CN114877974B - 量入式玻璃量器的液面自动调定方法及装置、设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器视觉技术领域，公开了一种量入式玻璃量器的液面自动调定方法，当大流速注水阶段的注水量达到某值时，拍摄玻璃量器获得第一图像，后以小流速向玻璃量器中注水，实时拍摄玻璃量器获得第二图像，当第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，快速向玻璃量器中滴水，实时拍摄玻璃量器获得至少两个第三图像，当图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，慢速向玻璃量器中滴水，实时拍摄玻璃量器获得至少两个第四图像，当图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定液面达到调定示值，可以实现流量数字化的精确控制，提高液面调定的工作效率和精确度。

Description

量入式玻璃量器的液面自动调定方法及装置、设备

技术领域

本发明属于机器视觉技术领域，具体涉及一种基于机器视觉的量入式玻璃量器的液面自动调定方法及装置、设备、存储介质。

背景技术

玻璃量器是一种使用刻度线或标线标记示值、利用液体界面特征读取量值的透明量具。由于玻璃量器不符合阿贝原则及其对光线折射的影响，玻璃量器测量结果与操作者的观察姿态、视力高低和判读经验有关，受个体差异影响大。一般情况下，操作者对测量值的判读误差约为最小分度值的二分之一，熟练时能够控制在三分之一左右。

量入式和量出式的玻璃量器是广泛使用的两种移取定量体积液体用的玻璃量器，移液前需要对液体进行调定。调定液面时，操作者应以平视的姿态观察刻线(或标线)。所谓平视，即视线与调定刻线上边缘处在同一水平面(称作平视面)上。当液面中心与平视面相切时即调定结束。由于操作者的个人观察***面一定距离h，h即为液位视差。一般操作者在调定液面时产生的液位视差h约为0.2mm。

随着图像处理技术的发展，基于机器视觉的液面调定技术得到了广泛应用研究，尤其对于现场环境恶劣、劳动强度大的场合，机器视觉检测技术以可实现无人化作业的优势成为人们的研究热点与焦点。

目前现有技术提出的一些关于玻璃量器的机器视觉液面自动检定装置，但是大多数是对量出式的玻璃量器(吸量管、滴定管等)的自动检定技术和装置。而现有技术中对于量入式玻璃量器(容量瓶)的机器视觉液面自动调定鲜有报道。传统对于量入式玻璃量器(容量瓶)的机器视觉液面调定，仍然采取人眼观察、主观调定的人工调定方式，因此导致液面调定的工作效率和精确度都比较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量入式玻璃量器的液面自动调定方法及装置、设备、存储介质，可以提高液面调定的工作效率和精确度。

本发明实施例第一方面公开一种量入式玻璃量器的液面自动调定方法，包括：

以第一流速向所述玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量；

当所述当前注水量达到所述玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制摄像模组拍摄所述玻璃量器获得第一图像；其中所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视；其中，所述调定刻线与所述调定示值相对应；

以第二流速向所述玻璃量器中注水，控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得第二图像；其中，所述第二流速小于所述第一流速；

当所述第一图像与所述第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，以第一时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第三图像；

当识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，以第二时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第四图像；其中，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔；

当识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定所述玻璃量器中的液面达到所述调定示值。

本发明实施例第二方面公开一种量入式玻璃量器的液面自动调定装置，包括：

第一注水单元，用于以第一流速向所述玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量；

摄像单元，用于在所述当前注水量达到所述玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制摄像模组拍摄所述玻璃量器获得第一图像；其中，所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视；其中，所述调定刻线与所述调定示值相对应；

第二注水单元，用于在所述当前注水量达到所述最大允许下限与第一预留量的差值时，以第二流速向所述玻璃量器中注水，以及控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得第二图像；其中，所述第二流速小于所述第一流速；

第一滴水单元，用于在所述第一图像与所述第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，以第一时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第三图像；

