浮子式密度計刻度標定裝置及其標定方法
【專利摘要】一種浮子式密度計刻度標定裝置及其標定方法，采用本裝置標定時，先將被標定測密度計和標準密度計放入盛有標準密度液的容積中；控制裝置指令攝像機尋找到液體平面線；緊固夾具旋轉被標定測密度計和標準密度計，使得它們的刻線旋轉到攝像機可視面，然后由控制裝置指令緊固夾具以非常緩慢的速度松開，密度計應不發生旋轉，此時密度計懸浮在液體中；這時控制裝置通過自編軟件尋找到被標定測密度計和標準密度計上的若干條長刻度線，并能尋找到刻度線上較長或粗的整數標線，計算出整數標線與液體平面線的實際格數。本發明采用攝像機代替人眼，用控制裝置將圖像處理后得到密度計的示值，準確方便，無人為誤差，對計量準確性傳遞有著非常重要的意義。
【專利說明】浮子式密度計刻度標定裝置及其標定方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及計量【技術領域】，尤其涉及一種浮子式密度計刻度標定裝置及其標定方法。
【背景技術】
[0002]浮子式密度計基于浮力阿基米德原理制成的，由于物體在流體內受到的浮力與流體密度有關，流體密度越大則浮力越大。如果規定被測樣品的溫度(例如規定25°C)，則儀器也可以用比重數值作為刻度值，來讀取被測流體的密度。這類儀器中最簡單的是目測浮子式玻璃比重計。
[0003]近年來，隨著技術的發展，出現的密度計種類非常多，例如數顯電子密度計、靜壓式密度計、振動式密度計和放射性同位素密度計等。但這些密度計均由于結構復雜，測量成本高昂等原因，難以大規模推廣應用；它們始終無法取代浮子式密度計的地位。
[0004]浮子式密度計雖然具有結構原理簡單、測量方便等優點，但它也有一定缺陷，尤其表現在刻度標定和計量讀取方面；這在浮子式密度計標準制造上問題尤其突出。設定一個標準浮子式密度計后，按照此標準浮子式密度計制造的密度計無論是體積還是質量均與標準不同，因此需要對比此標準浮子式密度計刻度對新制造的密度計標定刻度，但是，目前的刻度標定需要肉眼進行觀察劃線，極容易造成誤差；
[0005]在計量讀取方面，其過程是，在一個容器內裝入標準比重的液體，緩慢放入密度計，待密度計穩定后，讀出密度計與液體水平面上的刻線示值，經過示值與標準液體的比較，得出其差值；整個過程，人眼要平視密度計，且密度計不能浮動；由于不同比重的液體表面張力不同，在密度計的刻線上會有弧線，人眼觀察會有視覺誤差，這樣會與實際值有差別。
[0006]由于浮子式密度計的測定過程中，刻度讀取和標定還需要人眼參與，自動化程度很低，極易導致測量誤差；這在日常物質交接時有重要意義，以石油密度計為量，一支密度計的測量示值相差0.0lg，若接收I萬噸油，則可相差非常巨大，因此對密度計示值的讀取和標定有著非常重要的意義。
[0007]因此，如何有效降低浮子式密度計的測定過程中的標定讀取誤差，提高密度計標定的自動化和智能化水平，對生產標準化的浮子式密度計還是測量實際都具有重要意義。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是提供一種浮子式密度計刻度標定裝置及其標定方法，它采用攝像機代替人眼，用控制裝置將圖像處理后得到密度計的示值，準確方便，無人為誤差，對計量準確性傳遞有著非常重要的意義。
[0009]本發明是這樣實現的，它包括容器、被標定測密度計和標準密度計，其特征在于，它還包括用于夾持被標定測密度計和標準密度計的緊固夾具、控制裝置、攝像機以及與攝像機相連的攝像機位置調節裝置，攝像機與攝像機位置調節裝置均連接于控制裝置；所述被標定測密度計和標準密度計均漂浮在容器內的標準密度液中；所述緊固夾具通過控制裝置電動控制。
