一种玻璃浮计自动读数装置及方法与流程

本发明属于玻璃浮计检定，涉及一种玻璃浮计自动读数装置及方法。

背景技术：

1、玻璃浮计，又称比重计、密度计、浓度计，根据重力和物体漂浮时受力平衡及阿基米德原理制成的，用于测定各种流体、半流体或混合物的比重，或测定溶液或混合物的百分浓度。

2、工作玻璃浮计在完成生产后，还需要依据国家制定的jjg 42-2023《工作玻璃浮计检定规程》进行检定，检定合格后方能投入使用，检定过程中对于玻璃浮计的使用读数是重要步骤，现有的对玻璃浮计的读数方式，人为读数方式还是占主流，该方式局限性较大，对于读数的规范严格，人为的读数非常依赖测定人的专业素质，在溶液温度、溶液存放时间、测定人的专注力等种种因素的影响下，人为读数的准确性和效率低下，导致现有的玻璃浮计产品检定周期长，对检验机构的检测、企业的生产活动造成困扰和影响。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种玻璃浮计自动读数装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种玻璃浮计自动读数方法，包括以下步骤：

4、步骤1：夹爪抓取玻璃浮计移动放入溶液内；

5、步骤2：定位溶液液面并采图；

6、步骤3：处理采集的图像，识别液面读数位置、玻璃浮计距液面读数位置最近的数字及其在视场中的位置；

7、步骤4：判断是否识别出数字，若是，执行步骤5，若否，执行第二读数流程；

8、步骤5:根据玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置，夹爪移动至夹取位置，夹住玻璃浮计并旋转设定角度，松夹并使夹爪回到待机位置；

9、步骤6：定位溶液液面并采图；

10、步骤7：处理采集的图像，判断玻璃浮计弧面是否为刻度线弧面；若是执行步骤8，若否执行步骤5；

11、步骤8：根据数字和液面读数位置，处理采集的图像，识别距离液面读数位置最近的刻度线；

12、步骤9：根据数字位置、液面读数位置以及刻度线位置，计算出玻璃浮计读数示值。

13、进一步的，步骤4中，所述第二读数流程包括以下步骤：

14、步骤4.1：判断玻璃浮计弧面是否为刻度线弧面；若是，执行步骤4.2，若否，执行步骤14；

15、步骤4.2:根根据玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置，夹爪移动至夹取位置，夹住玻璃浮计并旋转设定角度，松夹并使夹爪回到待机位置；

16、步骤4.3：定位溶液液面并采图；

17、步骤4.4：判断是否识别出数字，若是，执行步骤8，若否，执行步骤4.2；

18、步骤4.5：根根据玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置，夹爪移动至夹取位置，夹住玻璃浮计并旋转设定角度，松夹并使夹爪回到待机位置；

19、步骤4.6：定位溶液液面并采图后执行步骤4。

20、进一步的，步骤2、步骤6、步骤4.3以及步骤4.6中，定位溶液液面并采图的方法包括：延时n秒，触发第一相机采集一帧图像，进行图像处理，定位玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置和标尺液面下段在视场中的横向位置；根据玻璃浮计标尺液面下段在视场中的横向位置，控制第二相机移动至采图位置，触发第二相机采集一帧图像。

21、进一步的，定位玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置和标尺液面下段在视场中的横向位置的方法包括：在溶液筒中保持溶液液面与溢出口相平，使液面在第一相机的成像视野中的纵坐标y的位置保持固定，通过采集未放玻璃浮计时和已放玻璃浮计时的两帧图像做差分处理，以定位玻璃浮计位置。

22、进一步的，步骤3中，液面读数位置的识别方法包括：根据玻璃浮计液面下附近的玻璃浮计读数大致区域，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用hough找直线算法，得到两短直线段，它们和玻璃浮计边侧交点位置求得的平均值，即为液面读数位置。

23、进一步的，步骤3中，玻璃浮计距液面读数位置最近的数字及其在视场中的位置的识别方法包括：根据液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用ocr字符识别算法，判断与字符模版的匹配相似度是否达标，若是，则识别出数字及其位置，若没有识别到，说明目标区域内没有与字符模版的匹配相似度没达标的数字。

24、进一步的，步骤7和步骤4.1中，玻璃浮计弧面是否为刻度线弧面的判断方法包括：根据液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用轮廓匹配算法，判断与模版的匹配相似度是否达标，若是，则该弧面为刻度线弧面，若否，则不是。

25、进一步的，步骤8中，液面读数位置最近的刻度线的识别方法包括：根据数字和液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用hough找直线算法，找到距离液面读数位置最近的刻度线直线段。

