基于嵌入式系统的智能量油尺设计.pdf

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1、硕士学位论文基于嵌入式系统的智能量油尺设计INTELLIGENTOILGAUGINGDEVICEDESIGNBASEDONEMBEDDEDSYSTEM刘玄哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP23学校代码：10213国际图书分类号：681.2:531.7密级：公开工学硕士学位论文基于嵌入式系统的智能量油尺设计硕士研究生：刘玄导师：王强教授申请学位：工学硕士学科、专业：控制科学与工程所在单位：航天学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP23U.D.C.:681.

2、2:531.7DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringCandidate:XuanLiuSupervisor:Prof.QiangWangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ControlScienceandEngineeringAffiliation:SchoolofAstronauticsDateofDefence:June,2018Degree-Conferring-Institution:Ha

3、rbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要石油产品的计量精度依赖于空高和石油产品罐的深度的精确测量，传统量油尺测量空高需要使用试油膏标识液面位置，而试油膏的化学性质会影响到空高测量精度；测量石油产品罐深度时需要将量油尺尺铊坠到罐底，这种测量方式会因为尺铊是否触底难以判断性和罐底可能存在杂物而很难精准。随着测量精度需求的增加，一款能实现高精度测量的设备越来越重要。本文针对传统测量设备的不足设计一款用于计量大型石油产品罐的便携式电子计量装置。该设备使用摄像头和超声传感器获取罐内环境的

4、图像和测量探头的位置信息帮助测量员判断液面位置和确定测深位置，以此提高测量精度。本文从设备使用需求的角度设计了设备的机械结构及外形，超声测距功能，图像功能。设计工作主要涉及了设备外形结构的3D建模，超声前端电路的设计，STM32编程，FIR带通滤波器设计，图像轮廓处理，设备测量提醒功能设计等内容。设备的3D模型使用3D绘图软件SOLIDWORKS设计并依据模型制作设备；设备超声前端电路由超声激励电路，收发一体限幅电路和超声回波信号处理电路组成；使用MATLAB中FDAtool工具设计FIR带通滤波器；使用OPENCV计算

5、机视觉库完成图像轮廓识别。本文最后，在实验环境下测试和比较设备和霍尼韦尔量油尺的计量效果，实验数据表明测量空高时两台设备的测量数据方差基本一致，测量罐深时，本设备的测量方差明显小于霍尼韦尔量油尺的测量数据方差。测试结果证明了设备在具备其他电子量油尺计量空高优势的同时弥补了其测量石油产品罐深度不精准不可靠的不足。关键词：图像轮廓处理；超声传感器；超声前端电路；STM32；FIR滤波器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheprecisegaugingofpetroleumdependsonthepreci

6、semeasurementofullageanddepthofpetroleumtank.Traditionaldip-tapeemploygasoline-findingpastetomeasureullage,whilethechemicalpropertiesofgasoline-findingpastewillaffectprecision.Togaugingthedepthofpetroleumtank,weneeddipthedip-weighttothedatumpoint.however,thediffi

7、cultyofdeterminingwhetherdip-weightistouchingthedatum-pointandthepossibleobstaclesonthedatum-pointmakemeasurementhardtobeprecise.Withincreasingdemandforaccuracy,ahigh-precisionmeasurementisgettingmoreattention.Inthispaper,anovelportableelectronicgaugingdeviceisde

8、signedtocovertheshortageoftraditionalgaugingdevice.Deviceexploitscameraandultrasonicsensortoobtaintheimageofthetank’sinsidesituationandprobe’spositioninformati