第二滴水单元，用于在识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，以第二时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第四图像；其中，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔；

判定单元，用于在识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定所述玻璃量器中的液面达到所述调定示值。

本发明实施例第三方面公开一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行第一方面公开的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

本发明实施例第四方面公开一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行第一方面公开的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

本发明的有益效果在于，所提供的量入式玻璃量器的液面自动调定方法及装置、设备、存储介质，通过将注水过程分为四个阶段，分别是大流速注水阶段、小流速注水阶段、快速滴注阶段和慢速滴注阶段，首先对玻璃量器进行大流速注水，当大流速注水阶段的注水量达到玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制平视的摄像模组拍摄玻璃量器获得第一图像，然后进入小流速注水阶段，以小流速向玻璃量器中注水，控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得第二图像，当第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，快速向玻璃量器中滴水，并控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第三图像，当识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，慢速向玻璃量器中滴水，并控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第四图像，当识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定玻璃量器中的液面达到调定示值，从而可以实现流量数字化的精确控制，进而提高液面调定的工作效率和精确度。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是一种量入式玻璃量器自动检定***的结构示意图；

图2是一种量入式玻璃量器的液面自动调定方法的流程图；

图3是一种玻璃量器中各注水阶段的注水量示意图；

图4是摄像模组拍摄玻璃量器的成像模型示意图；

图5是一种量入式玻璃量器的液面自动调定装置的结构示意图；

图6是一种电子设备的结构示意图。

附图标记说明：

501、容量计算单元；502、第一注水单元；503、摄像单元；504、第二注水单元；505、第一滴水单元；506、第二滴水单元；507、判定单元；601、存储器；602、处理器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“所述”、“该”为相应位置之前所提及或描述的技术特征或技术内容，该技术特征或技术内容与其所提及的技术特征或技术内容可以是相同的，也可以是相似的。

毫无疑义，与本发明的目的相违背，或者明显矛盾的技术内容或技术特征，应被排除在外。

本发明实施例公开一种量入式玻璃量器的液面自动调定方法，应用于量入式玻璃量器自动检定***。如图1所示，该量入式玻璃量器自动检定***至少包括检测***、灌注***10和控制***20，检测***包括称重天平30和摄像模组40，灌注***10、称重天平30和摄像模组40分别与控制***20通信连接，玻璃量器50放置于称重天平30的称重盘上方，摄像模组40固定于玻璃量器50的一侧，且摄像模组40在机器视觉上与玻璃量器50的调定刻线平视。其中，调定刻线可以是玻璃量器的管壁上的任一刻度线，可根据需求指定。

通过摄像模组可以实现工业镜头自动平视玻璃量器的调定刻线，以及对玻璃量器注入液体后液面与玻璃量器的调定刻线是否平齐进行自动监测，同时还通过称重天平自动采集质量数据，传输至控制***进行处理，实现原始数据电子化和校准信息化。

本液面自动调定方法的执行主体是控制***，该控制***可以是独立物理存在的计算机设备，也可以是内嵌于任一智能电子设备中的量入式玻璃量器的液面自动调定装置，本实施例以控制***为例进行描述，如图2所示，该方法包括以下步骤S10～S70：

S10、控制***根据玻璃量器的调定示值、最大允差以及注水温度，计算出最大允许下限。

在大流速注水阶段，可以采用衡量法进行快速大流量注水控制。通过连续采集称重天平测量数据获得实时注水量，大流速注水阶段的最大注水量等于调定示值V₀(即玻璃量器上标识的刻度线(即调定刻线)对应的容量值)的最大允许下限减去第一预留量r₀，该第一预留量为后续小流速注水阶段和滴注阶段的预留容量。

