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1、1图像分析式玻璃液位 仪使用 说 明新型建材工业杭州 设计 研究院 图像公司联系人：楼惠群电话：130189394722目 录 一、液面测量原理及系统组成 二、系统的使用条件 三、系统安装及调整 四、系统操作说明 五、系统的维护及故障查找3一、 液面测量原理及系统组成如果在熔窑一侧池壁砖的上沿开一个标志孔A，在熔窑另一侧通 过观察孔观察就可看到标志A和它通过玻璃液面反射的倒影A1，A与 A1以玻璃液面对称。如A到玻璃液面的距离为h，则A1与玻璃液面的 距离也为h。假如能够测出A与A1的距离（2h） ，则除以2即可得到液 面距标志的距离（h） 。本系统就是通过测量A与A1的距离来检测玻璃 液位高
2、低的。Ah玻璃液面hA1图象分析式玻璃液位仪就是一种利用摄象机摄取玻璃熔窑内标 志及倒影的图像, 由计算机图像处理后测出标志与倒影的距离，从 而得到液面到标志距离的装置。系统主要是由安装在熔窑边的摄像 探头部分, 以及安装在控制室内的计算机系统 (包括图像卡、D/A输 出卡等)组成。 摄像探头的作用是摄取熔窑另一侧标志及倒影的图 像,将其转变成视频号；图像卡的作用是采集图像（就是将视频信号 转换成以亮度值表示的数字图像信号） 。由于标志及倒影的亮度较周 围要小, 对应于采集的图像中相应位置的亮度数值就小, 因此计算 机就可根据亮度数值大小判断出标志及倒影的位置,从而测出液面高 度。例如我们调节
3、摄象机的镜头，使摄象机所能看到的垂直方向视 场范围为200mm，图像卡在采集摄象机输出的图像信号时是将每幅图 像均分成了500500个像素点，若计算机检测出标志和倒影在垂直方4 向上间隔300个像素点，则可算出标志与倒影的距离（2h）为 200(300/500)即120mm，那么液面距标志的距离就为60mm。D/A输出 卡的作用是将液面高度值(或控制投料机的信号)转换成420mA电流 信号输出。 二、系统的使用条件控制柜安装在控制室内，220V交流电源经UPS 或由仪表电源供 电。摄像机探头安装在熔窑侧墙上, 摄像机装在保护套内。保护套 通冷却水(压力1.5kg/cm2)，并且应保证不断水（至
4、少不能断水超 过5分钟） 。三、系统安装及调整 1、摄像机及保护套的安装调整在现场安装前，可先在实验室调整好摄象机的视场范围及清晰 度。镜头有前后两段可调节部分，后一段（靠近摄象机的一段）用 来调节视场范围大小，向摄象机方向回调则视场范围变大，反之变 小；前一段（离摄象机远的一段）用来调节图像的清晰度。视场范 围的大小可定为液面测量的量程乘以2加20mm，例如需要测量的量程 为90mm，则视场范围可定为200mm。假如现场摄象机到熔窑对面池壁 内侧距离为9米，则可在实验室内距摄象机9米远处竖一标尺，将摄 象机对准标尺然后调节清晰度和视场大小，直到监视器看到的标尺 最清晰并且在垂直方向上看到的最
5、大范围为200mm，这样摄象机的调 整即告完成，用螺丝锁定镜头位置。将调整好的摄象机及镜头装入保护套，安装时应注意将摄象机 的中心位置与保护套的中心位置对正。 然后到现场将摄像探头的水5 套通上水后安装到熔窑侧壁的支架上，将摄像机引出线连至现场接 线盒。在现场将接线盒上的视频输出连至监视器，调整探头高度及 角度，使熔窑对侧墙上的标志及倒影清晰可见。注意调整好的视场 应使标志及倒影的上、下不存在其他黑影，以免形成虚假信号干扰 计算机的测量。标志的实像位置应在靠近屏幕的上沿处，这样可使 测量范围大一些。在调整好探头位置后拆除现场监视器，然后将视 频信号连至控制室内计算机。 注意在现场调试时应断开计
6、算机与摄象机的连接，一方面是为了 防止现场调试时的故障损坏计算机，另一方面将计算机与现场监视 器并联也会使图像产生干扰。 2、液面测量柜的按装调试在计算机的内部只要将所有的卡（包括主板、显示卡、图像 卡和D/A输出卡）插在底板空余的插槽上即可。计算机后部的连线为： 显示卡输出接图像卡的输入（下面一插口） ，将图像卡的输出（上面 一插口）接显示器，视频信号接图像卡输入的第一路视频口 （video1口或红色的插口） ，D/A输出卡的上下两个插座分别为两路 输出（对于4-20mA输出，插座内接线9为正，7为负） 。连线完毕后开 机进入液面测量状态。计算机是以屏幕上的标尺位置为测量位置的， 观察此位置
7、是否合适。正确的位置应该是将标尺放在图像上标志及 倒影平整光滑且无其他黑影干扰的位置处，标尺的零点应该放在标 志的下边缘。若标尺位置不合适，可按“ESC”键进入参数设定状态， 再按照第四节介绍的方法移动标尺，使之落在合适的位置上，然后 再返回到液面测量状态。至此，系统调试结束。 注意: 平时不要左右改动坐标位置, 因为由此可能引起测量值的改 变。当摄像头位置有较大的变化后可重新调整坐标位置。四、系统操作说明6 系统开机后自动进入液面测量状态, 屏幕右面窗口显示液面到 标志距离的设定值、测量值、偏差值和输出值等参数,如图一所示。* 液面到标志距离 * 设定 = XX.X 毫米 测量 = XX.X
8、 毫米 偏差 = XX.X 毫米 输出 = XX.XX 毫安 图一 (1) 设定值是由工艺制定的液面距标志的距离。 (2) 测量值是液面到标志的实测距离。 (3) 偏差值是液面偏离设定值的距离,为: 设定-测量, 正偏差表示 液面偏高,负偏差表示液面偏低。 (4) 输出值为系统输出至DCS的电流值，4-20mA分别对应DCS接收的 最小和最大偏差值。 （当系统连至计算机DCS系统时液位仪以标准信 号输出，输出值对应于偏差，偏差为零时输出为12毫安,最大正偏差 时输出为20毫安,最大负偏差时输出为4毫安，其中电流所代表的偏 差范围可以用下面介绍的方法设定。 ）屏幕左面窗口显示熔窑内标志及倒影的实
9、际图像及标尺，为了 读数方便，屏幕上标尺的刻度已放大了一倍，因此只要直接读取标 志下沿与倒影上沿间的刻度数就是液面到标志的距离，单位为毫米。 此时若要修改参数可按“ESC”键，屏幕显示如图二所示的窗口。7 (1) 设定值：是由工艺制定的液面到标志的距离。 (2) 偏差报警上限: 是指偏差大于此值时偏差值将显示红色，并且 计算机发出报警信号。 (3) 偏差报警下限: 是指偏差小于此值时偏差值将显示红色，并且 计算机发出报警信号。 设定 = XX.XX 毫米 偏差报警上限 = +XX.XX 毫米 偏差报警下限 = -XX.XX 毫米 输入口令: 输出范围 = XX 毫米测点定位： 手/自动 距离修
10、正系数 = 1.28模式三 返回 图二 (4) 输入口令：图二中的后4项参数只有在此处输入口令后才能修改。 (5) 输出范围：是指输出电流4-20mA所对应的范围，如输出范围为 7毫米，则表示4mA对应于液面偏差为-7毫米，20mA对应于液面偏 差为+7毫米，12mA对应于液面偏差为0。所定的输出范围应与DCS所 接收的液面偏差范围一致。 (6) 测点定位: 计算机测量标志与倒影间的距离是在屏幕上标尺的 位置处,因此标尺应尽量选在标志清晰平整且无其他黑影干扰的位置。 标尺位置可用“” 、 “”键左右移动。 “” 、 “”键是用来选择8 标尺的零点，通常将标尺零点定在标志的下边沿。 (7) 距离
11、修正系数：是摄像机镜头与测量距离间的调整系数。如摄 象机在垂直方向上的视场范围为200mm，则修正该参数，使得屏幕上 标尺显示的刻度数为100mm即可，换句话说就是调整该参数，使得所 测的液面值和实际液面值一致即可。该参数在安装时已调整好，只 有在改变了摄象机镜头的放大倍数后才需修改该参数。 (8) 模式：为了避免图像上的某些干扰而引起测量误差，系统采用 了几种不同的测量算法，对应于不同的模式。一般选用“模式三” 比较稳定。 (9) 返回：是指回到图一所示的测量状态。在图二所示的窗口状态下若要修改某个数字参数,可用“” 、 “”键将光标移动到该参数处,然后按“SPACE”键进入修改状态， 再按
