Видеоизмеритель уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира

Использование: измерительная техника на основе видеоизмерений. Видеоизмеритель уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира, содержащий в качестве фотоприемника телекамеру с объективом, ПЗС-матрицей и электронным узлом, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, и точечные источники света, установленные на окружности вокруг объектива телекамеры и оптически связанные через измеряемый уровень жидкости с телекамерой. Кроме того, устройство дополнительно содержит трубку в форме усеченного конуса, установленную внутри сосуда, и фильтр, закрепленный на нижнем узком торце трубки, пропускающий жидкость и не пропускающий примеси на поверхность жидкости внутри трубки, верхний широкий торец которой обращен к объективу и находится выше поверхности жидкости в сосуде, а нижний узкий торец и фильтр погружены в жидкость в сосуде. Техническим результатом является повышение точности видеоизмерений. 1 ил.

 

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с контролем высотных положений узлов сооружения.

Известен гидростатический нивелир, содержащий сообщающиеся сосуды, в которых уровень жидкости устанавливается горизонтально (перпендикулярно направлению силы тяжести) и служит основой для измерений высотных положений узлов сооружения, на которых установлены сосуды. Известны устройства для измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира, основанные на визуальном, визуально-контактном, электрическом, фотоэлектрическом и других методах [1].

Аналогами видеоизмерителя уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира служат отсчетные устройства, основанные на методе видеоизмерений - компьютерной обработке изображения наблюдаемого объекта в стандартном телевизионном видеосигнале. В качестве фотоприемника они содержат телекамеру с объективом, ПЗС-матрицей и электронным узлом, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, и источники света, оптически связанные с телекамерой через измеряемый уровень жидкости в сосуде [2].

Аналогам свойственны следующие недостатки:

- примеси, плавающие на поверхности жидкости в сосуде, искажают отраженные от нее изображения источников света, что снижает точность измерений;

- свет, отраженный от внутренней поверхности сосуда, попадая в объектив телекамеры, также снижает точность измерений.

Прототипом видеоизмерителя уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира служит отсчетное устройство гидростатического нивелира, содержащее в качестве фотоприемника телекамеру с объективом, ПЗС-матрицей и электронным узлом, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, и точечные источники света, установленные на окружности вокруг объектива телекамеры, оптически связанные с телекамерой через измеряемый уровень жидкости в сосуде [3].

Прототипу свойственны те же недостатки, что и аналогам.

Задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в устранении указанных, для чего в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа видеоизмеритель уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира, содержащий в качестве фотоприемника телекамеру с объективом, ПЗС-матрицей и электронным узлом, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, и точечные источники света, установленные на окружности вокруг объектива телекамеры и оптически связанные через измеряемый уровень жидкости с телекамерой, дополнительно содержит трубку в форме усеченного конуса, установленную внутри сосуда, и фильтр, закрепленный на нижнем узком торце трубки, пропускающий жидкость и не пропускающий примеси на поверхность жидкости внутри трубки, верхний широкий торец которой обращен к объективу и находится выше поверхности жидкости в сосуде, а нижний узкий торец и фильтр погружены в жидкость в сосуде, при этом выполняются соотношения:

D_Ш>D_ТИС+d_ТИС и (D_Ш/D_У)=(Н_МАКС/Н_МИН),

где D_Ш - диаметр широкого торца трубки, мм;

D_ТИС - диаметр окружности, на которой установлены точечные источники света вокруг объектива, мм;

d_ТИС - диаметр точечных источников света, мм;

D_Y - диаметр узкого торца трубки, мм;

Н_МАКС - максимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде, мм;

Н_МИН ^_ минимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде, мм.

Изобретение поясняется фиг. 1, на которой изображена телекамера с электронным узлом 1, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, ПЗС-матрицей 2 и объективом 3 и точечные источники света 4, установленные на окружности вокруг объектива 3, оптически связанные через измеряемый уровень жидкости 6 с телекамерой, а также трубка 5 в форме усеченного конуса, верхний широкий торец которой обращен к объективу 3, а нижний узкий торец, на котором закреплен фильтр 7, пропускающий жидкость и не пропускающий плавающие примеси на поверхность жидкости внутри трубки 5, погружен в жидкость в сосуде 8.

Работа видеоизмерителя уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира состоит в следующем.

Изображения точечных источников света 4, отраженные от поверхности жидкости внутри трубки 5, уровень 6 которой измеряется, объективом 3 проецируются на ПЗС-матрицу 2 и в электронном узле 1 формируется стандартный телевизионный видеосигнал, содержащий изображения 9, расположенные на окружности в видеокадре 10, радиус которой обратно пропорционален измеряемому уровню жидкости, что служит основой для видеоизмерений.

Цель изобретения достигается тем, что:

- фильтр 7 пропускает жидкость и не пропускает примеси, плавающие на поверхности жидкости внутри трубки 5, что исключает искажения изображений 9 в видеокадре 10, повышая точность видеоизмерений;

- коническая форма внутренней поверхности трубки 5 рассеивает отраженный от нее света, предотвращая его попадание в объектив 3, что также повышает точность видеоизмерений.

Источники информации

1. Васютинский И.Ю. Гидростатическое нивелирование. М.: Недра, 1976.

2. Буюкян С.П. Видеоизмерительные системы - М.: МИИГАиК, 2008. - 72 с.

3. Буюкян С.П., Рязанцев Г.Е. Отсчетное устройство гидростатического нивелира. - Патент на изобретение RU №2112922. - Бюл. №16, 1998.

Видеоизмеритель уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира, содержащий в качестве фотоприемника телекамеру с объективом, ПЗС-матрицей и электронным узлом, формирующим стандартный телевизионный видеосигнал, и точечные источники света, установленные на окружности вокруг объектива телекамеры и оптически связанные через измеряемый уровень жидкости с телекамерой, отличающийся тем, что дополнительно содержит трубку в форме усеченного конуса, установленную внутри сосуда, и фильтр, закрепленный на нижнем узком торце трубки, пропускающий жидкость и не пропускающий примеси на поверхность жидкости внутри трубки, верхний широкий торец которой обращен к объективу и находится выше поверхности жидкости в сосуде, а нижний узкий торец и фильтр погружены в жидкость в сосуде, при этом выполняются соотношения:

D_Ш>D_ТИС+d_ТИС и (D_Ш/D_У)=(H_МАКС/H_МИН),

где D_Ш - диаметр широкого торца трубки, мм;

D_ТИС - диаметр окружности, на которой установлены точечные источники света вокруг объектива, мм;

d_ТИС - диаметр точечных источников света, мм;

D_У - диаметр узкого торца трубки, мм;

H_МАКС - максимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде, мм;

H_МИН - минимальный измеряемый уровень жидкости в сосуде, мм.