测量液体的表面制造技术

本发明专利技术提供了一种测量液体的表面的方法，该液体的表面具有接触固体结构的边缘和没有接触固体结构的内部区域。用图案照射液体的表面和固体结构，以使得图案的上部分投影到固体结构上以形成上投影图案并且使得图案的下部分投影到液体的表面的内部区域上以形成下投影图案。获取并且分析上投影图案的图像以确定液体的表面的边缘的高度。获取并且分析下投影图案的图像以确定液体的表面的内部区域的特征。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测量液体的表面的方法及有关设备。
技术介绍
US6782122描述了利用一套光源和相机来测量容器中的液体的表面的高度的设备，其中，一套光源和相机按照对于彼此以及容器的预定空间关系设置在液体表面之上。光源用光图案照射液体表面并且相机获取光图案的具有离散图像元素(像素)的形式的区域图像，所述像素在图像处理器中被处理以确定容器中液体的高度。在另一实施方式中，区域图像的像素被进一步处理以确定液体表面的状态，以使得处理器可以基于所确定的液体表面的高度和状态以及存储在处理器的存储器中的容器几何数据来确定容器中液体的量。在US2010/0322462中描述了另一液位(liquid level)检测方法。该方法包括使用图像抓取装置来获取液体表面、结构表面和设置在结构表面上的刻度标记的图像以由此获得初始图像。随后，对初始图像进行处理以便生成经处理的图像，并且从经处理的图像中获得液体表面的液位参考值。就经处理的图像的固有特性而言，该液位参考值代表了液体表面的高度。最后，基于以下项目之间的相对比例关系来计算液体表面的液位：液位参考值；就经处理的图像的固有特性而言的经处理的图像的总高度；以及初始图像和经处理的图像中的任意一个图像相对于刻度标记的尺寸。在US2008/0282817中描述了远程监测固定结构的方法。在一个实施方式中，将光学系统设计成在壳体的三个壁的内表面上投影刻度，并且获得在刻度的投影位置处的壁图像。使用该信息来得到在箱中的流体的液位。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种测量液体的表面的方法，该液体的表面具有接触固体结构的边缘和没有接触固体结构的内部区域，该方法包括：用图案照射液体的表面和固体结构，以使得图案的上部分投影到固体结构上以形成上投影图案并且使得图案的下部分投影到液体的表面的内部区域上以形成下投影图案；获取上投影图案的图像；分析上投影图案的图像以确定液体的表面的边缘的高度；获取下投影图案的图像；以及分析下投影图案的图像以确定液体的表面的内部区域的特征。本专利技术的另一方面提供了一种用于测量液体的表面的设备，该液体的表面具有接触固体结构的边缘和没有接触固体结构的内部区域，该设备包括：照明器，该照明器被布置成用图案照射液体的表面和固体结构以使得图案的上部分投影到固体结构上以形成上投影图案并且使得图案的下部分投影到液体的表面的内部区域上以形成下投影图案；图像获取系统，该图像获取系统被布置成获取上投影图案的图像和下投影图案的图像；以及处理器，该处理器被编程为对上投影图案的图像进行分析以确定液体的表面的边缘的高度以及对下投影图案的图像进行分析以确定液体的表面的内部区域的特征。在优选实施方式中，图案包括一组平行线，该一组平行线优选是等距离的。可替换地，图案可以包括点、圆、格栅或其他图案。固体结构通常包括容纳液体的箱的壁。理想地，图案的上部分投影到箱的在拐角处相接的两个壁上。可替换地，固体结构可以包括内部结构，如箱内部的柱。液体可以是水或其他任何液体，但是更优选地，液体是液态燃料。可以对下投影图案的图像进行分析以确定液体的表面的内部区域的各种不同特征。例如，可以确定图像的空间频率特征，或者可以分析图像来检测液体的表面上漂浮的污染物。可替换地，可以对下投影图案的图像进行分析以确定一些其他特征，如液体的表面的
内部区域的高度。通常，分析上投影图案的图像来确定液体的表面的边缘的高度包括检测上投影图案的图像的不连续性。图案通常是可见光辐射图案，即，在电磁光谱(其包括紫外辐射、可见光和红外辐射)的可见光部分中的辐射的图案。通常，辐射的波长在100nm至1mm的范围内。可以分别获取下投影图案的图像和上投影图案的图像，但是更通常地，它们是由图像获取装置(如相机)从宽的视场中所获得的单个图像的子集。液体可以是静止的(例如燃料储存筒中的燃料)或者更通常地，液体由交通工具(如卡车或飞行器)运载。在液体由交通工具运载的情况下，那么此方法通常在交通工具处于运动中(由于交通工具的振动和粗动而使得液体的表面变为非平面的)时被执行。该方法可以作为确定液体的体积的方法的一部分来执行，所述确定液体的体积的方法包括：通过第一方面的方法来测量液体的表面；根据所确定的液体的表面的边缘的高度来确定液体的体积。可选地，根据所确定的液体的表面的边缘的高度和所确定的下投影图案的图像的特征来确定液体的体积。换言之，使用该特征来获得体积的更准确的估算。可选地，根据在三个或更多个测量点处确定的液体的表面的边缘的高度来确定液体的状态。附图说明现在将参照附图来描述本专利技术的实施方式，在附图中：图1示出飞行器燃料箱和用于测量箱中的燃料的表面的基于相机的系统；图2是箱的放大视图；图2a示出在燃料表面上所投影的光图案中的四条线；图3示出飞行器燃料箱和用于测量箱中的燃料的表面的基于光