12、“09”数字键及小数点“.”输入新的数据，最后按 “Enter” 键确认。如要切换“手/自动”状态或改变测量“模式” ， 可用“” 、 “”键将光标移动到相应位置处,按“SPACE”键进行 切换，完成后按“Enter”键确认。如要改变标尺的位置，可用 “” 、 “”键将光标移动到“测点定位：”位置处, 然后 按“SPACE”键进入修改状态，再用“” 、 “”键左右移动标尺， 应将标尺放在图像清晰且无其他黑影干扰的位置处，用“” 、 “” 键改变零点位置，应将零点定位在标志的下沿位置处，在此状态下 还可用“F1”键左右压缩或恢复窗口图像，完成后按“Enter”键确 认。在修改完参数后将光标停在“
13、返回”位置上按“Enter”键回到 图一画面的测量状态。 上述(5)(8)参数只有在输入口令后方可修改。当系统由于液面偏差大于报警限而报警时可按“Enter”键消除 声音报警。9 注意：在参数修改状态下计算机是不测量液面的，因此在参数修 改完成后应及时返回到图一所示的测量状态。为使玻璃液面尽量平 稳，在操作时应注意以下几点： 1、当需要大范围赶液面或降液面时，在DCS上可切换到“手动” 状态，并在DCS键盘上手动调节投料速度，或者在“自动”状 态下通过逐步修改液面“设定”值（例如可每次改变0.5mm， 等稳定后再改变0.5mm）来升降液面。 2、如果要从“手动”状态切换到“自动”状态，应该在偏
14、差比 较小（一般可在偏差小于0.6mm） ，并且投料速度基本和拉引 量平衡时切换。五、系统的维护及故障查找 1、系统的维护为使系统可靠运行，必须保证摄像头保护套通水，摄像机位置 不要随意改动。系统线路不要随意插拔改动；不要随意修改系统的 参数。当摄像头位置左右有较大的变化后应重新调整标尺位置。该系统的正常运行依赖于摄象探头能摄到清晰稳定的图像，因 此当图像模糊或有异物阻挡在光路上时应及时处理。图像模糊主要 是由于探头前面的玻璃或镜头上结灰引起，可卸下擦干净后装上。 注意：如要擦镜头前面的灰尘，不必将摄象机从水套内取出，只需 打开水套前面的盖板擦一下镜头玻璃即可，如不是摄象机有故障， 一般尽量不
15、要将摄象机从水套内取出。如果光路上有异物阻挡，通 常是探头前面的小孔上结灰或瓷管前面有杂物，清除探头前面的小 孔上的结灰只要旋下探头前面的玻璃盖，用细铁丝通一下小孔即可， 要清除探头瓷管前面的杂物，也不必卸下探头。 2、故障查找10 (1) 整个屏幕无显示: 检查插头有无脱落，电源是否正常。若均正 常,可能是显示器或显示卡故障，可用更换法确定。 (2) 屏幕有字符显示, 但无摄像机过来的图像显示或图像显示异常: 可用监视器自摄像机端开始逐级察看图像。a、摄像机无信号输出: 检查摄像机连线有无脱落，电源有无 供给。若均正常，可能是摄像机故障。b、摄像机信号输出正常，但在控制室内接收不到正常信号，
16、则 可能是插头内线头脱落或传输线的故障。c、有正常信号送入计算机，在显示器上无正常图像显示，则可 能是图像卡的故障。 (3) 屏幕上有图像显示，但测量数据偏差很大: 可观察屏幕左边图 像上的2条细红线是否分别跟踪在标志下沿和倒影上沿位置处，如跟 踪正确，测量值应是正确的。如跟踪不正确，可观察摄象的图像上 是否有干扰，如果是电干扰引起，应检查线路的接触和接地是否有 问题，如果是因为图像上有其他黑影干扰引起，可检查摄象探头前 面是否有东西阻挡，玻璃是否脏了。(4) 测量及显示均正常，但无420mA信号输出：可检查D/A输出卡 插头内线头有无脱落,若无脱落,可能就是模拟输出卡的故障。(5) 计算机启动后无法进入测量
