该技术已申请专利。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。

1.本实用新型涉及图像处理与自动控制技术领域，具体为一种标准金属量器自动读数装置。


背景技术：

2.标准金属量器是一类在液体流量标准装置校准，液体加注类计量器具校准过程中广泛使用的计量器具。常用标准金属量器的容积范围5l～1000l，按准确度等级可分为一等标准金属量器、二等标准金属量器和三等标准金属量器。其中一等或二等标准金属量器一般应用于计量检定机构作为计量标准，而三等标准金属量器一般作为工作计量器具，被广大工业企业使用。传统标准金属量器的标准值的获取，首先目视寻找凹液位最低点，然后计量颈标尺读取液位高度对应的刻度值，通过标准高度与分度值计算出量器内液体的体积。该方法的缺点在于，目视寻找凹液面最低点的位置可能因观察者观察角度产生差异，并不是十分准确；另外对于200l以上的金属量器，以及10l以下的金属量器都存在由于液位管位置过高或过低的问题，使人工读数极其不便，为解决上述问题。
3.为此，我们提出一种标准金属量器自动读数装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种标准金属量器自动读数装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种标准金属量器自动读数装置，包括金属量器、液位管和千分尺，身上金属量器上固定连接有液位管，所述液位管的一侧固定连接有千分尺，所述金属量器上位于液位管和千分尺的前侧安装有读数机构；
6.所述读数机构包括固定连接在金属量器上的两组安装块，两组所述安装块设置为分别位于液位管的上下两侧，两组所述安装块之间插设有可以转动的丝杆，两组所述安装块之间位于丝杆的一侧固定连接有滑轨，所述滑轨的内部安装有可以滑动的滑块，所述滑块套在丝杆的表面，所述安装块的表面固定连接有电机，所述电机的输出轴和丝杆传动连接，所述滑块的表面固定连接有高清摄像头，所述高清摄像头对齐液位管和千分尺，所述安装块上固定连接有控制器。
7.优选的，两组所述安装块之间的间距大于液位管的长度。
8.优选的，所述控制器内设置有下位机系统和光电限位开关。
9.优选的，所述控制器内的下位机系统采用以freescalemc908mr32芯片为核心的电机控制子系统与以tms320c6711为核心的凹液面图像识别子系统。
10.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
11.本方案采用目前较为成熟的图像识别与自动控制技术，使液位读取自动化与智能化，摆脱人工取数的困难，使体积测量更为精确；
12.将自动控制与图像识别技术应用于标准金属量器的设计制造，对于提升标准金属
量器读数的便利性与控制人为读数粗大误差具有良好效果。高性能单片机与tms320c6711组合的下位机在无上下位机通信的情况下可以快捷准确地找到液位管凹液面最低位置，找到凹液面后通过上位机对数字的识别，准确读出计量颈标尺刻度值。使用一等标准金属量器对所研制带自动读数装置的标准金属量器和不带自动读数装置的标准金属量器进行检测， 20l标准容积值刻度值只有0.02mm差异，证明两种金属量器计量性能几乎无差异；应用此 2只标准金属量器对2台加油机进行实际检测，相对误差不超过0.01％，均在可接受范围内变化。综上得出，本方案所研制的带自动读数装置的标准金属量器可以应用于实际计量检定工作，并达到提高读数便利性与控制人为误差的预期效果。
附图说明
13.图1为本实用新型结构示意图；
14.图2为本实用读数机构新型结构示意图；
15.图3为本实用新型图像识别与处理的电气原理示意图；
16.图4为本实用新型液位管凹液面最低处识别与计量颈标尺刻度值的读取流程示意图。
17.图中：1、金属量器；2、液位管；3、千分尺；4、读数机构；41、安装块；42、滑轨；43、丝杆；44、滑块；45、电机；46、高清摄像头；47、控制器。
