一种智能注水装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种智能注水装置及方法，包括容器放置区、红外光源、红外图像传感器和控制器；其中，红外光源向容器放置区的台面和容器发射红外光束；红外图像传感器接收反射回的红外光束，计算出深度数据，形成深度信息平面图；控制器从深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓，确定出容器上缘最低点的深度h2；向容器注水，检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；在检测到h4‑h2≤设定阈值时，停止注水。本发明专利技术可以对容器的内腔高度实现有效测量，即便是不规则形状的容器，也能解决液体外溢的问题。

An Intelligent Water Injection Device and Method

The invention discloses an intelligent water injection device and method, including a container placement area, an infrared light source, an infrared image sensor and a controller; where an infrared light source emits an infrared beam to the table surface of the container placement area and the container; an infrared image sensor receives the reflected infrared beam, calculates the depth data, and forms a depth information plane chart; and a controller transmits an infrared beam from the depth information plane chart. The critical pixels which can form a closed curve are selected to form the contour of the upper edge of the container, and the depth H2 of the lowest point of the upper edge of the container is determined. Water is injected into the container to detect the dynamic and continuous change of depth data in the depth information plan, and the minimum value of depth data in the depth information plan is selected as the depth H4 of the liquid surface. When H4 H2 is detected to be below the set threshold, water injection is stopped. The invention can effectively measure the height of the inner chamber of the container, and can solve the problem of liquid overflow even if the container is irregular in shape.

【技术实现步骤摘要】
一种智能注水装置及方法
本专利技术属于注水设备
，具体地说，是涉及一种可以根据容器高度自动控制注水量的装置及注水控制方法。
技术介绍
在日常生活中，人们经常会遇到在使用杯子等容器在注水设备（例如饮水机等）上接水时，由于分心或者判断失误等原因，造成水溢出杯子，污染环境，浪费水资源的问题。为了解决这一生活中常见的问题，在目前的某些注水设备上增设了用于检测容器高度以及容器内液位高度的检测装置。例如，申请号为201610109448.6的中国专利申请，公开了一种智能自动注水系统及方法，如图1所示，包括一个红外发射器10、多个红外接收器12和一个超声传感器20。其中，红外发射器10和红外接收器12用于检测容器高度，呈相对设置的位置关系，中间预留出容器放置区域，多个红外接收器12从低到高依次排列。当容器30放置在红外发射器10与红外接收器12之间时，红外接收器12接收到的信号由于受到容器30的遮挡而发生变化，通过探测这种变化可判断出容器30的高度。超声传感器20用于探测容器30中的液面高度，设置在容器放置区域的正上方。当液面高度等于容器高度时，自动控制水龙头开关40关闭或控制提示设备50发出提示信号，以防止液体溢出容器30。现有注水设备所使用的上述检测装置存在以下弊端：1、在测量容器高度时，需要使用多个红外接收器，不但结构设计复杂，增加了设备的组装难度，而且红外接收器之间的距离决定了容器高度的测量精度，红外接收器使用的数量越多，容器高度的测量精度就越高，但相应地，设备的结构和组装就越复杂。因此，出于结构设计、产品成本等多方面考虑，红外接收器的使用数量不会太多，这就导致了容器高度的测量精度不会很高。2、受红外发射器和红外接收器布设方式的限制，现有的检测装置只能测量出从容器的外底到容器上缘的高度（即，容器的外高度），而无法测量出从容器的内底到容器上缘的高度（即，容器实际可容纳液体的内腔高度）。但不同的容器，其底厚是不同的，即便是外高度相同的容器，其内腔高度也不尽相同，因此，将容器的外高度与检测到的液面高度进行比较，来判断液体是否注满容器是不准确的，需要预设很大的余量，在液面高度与容器外高度相差较大时，就必须结束注水过程，这样虽然能够保证液体不外溢，但显然控制效果并不理想。3、现有的检测装置只能测量规则形状的容器的外高度，对于杯口呈斜面的不规则形状的容器，则只能测量出容器的最大高度，即，容器上缘的最高点距离容器外底的高度。若以此高度作为基准来确定注水高度，则很容易出现液体外溢的情况。4、为了实时地检测容器内的液位高度，超声波传感器必须在水龙头放水期间处于工作状态。由于超声波传感器位于容器的上方，水流注入容器的过程中，水流会遮挡超声波的传播路径，导致液位的测量精度大受影响，因此，不能完全杜绝液体外溢的现象。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种智能注水装置及方法，不仅可以对容器的内腔高度实现有效的测量，而且可以提高注水过程中液位检测的准确度。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术在一个方面提出了一种智能注水装置，包括容器放置区、出水管、红外光源、红外图像传感器和控制器；其中，所述容器放置区包括用于承载容器的台面以及位于所述台面上方且与所述台面呈相对位置关系的顶面；所述出水管用于向容器注水；所述红外光源安装在所述容器放置区的所述顶面，向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；所述红外图像传感器安装在所述容器放置区的所述顶面，接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；所述控制器从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；所述控制器在确定出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；所述控制器在检测到h4-h2≤设定阈值时，控制所述出水管停止注水。进一步的，所述控制器在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，并计算出容器的内腔高度h=h1-h2。优选的，可以在所述智能注水装置上安装显示屏，通过所述控制器可以计算出注水高度d=h1-h4，并控制所述显示屏显示所述注水高度d，供用户查看，以便用户可以根据实际需要随时手动结束注水过程。为了提高注水控制的准确性，在注水过程中，所述控制器检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则表示容器的上缘轮廓确定准确，保持正常的注水过程；否则，表示容器的上缘轮廓确定有误，此时，控制器立即控制所述出水管关闭，停止注水，以避免造成更严重的环境污染。进一步的，在注水过程启动前，所述控制器若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则表示所述容器的外壁为非平滑过渡面，此时应从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。为了使用户能够清楚地获知注水量，本专利技术在所述智能注水装置上还设置有流量传感器，安装在所述出水管上，用于检测当次注水过程的实时注水量，并传输至所述控制器；所述控制器可以控制显示屏显示所述实时注水量，供用户查看，以便用户可以根据实际需要随时手动结束注水过程。进一步的，在所述智能注水装置中还设置有指令输入单元，连接所述控制器；所述控制器在通过指令输入单元接收到注水指令时，首先控制所述出水管保持关闭状态，并启动所述红外光源和红外图像传感器运行，直到计算出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水；若所述控制器在规定时间内无法计算出所述容器上缘最低点的深度h2，则输出报警，并启动手动注水过程。本专利技术在另一方面还提出了一种智能注水方法，包括：在用于承载容器的台面的上方设置红外光源和红外图像传感器；利用红外光源向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；利用红外图像传感器接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；在h4-h2≤设定阈值时，停止注水。为了计算出容器的内腔高度，本专利技术在所述智能注水方法中还包括：在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，计算出容器的内腔高度h=h1-h2。为了提高注水控制的准确性，在注水过程中，可以检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能注水装置，其特征在于，包括：容器放置区，其包括用于承载容器的台面以及位于所述台面上方且与所述台面呈相对位置关系的顶面；出水管，其用于向容器注水；红外光源，其安装在所述容器放置区的所述顶面，向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；红外图像传感器，其安装在所述容器放置区的所述顶面，接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；控制器，其从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；所述控制器在确定出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；所述控制器在检测到h4‑h2≤设定阈值时，控制所述出水管停止注水。