[0010]所述控制裝置具有通過攝像機拍攝的畫面識別液體平面線和刻度線的識別模塊，還包括計算上述線條距離的計算模塊。
[0011]所述緊固夾具包括光電測距裝置、導向滑塊、彈性夾、彈性墊塊、橫拉板、縱連接板、步進電機以及連接在步進電機輸出端的傳動絲桿，所述兩塊并行的橫拉板通過位于其端部的導向滑塊與縱連接板滑動連接，兩塊橫拉板的相對位置上分別固定有用于測量兩塊橫拉板起始距離的光電測距裝置，兩塊橫拉板內側面的相對位置上分別固定有若干個彈性夾，位于其中一個橫拉板上的彈性夾內側設有彈性墊塊；步進電機通過傳動絲桿與橫拉板螺紋傳動。
[0012]優選的是:所述步進電機和光電測距裝置均與控制裝置相連。所述彈性夾的夾持面為V字形結構，所述彈性墊塊位于V字形結構內。
[0013]一種浮子式密度計刻度標定方法，它包括以下步驟:
[0014](I)將標準密度計和若干個被標定測密度計一起放到盛有標準密度液的容器中，使標準密度計和被標定測密度計處于靜止漂浮狀態；
[0015](2)控制裝置控制攝像機位置調節裝置調節攝像機的位置，使得攝像機與液體平面線平齊，此時攝像機拍攝到的液體平面線圖像經過控制裝置記錄存儲；
[0016](3)通過緊固夾具夾持被標定測密度計和標準密度計，并旋轉使被標定測密度計和標準密度計上的刻度線正對攝像機，然后通過控制裝置控制緊固夾具緩緩松開，此時被標定測密度計和標準密度計應不發生旋轉；
[0017](4)調節攝像機的位置，使攝像機的鏡頭從標準密度計和被標定測密度計的刻度線下側拍攝，在拍攝時，攝像機的鏡頭水平線與刻度線水平線的夾角為I?8度；通過控制裝置控制攝像機位置調節裝置，依次拍攝標準密度計和被標定測密度計的刻度線圖像，并將拍攝到的刻度線圖像經過控制裝置記錄存儲；
[0018](5)通過步驟(2)和步驟(4)拍攝到的液體平面線圖像和刻度線圖像，控制裝置計算出液體平面線和刻度線的距離，根據已知的標準密度計刻度數據和標準密度液，計算出被標定測密度計對用刻度線需要標定的準確數值。
[0019]本發明的有益效果為:本發明將傳統人眼觀察密度計在液面的刻線，改為由攝像機替代人眼，自動觀察刻線及自動保存圖像，使檢定過程自動化。它能自動將密度計的圖像攝入到控制裝置的視頻卡中，經過軟件分析自動找到密度計中的若干刻線，計算出密度值，得到被測密度計的差值，從而完成密度計的標定，它使計量更準確(無人為誤差)；它還具有刻度線標定準確，標定效率高的優點，還減輕了人工的勞動強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的浮子式密度計刻度標定裝置的結構示意圖。
[0021]圖2為本發明浮子式密度計刻度測量示意圖。
[0022]圖3為本發明緊固夾具與密度計松開時的結構俯視圖。
[0023]圖4為本發明緊固夾具與密度計夾緊時的結構俯視圖。
[0024]圖5為本發明緊固夾具的結構側視圖。
[0025]在圖中，1、容器2、標準密度計3、被標定測密度計4、緊固夾具5、攝像機6、標準密度液7、控制裝置8、攝像機位置調節裝置。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步說明。
[0027]如圖1所示，本發明是這樣實現的，它包括容器1、被標定測密度計3和標準密度計2，它還包括用于夾持被標定測密度計3和標準密度計2的緊固夾具4、控制裝置7、攝像機5以及與攝像機相連的攝像機位置調節裝置8，攝像機5與攝像機位置調節裝置8均連接于控制裝置7 ;所述被標定測密度計3和標準密度計2均漂浮在容器內的標準密度液6中；所述緊固夾具4通過控制裝置7電動控制。所述控制裝置7具有通過攝像機7拍攝的畫面識別液體平面線和刻度線的識別模塊，還包括計算上述線條距離的計算模塊。
