JPH09145453A - 光学的境界面計測装置 - Google Patents

光学的境界面計測装置

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JPH09145453A
JPH09145453A JP32507795A JP32507795A JPH09145453A JP H09145453 A JPH09145453 A JP H09145453A JP 32507795 A JP32507795 A JP 32507795A JP 32507795 A JP32507795 A JP 32507795A JP H09145453 A JPH09145453 A JP H09145453A
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JP
Japan
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container
light
level
boundary surface
image
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JP32507795A
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Inventor
Koichi Nishimoto
晃一 西本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器内の液体層と固体層との境界面のレベル
を光学的に計測する。 【解決手段】 容器10の側面に形成した透明材製のスリ
ット部7に対向してCCDカメラ2を配設し、液体層
5,固体層6を通過したライト1を光源とする光をCC
Dカメラ2で撮影し、その映像信号を画像処理装置3で
処理してCRT装置4の画像面4aに画像表示し、その
画像から容器10内の境界面Sのレベルを計測するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学式の境界面レ
ベル計測装置に関し、特に、同一容器内に、液体および
固体など、色や光の透過率の異なる2つの物質が分離し
た状態で存在するとき、上記2つの物質の間の境界面レ
ベルを光学的に計測するための、光学式境界面計測装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】上記のような2物質間の境界面レベルを
計測する装置として、従来次のようなものが知られてい
る。 (1) 超音波の減衰特性を利用した液体および固体の境界
面レベルの検出装置(超音波式検出装置)。 この検出装置は、図4に示すように、超音波を発する発
信子16と受信子17とを、検出器22に形成した凹所21に互
いに対向するように取り付け、発信子16と受信子17間と
のギャップ18の間すなわち凹所21内に存在する物質を超
音波が透過した時、減衰度が小さければ“ON”,大きけ
れば“OFF”の信号をターミナル16a,17aから取出
し、その出力値からギャップ18の間に存在する物質が液
体か固体かを検出するものである。
【0003】その1例を[表1]に示す。
【表1】 ところで、この装置の場合、固体層6に液体層5が混在
する場合(図5参照)、液体および固体それぞれの特性
が干渉して正確に検出できないことがあり、そのため
に、図5に示すように、各層にそれぞれ専用の検出器2
2,22a,22bを設けねばならないという問題点があ
る。なお図5中の符号10は容器を示している。また、こ
の検出器では、検出器の設置位置での固定されたレベル
でしか計測できないという問題点もある。
【0004】(2) マグネット式レベルスイッチによる2
液間の界面検出装置(マグネット−レベルスイッチ式検
出装置)。 この装置は、図6に示すように、フロート33を取り付け
たシャフト33aの端部にマグネット34を取り付け、シャ
フト33aを揺動可能に支持する台座31にリードスイッチ
35を取り付けて構成されており、フロート33が境界面S
(図7(a),(b)参照)の上昇により浮上すると、マグネッ
ト34が下がり、リードスイッチを“ON”とするようにな
っている。図7(a),(b)は軽油36と重油37との境界面S
を計測する状態を示している。ところで、この方式にお
いても、固定のレベルでしか計測できず、また、液体だ
けでなく、固形の物質が容器内に投入される場合、機械
部分が多いため、故障の可能性が高いという問題点もあ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の超音波式
検出装置やマグネット−レベルスイッチ式検出装置で
は、上述のとおり固定位置でしか境界面レベルの計測が
行なえず、リアルタイムでの境界面レベルの計測が不可
能である。また、超音波式検出装置は物質の超音波に対
する特性が個々に異なるため、液体,固体に対し、それ
ぞれ専用のレベル計を必要とし、検出器自体も高価な物
であるため、高いコストの計測装置となってしまうとい
う問題点がある。また、マグネット−レベルスイッチ式
検出装置は機械部分が容器内に収納されるため、故障発
生の確率が高いという問題点もある。本発明は、このよ
うな問題点を解決した光学的境界面計測装置を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、容器の内部に
収納された色や光の透過率の異なる2つの物質の境界面
のレベルを計測する装置において、上記容器の側面に透
明材料製のスリット部を形成し、上記容器の上部に光源
を設け、上記スリット部に対向してCCDカメラを設
け、同CCDカメラの画像信号を入力される画像処理装
置と同画像処理装置の出力信号を画像表示するCRT装
置とを設けて課題解決の手段としている。
【0007】また、容器の内部に収納され、色や光の透
過率の異なる2つの物質の境界面のレベルを計測する装
置において、上記容器の側面に透明材料製のスリット部
を形成し、上記容器の上部に光源を設けるとともに上記
スリット部の外側面に多数の光電素子を互いに密接して
取り付け、同各光電素子により得られた光の強度に対応
する電圧値を設定値と比較演算して上記光の強度を0,
1信号に変換する演算器と、同演算器の0,1信号を入
力され表示面にデジタル表示で境界面レベルを表示する
CRT装置とを設けて課題解決の手段としている。
【0008】本発明の光学的境界面計測装置では、側面
にガラス等の透明な物質により構成されるスリット部を
有する容器内に存在する2つの物質の上記スリット部を
通して得られる色および光の強度が、固定されたCCD
カメラ等に入力され、その電気信号が画像処理装置を介
してCRT装置上に画像化され、その画像上で色および
