Метод оптоэлектронного контроля объема жидкости в резервуаре
Борминский С.А., Солнцева А.В., Скворцов Б.В.

 

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия

Аннотация:
В статье представлены основы оптоэлектронного контроля объема жидкости в резервуаре, позволяющие дистанционно производить измерения без проведения процедуры тарировки резервуара. Метод измерения основан на наличии на поверхности жидкости у стен резервуара области повышенного отражения света, возникающей вследствие силы поверхностного натяжения или слабого волнения поверхности. В предложенном методе на полученном с фотокамеры изображении распознается граница между жидкостью и воздухом у стенки резервуара, затем определяется текущая площадь поверхности жидкости. При первом наливе жидкости устройство запоминает площадь резервуара для каждого уровня, тем самым автоматически создаётся тарировочная таблица без применения дополнительных инструментов. Кроме того, разработана математическая модель, позволяющая избавиться от неточности расположения камеры относительно резервуара, для чего используются реперные метки, расположенные в горизонтальной плоскости сверху резервуара. Разработан алгоритм распознавания границы жидкости на изображении. Макетный образец, основанный на цифровом фотоаппарате, показал приведенную погрешность измерения объёма жидкости в пределах 0,5% при отсутствии жесткой фиксации камеры.

Ключевые слова :
оптические измерения, контроль объема жидкости, преобразование координат, реперные метки.

Цитирование:
Борминский С.А. Метод оптоэлектронного контроля объема жидкости в резервуаре / С.А. Борминский, А.В. Солнцева, Б.В. Скворцов // Компьютерная оптика – 2016. – Т. 40, № 4. – С. 552-559. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-4-552-559.

Литература:

  1. Леонидова, З.Е. Датчики уровня жидкости с матричными приемниками излучения / З.Е. Леонидова, Р.Ю. Мукаев // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2012, № 6. – С. 53–58.
  2. Солнцева, А.В. Дистанционные методы контроля параметров жидких продуктов в ёмкостях резервуарного парка / А.В.Солнцева, Б.В.Скворцов, С.А.Борминский. - Самара: Изд-во СамНЦ РАН, 2015. - 188 с.
  3. Граевский, О.С. Новый способ измерения уровня жидкости / О.С. Граевский, А.В. Бадеев // Труды международного симпозиума «Надежность и качество» Пенза, том 1/2009 – С. 34-36.
  4. Chakravarthy, S. Non-contact level sensing technique using computer vision / S. Chakravarthy, R. Sharma, R. Kasturi // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2002. – pp. 353 – 361.
  5. Леонидова, З.Е. Новый способ и устройство измерения уровня жидкости / З.Е. Леонидова, Р.Ю Мукаев // Патент РФ на изобретение №2332644 от 28.08.2008. Бюл. № 24. – 11 с.
  6. Скворцов, Б.В. Лазерно-телевизионный уровнемер / Б.В. Скворцов, Д.И. Блинов, С.А. Борминский // Патент РФ на полезную модель №151875 от. 20.04.2015. Бюл. №11 – 8 с.
  7. Скворцов, Б.В. Способ измерения массы жидкости в резервуаре / Б.В. Скворцов, С.А. Борминский, А.В. Солнцева, Д.И. Блинов // Патент РФ №2497085 от 27.10.2013. Бюл.№15 – 13 с.
  8. Борминский, С.А. Устройство оптического измерения уровня и объема жидкости в резервуаре / С.А. Борминский // Патент РФ на полезную модель №156459 от 10.11.2015. Бюл 31 – 8 с.
  9. Борминский, С.А Методы измерений количественных и качественных характеристик жидких энергоносителей / С.А.Борминский, Б.В.Скворцов, А.В.Солнцева. - Самара: Изд-во СамНЦ, 2012. - 222 с.
  10. Cивухин, Д.В. Общий курс физики. Оптика / Д.В. Сивухин – 3-е изд., - М.: Физматлит, 2006 – 792с.
  11. Jyh-Hong, Wu Liquid level detection method / Jyh-Hong Wu, Fang-Pang Lin, Yi-Hao Hsiao, Te-Lin Chung // Patent US 8184848 B2 от 22.05.2012
  12. Спицын, В.Г. Применение вейвлет - преобразования Хаара, метода главных компонент и нейронных сетей для оптического распознавания символов на изображениях в присутствии импульсного шума / В.Г. Спицын, Ю.А. Болотова, Н.Х. Фан, Т.Т.Ч. Буй // Компьютерная оптика. – 2016. – Т. 40, № 2. – С. 249-257.
  13. Красильников, Н.Н. Цифровая обработка 2D и 3D изображений / Н.Н. Красильников – СПб.: БХВ-Петербург, 2011 – 608 с.
  14. Жимбуева, Л.Д. Метод определения суммарной дисторсии цифровых изображений / Л.Д. Жимбуева // Компьютерная оптика. – 2011. – Т. 35, № 3. – С. 347-355.
© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20