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基于图像处理的矿用乳化液浓度在线检测系统研发

发布时间:2018-11-20 10:06
【摘要】:矿用乳化液是矿用液压支柱的主要传动介质,其浓度是否合理直接关系到液压支柱的使用寿命和成本,针对传统的乳化液浓度检测过程具有费人工、滞后性、测量精度低等普遍存在的不足,提出了一种基于光全反射原理的乳化液浓度专用检测系统。对光入射到乳化液后的成像进行了研究,根据其几何特性对成像进行了几何建模,研究了其特性参数与乳化液浓度的关系,采用建立的乳化液浓度与特性参数的函数关系对各种不同浓度的乳化液进行了检测。实验结果表明,基于图像处理的乳化液浓度在线检测法的检测精度可达0.001%,相比于传统的检测方法的检测精度0.5%,具有更高的精度和可靠性。该检测方案克服了传统检测方法无法实现在线检测的缺点,具有很好的实用性,具体工作内容如下:(1)首先是设计了整个检测系统的总体方案,包括成像系统设计、图像预处理系统(下位机)和图像处理系统(上位机),硬件部分是以ARM为控制核心的控制模块,图像传感器CCD和LCD选用的控制芯片分别为OV7670和ILI9320,软件设计部分是基于Open CV的图像处理程序。(2)分析了折射率的影响因素,并分析了不同入射角与光能分布的关系,综合以上分析设计了一个光学成像系统,在此基础上探讨了乳化液浓度与折射率的关系。(3)设计了乳化液浓度检测系统的硬件部分,包括了检测系统的摄像头模块、LCD模块、各个模块的电源管理模块、上位机和下位机的通信模块和上位硬件平台。(4)介绍了本文设计的核心图像处理技术,设计基于Open CV图像处理程序,提取了成像的特征信息,建立了特征信息与乳化液浓度的函数关系,并编写了相应的实现程序。(5)最后对系统进行了实验测试,并与传统的检测方法做比较,验证了基于图像处理的矿用乳化液浓度在线检测系统的可行性与可靠性。
[Abstract]:The mineral emulsion is the main transmission medium of the hydraulic props. Whether the concentration of the emulsion is reasonable or not is directly related to the service life and cost of the hydraulic props. Because the measurement accuracy is low, a special measurement system of emulsion concentration based on the principle of total light reflection is proposed. In this paper, the imaging of the emulsion after incident light is studied, the geometric model of the imaging is established according to its geometric characteristics, and the relationship between the characteristic parameters and the concentration of the emulsion is studied. The functional relationship between the concentration of emulsion and the characteristic parameters was used to detect the different concentrations of emulsion. The experimental results show that the on-line detection accuracy of emulsion concentration based on image processing can reach 0.001. Compared with the traditional detection method, the detection accuracy is 0.5, which is more accurate and reliable. This detection scheme overcomes the shortcoming that the traditional detection method can not realize on-line detection, and has good practicability. The specific contents are as follows: (1) the overall scheme of the whole detection system, including the design of the imaging system, is designed firstly. Image preprocessing system (lower computer) and image processing system (upper computer), the hardware part is based on ARM control core control module, image sensor CCD and LCD selected control chips are OV7670 and ILI9320, respectively. The software design part is based on the image processing program of Open CV. (2) the influence factors of refractive index are analyzed, and the relationship between the incident angle and the distribution of light energy is analyzed, and an optical imaging system is designed based on the above analysis. On this basis, the relationship between emulsion concentration and refractive index is discussed. (3) the hardware part of emulsion concentration detection system is designed, including camera module, LCD module, power management module of each module. The communication module and hardware platform of upper computer and lower computer. (4) the core image processing technology designed in this paper is designed based on Open CV image processing program, and the feature information of imaging is extracted. The functional relationship between characteristic information and emulsion concentration is established, and the corresponding program is compiled. (5) finally, the system is tested and compared with the traditional detection method. The feasibility and reliability of the on-line detection system of mineral emulsion concentration based on image processing are verified.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD355.3;TP391.41

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本文编号:2344612

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