光の強度に差がある点を判断することにより、容器内の
境界面のレベルの計測が行なわれる。また、シリコン光
検出素子等の光センサにてスリット部を通して得られる
光の強度が光電圧として検出され、この検出電圧が演算
器で設定値と比較演算された後、0,1信号としてCR
T装置に出力され、CRT表示画面にはデジタル表示で
境界面レベルが表示される。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態について説明すると、図1はその第1実施形態とし
ての光学的境界面計測装置の模式構成図、図2はその第
2実施形態としての光学的境界面計測装置の光電子の配
設部の断面図、図3は同模式構成図である。なお図1〜
3中図4〜7と同じ符号はほぼ同一のものを示してい
る。
【0010】まず、図1により第1実施形態について説
明する。この第1実施形態としての光学的境界面計測装
置は、容器10内の液体層5と固体層6との境界面Sを撮
影するCCDカメラ2をそなえている。さらに、容器10
の上部開口部に光源としてのライト1が取り付けられて
いて、ライト1により容器10の内部が照射されるように
なっている。容器10の内部では液体層5と固体層6とに
分離されていて、つまり、容器10の内部は色や光の透過
率の異なる2物質(液体層5と固体層6)が分離した状
態にあり、これに光が照射されることになる。
【0011】容器10の側部に透明材製のスリット部7が
形成されていて、固体層6,液体層5,空気層(液体層
5の上部空間)を透過し、スリット部7を介して容器10
の外方へ洩出した光1c,1b,1aが、色や光の強度
を識別するCCDカメラ2でとらえられ、画像信号(電
気信号)としてケーブル2aを介して画像処理装置3に
入力される。入力された画像信号は、画像処理装置3を
介してCRT装置4に送られ、CRT装置4の表示画面
4aに画像Dとして表示される。符号DLはCRT装置
4の拡大表示画面4bに映出された拡大画像を表示して
おり、この拡大画像DL上の境界面レベルS0を計測し
て、容器10内の境界面Sのレベルの計測を行なうことが
できる。
【0012】なおCRT装置4の表示画面4aにスケー
ル表示もできるように構成しておくと、境界面レベルの
目視による計測を行なうことができる。この第1実施形
態の場合、リアルタイムでの境界面Sのレベル計測が可
能であり、かつ可動部がないため、故障の発生が少な
く、また騒音が発生するおそれがない。さらに、透過光
の色や光の強さによる計測であるので、対象物に制限が
少なく、適用範囲が広いという利点がある。
【0013】次に、図2,3により第2実施形態につい
て説明する。この実施形態のものも、容器10の側面に透
明材製のスリット部7が形成されており、このスリット
部7の外側面に、多数の光電素子としてのシリコン光検
出素子9が互いに密接して取り付けられている。各シリ
コン光検出素子9は、外部からの光の影響を避けるため
に、遮蔽ボックス19で被覆されており、これによりスリ
ット部7を通った光(液体層5,固体層6の透過光)の
みが受光され、光電流に変換されるようになっている。
なおライト1には、シリコン光検出素子9が検出しやす
い光を発するタングステン・フィラメント式のものが適
当である。各光検出素子9の検出信号(電圧)が演算器
11で処理されて、CRT装置12に入力される。
【0014】ここで、この第2実施形態におけるシリコ
ン光検出素子9の出力の演算処理について、例えば、シ
リコン光検出素子9から検出される電圧のスパンが0〜
5Vであった場合を例にして説明する。まず、2物質
(ここでは液体と固体)の境界面Sを判断するための設
定値“X"(2.5V)を演算器11に与える。次に、各シリ
コン光検出素子9から検出された電圧“Y”を入力し、
演算器11にて比較演算を行なう。
【0015】[表2]にその例を示す。
【表2】
【0016】上記のように検出電圧“Y”から設定値
“X”を減算し、その演算結果“Z”の符号が“+”で
あれば液体(1)とし、“−”であれば固体(0)と判
断して、1,0信号として出力する。符号11bは設定値
“X”を設定する設定器,符号11cは比較演算を行なう
比較器を示している。なお、光の透過率に大きく差が無
い場合やライト1等に外乱が発生するような場合には、
データの補正演算を行なう演算式を演算器11の比較演算
する式に組み合わせて演算結果“Z”に補正演算を行な
い、その結果により、境界面を判断する。
【0017】CRT装置12にはシリコン光検出素子9の
設置レベルごとに表示ブロックが設けられていて、入力
信号の0,1に対応した表示が行なわれるようになって
いる。図3中の符号11a,12aはいずれも信号伝達用ケ
ーブルを示している。この第2実施形態の場合も、リア
ルタイムでの境界面Sのレベル計測が可能であり、かつ
可動部がないため、故障の発生が少なく、また騒音が発
生するおそれもない。さらに、透過光の光の強さによる
計測であるので、対象物に制限が少なく適用範囲が広い
という利点が得られる。またデジタル表示であるため計
測精度が高いという利点もある。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光学的境
界面計測装置によれば、次のような効果ないし利点が得
られる。 (1) 従来の超音波式検出装置のマグネット−レベルスイ
ッチ式検出装置では不可能であったリアルタイムでの境
界面レベル計測が可能になる。 (2) 従来の超音波式検出装置とは異なり、色や光の強度
によって計測するため、液体,固体等、対象物に制限が
少なくなり、適応範囲も広い。 (3) 超音波式検出装置に比べ、コスト低減が可能であ
る。 (4) マグネット式−レベルスイッチ式検出装置とは異な
り、容器内への機械部分の収納が無いため、故障の発生
率も低く、また保守も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態としての光学的境界面計
測装置の模式構成図。
【図2】本発明の第2実施形態としての光学的境界面計
測装置の光電素子の配設部の断面図。
【図3】本発明の第2実施形態としての光学的境界面計
測装置を、その光電素子の配設部を図2のA−A矢視断
面図で示す模式構成図。
【図4】従来の超音波式検出器の側断面図。
【図5】同使用説明図。
【図6】従来のマグネット−レベルスイッチ式検出装置
の側面図。
【図7】(a) 同作動説明図。 (b) 同作動説明図。
【符号の説明】
1 光源としてのライト 2 CCDカメラ 3 画像処理装置 4 CRT装置 5 液体層 6 固体層 7 スリット部 9 光電素子としのシリコン光検出素子 10 容器 11 演算器 11b 設定器 11c 比較器 12 CRT装置 19 遮蔽ボックス D 画像 DL 拡大画像 S 境界面