纤的系统；图4示出飞行器燃料箱和用于测量箱中的燃料的表面的包括两个纤维镜的基于光纤的系统；图5示出进行一系列测量的过程；图6示出具有用于监测燃料的集中式处理架构的飞行器；以及图7示出具有用于监测燃料的分布式处理架构的飞行器。具体实施方式图1是包括燃料箱的飞行器燃料箱系统和用于测量燃料箱中的燃料的表面1的设备的示意图。相机2可以通过燃料箱的顶壁5中的光进入窗口3来观察燃料箱内部，光进入窗口3处于壁5的通常不被燃料覆盖的位置。窗口3具有疏水性涂层以使冷凝物、雾、霜和微生物滋生的问题最小化。相机2可以对相机的视场的图像进行获取和数字化。经由束线10将这些图像发送至图像获取和精细加工部9的获取和调节模块11。用来自靠近相机2安装的结构辐射源8(如发光二极管)或其他照明器的结构辐射来照射燃料箱的内部。结构辐射通常是可见光辐射——即，在电磁光谱(其包括紫外辐射、可见光和红外辐射)的可见光部分中的辐射。通常，辐射的波长在100nm至1mm的范围内。在下面的描述中，假定辐射是可见光。用具有前壁和后壁、左侧壁和右侧壁、底壁和顶壁的平行六面体结构示意性地示出燃料箱。相机2指向燃料箱的拐角，具有大视场。该宽的视场引起图像失真。为了校正该失真，图1中所示出的图像精细加工(校正)处理器12将预定的校正系数矩阵应用至图像中。经校正的图像然后可以被输出至显示装置15，以便在飞行器飞行期间向飞行器的驾驶员显示或在补给燃料和地面作业期间向地勤人员显示。相机2可以是光学相机或热感相机，热感相机可以用于检查燃料系统(比如燃料泵)的部件的温度分布以及用于提供确定燃料液位所用的图像(如本文中所描述的)。由处理器14来确定燃料表面高度(连同燃料的状态、体积和质量)的估算结果。现在将参照图2描述处理器14所使用的算法。如图2中所示，燃料的表面1具有边缘20和边缘21，燃料在边缘20处接触燃料箱的左壁，并且在边缘21处接触燃料箱的前壁。表面1还具有没有接触燃料箱的壁的任一个的内部区域4。结构光源用等距离的平行线样式的可见光图案照射液体的表面1以及燃料箱的左壁和前壁。图案的上部分被投影在燃料箱的壁上以形成上投影图案22而图案的下部分被投影在液体的表面1上以形成下投影图案23。在这个示例中，燃料箱的壁是竖直的且是平面的，所以上投影图案22中的线也是竖直的且是平面的。另一方面，燃料的表面1大致水平但具有由飞行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量液体的表面的方法，所述液体的所述表面具有接触固体结构的边缘和没有接触所述固体结构的内部区域，所述方法包括：用图案照射所述固体结构以及所述液体的所述表面，以使得所述图案的上部分投影到所述固体结构上以形成上投影图案并且使得所述图案的下部分投影到所述液体的所述表面的所述内部区域上以形成下投影图案；获取所述上投影图案的图像；分析所述上投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述边缘的高度；获取所述下投影图案的图像；以及分析所述下投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述内部区域的特征。

【技术特征摘要】
2015.05.20 GB 1508664.81.一种测量液体的表面的方法，所述液体的所述表面具有接触固体结构的边缘和没有接触所述固体结构的内部区域，所述方法包括：用图案照射所述固体结构以及所述液体的所述表面，以使得所述图案的上部分投影到所述固体结构上以形成上投影图案并且使得所述图案的下部分投影到所述液体的所述表面的所述内部区域上以形成下投影图案；获取所述上投影图案的图像；分析所述上投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述边缘的高度；获取所述下投影图案的图像；以及分析所述下投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述内部区域的特征。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案包括一组平行线、点、圆或格栅。3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述固体结构包括容纳所述液体的箱的壁。4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述液体是液态燃料。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，分析所述下投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述内部区域的特征包括：确定所述下投影图案的所述图像的空间频率特征。6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，分析所述下投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述内部区域的特征包括：分析所述下投影图案的所述图像以检测在所述液体的所述表面上漂浮的污染物。7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，分析所述上投影图案的所述图像以确定所述液体的所述表面的所述边缘的高度包括：检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿莱西奥·奇普洛，斯蒂芬·莱尔泰勒，斯蒂芬·比尔内勒，
申请(专利权)人：空中客车营运有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB