(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210522272.2 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 南通市海视光电有限公司 地址 226000 江苏省南 通市港闸区新康路 33号68幢 (72)发明人 黄俊杰　沈鸿飞　陈栋飞　龚卫东　 韩胜平　 (74)专利代理 机构 南通云创慧泉专利代理事务 所(普通合伙) 32585 专利代理师 邵永永 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 5/00(2006.01)G06T 7/70(2017.01) G06T 7/80(2017.01) (54)发明名称 一种用于化工界面检测的视觉界面仪及其 检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于化工界面检测的视 觉界面仪， 包括前端的检测主机， 检测主机后端 连接梯形视镜罩壳， 梯形视镜罩壳后端连接转接 罩壳， 视镜包围钣金、 转接罩壳后端设有视镜本 体， 视镜本体后端设有防爆光源， 视镜本体与转 接罩壳和防爆光源之间均设有视镜包围钣金； 本 发明的优点是： 通过视觉传感器采集视镜界面图 片， 在嵌入式边缘端进行视觉特征提取计算， 将 界面的视觉信号转换标准的工业控制信号并实 时输出， 同时输出实时视频流， 整个装置性能稳 定、 可靠性高、 延迟低， 核心 原件不易损坏。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114910478 A 2022.08.16 CN 114910478 A 1.一种用于化工界面检测的视觉界面仪， 包括前端的检测主机(1)， 其特征在于： 所述 检测主机(1)后端连接梯形视镜罩壳(2)， 所述梯形视镜罩壳(2)后端连接转接罩壳(3)， 视 镜包围钣金(4)、 所述转接罩壳(3)后端设有视镜本体(5)， 所述视镜本体(5)后端设有防爆 光源(6)， 所述视 镜本体(5)与转接罩壳(3)和防爆光源(6)之间均设有视 镜包围钣金(4)。 2.根据权利要求1所述的一种用于化工界面检测的视觉界面仪， 其特征在于： 所述检测 主机(1)包含视觉传感器和嵌入式边缘设备， 所述嵌入式边缘设备中设有界面检测算法模 块、 视频编码模块和信号处 理模块。 3.一种用于化工界面检测的视 觉界面仪的检测方法， 其特 征在于： 步骤如下： A、 将检测主机(1)前端对准界面， 检测主机(1)中的视觉传感器获取由防爆光源(6)的 补光灯进 行补光后形成管道视镜液相原始YUV图像， 并将 YUV格式的图像数据传输到嵌入式 边缘设备中； B、 嵌入式边缘设备中的界面检测算法模块将YUV格式的图像数据转换为界面位置数 据， 并通过RS485、 网口或者电流环传输 到外部控制系统； C、 嵌入式边缘设备中的视频编码模块将图像数据和界面位置数据编码， 通过网口将视 频流传输 到显示终端。 4.根据权利要求3所述的一种用于化工界面检测的视觉界面仪的检测方法， 其特征在 于： 所述步骤A中， 补光灯采用特定光谱的光源进行补光。 5.根据权利要求3所述的一种用于化工界面检测的视觉界面仪的检测方法， 其特征在 于： 所述步骤B中将YUV格式的图像数据转换为界面 位置数据的具体步骤为： a、 检测区域标定， 在视 觉传感器获取的管道视 镜图像上选择要测量的矩形区域； b、 亮度响应值数组获取， 在矩形检测区域的图像 中从下到上计算每一行的亮度均值或 中值， 并按序存 入一维数组中； c、 亮度响应值数组降噪平 滑， 对亮度响应值 一维数组进行中值滤波平 滑， 完成降噪； d、 亮度响应值梯度计算， 按照设置的步长计算界面每一行亮度变化方向及变化率， 存 入响应值梯度数组； e、 搜索界面在检测框中的行位置， 在响应值梯度数组中搜索最大负值， 将最大负梯度 的索作为 为界面在检测框中的行位置 。 6.根据权利要求3所述的一种用于化工界面检测的视觉界面仪的检测方法， 其特征在 于： 所述步骤C中， 对采集的图像进行算法处理后得到当前界面的状态和位置信息， 并叠加 到视频流原始数据中， 使得在监控端能够直观的看到界面的状态和位置信息， 同时通过信 号处理模块输出工业检测信号， 通过Modbus  RTU和Modbus  TCP的通信方式将 视频流传输到 显示终端。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114910478 A 2一种用于化工界面检测的视觉界面仪 及其检测方 法 技术领域 [0001]本发明属于化工检测技术领域， 具体涉及 一种用于化工界面检测的视觉界面仪及 其检测方法。 背景技术 [0002]在化工生产的物料分离过程中， 化工原料在生产设备中不断的进行化学反应， 再 经过特定的工艺(萃 取、 蒸馏等)后形成的轻、 中间层和重相三种状态的物料， 最 终三种状态 的物料分别放置到不同的容器。 化工界面则是指轻相与中间层间、 轻相与重相之 间、 中间层 与重相的交接部分形成的界面。 在化工生产高度自动化的今天， 化工界面检测环节仍然是 一个痛点问题， 得不到准确的界面 位置， 就无法实现该工艺物料分离的自动化控制。 [0003]现有的处 理方式主 要有人工检测 和仪表检测两类： [0004]在出料端安装玻璃管道视镜， 通过人工观察界面的位置并采取相应操作。 该方式 对操作人员要求较高， 需要长时间的观察玻璃管道视镜内界面的位置， 视觉疲劳导致错过 界面的情况也是时有发生， 尤其是在界面上下两种物料颜色相似时更是无法判断当前界面 是在上方还是下方， 从而造成物料的浪费和经济损失。 有些化工厂生产 环境危险性较高， 原 料含有毒素， 不适合操作人员长时间在现场进行观察。 [0005]传统的检测仪表主要有超声检测仪、 电导率仪和质量流量计。 这三种仪表都需要 直接与物料进行接触， 容易造成仪表接触部分的腐蚀， 导致测量精度的下降， 甚至仪表失 效。 由于是接触式的检测， 对物料中的物质有一定的要求， 因为大的颗粒或浓稠的物料会破 环仪表检测探头部分。 传统的检测仪表普遍存在一定的检测延迟， 不适用于实时性要求高 的场景。 另外比较重要的是传统仪表只能输出工业控制信号， 无法输出能表达管道内部的 物料状态视频流。 传统检测仪表存在使用场景受限、 延迟高、 不 直观、 易损耗的缺 点。 发明内容 [0006]本发明的目的在于克服上述局限， 提供一种通过视觉传感器采集视镜界面图片， 在嵌入式边缘端进行视觉特征提取计算， 将界面的视觉信号转换标准的工业控制 信号并实 时输出， 同时输出实时视频流的用于化工界面检测的视 觉界面仪 。 [0007]本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种用于化工界面检测的视觉界面仪， 包括前端的检测主机， 检测主机后端连接梯形视镜罩壳， 梯形视镜罩壳后端连接转接罩壳， 视镜包围钣 金、 转接罩壳后端设有视镜本体， 视镜本体后端设有防爆光源， 视镜本体与转接 罩壳和防爆光源之间均设有视 镜包围钣金。 [0008]优选的是， 检测主机包含视觉传感器和嵌入式边缘设备， 视觉传感器用于获取界 面检测算法模块所需的原始图像， 嵌入式边缘设备中设有界面检测算法模块、 视频编码模 块和信号处 理模块。 [0009]一种用于化工界面检测的视 觉界面仪的检测方法， 步骤如下： [0010]A、 将检测主机前端对准界面， 检测主机中的视觉传感器获取由防爆光源的补光灯说　明　书 1/4 页 3 CN 114910478 A 3