护套筒内部的设备。
附图说明
20.图1为本发明窑炉侧壁局部正视剖面结构示意图；
21.图2为本发明防护套筒正视剖面结构示意图；
22.图3为本发明图2中a处放大结构示意图；
23.图4为本发明安装架俯视结构示意图；
24.图5为本发明图1中b处放大结构示意图；
25.图6为本发明防护套筒收纳状态正视结构示意图；
26.图7为本发明储水箱正视剖面结构示意图；
27.图8为本发明视觉摄像头拍摄画面示意图。
28.图中：1、窑炉侧壁；2、收纳槽；3、安装架；4、防护套筒；5、支撑架；6、视觉摄像头；7、辅助镜头；8、滤光片；9、防尘护套；10、拆卸护套；11、进气管；12、水冷管道；13、循环水泵；14、制冷箱；15、降温喷头；16、温度传感器；17、加压喷头；18、电动滑块；19、直线滑杆；20、储水箱；21、中继箱；22、挤压气囊；23、进水管；24、单向阀；25、出水管；26、回流管；27、标记点。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
30.请参阅图1-图8，本发明提供一种技术方案：一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，包括冷却防护装置，镜头温度保护控制装置、数据采集分析装置、液位测量算法和安装辅助装置。
31.冷却防护装置包括：防护套筒4，设置为空心圆筒结构；防尘护套9，安装在防护套筒4前端外部，防尘护套9与防护套筒4之间利用相互配合的螺纹结构组成拆卸安装结构；进气管11，固定贯穿安装在防尘护套9下表面，进气管11内注入经过调压的压缩空气，防尘护套9内部固定贯穿安装有与进气管11相互连通的加压喷头17，防护套筒4侧壁内部固定安装有呈螺旋状结构的水冷管道12，水冷管道12下端固定贯穿安装有位于防护套筒4下表面的
循环水泵13，且水冷管道12上端固定贯穿安装有位于防护套筒4上表面的制冷箱14，镜头温度保护装置包括：支撑架5，横向安装在防护套筒4内部，支撑架5中间位置上表面固定安装有温度传感器16，防护套筒4下表面中间位置固定安装有与安装架3相互连接的电动滑块18，且电动滑块18与安装架3内部的直线滑杆19之间组成滑动结构，数据采集分析装置包括：视觉摄像头6，固定安装在支撑架5前端上表面，且视觉摄像头6前端安装有光学辅助镜头7；滤光片8，固定安装在防护套筒4前端内部，滤光片8用于过滤掉不需要进入视觉摄像头6中的光线，液位测量算法的计算公式为h＝a-ak、k＝b/b，具体为通过对窑炉内固定内砖尺寸进行自动标定测量比例，然后测量算出液位到达制定标点的实际距离，安装辅助装置包括：窑炉侧壁1，由砖块砌成，窑炉侧壁1内侧储存有玻璃纤维液体，且窑炉侧壁1内侧开设有收纳槽2，并且窑炉侧壁1的指定位置固定安装有用于识别的标记点27；安装架3，后端固定利用螺栓固定安装在收纳槽2内部，安装架3用于对防护套筒4进行安装；拆卸护套10，利用螺纹结构安装在防护套筒4后侧外部，支撑架5与拆卸护套10的内部固定安装；
32.在使用装置时，首先利用安装架3将防护套筒4安装在窑炉侧壁1内部，之后防护套筒4内部的视觉摄像头6和辅助镜头7对窑炉侧壁1内部的玻璃液位进行拍摄，此时利用滤光片8对部分光线进行过滤，拍摄到的图像通过光纤以太网传输至计算机中，之后利用计算机计算出液位的实时高度(具体具体公式为h＝a-ak、k＝b/b，其中h为实际液位，a实际标记点27到窑炉底部的距离，a拍摄图片中标记点27到液位的距离，k为拍摄图片比例系数，b为实际中窑炉侧壁1一块砖的高度，b分别为拍摄图片中窑炉侧壁1一块砖的高度)，并且在使用的过程中利用进气管11向防尘护套9中通入经过调压的空气，之后空气从加压喷头17中喷出，从而对滤光片8的表面进行降温和冷却，同时循环水泵13开启，将制冷箱14中的水在水冷管道12中循环流动，从而达到对防护套筒4降温的目的，在防护套筒4内部的温度传感器16检测到温度异常时，通过蓝牙信号开启电动滑块18，使得电动滑块18带动防护套筒4在直线滑杆19的上方滑动，最终将防护套筒4收纳在收纳槽2内部，使其远离高温区域。
33.窑炉侧壁1外侧固定安装有储水箱20，且储水箱20内部贯穿安装有进水管23，并且进水管23顶端外部固定安装有单向阀24，进水管23顶端贯穿连接有位于窑炉侧壁1内部的中继箱21，且中继箱21侧面固定安装有与之连通的挤压气囊22，中继箱21上表面固定贯穿安装有出水管25，且出水管25与固定安装在收纳槽2内部顶端的降温喷头15之间组成连通结构，收纳槽2通过与之贯穿安装的回流管26与储水箱20之间组成连通结构，且收纳槽2下表面设置为倾斜结构；
34.在防护套筒4进入收纳槽2时对挤压气囊22进行挤压，从而通过挤压气囊22中的气体将中继箱21中的水挤出(中继箱21在挤压气囊22恢复形变时产生负压，从而通过进水管23将储水箱20中的水吸入内部)，中继箱21中的水通过出水管25从降温喷头15中喷出，从而对防护套筒4的外表面进行紧急降温，降温之后的水通过收纳槽2下方的倾斜结构进入回流管26，最终经过回流管26再次进入储水箱20中循环使用。
35.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或
暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：包括冷却防护装置，镜头温度保护控制装置、数据采集分析装置、液位测量算法和安装辅助装置。2.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述冷却防护装置包括：防护套筒(4)，设置为空心圆筒结构；防尘护套(9)，安装在所述防护套筒(4)前端外部，所述防尘护套(9)与所述防护套筒(4)之间利用相互配合的螺纹结构组成拆卸安装结构；进气管(11)，固定贯穿安装在所述防尘护套(9)下表面，所述进气管(11)内注入经过调压的压缩空气，所述防尘护套(9)内部固定贯穿安装有与进气管(11)相互连通的加压喷头(17)，所述防护套筒(4)侧壁内部固定安装有呈螺旋状结构的水冷管道(12)，所述水冷管道(12)下端固定贯穿安装有位于防护套筒(4)下表面的循环水泵(13)，且所述水冷管道(12)上端固定贯穿安装有位于防护套筒(4)上表面的制冷箱(14)。3.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述镜头温度保护装置包括：支撑架(5)，横向安装在防护套筒(4)内部，所述支撑架(5)中间位置上表面固定安装有温度传感器(16)，防护套筒(4)下表面中间位置固定安装有与安装架(3)相互连接的电动滑块(18)，且所述电动滑块(18)与安装架(3)内部的直线滑杆(19)之间组成滑动结构。4.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述数据采集分析装置包括：视觉摄像头(6)，固定安装在支撑架(5)前端上表面，且所述视觉摄像头(6)前端安装有光学辅助镜头(7)；滤光片(8)，固定安装在防护套筒(4)前端内部，所述滤光片(8)用于过滤掉不需要进入所述视觉摄像头(6)中的光线。5.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述液位测量算法的计算公式为h＝a-ak、k＝b/b，具体为通过对窑炉内固定内砖尺寸进行自动标定测量比例，然后测量算出液位到达制定标点的实际距离。6.根据权利要求1所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述安装辅助装置包括：窑炉侧壁(1)，由砖块砌成，所述窑炉侧壁(1)内侧储存有玻璃纤维液体，且所述窑炉侧壁(1)内侧开设有收纳槽(2)，并且所述窑炉侧壁(1)的指定位置固定安装有用于识别的标记点(27)；安装架(3)，后端固定利用螺栓固定安装在所述收纳槽(2)内部，所述安装架(3)用于对防护套筒(4)进行安装；拆卸护套(10)，利用螺纹结构安装在所述防护套筒(4)后侧外部，支撑架(5)与所述拆卸护套(10)的内部固定安装。7.根据权利要求6所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述窑炉侧壁(1)外侧固定安装有储水箱(20)，且所述储水箱(20)内部贯穿安装有进水管(23)，并且所述进水管(23)顶端外部固定安装有单向阀(24)。8.根据权利要求7所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述进水管(23)顶端贯穿连接有位于窑炉侧壁(1)内部的中继箱(21)，且所述中继箱(21)侧面固定安装有与之连通的挤压气囊(22)。9.根据权利要求8所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述中继箱(21)上表面固定贯穿安装有出水管(25)，且所述出水管(25)与固定安装在收纳槽(2)内部顶端的降温喷头(15)之间组成连通结构。10.根据权利要求9所述的一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，其特征在于：所述收纳槽(2)通过与之贯穿安装的回流管(26)与储水箱(20)之间组成连通结构，且
所述收纳槽(2)下表面设置为倾斜结构。

技术总结
本发明公开了一种基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，包括冷却防护装置，镜头温度保护控制装置、数据采集分析装置、液位测量算法和安装辅助装置；所述冷却防护装置包括：防护套筒，设置为空心圆筒结构。该基于视觉测量技术的玻璃液位测量装置及方法，采用新型的结构设计，使得装置在使用的过程中利用视觉摄像头拍摄窑炉内部玻璃液位情况，之后利用比例换算的方法计算出液位的实际高度，从而达到连续性测量液位高度的目的，并且在使用时利用风冷和水冷对内部的摄像头及镜头进行降温，避免高温对装置造成损坏，同时在设备温度异常时利用电动滑块将其收纳在收纳槽内部并利用降温喷头进行紧急降温，进一步保护装置不受损坏。坏。


技术研发人员：孙启明 师世荣 李俊龙 范吴军 何红香
受保护的技术使用者：泰山玻璃纤维淄博有限公司
技术研发日：2023.05.11
技术公布日：2023/8/13