其中，最大允许下限与注入纯水的温度有关，在步骤S10中，根据玻璃量器的调定示值V₀、最大允差MPE以及注水温度t计算出最大允许下限，具体为：

获取与注水温度t对应的换算指标K(t)，然后将调定示值减去最大允差的差值与换算指标的比值作为玻璃量器的最大允许下限m＝(V₀-MPE)/K(t)。其中，K(t)是水温t℃时的换算指标(即纯水体积与质量换算关系)，单位ml/g。

其中，玻璃量器的调定示值、最大允差以及注水温度的具体数值可以由实验人员通过人机交互界面输入，因此控制***可以由人机交互界面获得本次检定的玻璃量器的调定示值、最大允差以及注水温度进行计算。

S20、在大流速注水阶段，控制***控制灌注***以第一流速向玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量。

在大流速注水阶段，控制灌注***以第一流速向玻璃量器中注水的同时，控制称重天平连续测量并将注入的纯水质量作为当前注水量M传输给控制***。控制***进行数据处理，判断此时的当前注水量是否足够接近调定示值，其中，调定示值与调定刻线相对应，调定示值为拟调定刻线对应的标称值。

S30、当当前注水量达到最大允许下限与第一预留量的差值时，控制***控制摄像模组拍摄玻璃量器获得第一图像。

步骤S30中，计算机程序的判定依据如以下公式(1)所示：

M≥m-r₀ (1)

式中，m代表最大允许下限，V₀是调定示值，单位ml；M是注入玻璃量器中的纯水质量(即当前注水量)，单位g；r₀是大流速注水的第一预留量，单位g。

满足公式(1)后，进入小流速注水阶段，同时控制与调定刻线水平对齐的摄像模组(如工业相机)拍摄此时的玻璃量器获得第一图像。当控制***接收到摄像模组采集的第一图像时，控制***对第一图像进行预处理，然后计算第一图像中调定刻线区域内指定特征的第一灰度矩阵。

S40、在小流速注水阶段，控制***控制灌注***以第二流速向玻璃量器中注水，控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得第二图像。

其中，第二流速小于第一流速。这时，控制***控制摄像模组开始连续采集图像，例如以第一指定频率进行图像采集获得小流速注水阶段中的多个第二图像，并将每个第二图像实时传给控制***。

与对第一图像的处理相同，之后控制***对每一个第二图像进行预处理，并检测每个第二图像中调定刻线区域内指定特征的第二灰度矩阵。

如图3所示，调定刻线区域指的是调定刻线的上边缘下方的滴注阶段的第二预留量r₁(单位ml)对应的区域，通过将第二灰度矩阵减去第一灰度矩阵，可以获得当前第二图像的灰度相比小流速注水阶段开始时刻的第一图像的灰度的增量，也即获得灰度变化矩阵；取灰度变化矩阵中的最大元素作为第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值，当灰度差值达到灰度阈值时，小流速注水阶段结束。其中，计算机程序的判定依据是下式(2)：

max(G₀)＝max(G_i-G₁)≥δ (2)

式中，G_i、G₁分别是小流速注水阶段第i幅第二图像和第1幅图像(即第一图像)中调定刻线区域内指定特征的灰度矩阵，G₀代表第二灰度矩阵G_i减去第一灰度矩阵G₁获得的灰度变化矩阵，max(G₀)是取灰度变化矩阵G₀中的最大元素，δ是灰度阈值。

这里的指定特征可以包括调定刻线区域内整个区域、调定刻线区域的底边或者调定刻线区域内的多个水平线段。

当指定特征只包含一个元素时，指定特征可取调定刻线区域内整个区域或者调定刻线区域的底边，第一灰度矩阵和第二灰度矩阵也分别仅包含一个元素，即调定刻线区域内整个区域或者调定刻线区域的底边的灰度值。这时，式子(2)的成立表明液面进入了第二预留量r₁对应的调定刻线区域，此时的当前注水量约为调定示值与第二预留量的差值V₀-r₁。

