油罐車加載裝置定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、目前，我國(guó)石油企業(yè)在國(guó)內(nèi)進(jìn)行石油運(yùn)輸時(shí)大多采用鐵路運(yùn)輸方式。由于油罐車的容量限制，每次運(yùn)輸都需要使用大量的槽車運(yùn)載，油料的加載過(guò)程十分繁瑣。傳統(tǒng)上，需要操作人員在每次灌裝時(shí)都需要對(duì)加載裝置(通常為大鶴管)進(jìn)行人工定位，勞動(dòng)強(qiáng)度大，很容易產(chǎn)生疲勞，發(fā)生事故，并且手動(dòng)對(duì)接的速度也十分緩慢，效率很低。因此，迫切需要一種加載裝置的自動(dòng)定位系統(tǒng)的出現(xiàn)來(lái)提高灌裝效率，降低工作強(qiáng)度。目前比較流行的解決方式是通過(guò)攝像頭進(jìn)行視頻采集后，發(fā)送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處

2、理。但是計(jì)算機(jī)體積龐大，且由于通用計(jì)算機(jī)并不是為了工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，穩(wěn)定性較差，無(wú)法適應(yīng)灌裝現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。因此，本文采用了一種實(shí)時(shí)視覺(jué)采集結(jié)合高性能嵌入式數(shù)字處理器實(shí)時(shí)進(jìn)行處理的方式，大大提高了灌裝的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
　　 本文的創(chuàng)新在于使用了CCD相機(jī)對(duì)油罐車灌口進(jìn)行定位，使用IEEE1394串行總線作為圖像的傳輸總線，并且將可編程邏輯器件(FPGA)與數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建成一個(gè)高性能的嵌入式處理系統(tǒng)對(duì)圖像

3、進(jìn)行處理，來(lái)替代使用計(jì)算機(jī)作為圖像處理器的傳統(tǒng)方式。不僅成本低，功耗低，并且由于采用特制的元器件，相對(duì)于傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)具有更好的穩(wěn)定性，這對(duì)于實(shí)際工作和生產(chǎn)是具有十分重要的意義的。
　　 本論文首先介紹了油罐車加載裝置的工作原理，研究了圖像定位技術(shù)的理論和發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合實(shí)際的工作環(huán)境，提出了油罐車加載裝置定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，給出了具體的硬件和軟件設(shè)計(jì)。硬件上使用了CCD相機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行捕捉，然后將采集到的數(shù)據(jù)通過(guò)IEEE

4、1394接口傳輸?shù)紽PGA內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，最后通過(guò)DSP對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理。軟件上首先結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)給出了相應(yīng)的軟件驅(qū)動(dòng)程序，然后根據(jù)灌口的圖像特征，給出了具體的實(shí)現(xiàn)算法。算法上本文首先對(duì)灌口的數(shù)字圖像使用鄰域平均法進(jìn)行濾波，去除了圖像中的噪聲。再采用大律法對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，確定出灌口的邊沿。然后，根據(jù)圓上任意兩條不平行弦的中垂線相交點(diǎn)即為圓心的原理，確定出整個(gè)灌口的圓心。最后再根據(jù)圓心坐標(biāo)使用PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)加載裝置