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大鶴管--油罐車加載裝置定位系統的設計
發布時間：2014/12/26 點擊次數：793
目前,我國石油企業在國內進行石油運輸時大多采用鐵路運輸方式。由于油罐車的容量限制,每次運輸都需要使用大量的槽車運載,油料的加載過程十分繁瑣。傳統上,需要操作人員在每次灌裝時都需要對加載裝置(通常為大鶴管)進行人工定位,勞動強度大,很容易產生疲勞,發生事故,并且手動對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(大鶴管)的自動定位系統的出現來提高灌裝效率,降低工作強度。目前比較流行的解決方式是通過攝像頭進行視頻采集后,發送給計算機進行處理。但是計算機體積龐大,且由于通用計算機并不是為了工業環境而設計的,穩定性較差,無法適應灌裝現場的惡劣環境。因此,本文采用了一種實時視覺采集結合高性能嵌入式數字處理器實時進行處理的方式,大大提高了灌裝的準確性和穩定性。 本文的創新在于使用了CCD相機對油罐車灌口進行定位,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)與數字信號處理器(DSP)結合起來,構建成一個高性能的嵌入式處理系統對圖像進行處理,來替代使用計算機作為圖像處理器的傳統方式。不僅成本低,功耗低,并且由于采用特制的元器件,相對于傳統計算機具有更好的穩定性,這對于實際工作和生產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的理論和發展趨勢。結合實際的工作環境,提出了油罐車加載裝置定位系統的設計方案。根據設計方案,給出了具體的硬件和軟件設計。硬件上使用了CCD相機對圖像進行捕捉,然后將采集到的數據通過IEEE1394接口傳輸到FPGA內對系統進行控制,最后通過DSP對采集到的圖像進行處理。軟件上首先結合整個系統的硬件設計給出了相應的軟件驅動程序,然后根據灌口的圖像特征,給出了具體的實現算法。算法上本文首先對灌口的數字圖像使用鄰域平均法進行濾波,去除了圖像中的噪聲。再采用大律法對圖像進行二值化處理,確定出灌口的邊沿。然后,根據圓上任意兩條不平行弦的中垂線相交點即為圓心的原理,確定出整個灌口的圓心。最后再根據圓心坐標使用PID算法實現對加載裝置的定位。