当指定特征包含调定刻线区域内的多个水平线段时，例如N个水平线段，将调定刻线区域均匀N等分，也即N个水平线段将调定刻线区域均匀划分为N个子区域，如图3所示的l₁、l₂、……、l_j、l_N，j≥3，且j小于N，j、N均为正整数。此时灰度变化矩阵G₀是一个灰度数组G₀[j](数组大小为N)。max(G_i[j]-G₁[j])不仅返回灰度数组G₀[j]中的灰度变化最大值(即最大元素)，还有灰度变化最大值对应的线段索引号j_max，进而可以从N个水平线段中确定出目标水平线段

于是，式子(2)的成立则表明液面正处于调定刻线区域内目标水平线段

所在位置。而目标水平线段将调定刻线区域划分为若干已注水子区域和若干未注水子区域，此时可以根据目标水平线段在调定刻线区域中的相对位置，确定目标水平线段在调定刻线区域中对应的未注水子区域的数量占比，然后根据玻璃量器的调定示值、调定刻线区域对应的第二预留量以及该未注水子区域的数量占比，计算获得玻璃量器的新的当前注水量。

例如图3所示，N个水平线段将调定刻线区域均匀划分为N个子区域，且N个水平线段l的索引号(即下标)是由上往下递增的，从上往下数第j_max条水平线段则为目标水平线段

则水平线段l的索引号可表示该水平线段对应的未注水子区域数量，比如水平线段l₂对应的未注水子区域数量为2，水平线段l_j对应的未注水子区域数量为j，目标水平线段

对应的未注水子区域数量为j_max，此时对应的玻璃量器的新的当前注水量可以通过以下公式(3)计算：

M＝V₀-r₁*j_max/N (3)

式中，M代表玻璃量器的当前注水量，V₀代表玻璃量器的调定示值，r₁代表调定刻线区域对应的第二预留量，j_max代表目标水平线段的索引号，N代表水平线段的数量，j_max/N代表目标水平线段在调定刻线区域中对应的未注水子区域的数量占比。其中，调定刻线区域还包括上边缘与下边缘之间的滴注阶段对应的区域，但因该速滴注阶段的区域较小，在本发明实施例中忽略不计。

举例来说，如图3所示，假设N＝4，若确定出目标水平线段l₂，那么此时对应的玻璃量器的当前注水量为M＝V₀-r₁*2/4。

S50、当第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，进入第一滴注阶段，在第一滴注阶段控制***控制灌注***以第一时间间隔向玻璃量器中滴水，并控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第三图像。

对于第二图像，采用实时拍摄，也就是连续拍摄的方式，每拍一张就将当前拍摄到的这张第二图像跟第一图像进行对比，求出最大灰度差的线段，如果最大灰度差(即第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值)小于灰度阈值，就继续拍摄下一张，直到等于或大于灰度阈值，从而结束第二图像的拍摄。

在第一滴注阶段，控制***控制灌注***中的注水管以较短间隔时间(如2秒)将水珠一滴一滴注入玻璃量器中。与此同时，控制摄像模组开始连续采集图像，例如以第二指定频率进行图像采集获得第一滴注阶段中的多个第三图像，并将每个第三图像实时传给控制***。其中，第二指定频率可小于第一指定频率。

控制***在每次接收到摄像模组采集的第三图像时，控制***对第三图像进行预处理，然后进一步计算第三图像中调定刻线下边缘线M_d(对应调定刻线的下边缘)的边缘灰度值。在基于机器视觉对第三图像进行处理时，可使用边缘检测算子识别出第三图像中调定刻线的下边缘作为调定刻线下边缘线M_d。

其中对于第三图像也是采用实时拍摄的方式，每拍一张就将当前拍摄到的这张第三图像跟上一张第三图像进行比较。

S60、当识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，进入第二滴注阶段。

由于液面对光线有较强镜面反射，所以液面的成像通常具有较大灰度。当液面经过调定刻线的下边缘的时候，第三图像中调定刻线下边缘线M_d的灰度随之增大。因此，当控制***中的计算机程序检测到调定刻线下边缘线M_d的灰度值出现由增大转为减小的趋势时，拐点确立，判定液面刚好高过调定刻线的下边缘，这时再转入第二滴注阶段，也即慢速滴注阶段，水珠以较长间隔时间(如3秒)滴入玻璃量器中。

