一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法，属于石油化工液体装车技术领域，用于解决现有的自动装车系统自动化程度较低，罐口识别精度较低的技术问题。系统包括：智能相机模块、自动对位控制模块以及定量装车控制模块；所述智能相机模块包括平面图像传感器、激光三维成像传感器以及边缘计算处理器，用于确定罐口的位置；所述自动对位控制模块用于根据所述罐口的位置，控制装车机组与罐口进行对位；所述定量装车控制模块用于根据设定的发油参数，向所述罐口内装油；所述发油参数至少包含发油量。本申请尽可能减少了液体装车对人工操作的依赖，实现了装车机组三维运行自动化、槽车罐口对位自动化以及残液收集自动化。动化。动化。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法


[0001]本申请涉及石油化工液体装车
，尤其涉及一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法。

技术介绍

[0002]石油产品装车计量是石油化工生产和贸易的重要环节。石油产品出厂主要通过铁路油罐车运输出厂，油罐车需用鹤管装车，计量方法为轨道衡称量或检尺计量。轨道衡称量为装车前称量空车重量，装车后再称量重车重量，用重车重量减去空车重量即为装填的油品重量。
[0003]在油品装车环节，国内石油石化企业多数还是采用传统人工鹤管装置来实现，采用人工操作，劳动强度高，作业环境差，装车时有有害气体释放会污染环境，同时对操作人员造成伤害。为解决此问题，近几年出现了一些自动装车的装置，比如装车机器人等，但这些装置多采用图像识别技术进行罐口的自动对位，图像识别技术对于罐口的平面位置识别精度较高，但对罐口的深度信息识别精度较低，只采用图像识别技术无法精准获取出油管口与罐口的实际距离，容易造成偏差，从而导致液体材料泄露等情况。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供了一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法，用于解决如下技术问题：现有的自动装车系统自动化程度较低，罐口识别精度较低。
[0005]本申请实施例采用下述技术方案：
[0006]一方面，本申请实施例提供了一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，系统包括智能相机模块、自动对位控制模块以及定量装车控制模块；所述智能相机模块包括平面图像传感器、激光三维成像传感器以及边缘计算处理器，用于确定罐口的位置；所述自动对位控制模块用于根据所述罐口的位置，控制装车机组与罐口进行对位；所述定量装车控制模块用于根据设定的发油参数，向所述罐口内装油；所述发油参数至少包含发油量。
[0007]在一种可行的实施方式中，所述平面图像传感器用于获取罐车的罐口平面图像数据；所述激光三维成像传感器用于采集罐口的三维点云数据，并对数据罐口进行三维成像，得到罐口三维图像数据；所述边缘计算处理器根据内部集成的多传感器数据融合算法，分别对所述罐口二维图像数据以及所述罐口三维图像数据进行预处理，并对预处理后的图像数据进行识别，分别得到所述罐口中心点的平面位置信息以及深度位置信息；所述边缘计算处理器根据所述罐口中心点的平面位置信息以及装车机组的垂管管口的平面位置信息，确定罐口中心点的平面位置偏差值；所述边缘计算处理器将所述平面位置偏差值以及所述深度位置信息实时发送到所述自动对位控制模块。
[0008]在一种可行的实施方式中，所述自动对位控制模块根据所述罐口中心点的平面位置偏差值，通过PID控制器控制X轴移动模组以及Y轴移动模组带动所述装车机组进行平移，以将所述装车机组的垂管管口对准所述罐口中心点；对位完成后，所述自动对位控制模块
根据所述罐口中心点的深度位置信息，通过PID控制器控制Z轴伸缩模组进行伸缩，带动所述装车机组的垂管管口伸入所述罐口中，完成所述装车机组与罐口的对位。
[0009]在一种可行的实施方式中，所述智能相机模块还用于识别视野内是否存在打开的罐口；若视野内存在打开的罐口，则进行罐口图像数据的采集；若视野内不存在打开的罐口，则启动搜索流程，根据预定义的搜索路径，引导自动对位控制模块向搜索方向移动，并持续判断视野内是否存在打开的罐口，直到视野内出现打开的罐口为止。
[0010]在一种可行的实施方式中，所述定量装车控制模块由一台或多台上位机以及若干台下位机构成；所述上位机用于对所述若干台下位机进行集中管理，所述上位机与所述下位机之间通过RS485通讯网络或工业以太网及相应的通讯协议进行数据通信；所述下位机包括定量装车控制仪、流量计、阀门以及液位开关；所述定量装车控制仪通过RS485采集所述流量计的瞬时流量、体积、质量、压力、温度以及密度数据，并上传至PLC控制系统，由上位机从PLC控制系统读取并以实时和历史数据的方式存储，形成历史曲线；所述阀门为气动两段阀，并受所述定量装车控制仪控制；所述液位开关安装在所述装车机组的垂管上；在装车过程中，若液位超过警戒位置，所述定量装车控制仪发出急停信号，控制所述阀门以及所述液位开关关闭，以避免介质溢出。
[0011]在一种可行的实施方式中，所述定量装车控制仪基于PLC设计，包括CPU单元以及温度变送器；所述CPU单元根据上位机传输来的发油参数，通过公式q
m
＝L[l
–
f(t
–
20)](p
20
–
0.011)/K，计算油品流量q
m
，并生成发油控制指令；式中，L为流量计发出的脉冲数，K为流量计的仪表系数，f为体积温度系数，t为油品当前实际温度，p
20
