基于机器视觉的饮水机取水杯液位检测系统开发研究

发布时间：2020-05-16 21:22

【摘要】：在中国制造2025背景下,家电行业向数字化、信息化、智能化转型升级。本文所述液位检测系统在饮水机原有功能基础上,采用机器视觉液位检测方法,实现取水杯自动加水、杯满停水功能,提供更加便捷的取水方式。系统可在常见立式与台式饮水机上应用,适应高度75毫米至150毫米之间透明与非透明材质取水杯。主要研究内容如下:1.在对液位检测系统研究现状进行充分调研前提下,借鉴其中可行解决方案,并依据系统功能要求及相关指标,完成对饮水机取水杯液位检测系统整体设计与硬件选型。2.针对基于机器视觉的饮水机取水杯液位检测系统所用关键技术,将系统算法分为四部分:取水杯区域信息提取、取水杯放置检测、液面特征提取与液位检测控制算法。并分别进行深入研究。针对取水杯区域信息提取需求,对图像滤波、边缘检测、阈值分割、Hough变换及其改进算法与直接搜索算法进行讨论;针对取水杯放置检测需求,提出一种帧间差法与背景差法相结合的解决方案,进行自适应背景更新,应对光照环境变化;针对液面特征提取需求,使用背景差法与直方图均衡化增强液面对比度;针对根据当前液位高度控制饮水机在加水状态、停水状态间切换需求,依据液位处于加水状态与停水状态不同特征提出动态检测与静态检测相结合的液位检测控制算法。3.叙述饮水机取水杯液位检测系统总体结构及实际安装方式,详细分析系统硬件与软件构成。通过对高,中,低,透明与非透明六支典型取水杯进行测试,观察软件各部分算法实验结果并分析系统性能与适应性。实验结果表明本文所设计液位检测装置可适应对常用取水杯液位检测,具有较高应用价值。本文所述液位检测系统创新的将机器视觉技术应用在饮水机平台液位检测系统中,通过将图像传感器所采集图像经各步骤算法处理后获取液位高度信息,进而控制饮水机开水与停水状态。并在进行理论分析后,通过实验验证了液位检测系统可行性。系统为饮水机赋予智能化,并对新一代饮水机取水方式进行了重新定义。
【图文】：

图 1-1 台式与立式饮水机液位检测系统经改造后可在台式与立式饮水机平台上应用饮用安全性考虑需使用非接触式检测；应考虑需实现实时检测，不能出现取水杯加水溢出情况；同类型取水杯，如大体可分为高，中，低，透明与非透明水杯不同摆放位置，液位检测系统需具有一定的自适应性用液位检测方案为使用超声波对液位高度进行测量，但在生装置射出后为放射状，在远距离处检测面大，因此在窄位检测易受杯壁干扰，导致检测不准确。因此需要使用基基于机器视觉的液位检测方案通过分析图像中取水杯与液取水杯杯口高度，由此实现饮水机自动接水、水满自动停对高，，中，低，透明与非透明各类取水杯在左，中，右三

第二章 液位检测系统总体设计与选型相关分析处理。因此，图像采集方案选择效果。下面对图像采集方案中图像传感器型图像获取，主要分为两种不同的成像方式 CMOS(Complementary Metal-oxide Semi 2-3 所示，其中左边为 CCD 传感器，右将光能转化为电信号。不同在于其信号转研究。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM925.5;TP212.9;TP391.41

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本文编号：2667349