S70、在第二滴注阶段，控制***控制灌注***以第二时间间隔向玻璃量器中滴水，并控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第四图像。

其中，第二时间间隔大于第一时间间隔。同样的，在第二滴注阶段，控制***控制摄像模组开始连续采集图像，例如以第三指定频率进行图像采集获得第一滴注阶段中的多个第四图像，并将每个第四图像实时传给控制***。其中，第三指定频率可小于第二指定频率。

控制***在每次接收到摄像模组采集的第四图像时，控制***对第四图像进行预处理，然后进一步计算第四图像中调定刻线上边缘线M_u(对应调定刻线的上边缘)的边缘灰度值。在基于机器视觉对第四图像进行处理时，可使用边缘检测算子识别出第四图像中调定刻线的上边缘作为调定刻线上边缘线M_u。

S80、当识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定玻璃量器中的液面达到调定示值。

当检测到调定刻线上边缘线M_u的灰度值出现由增大转为减小的趋势时，拐点确立，判定液面与调定刻线的上边缘相切，于是结束注水，调定结束。这时，控制***记录称重天平的称重示值。

可见实施本发明实施例，通过将注水过程分为四个阶段进行液面自动调定，分别是大流速注水阶段、小流速注水阶段、快速滴注阶段和慢速滴注阶段，其中大流速注水阶段利用衡量法(即称量注水质量)实现快速注水过程控制，而调定阶段(包括小流速注水阶段、快速滴注阶段和慢速滴注阶段)则利用灰度变化矩阵实现液面位置识别，从而可以实现流量数字化的精确控制，进而提高液面调定的工作效率和精确度。

在本发明中，上述摄像模组可通过升降机构安装于玻璃量器的一侧，由升降机构驱动可直线升降。在开始向玻璃量器中注水之前，还可以执行以下步骤S01～S04，从而实现摄像模组的自动平视：

S01、控制***对摄像模组在第一采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第一刻线开口大小和第一刻线图像坐标。

本发明实施例中，玻璃量器位于摄像模组的摄像方向正前方。其中，摄像模组的成像模型如图4所示，当摄像模组与玻璃量器的调定刻线AB不在同一个水平面上(即摄像模组不在玻璃量器调定刻线的平视位置)时，摄像模组所拍摄到的成像(即像平面)中看到的调定刻线A'B'呈开口的裂缝状。其中，摄像模组越接***视位置，成像中调定刻线A'B'的开口就越小，当摄像模组达到平视位置时，开口呈现闭合状，即调定刻线A'B'在成像中为一条水平线段。图4中，A'、B'两点的距离代表玻璃量器调定刻线成像中的刻线开口大小，W、P分别是物距和像距，D是调定刻线直径，Δh是摄像模组距离调定刻线的垂直距离。由图4可知，刻线开口大小与摄像模组距离调定刻线的垂直距离Δh成正比关系，因此可以根据调定刻线成像的开口大小的变化来预测平视位置，计算出摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度。

可选地，摄像模组每次到达新的高度，都会对玻璃量器进行拍摄，以获得玻璃量器调定刻线成像进行分析。其中，刻线开口大小具体可以是玻璃量器成像中调定刻线的上边缘最高点B'和下边缘最低点A'之间的距离，刻线图像坐标具体可以是玻璃量器成像中调定刻线的几何中心点的坐标。

S02、控制***对摄像模组在第二采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标。

其中，第一采样高度与第二采样高度不同，第一采样高度与第二采样高度均可以由开发人员预先设定。

具体地，在第一采样高度进行第一次采样之后，控制摄像模组到达第二采样高度进行第二次采样，基于首两次采样，可以计算玻璃量器调定刻线成像中刻线开口大小的变化量，进而进行平视位置的预测。