26、一种玻璃浮计自动读数装置，包括：

27、溶液筒，用于容置溶液，所述溶液筒的顶部设置有用于玻璃浮计向下插设的限位孔，所述溶液筒的侧壁上设置有溢出口；

28、多轴机械手夹持机构，包括用于夹持玻璃浮计的主夹爪，以及用于供所述主夹爪横向移动的横移轨、用于供所述主夹爪竖向移动的升降轨、驱动所述主夹爪旋转的旋转电机；

29、图像采集装置，包括均朝向所述溶液筒设置的第一相机和第二相机；

30、控制单元，用于与所述多轴机械手夹持机构电连接，用于接收所述图像采集装置采集的图像并处理。

31、进一步的，还包括光源，所述光源朝向所述溶液筒。

32、综上所述，本发明的有益之处在于：

33、本发明通过自动化的图像采集装置以及机械手夹持机构，结合基于图像分析的自动读数方法，在玻璃浮计稳定于溶液中时，能够快速定位至液面读数位置，获取液面处玻璃浮计的刻度数字，并在无法获得刻度数字的情况时，能够通过机械手进行快速准确的旋转调整，直至清晰识别刻度数字，通过刻度数字、液面位置，识别出距离液面最近的刻度线，并计算出精确到小数点后数位的读数值，相较于人为肉眼的读数方式，读数信息识别更快、更为准确，且可读精度更高。

技术特征：

1.一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤4中，所述第二读数流程包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤2、步骤6、步骤4.3以及步骤4.6中，定位溶液液面并采图的方法包括：延时n秒，触发第一相机采集一帧图像，进行图像处理，定位玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置和标尺液面下段在视场中的横向位置；根据玻璃浮计标尺液面下段在视场中的横向位置，控制第二相机移动至采图位置，触发第二相机采集一帧图像。

4.根据权利要求3所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，定位玻璃浮计标尺上顶端在视场中的位置和标尺液面下段在视场中的横向位置的方法包括：在溶液筒中保持溶液液面与溢出口相平，使液面在第一相机的成像视野中的纵坐标y的位置保持固定，通过采集未放玻璃浮计时和已放玻璃浮计时的两帧图像做差分处理，以定位玻璃浮计位置。

5.根据权利要求1所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤3中，液面读数位置的识别方法包括：根据玻璃浮计液面下附近的玻璃浮计读数大致区域，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用hough找直线算法，得到两短直线段，它们和玻璃浮计边侧交点位置求得的平均值，即为液面读数位置。

6.根据权利要求1所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤3中，玻璃浮计距液面读数位置最近的数字及其在视场中的位置的识别方法包括：根据液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用ocr字符识别算法，判断与字符模版的匹配相似度是否达标，若是，则识别出数字及其位置，若没有识别到，说明目标区域内没有与字符模版的匹配相似度没达标的数字。

7.根据权利要求2所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤7和步骤4.1中，玻璃浮计弧面是否为刻度线弧面的判断方法包括：根据液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用轮廓匹配算法，判断与模版的匹配相似度是否达标，若是，则该弧面为刻度线弧面，若否，则不是。

8.根据权利要求1或2所述的一种玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，步骤8中，液面读数位置最近的刻度线的识别方法包括：根据数字和液面读数位置，选定目标区域，对该区域做灰度图像二值化处理，运用hough找直线算法，找到距离液面读数位置最近的刻度线直线段。

9.一种玻璃浮计自动读数装置，用于执行权利要求1-8中任一项所述的玻璃浮计自动读数方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的一种玻璃浮计自动读数装置，其特征在于，还包括光源，所述光源朝向所述溶液筒。

技术总结本发明公开了一种玻璃浮计自动读数装置，包括：溶液筒，用于容置溶液，所述溶液筒的顶部设置有用于玻璃浮计向下插设的限位孔，所述溶液筒的侧壁上设置有溢出口。还公开了一种玻璃浮计自动读数方法。本发明通过自动化的图像采集装置以及机械手夹持机构，结合基于图像分析的自动读数方法，在玻璃浮计稳定于溶液中时，能够快速定位至液面读数位置，获取液面处玻璃浮计的刻度数字，并在无法获得刻度数字的情况时，能够通过机械手进行快速准确的旋转调整，直至清晰识别刻度数字，通过刻度数字、液面位置，识别出距离液面最近的刻度线，并计算出精确到小数点后数位的读数值，相较于人为肉眼的读数方式，读数信息识别更快、更为准确，且可读精度更高。技术研发人员：王苏玲,林建宇,郑辉,金鑫,潘凌锋,陈浙泊,王超,梁林,管灵通,庄田,余建安,陈一信,张一航,陈镇元受保护的技术使用者：台州市计量技术研究院技术研发日：技术公布日：2024/7/25