一種玻璃量器容積測(cè)量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃量器容積測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃量器容積測(cè)量系統(tǒng)及方 法。 技術(shù)背景
[0002] 玻璃量器是一種測(cè)量液體體積的量器，在化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、醫(yī)學(xué)和計(jì) 量學(xué)等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用十分廣泛，在小容量計(jì)量領(lǐng)域中有著不可忽視的地位，因此有必要按照 國(guó)家檢定規(guī)程對(duì)其進(jìn)行計(jì)量檢定與校準(zhǔn)。玻璃量器的檢定與校準(zhǔn)看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單，實(shí)際 上卻是一項(xiàng)很復(fù)雜的工作。目前玻璃量器檢定與校準(zhǔn)方法主要是衡量法和容量比較法，而 且國(guó)內(nèi)大部分檢定部門(mén)都采用手動(dòng)測(cè)量方式，這樣使得檢定人員的工作量大、效率較低、易 出現(xiàn)誤差。
[0003] 測(cè)量原理是檢定和校準(zhǔn)的基礎(chǔ)，本發(fā)明主要實(shí)現(xiàn)玻璃量器內(nèi)液體體積的準(zhǔn)確測(cè) 量。在現(xiàn)有技術(shù)中，玻璃量器在測(cè)量時(shí)主要通過(guò)眼睛判斷凹液面最低處和刻度線(xiàn)讀數(shù)，這樣 只能粗略計(jì)算量筒內(nèi)被測(cè)液體的體積，而且讀數(shù)誤差較大，不能使用這用普通測(cè)量原理進(jìn) 行檢定。如果使用衡量法進(jìn)行玻璃量器的檢定與校準(zhǔn)，這種測(cè)量原理簡(jiǎn)單精確，卻不容易實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)化。本發(fā)明使用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器和機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)化測(cè)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種玻璃量器容積測(cè)量系統(tǒng)及方 法。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種玻璃量器容積測(cè)量系統(tǒng)，所述系 統(tǒng)包括用于測(cè)量液位高度的十字激光測(cè)量系統(tǒng)、用于測(cè)定十字激光測(cè)量系統(tǒng)精度的標(biāo)準(zhǔn)玻 璃量器系統(tǒng)、用于輸出定體積液體的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器系統(tǒng)、用于安裝十字激光測(cè)量系統(tǒng)的工 作平臺(tái)，以及用于處理液體體積和液位高度、建立容積表的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；
[0006] 所述十字激光測(cè)量系統(tǒng)包括玻璃量器、位于玻璃量器的兩側(cè)的十字激光器和屏 幕、以及采集屏幕圖像的攝像頭，攝像頭與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連；十字激光器向玻璃容器發(fā)射 激光，在屏幕上得到激光線(xiàn)，攝像頭獲取屏幕上的激光線(xiàn)，并傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)根據(jù)激光線(xiàn)的長(zhǎng)度計(jì)算得到液位高度
；其中，B為激光線(xiàn)的長(zhǎng)度，H 為十字激光器的高度，C為玻璃量器與屏幕間的距離，D為十字激光器與屏幕間的距離。
[0007] 進(jìn)一步地，所述十字激光測(cè)量系統(tǒng)還包括水平滑軌，玻璃量器、十字激光器和屏幕 均安裝在水平滑軌上，水平滑軌位于工作平臺(tái)上。
[0008] 進(jìn)一步地，所述玻璃量器與屏幕間的距離C，十字激光器與屏幕間的距離D通過(guò)水 平位移測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到。
[0009] 一種玻璃量器容積測(cè)量方法，所述方法基于上述測(cè)量系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，包括以下步 驟：
[0010] (1)用標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器系統(tǒng)測(cè)量十字激光測(cè)量系統(tǒng)的精度；
[0011] (2)用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器系統(tǒng)向十字激光測(cè)量系統(tǒng)的玻璃量器中輸入定體積的液體， 十字激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量該體積下的液位高度；
[0012] (3)重復(fù)步驟2,獲得一系列體積下對(duì)應(yīng)的液位高度；
[0013] (4)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)獲取步驟3獲得的一系列體積及對(duì)應(yīng)的液位高度，輸出v-h曲 線(xiàn)，建立容積表；