具体实施方式
18.实施例一
19.请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：
20.一种标准金属量器自动读数装置，金属量器1上固定连接有液位管2，并且液位管2 的一侧固定连接有千分尺3，同时金属量器1上位于液位管2和千分尺3的前侧安装有读数机构4；
21.读数机构4包括固定连接在金属量器1上的两组安装块41，并且两组安装块41之间的间距大于液位管2的长度，使得读数机构4可以对液位管2上的任意位置液面进行读数；
22.安装块41设置为两组分别位于液位管2的上下两侧，并且两组安装块41之间插设有可以转动的丝杆43，同时两组安装块41之间位于丝杆43的一侧固定连接有滑轨42，滑轨42的内部安装有可以滑动的滑块44，并且滑块44套在丝杆43的表面，一组安装块41 的表面固定连接有电机45，电机45的输出轴和丝杆43传动连接，使得电机45驱动丝杆 43在滑块44内部转动时，滑块44由于滑轨42的限制作用，使得滑块44可以在丝杆43 表面上下滑动；
23.滑块44的表面固定连接有高清摄像头46，通过高清摄像头46对齐液位管2和千分尺 3，使得高清摄像头46在读取液位管2上的液位面时，可以同时读取该液位面对应千分尺 3上的刻度；
24.安装块41上还固定连接有控制器47，用于对读数机构4运行的自动控制；
25.控制器47内设置有下位机系统，下位机系统采用以freescalemc908mr32芯片为核心的电机控制子系统与以tms320c6711为核心的凹液面图像识别子系统共同实现， freescalemc908mr32是一款飞思卡尔公司专为电机控制设计的8-bitmcu，具有10通道 adc、32kbflash闪存及pll锁相环功能，对于本设计控制对象少，且主要为电机控制的应用
而言，经济合理。而ti公司生产的tms320c6711因其强大的浮点运算功能及高性能且先进的velocititm结构，被广泛应用于图像识别与处理领域。此外摄像机选用2800万像素的panasoniccmos图像传感器，c/cs镜头，1/2.33感光尺寸，1.34um*1.34um像素尺寸， usb2.0输出，使其在可以清晰摄像的同时，方便与计算机及下位机相连接；
26.读数机构4上还安装有光电限位开关。
27.工作原理：
28.从图3可以看出整个图像采集与识别分为两个部分。首先在整个系统初始化前，需要采集液位管中凹液面的特征图像，存储至下位机图像处理模块的sdram图像存储器中，采集计量颈标尺刻度值图像存储在计算机内存中。当需要进行一次液面识别与计量颈标尺数据读取时，主控芯片mcu控制高清摄像头46采集当前位置液位管图像与sdram图像存储器中的液位管凹液面图像作对比，如果与存储图像不符，则图像处理与识别模块将通过 dpram将不符合的信息传输至主控mcu，主控mcu将控制电机45正转，带动丝杆43转动使滑块44相对于丝杆43底部位置提升一定距离(2cm)，并由高清摄像头46继续采集当前位置液位管图像，并通过dpram再次传至图像处理模块并与存储在sdram的凹液面特征图像进行比对，一直重复上述过程，直到高清摄像头46采集的图像与sdram中存储的凹液面特征图像比对成功为止，此时电机45停止工作，完成第一阶段凹液面特征图像识别步骤；
29.在第一阶段工作中，限位开关的作用是防止程序跑飞，当电机45一直工作导致高清摄像头46触碰限位开关时，控制器47会停止电机45转动，进而阻止高清摄像头46进一步上升；
30.第一阶段工作完成后，即找到液位管凹液面最低处后，主控mcu会继续控制高清摄像头46拍摄当前液面位置(包含计量颈标尺)图像，并通过usb传输至计算机，在计算机中完成对液位管凹液面最低处对应的计量颈标尺刻度值的读取；
31.在已完成初始化下位机液位管凹液面图像以及计算机计量颈标尺刻度值数字图像存储与机器学习的情况下，液位管凹液面最低处识别与计量颈标尺刻度值的读取流程如图4 所示。