S03、控制***根据第一采样高度、第二采样高度、第一刻线开口大小、第一刻线图像坐标、第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标，计算出摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度。

步骤S03中，具体可以是将第一刻线开口大小d₁和第一刻线图像坐标y₁、第二刻线开口大小d₂和第二刻线图像坐标y₂代入下式(4)中，计算获得调定刻线在图像坐标系中的平视位置y₀，然后再将第一采样高度H₁、第二采样高度H₂、第一刻线图像坐标y₁、第二刻线图像坐标y₂以及计算出的调定刻线在图像坐标系中的平视位置y₀代入下式(5)中，计算出摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度H₀。

式中，d₁、d₂分别表示第一刻线开口大小和第二刻线开口大小；y₁、y₂分别代表第一刻线图像坐标和第二刻线图像坐标，y₀代表调定刻线在图像坐标系的平视位置，H₁代表第一采样高度，H₂代表第二采样高度，H₀代表摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度。

S04、控制***控制摄像模组移动至目标高度，以使摄像模组在机器视觉上与玻璃量器的调定刻线平视。

通过对摄像模组在首两次采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得首两次采样的刻线开口大小和刻线图像坐标，然后根据首两次的采样高度、首两次采样的刻线开口大小和刻线图像坐标，计算出摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度，控制摄像模组移动至目标高度，可以实现不同玻璃量器调定刻线在机器视觉上的自动平视，操作方便。

为了进一步提高准确率，可选地，执行步骤S04中控制摄像模组移动至目标高度之后，还可以对摄像模组在目标高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得目标刻线开口大小，判断目标刻线开口大小是否大于指定阈值(如3或5个像素点)，若目标刻线开口大小不大于指定阈值，判定摄像模组位于玻璃量器调定刻线的平视位置，完成自动平视；若目标刻线开口大小大于指定阈值，则需要进行位置纠偏，获取新的目标高度，控制摄像模组移动至新的目标高度；重复判断相应的新的目标刻线开口大小是否大于指定阈值的步骤，以此循环直至新的目标高度所对应的目标刻线开口大小不大于指定阈值。

其中可选地，获取新的目标高度的具体实施方式可以是令新的目标高度为H_i(i＝3，4，...)，其中H₃＝H₀，然后判断目标刻线开口大小d_i是否大于上一次采样的刻线开口大小d_i-1；若大于，沿着目标高度H_i到上一次采样高度H_i-1的方向增加一个移动步长，获得新的目标高度H_i+1；若不大于，沿着上一次采样高度H_i-1到目标高度H_i的方向增加一个移动步长，获得新的目标高度H_i+1。其中，一个移动步长具体为上一次采样高度与目标高度之间的差值绝对值。

举例来说，当i＝3时，H₃＝H₀，那么可以判断目标刻线开口大小d₃是否大于上一次采样的刻线开口大小d₂；若大于，沿着目标高度H₃到上一次采样高度H₂的方向增加一个移动步长，获得新的目标高度H₄；若不大于，沿着上一次采样高度H₂到目标高度H₃的方向增加一个移动步长，获得新的目标高度H₄。

基于上述新的目标高度的获取方式，可以基于上一次采样的结果，确定新的目标高度进行纠偏，使得每次获取的新的目标高度均比上次采样的目标高度更接***视位置，进而可以提高自动平视的效率。

如图5所示，本发明实施例公开一种量入式玻璃量器的液面自动调定装置，包括容量计算单元501、第一注水单元502、摄像单元503、第二注水单元504、第一滴水单元505、第二滴水单元506和判定单元507，其中，