[0014] (5)向玻璃量器輸入待測(cè)體積的液體，用十字激光測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量該體積下的液位 高度h，根據(jù)步驟4建立的容積表得到液體體積的估計(jì)值；
[0015] (6)根據(jù)步驟1測(cè)得的精度，以及步驟5得到的體積估計(jì)值，得到待測(cè)體積的液體 的真實(shí)體積。
[0016] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：
[0017] 1、本發(fā)明主要是針對(duì)玻璃量器的容積測(cè)量裝置，測(cè)量原理新穎，精度高，在小容量 容積測(cè)量領(lǐng)域內(nèi)是一項(xiàng)新的技術(shù)。
[0018] 2、本發(fā)明消除了一般測(cè)量時(shí)因讀取刻度值而帶來(lái)的視覺(jué)誤差，提高裝置測(cè)量的準(zhǔn) 確性。
[0019] 3、通過(guò)建立液位與容積對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)，消除了因玻璃量器內(nèi)部不規(guī)則而帶來(lái) 的測(cè)量誤差。
[0020] 4、操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量，大大提高了測(cè)量人員的工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為十字激光測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量原理圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器系統(tǒng)示意圖；
[0023] 圖3為本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)金屬量器系統(tǒng)示意圖；
[0024] 圖4為本發(fā)明水平滑軌和水平位移測(cè)量系統(tǒng)示意圖；
[0025] 圖5為V-h曲線(xiàn)圖；
[0026] 其中，1、十字激光測(cè)量系統(tǒng)，3、工作平臺(tái)，6、標(biāo)準(zhǔn)玻璃量器，7、高精度天平，8、基準(zhǔn) 點(diǎn)，9、間隙，10、發(fā)生折射的激光線(xiàn)，11、玻璃量器，12、十字激光器，13、屏幕，14、攝像頭，15、 水平滑軌，16、水平位移測(cè)量系統(tǒng)，17、上蓋，18、溢流桶，19、溢流嘴，20、計(jì)量頸，21、浮子， 22、溫度傳感器，23、進(jìn)水管，24、放水管，25、放水嘴，26、調(diào)節(jié)腳，27、磁致伸縮液位計(jì)，28、玻 璃管，29、讀數(shù)裝置，30、標(biāo)尺，31、水準(zhǔn)器，32、桶體，33、電磁閥，34、支架，35、光柵尺，36、光 柵尺讀數(shù)頭，37、點(diǎn)狀激光器，38、光柵尺數(shù)顯表，A、十字激光器與液面間的垂直高度，B、A經(jīng) 過(guò)投影放大在屏幕上的長(zhǎng)度，C、玻璃量器與屏幕間的距離，D、十字激光器與屏幕間的距離， H、十字激光器的高度，h、液位高度。
【具體實(shí)施方式】：
[0027] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028] 圖1為十字激光測(cè)量系統(tǒng)1，包括玻璃量器11、位于玻璃量器的兩側(cè)的十字激光器 12和屏幕13、以及攝像頭14。攝像頭14對(duì)準(zhǔn)屏幕，用于采集屏幕13上的圖像，且攝像頭 14與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，將采集的圖像傳輸給數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。下面結(jié)合圖1說(shuō)明 十字激光測(cè)量系統(tǒng)1測(cè)量液位高度的原理：十字激光器12發(fā)射出波長(zhǎng)為650nm的紅色十字 激光線(xiàn)，激光線(xiàn)穿過(guò)玻璃量器11后，投射在屏幕上，十字中心為基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)激光線(xiàn)射向玻璃 量器內(nèi)的液面時(shí)，由于折射現(xiàn)象的存在，導(dǎo)致這一部分的激光線(xiàn)發(fā)射折射，無(wú)法正常投射在 屏幕13上，故屏幕13上的激光線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)間隙。
[0029] 根據(jù)相似三角形原理可得：
[0034] 液位高度通過(guò)計(jì)算A與H的差值得到。其中長(zhǎng)度A，可由公式（2)計(jì)算得到，公式 (2)中被測(cè)量均為常量。C、D為固定距離（為了保證系統(tǒng)的精度，采用光柵尺測(cè)量），A經(jīng)過(guò) 投影放大得到B，公式（2)中（1-C/D)均為常量，是測(cè)量系統(tǒng)中的放大系數(shù)，可以提高測(cè)量的 精度。攝像頭采集屏幕上的圖像，并將數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像識(shí)別，經(jīng)圖像處理后可以得 到B。由公式（3)可以得到液位的高度。
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