为油品在20℃时的标准密度；所述阀门与液位开关根据所述发油控制指令，按照预设时序完成发油过程控制任务；所述温度变送器用于采集现场温度，并对所述发油参数进行温度补偿，提高发油精度。
[0012]在一种可行的实施方式中，所述系统还包括安全监控模块；所述安全监控模块包括视觉识别装置，所述视觉识别装置用于识别对位期间进入装车机组运动包络范围的行人或鸟类，并发出警报信息，通知自动对位控制模块以及定量装车控制模块，执行本鹤位或全线的紧急停装指令；所述安全监控模块还包括信号监控装置，所述信号监控装置用于监控紧急停车信号，若监测到车辆发出紧急停车信号，则发出警报信息，通知自动对位控制模块以及定量装车控制模块，执行本鹤位或全线的紧急停装指令。
[0013]在一种可行的实施方式中，所述系统还包括通讯模块；所述通讯模块包括工业以太网交换机，每个定量装车控制仪通过以太网线与所述工业以太网交换机连接，所述工业以太网交换机通过以太网线或光纤与控制室交换机连接。
[0014]在一种可行的实施方式中，所述装车机组还包括防爆伺服电机、伺服驱动器、线性滑轨以及滚珠丝杠；所述线性滑轨采用重型线性滑轨；所述滚珠丝杠采用重型滚珠丝杠制造，并通过风琴罩进行防护。
[0015]另一方面，本申请实施例还提供了一种基于多传感器数据融合的自动装车方法，所述方法包括：称重装置对油罐车辆进行称重，得到所述油罐车辆的第一重量；智能相机模块检测到视野内有打开的罐口后，确定所述罐口的中心点位置坐标；自动对位控制模块根据所述罐口的中心点位置坐标，控制装车机组与所述罐口进行对位；对位完成后，定量装车控制模块根据设定的发油参数，向所述罐口内装油；其中，所述发油参数至少包含发油量；装油结束后，所述称重装置对所述油罐车辆再次进行称重，得到所述油罐车辆的第二重量；
将所述第二重量减去所述第一重量，得到实际装油量；将所述实际装油量与所述发油参数进行对比，若二者差值在预设误差范围内，则对所述油罐车辆进行结算放行。
[0016]与现有技术相比，本申请实施例提供的一种基于多传感器数据融合的自动装车系统及方法，具有如下有益效果：
[0017]1.智能化及自动化：本申请尽可能减少了对人工操作的依赖，具备灵敏、准确的感知功能，能够实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，其特征在于，所述系统包括智能相机模块、自动对位控制模块以及定量装车控制模块；所述智能相机模块包括平面图像传感器、激光三维成像传感器以及边缘计算处理器，用于确定罐口的位置；所述自动对位控制模块用于根据所述罐口的位置，控制装车机组与罐口进行对位；所述定量装车控制模块用于根据设定的发油参数，向所述罐口内装油；所述发油参数至少包含发油量。2.根据权利要求1所述的一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，其特征在于，所述平面图像传感器用于获取罐车的罐口平面图像数据；所述激光三维成像传感器用于采集罐口的三维点云数据，并对数据罐口进行三维成像，得到罐口三维图像数据；所述边缘计算处理器根据内部集成的多传感器数据融合算法，分别对所述罐口二维图像数据以及所述罐口三维图像数据进行预处理，并对预处理后的图像数据进行识别，分别得到所述罐口中心点的平面位置信息以及深度位置信息；所述边缘计算处理器根据所述罐口中心点的平面位置信息以及装车机组的垂管管口的平面位置信息，确定罐口中心点的平面位置偏差值；所述边缘计算处理器将所述平面位置偏差值以及所述深度位置信息实时发送到所述自动对位控制模块。3.根据权利要求2所述的一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，其特征在于，所述自动对位控制模块根据所述罐口中心点的平面位置偏差值，通过PID控制器控制X轴移动模组以及Y轴移动模组带动所述装车机组进行平移，以将所述装车机组的垂管管口对准所述罐口中心点；对位完成后，所述自动对位控制模块根据所述罐口中心点的深度位置信息，通过PID控制器控制Z轴伸缩模组进行伸缩，带动所述装车机组的垂管管口伸入所述罐口中，完成所述装车机组与罐口的对位。4.根据权利要求1所述的一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，其特征在于，所述智能相机模块还用于识别视野内是否存在打开的罐口；若视野内存在打开的罐口，则进行罐口图像数据的采集；若视野内不存在打开的罐口，则启动搜索流程，根据预定义的搜索路径，引导自动对位控制模块向搜索方向移动，并持续判断视野内是否存在打开的罐口，直到视野内出现打开的罐口为止。5.根据权利要求1所述的一种基于多传感器数据融合的自动装车系统，其特征在于，所述定量装车控制模块由一台或多台上位机以及若干台下位机构成；所述上位机用于对所述若干台下位机进行集中管理，所述上位机与所述下位机之间通过RS485通讯网络或工业以太网及相应的通讯协议进行数据通信；所述下位机包括定量装车控制仪、流量计、阀门以及液位开关；所述定量装车控制仪通过RS485采集所述流量计的瞬时流量、体积、质量、压力、温度以及密度数据，并上传至PLC控制系统，由上位机从PLC控制系统读取并以实时和历史数据的方式存储，形成历史曲线；
所述阀门为气动两段阀，并受所述定量装车控制仪控制；所述液位开关安装在所述装车机组的垂管上；在装车过程中，若液位超过...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵立秋，刘振学，曹光，魏圣可，石伟龙，于全明，邓海涛，耿鹏，桑中贞，
申请(专利权)人：山东京博装备制造安装有限公司，
类型：发明
国别省市：