容量计算单元501，用于根据玻璃量器的调定示值、最大允差以及注水温度，计算出玻璃量器的最大允许下限；

第一注水单元502，用于以第一流速向玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量；

摄像单元503，用于在第一注水单元502的当前注水量达到玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制摄像模组拍摄玻璃量器获得第一图像；其中，摄像模组在机器视觉上与玻璃量器的调定刻线平视；其中，调定刻线与调定示值相对应；

第二注水单元504，用于在第一注水单元502的当前注水量达到最大允许下限与第一预留量的差值时，以第二流速向玻璃量器中注水，以及触发摄像单元503控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得第二图像；其中，第二流速小于第一流速；

第一滴水单元505，用于在第一图像与第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，以第一时间间隔向玻璃量器中滴水，并触发摄像单元503控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第三图像；

第二滴水单元506，用于在识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，以第二时间间隔向玻璃量器中滴水，并触发摄像单元503控制摄像模组实时拍摄玻璃量器获得至少两个第四图像；其中，第二时间间隔大于第一时间间隔；

判定单元507，用于在识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定玻璃量器中的液面达到调定示值。

可选的，本量入式玻璃量器的液面自动调定装置还可以包括以下未图示的单元：

成像分析单元，用于在第一注水单元502以第一流速向玻璃量器中注水之前，对摄像模组在第一采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第一刻线开口大小和第一刻线图像坐标；以及，对摄像模组在第二采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标；其中，第一采样高度与第二采样高度不同；

高度计算单元，用于根据第一采样高度、第二采样高度、第一刻线开口大小、第一刻线图像坐标、第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标，计算出摄像模组平视玻璃量器调定刻线的目标高度；

自动平视单元，用于控制摄像模组移动至目标高度，以使摄像模组在机器视觉上与玻璃量器的调定刻线平视。

如图6所示，本发明实施例公开一种电子设备，包括存储有可执行程序代码的存储器601以及与存储器601耦合的处理器602；

其中，处理器602调用存储器601中存储的可执行程序代码，执行上述各实施例中描述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

本发明实施例还公开一种计算机可读存储介质，其存储计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行上述各实施例中描述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，包括：

以第一流速向所述玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量；

当所述当前注水量达到所述玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制摄像模组拍摄所述玻璃量器获得第一图像；其中所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视；其中，所述调定刻线与所述调定示值相对应；

以第二流速向所述玻璃量器中注水，控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得第二图像；其中，所述第二流速小于所述第一流速；

当所述第一图像与所述第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，以第一时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第三图像；

当识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，以第二时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第四图像；其中，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔；

当识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定所述玻璃量器中的液面达到所述调定示值。

2.如权利要求1所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述玻璃量器的调定示值、最大允差以及与注水温度对应的换算指标；

计算所述调定示值与所述最大允差的差值；

将所述调定示值与所述最大允差的差值与所述换算指标的比值作为所述玻璃量器的最大允许下限。

3.如权利要求1所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，所述控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得第二图像之后，所述方法还包括：

计算所述第一图像中调定刻线区域内指定特征的第一灰度矩阵；以及，计算所述第二图像中调定刻线区域内指定特征的第二灰度矩阵；

将所述第二灰度矩阵减去所述第一灰度矩阵，获得灰度变化矩阵；

确定所述灰度变化矩阵中的最大元素；

将所述最大元素作为所述第一图像与所述第二图像中调定刻线区域的灰度差值。

4.如权利要求3所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，所述指定特征包括调定刻线区域内的N个水平线段，N个水平线段将所述调定刻线区域均匀划分为N个子区域，所述N为正整数；所述确定所述灰度变化矩阵中的最大元素之后，所述方法还包括：

