基于视觉检测技术的液位测量系统的研究.pdf

《基于视觉检测技术的液位测量系统的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10286分类号：TK316密级：公开UDC：621.1学号：150390基于视觉检测技术的液位测量系统的研究研究生姓名：羊冰清导师姓名：朱小良教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称动力工程及工程热物理论文答辩日期2018年6月7日二级学科名称动力工程及工程热物理学位授予日期2018年月日答辩委员会主席景应刚评阅人S18003297S180032982018年6月11日硕士学位论文基于视觉检测技术的液位测量系统的研究专业名称：动力工程及工程热物理研究生姓名：羊冰清导师姓名：朱小良教授Stu

2、dyonMeasurementSystemofLiquidLevelBaseonVisualInspectionTechnologyADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYANGBINGQINGSupervisedbyProf.ZHUXIAOLIANGDepartmentofEnergyandEnvironmentSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创

3、性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位

4、论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要实现智慧电厂的基本任务是现场基础设备的远程数字化。因为只有当最底层设备的有效信号能够以数字化的形式传递给监控层、管理层、决策层，上层的应用软件和决策分析系统才能做出更科学的决定。电厂中大量存在的

5、基地式液位仪表，对电厂机组的安全、经济运行，能源的综合管理都起着重要的作用。远程实时监测基地设备的液位信号成为电厂智能化发展中的新需求。然而，目前的远距离液位监视存在图像模糊不清、无法根据图像自动获得液位数值等问题。因此本文研制了一套基于现代视觉检测技术的新型液位测量系统，并完成了实验室测试。该系统硬件成本低，为基地式仪表实现液位信号的远程数字化打下了基础。本文的主要研究内容如下：（1）在研究视觉检测系统各组成部分和功能的基础上，确定液位测量系统由照明系统、光学摄像系统、计算机处理分析系统和显示记录系统组成。针对电厂

6、环境、液位仪表的显示特征与成像要求，确定光源为LED面光源、照明方案为正面明场漫射。考虑到系统的集成性与视频数据的传输速度，选择带有USB接口的CMOS摄像头。（2）根据火电机组基地式液位仪表的特点，应用视觉检测技术的最新成果，制定了仪表的显示图像向数字化信号转化的技术路线。为尽可能消除背景环境的影响，首先引入颜色阈值分割确定仪表显示部分在图像中的位置，并采用基于对应点控制的逆透视变换矫正图像的透视失真，以减小测量误差；然后应用Canny算子检测液位分界面的边缘，并增加自适应中值滤波和直方图分析改进算法的自适应性能；

7、最后提出了一种窗口搜索峰值检测算法以及一种基于Lagrange插值的摄像头自标定方法，并结合模板匹配得到了液位的数字量。经检验，算法提高了图像的信噪比与分界面的定位精度，保证了液位值的准确性。（3）在MicrosoftVisualStudio2015环境下，基于C#编程语言，完成了液位测量系统windows窗体应用程序的软件开发。该软件能够实现用户参数设定、摄像头自动拍照、数字图像处理、历史数据存储以及液位的数字化、图示化功能，保证运行人员在任何时候都能够得到准确、直观的液位信息。（4）以实验室的玻璃管水位计为检测对

8、象，搭建了试验台。并根据测量系统的评价指标，进行了关于系统误差、线性、重复性、稳定性、分辨力和适应性的实验。经试验，本液位测量系统检测值与参考值的绝对误差在1mm以内，标准差在0.1mm以内，线性度为99.99%，分辨力为1mm，实现了在保证原有仪表精度等级的基础上提高液位计的分辨力。此外，本液位测量系统能适应一定范围内的光照条件变化和摄像头视