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抽油杆自动测长技术的研究

作　者: 杨静
导　师: 王大志
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 抽油杆电荷耦合器件编码器图像处理
分类号: TE933.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 17次
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内容摘要

在油田中抽油杆长度的测量是石油的修井作业中必不可少的环节,而对于测量的准确性、快速性和无损耗作业在技术上是一个难题。根据这个技术难题提出了两种抽油杆自动测长方法。其中一种是CCD图像测长法,另一种是编码器的测长法。在CCD图像测长法中,选用了DL32型面阵CCD用来拍摄被抽出井口部分的抽油杆的图像,将采集的视频图像中的背景和目标物体分离出来,利用Canny算子将抽油杆的边缘图像检测出来,再通过改进的大津法对图像进行分割,最后选用Hough变换将抽油杆长度检测出来,得出抽油杆长度的数据。为了充分利用石油修井机的设备优势,利用光电旋转编码器测量抽油杆的长度。在抽油杆提升或下放过程中,通过测量光电旋转编码器输出的脉冲来计算绕在电动机滚轴上钢丝绳移动的长度,抽油杆上升或下降的高度与其近似相等,也与光电旋转编码器输出的脉冲数相对应。即间接得到了抽油杆的长度。针对上述两种测长方法搭建了硬件实验平台。其中图像测长方法是,利用LM1881芯片进行视频信号的同步分离,模数转换后通过C8051F340单片机和工控机对图像视频信号采集及图像处理。编码器测长法主要是通过高速计数器来记录脉冲从而得到抽油杆的长度数据。通过实际的检验测量,系统在准确性、快速性及无损耗作业等方面达到了很好的效果。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-16
  1.1 抽油杆自动测长技术背景及意义  11-12
  1.2 抽油杆自动测长技术的国内外现状及发展趋势  12-14
  1.3 本文的主要内容  14-16
第2章抽油杆自动测长的方法  16-19
  2.1 抽油杆的特点及其作业工序  16-17
  2.2 抽油杆自动测长方法  17-18
    2.2.1 图像测长法  17-18
    2.2.2 编码器测长法  18
  2.3 本章小结  18-19
第3章改进的大津算法在图像测长法中的应用  19-30
  3.1 改进大津算法的图像二值化处理  19-25
    3.1.1 图像二值化  19-20
    3.1.2 边缘检测  20-23
    3.1.3 基于大津算法的图像分割  23-24
    3.1.4 改进的大津算法的图像处理  24-25
  3.2 基于 Hough 变换的图像处理  25-27
  3.3 图像处理结果  27-29
    3.3.1 图像二值化处理结果  27-28
    3.3.2 基于改进大津法的边缘检测处理结果  28
    3.3.3 Hough 变换的处理结果  28-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章基于图像测长法的抽油杆自动测长系统  30-54
  4.1 图像测长法的总体设计  30-31
  4.2 CCD 的基本原理概述  31-39
    4.2.1 CCD 工作原理  31-35
    4.2.2 电荷耦合器件原理  35-39
  4.3 图像测长法的硬件设计  39-50
    4.3.1 DL32 型面阵 CCD  40-43
    4.3.2 视频同步分离芯片LM1881  43-45
    4.3.3 TLC5510 模数转换器  45
    4.3.4 C8051F340 单片机  45-48
    4.3.5 工控机  48-50
  4.4 图像测长法的软件设计  50-53
    4.4.1 总体流程图  50-51
    4.4.2 图像采集  51
    4.4.3 视频图像的分离  51-52
    4.4.4 A/D 模数转换的软件设计  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第5章基于编码器测长法的抽油杆自动测长系统  54-63
  5.1 编码器的原理及分类  54-56
    5.1.1 编码器的原理  54-55
    5.1.2 编码器的分类  55-56
    5.1.3 编码器的选型  56
  5.2 编码器测长法的设计  56-61
    5.2.1 编码器测长法的总体设计  56-57
    5.2.2 编码器的选择  57-59
    5.2.3 PLC 的选择  59-61
  5.3 编码器脉冲转换为实际长度  61-62
  5.4 本章小结  62-63
第6章抽油杆自动测长方法的数据分析及比较  63-65
  6.1 数据分析  63-64
  6.2 两种测长方法的特点  64
  6.3 本章小结  64-65
结论  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  69-70
致谢  70-71
摘要  71-77
ABSTRACT  77-85

抽油杆自动测长技术的研究

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