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器の内部に収納された色や光の透過率
    の異なる2つの物質の境界面のレベルを計測する装置に
    おいて、 上記容器の側面に、透明材料製のスリット部が形成さ
    れ、 上記容器の上部に光源が設けられるとともに、上記スリ
    ット部に対向してCCDカメラが設けられ、 同CCDカメラの画像信号を入力される画像処理装置
    と、同画像処理装置の出力信号を画像表示するCRT装
    置とが設けられていることを特徴とする、光学的境界面
    計測装置。
  2. 【請求項2】 容器の内部に収納された色や光の透過率
    の異なる2つの物質の境界面のレベルを計測する装置に
    おいて、 上記容器の側面に、透明材料製のスリット部が形成さ
    れ、 上記容器の上部に光源が設けられるとともに、上記スリ
    ット部の外側面に多数の光電素子が互いに密接して取り
    付けられ、 同各光電素子により得られた光の強度に対応する電圧値
    を設定値と比較演算して上記光の強度を0,1信号に変
    換する演算器が設けられ、 同演算器の上記0,1信号を入力され、表示面にデジタ
    ル表示で境界面レベルを表示するCRT装置が設けられ
    ていることを特徴とする、光学的境界面計測装置。
JP32507795A 1995-11-20 1995-11-20 光学的境界面計測装置 Withdrawn JPH09145453A (ja)

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Cited By (6)

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