【技术特征摘要】
1.一种智能注水装置，其特征在于，包括：容器放置区，其包括用于承载容器的台面以及位于所述台面上方且与所述台面呈相对位置关系的顶面；出水管，其用于向容器注水；红外光源，其安装在所述容器放置区的所述顶面，向所述台面和放置在所述台面上的容器发射红外光束；红外图像传感器，其安装在所述容器放置区的所述顶面，接收反射回的红外光束，以计算出深度数据，并形成深度信息平面图；控制器，其从所述深度信息平面图中找出深度数据发生明显跳跃的临界像素点，并从中选出能形成封闭曲线的临界像素点形成容器的上缘轮廓；所述临界像素点的深度数据是出现明显跳跃的深度数据中数值小的深度数据；在所述容器的上缘轮廓中选择深度数据最大值作为容器上缘最低点的深度h2；所述控制器在确定出所述容器上缘最低点的深度h2后，控制所述出水管打开，向所述容器注水，并检测深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域，选择所述区域中深度数据最小值作为液面深度h4；所述控制器在检测到h4-h2≤设定阈值时，控制所述出水管停止注水。2.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，所述控制器在确定出所述容器的上缘轮廓后，从由所述上缘轮廓环绕在内的深度信息平面图中找出深度数据最大值作为容器内底的深度h1，并计算出容器的内腔高度h=h1-h2。3.根据权利要求2所述的智能注水装置，其特征在于，还包括显示屏，所述控制器计算注水高度d=h1-h4，并控制所述显示屏显示所述注水高度d。4.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，在注水过程中，所述控制器检测所述深度信息平面图中深度数据出现动态连续变化的区域是否至少部分地位于所述容器的上缘轮廓所环绕的区域内，若是，则保持正常的注水过程；否则，立即控制所述出水管关闭，停止注水。5.根据权利要求1所述的智能注水装置，其特征在于，在注水过程启动前，所述控制器若从所述深度信息平面图中找出的临界像素点能形成多条封闭曲线，则从所述临界像素点中选出深度数据最小的临界像素点，并将所述深度数据最小的临界像素点所在的封闭曲线作为容器的上缘轮廓。6.根据权利要求1至5中任一项所述的智能注水装置，其特征在于，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥明，谢军，倪梁，沈兵，
申请(专利权)人：青岛海尔智能技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37