[0028]所述緊固夾具4具有以非常緩慢的速度松開，使密度計懸浮在液體中，使密度計應不發生旋轉的效果。
[0029]如圖3、圖4和圖5所示，緊固夾具4的主要結構是:它包括光電測距裝置48、導向滑塊41、彈性夾44、彈性墊塊46、橫拉板45、縱連接板47、步進電機43以及連接在步進電機43輸出端的傳動絲桿42，所述兩塊并行的橫拉板45通過位于其端部的導向滑塊41與縱連接板47滑動連接，兩塊橫拉板45的相對位置上分別固定有用于測量兩塊橫拉板45起始距離的光電測距裝置48，兩塊橫拉板45內側面的相對位置上分別固定有若干個彈性夾44，位于其中一個橫拉板45上的彈性夾44內側設有彈性墊塊46 ;步進電機43通過傳動絲桿42與橫拉板45螺紋傳動。
[0030]優選的是:所述步進電機43和光電測距裝置48均與控制裝置7相連。所述彈性夾44的夾持面為V字形結構，所述彈性墊塊46位于V字形結構內。在彈性夾44移動相互貼合時，彈性夾44夾持密度計，在彈性墊塊46的緩沖作用下，使得彈性夾44與密度計接觸為線性，并具有很好的密縫性能。
[0031]彈性夾44固定在橫拉板45上，控制裝置7啟動步進電機43進行驅動，步進電機43帶動傳動絲桿42旋轉，傳動絲桿42帶動與其螺紋傳動連接的兩個橫拉板45相向滑動，此時控制裝置7根據光電測距裝置48測量兩個橫拉板45的起始距離和運動距離，當彈性夾44與密度計開始接觸時，控制步進電機43的轉速，使得彈性夾44線性密封夾持密度計；夾緊過程中，密度計被夾在彈性夾44的V字形導槽中間，且由彈性墊塊46緩沖壓緊力。彈性夾厚度僅為0.5mm，形成線密封。幾乎不會對密度計的測量造成影響。
[0032]在松開密度計時，與上述過程相反，在傳動絲桿42的帶動下，兩個橫拉板45動作相同，橫拉板45上的彈性夾44的側壁可以同時與密度計脫離接觸，避免發生密度計發生旋轉。
[0033]其中，容器I可采用水槽，緊固夾具4可以根據需要標定的密度計數量設置彈性夾的個數浮子式密度計刻度標定裝置的標定方法，它包括以下步驟:
[0034](I)將標準密度計2和若干個被標定測密度計3 —起放到盛有標準密度液6的容器I中，使標準密度計2和被標定測密度計3處于靜止漂浮狀態；
[0035](2)控制裝置7控制攝像機位置調節裝置8調節攝像機5的位置，使得攝像機5與液體平面線平齊，此時攝像機5拍攝到的液體平面線圖像經過控制裝置7記錄存儲；
[0036](3)通過緊固夾具4夾持被標定測密度計3和標準密度計2，并旋轉使被標定測密度計3和標準密度計2上的刻度線正對攝像機5，然后通過控制裝置7控制緊固夾具4緩緩松開，此時被標定測密度計3和標準密度計2應不發生旋轉；
[0037](4)調節攝像機5的位置，使攝像機5的鏡頭從標準密度計2和被標定測密度計3的刻度線下側拍攝，在拍攝時，攝像機5的鏡頭水平線與刻度線水平線的夾角為I?8度；通過控制裝置7控制攝像機位置調節裝置8，依次拍攝標準密度計2和被標定測密度計3的刻度線圖像，并將拍攝到的刻度線圖像經過控制裝置7記錄存儲；
[0038](5)通過步驟(2)和步驟(4)拍攝到的液體平面線圖像和刻度線圖像，控制裝置7計算出液體平面線和刻度線的距離，根據已知的標準密度計刻度數據和標準密度液，計算出被標定測密度計對用刻度線需要標定的準確數值。
[0039]下面結合附圖和實施例詳細闡述標定過程。
[0040]將被標定測密度計3和標準密度計2放入盛有標準密度液6的容積I中；控制裝置指令攝像機5尋找到液體平面線；緊固夾具4旋轉被標定測密度計3和標準密度計2，使得它們的刻線旋轉到攝像機可視面，然后由控制裝置指令緊固夾具4以非常緩慢的速度松開，密度計應不發生旋轉，此時密度計懸浮在液體中；這時控制裝置通過自編軟件尋找到被標定測密度計3和標準密度計2上的若干條長刻度線，并能尋找到刻度線上較長或粗的整數標線，計算出整數標線與液體平面線的實際格數，得到密度計在水平面線上精確值如圖2所示，其計算過程舉例為:若長刻度線是1.000，每格分度值是0.01，則長刻度線到液體水平面線3.x(x由控制裝置分析得出)，則水平面線是1.003x。
