应用案例|能源行业-智能相机油罐口定位项目
石油作为世界上最重要的能源之一,一直以来都在人类社会中扮演着重要的角色。然而,随着环保意识的日益增强,石油行业也开始面临来自各方面的挑战。首先,石油储量逐渐枯竭,这导致了石油的价格不断上涨,给人们的生活带来了不小的负担;其次,石油开采和使用过程中产生的污染问题也引起了广泛关注;最后,随着锂电/光伏行业的不断发展,石油行业的地位也受到了威胁。

一、行业简介

    虽然面临着很多挑战,但是它仍然具有广阔的发展前景。首先,随着科技的不断进步,石油开采技术不断提高,这将有助于提高石油的开采效率、降低成本;其次,石油行业正在积极探索新的市场,如化学品、润滑油和燃料添加剂等,这为行业发展带来了新的机遇;最后,石油行业也在积极寻求可持续发展的道路,通过改善环境保护措施,减少污染排放,以实现可持续发展。

(1)生产环节介绍:

        石油生产主要分为勘探、钻井、开采、加工分离、存运输五大阶段,该项目分应用于最后一个阶段—存储运输阶段。

✈ 生产环节图

(2)项目目的:

    用机器代替人工,给油罐车灌口定位,引导注油管注油,提高工作效率,降本增效。

二、项目背景

(1)项目需求

    1、视觉功能:

        相机用于识别到油罐口的位置,提供中心坐标给客户控制系统,控制系统据此坐标引导注油管插入罐口加注油料。

    2、视觉需求: 

        ① 架子离地面高度在6米左右。工作时,相机离罐车顶部罐口距离在2.8到3.5米之间。

        ② 相机安装在室外。

        ③ 罐口的直径在400~230之间,有多种规格。

        ④ 定位精度5mm,节拍要求:10s。

✈ 油罐车罐口示意图

        

(2)项目痛点

    ① IP防护等级要求:应用场景在室外,部分项目在内蒙西北,风沙大,被测物为石油,对相机防尘防水防爆都有严格的要求(IP66)。
    ② 图像亮度不一致问题:相机安装在室外环境, 而且没有专门的视觉光源,图像亮度不一致,视觉定位识别有难度。
    ③ 产品种类多:油罐车的种类比较多,油罐口的大小不一致。

三、方案描述

(1)项目配单表


    注:SC7000Pro系列即将退市,后续可使用SC3000或SC6000系列相机替代完成类似项目

(2)方案描述

✈ 架设示意图


✈ 现场架设图


    相机位于危化品现场,要求设备防爆防腐,因此安装于防爆箱中

(3)搭建与调试

        ① 相机架设完毕后,收集一定量的图片(包含各类油罐车),建立训练模型。

        ② 在SCMVS中,将训练完成的模型导入,使用目标检测工具进行油罐口定位,发送中心坐标给客户控制系统。

✈ 参数设置


四、项目难点及解决方案

    难点1:相机安装在室外环境, 且没有专门的视觉光源,在白天、夜晚、晴天、阴天,图像亮度相差很大,经常导致油罐口定位失败或错误。

    解决方案:

    ① 首先考虑使用自动曝光的功能,让相机适应不同的外部环境,但智能相机没有自动曝光的功能。

    ② 使用多个方案,白天和夜晚各使用一个方案,通过通讯去切换,从而适应外部环境,经过测试是可以满足要求。

    难点2:油罐车的种类比较多,油罐口的大小不一致,通过模板匹配的方法无法实现定位需求。

    解决方案:

    ① 首先使用传统的模板匹配的方法去定位,但由于油罐口大小不一致,且图像亮度变化有些大,经常定位失败或错误。

    ② 修改方案,使用深度学习功能(目标检测)进行定位,经过测试,可以定位到不同大小、不同亮度的油罐口位置。

    难点3:使用深度学习去进行油罐口定位,前期的定位准确率不高,在90%以下。

    解决方案:

    ① 经过分析,有两个原因:一是训练的样品比较少(每种类型的油罐口只有十几张图片),二是有新的油罐口后,容易识别失败,三是SCMVS参数设置问题。

    ② 对于原因一,让客户对每种类型的油罐口尽量采集更多的图片(30张以上);对于原因二,遇到新的油罐口,需要采集图片,重新训练模型;对于原因三,通过远程优化SCMVS的参数。

    ③ 经过测试,定位准确率可以达到99.99%。

✈ 视觉检测效果图

五、方案优势

    ① 算法总耗时:60ms以内,满足要求。

    ② 实际识别率:99.9%以上。

    ③ 场景适应性:智能相机搭建方案门槛低,可快速入门进行方案搭建

    ④ 客户之前使用普通相机进行定位,很难兼容多种罐口,本次使用深度学习定位方案,解决了兼容问题。

    ⑤ 避免人力操作,极大降低成本。

点击下方观看现场效果视频

附件:
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