从N个水平线段中确定出所述最大元素对应的目标水平线段；所述目标水平线段将所述调定刻线区域划分为若干已注水子区域和若干未注水子区域；

确定出所述目标水平线段在所述调定刻线区域中对应的未注水子区域的数量占比；

根据所述玻璃量器的调定示值、所述调定刻线区域对应的第二预留量以及所述未注水子区域的数量占比，计算获得所述玻璃量器的新的当前注水量。

5.如权利要求4所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，所述根据所述玻璃量器的调定示值、所述调定刻线区域对应的第二预留量以及所述未注水子区域的数量占比，计算获得所述玻璃量器的新的当前注水量，包括：

通过以下公式计算获得所述玻璃量器的新的当前注水量：

M＝V₀-r₁*j_max/N

其中，M代表当前注水量，V₀代表玻璃量器的调定示值，r₁代表调定刻线区域对应的第二预留量，j_max代表目标水平线段的索引号，N代表水平线段的数量，j_max/N代表所述目标水平线段在调定刻线区域中对应的未注水子区域的数量占比。

6.如权利要求1至5任一项所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法，其特征在于，所述以第一流速向所述玻璃量器中注水之前，所述方法还包括：

对摄像模组在第一采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第一刻线开口大小和第一刻线图像坐标；

对所述摄像模组在第二采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标；其中，第一采样高度与第二采样高度不同；

根据所述第一采样高度、所述第二采样高度、所述第一刻线开口大小、所述第一刻线图像坐标、所述第二刻线开口大小和所述第二刻线图像坐标，计算出所述摄像模组平视所述玻璃量器调定刻线的目标高度；

控制所述摄像模组移动至所述目标高度，以使所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视。

7.量入式玻璃量器的液面自动调定装置，其特征在于，包括：

第一注水单元，用于以第一流速向所述玻璃量器中注水，并实时采集当前注水量；

摄像单元，用于在所述当前注水量达到所述玻璃量器的最大允许下限与第一预留量的差值时，控制摄像模组拍摄所述玻璃量器获得第一图像；其中，所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视；其中，所述调定刻线与所述调定示值相对应；

第二注水单元，用于在所述当前注水量达到所述最大允许下限与第一预留量的差值时，以第二流速向所述玻璃量器中注水，以及控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得第二图像；其中，所述第二流速小于所述第一流速；

第一滴水单元，用于在所述第一图像与所述第二图像中调定刻线区域的灰度差值达到灰度阈值时，以第一时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第三图像；

第二滴水单元，用于在识别出至少两个第三图像中调定刻线下边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，以第二时间间隔向所述玻璃量器中滴水，并控制所述摄像模组实时拍摄所述玻璃量器获得至少两个第四图像；其中，所述第二时间间隔大于所述第一时间间隔；

判定单元，用于在识别出至少两个第四图像中调定刻线上边缘线的边缘灰度值出现增大后开始减小的趋势时，判定所述玻璃量器中的液面达到所述调定示值。

8.如权利要求7所述的量入式玻璃量器的液面自动调定装置，其特征在于，还包括：

成像分析单元，用于在所述第一注水单元以第一流速向所述玻璃量器中注水之前，对摄像模组在第一采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第一刻线开口大小和第一刻线图像坐标；以及，对所述摄像模组在第二采样高度采集的玻璃量器调定刻线成像进行分析，获得第二刻线开口大小和第二刻线图像坐标；其中，第一采样高度与第二采样高度不同；

高度计算单元，用于根据所述第一采样高度、所述第二采样高度、所述第一刻线开口大小、所述第一刻线图像坐标、所述第二刻线开口大小和所述第二刻线图像坐标，计算出所述摄像模组平视所述玻璃量器调定刻线的目标高度；

自动平视单元，用于控制所述摄像模组移动至所述目标高度，以使所述摄像模组在机器视觉上与所述玻璃量器的调定刻线平视。

9.电子设备，其特征在于，包括存储有可执行程序代码的存储器以及与所述存储器耦合的处理器；所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，用于执行权利要求1至6任一项所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

10.计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其中，所述计算机程序使得计算机执行权利要求1至6任一项所述的量入式玻璃量器的液面自动调定方法。

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