[0041]本發明的攝像機以I?8度的傾角，從下往上觀察密度計的刻線，避免了液體張力對讀數的影響，并且密度計在水平面的位置有一漩渦，根據漩渦我們確定密度計的刻線位置，準確拍攝刻度值的位置。
【權利要求】
1.一種浮子式密度計刻度標定裝置，它包括容器、被標定測密度計和標準密度計，其特征在于，它還包括用于夾持被標定測密度計和標準密度計的緊固夾具、控制裝置、攝像機以及與攝像機相連的攝像機位置調節裝置，攝像機與攝像機位置調節裝置均連接于控制裝置；所述被標定測密度計和標準密度計均漂浮在容器內的標準密度液中；所述緊固夾具通過控制裝置電動控制。
2.如權利要求1所述的浮子式密度計刻度標定裝置，其特征在于，所述控制裝置具有通過攝像機拍攝的畫面識別液體平面線和刻度線的識別模塊，還包括計算上述線條距離的計算模塊。
3.如權利要求1所述的浮子式密度計刻度標定裝置，其特征在于，所述緊固夾具包括光電測距裝置、導向滑塊、彈性夾、彈性墊塊、橫拉板、縱連接板、步進電機以及連接在步進電機輸出端的傳動絲桿，所述兩塊并行的橫拉板通過位于其端部的導向滑塊與縱連接板滑動連接，兩塊橫拉板的相對位置上分別固定有用于測量兩塊橫拉板起始距離的光電測距裝置，兩塊橫拉板內側面的相對位置上分別固定有若干個彈性夾，位于其中一個橫拉板上的彈性夾內側設有彈性墊塊；步進電機通過傳動絲桿與橫拉板螺紋傳動。
4.如權利要求1至3任意一項所述的浮子式密度計刻度標定裝置，其特征在于，所述步進電機和光電測距裝置均與控制裝置相連。
5.如權利要求1至3任意一項所述的浮子式密度計刻度標定裝置，其特征在于，所述彈性夾的夾持面為V字形結構，所述彈性墊塊位于V字形結構內。
6.一種浮子式密度計刻度標定方法，其特征在于，所述標定方法包括以下步驟: (1)將標準密度計和若干個被標定測密度計一起放到盛有標準密度液的容器中，使標準密度計和被標定測密度計處于靜止漂浮狀態； (2)控制裝置控制攝像機位置調節裝置調節攝像機的位置，使得攝像機與液體平面線平齊，此時攝像機拍攝到的液體平面線圖像經過控制裝置記錄存儲； (3)通過緊固夾具夾持被標定測密度計和標準密度計，并旋轉使被標定測密度計和標準密度計上的刻度線正對攝像機，然后通過控制裝置控制緊固夾具緩緩松開，此時被標定測密度計和標準密度計應不發生旋轉； (4)調節攝像機的位置，使攝像機的鏡頭從標準密度計和被標定測密度計的刻度線下側拍攝，在拍攝時，攝像機的鏡頭水平線與刻度線水平線的夾角為I?8度；通過控制裝置控制攝像機位置調節裝置，依次拍攝標準密度計和被標定測密度計的刻度線圖像，并將拍攝到的刻度線圖像經過控制裝置記錄存儲； (5)通過步驟(2)和步驟(4)拍攝到的液體平面線圖像和刻度線圖像，控制裝置計算出液體平面線和刻度線的距離，根據已知的標準密度計刻度數據和標準密度液，計算出被標定測密度計對用刻度線需要標定的準確數值。
【文檔編號】G01N9/08GK104198330SQ201410426174
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2014年8月26日
【發明者】沈玉明, 李洪彬, 李祖祥, 李紅麗 申請人:深圳市湘津石儀器有限公司, 津市市石油化工儀器有限公司
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