СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В ГИДРОСТАТИЧЕСКОМ НИВЕЛИРЕ Российский патент 2019 года по МПК G01C5/04 G01F23/00 

Изобретение относится к области измерительной техники, связанной с контролем высотного положения узлов сооружения.

Известен гидростатический нивелир, содержащий систему сообщающихся сосудов, устанавливаемых на контролируемых узлах сооружения, наполненных жидкостью, уровень которой, устанавливаемый горизонтально, служит основой для измерений. Известны способы, основанные на визуальном, визуально-контактном, электрическом, фотоэлектрическом и других способах измерения уровня жидкости в сосудах гидростатического нивелира [1].

Недостатком известных способов измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире является то, что в них не учитывается влияние на результаты измерений наклона сосуда от вертикального положения.

Наиболее близким к заявленному по совокупности признаков (прототипом) является способ измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире, основанный на компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале, формируемом видеодатчиком, установленным на сосуде гидростатического нивелира, с вычислениями по формуле [2]:

где С - константа, определяемая на основе калибровочных измерений, мм/пиксель;

R - радиус вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, пиксель.

При наклоне сосуда от вертикального положения удлиняется путь световых лучей от источников света до фотоприемника с отражением от поверхности жидкости, что служит источником погрешности измерений. В то же время центр вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, смещается пропорционально наклону сосуда, что позволяет учитывать наклон сосуда при измерении уровня жидкости в гидростатическом нивелире.

Прототипу свойственен тот же недостаток, что и известным способам.

Цели изобретения состоит в устранении недостатков, присущих известным способам и прототипу, для чего в соответствии с изобретением и в отличие от прототипа вычисление уровня жидкости в гидростатическом нивелире выполняются с учетом наклона сосуда по формуле, мм:

где С - константа, определяемая на основе калибровочных измерений, мм/пиксель;

L - смещение центра вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, при наклоне сосуда, пиксель;

R_вд - радиус окружности, на которой установлены источники света в видеодатчике, мм;

R - радиус вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, дискрет.

Уровень жидкости вычисляется следующим образом:

- вычисляются координаты центров изображений источников света в видеокадре, пиксель;

- вычисляются координаты центра и радиус вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, пиксель;

- вычисляется смещение центра вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, от положения, принимаемого при вертикальном положении сосуда, пиксель;

- вычисляется искомый уровень жидкости в гидростатическом нивелире с учетом наклона сосуда, мм.

При С=25000 мм/пиксель, R_вд=50 мм и R=200пиксель погрешность Δh измерения уровня жидкости h при наклоне сосуда на угол ϕ, приводящем к смещению L центра вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, по результатам компьютерного моделирования составляет:

Как следует из результатов компьютерного моделирования, при необходимости выполнения измерений с погрешностью не более 0,5 мм необходимость учета влияния наклона сосуда на точность измерений очевидна.

Изобретение относится к области измерительной техники. Способ измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире основан на компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале, формируемом видеодатчиком, установленным на сосуде гидростатического нивелира. Уровень жидкости вычисляется с учетом наклона сосуда. Техническим результатом является повышение точности видеоизмерений. 1 табл.

Способ измерения уровня жидкости в гидростатическом нивелире, основанный на компьютерной обработке изображений источников света в телевизионном видеосигнале, формируемом видеодатчиком, установленным на сосуде гидростатического нивелира, отличающийся тем, что уровень жидкости вычисляется с учетом наклона сосуда по формуле:

,

где С - константа, определяемая на основе калибровочных измерений, мм/пиксель;

L - смещение центра вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, от положения, принимаемого при вертикальном положении сосуда гидростатического нивелира, пиксель;

R_вд - радиус окружности, на которой установлены источники света в видеодатчике, мм;

R - радиус вероятнейшей окружности, на которой располагаются изображения источников света в видеокадре, пиксель.