CN113375750B - 一种非接触式油箱油量检测装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非接触式油箱油量检测装置及方法，包括燃油油箱、CCD镜头及圆锥管；圆锥管固定于燃油油箱内部底部中央处；圆锥管上下垂直贯穿，且上大下小；其侧壁上开设有尺寸一致的孔洞；所述CCD镜头的顶部通过陀螺仪固定于燃油油箱顶部，且CCD镜头正对圆锥管的上方；所述CCD镜头配置有环形光源。本发明在检测油箱内的剩余燃油量时，避免了传统液位检测时滑片触头产生的接触电阻对燃油油位信号造成的影响，也避免了滑动变阻器的滑片灵敏度不高的影响，只根据圆锥管内燃油面积的数据采集与处理，从而得到燃油油箱剩余油量体积，大大提高了油箱油量数据检测的准确度与精度。

Description

一种非接触式油箱油量检测装置及方法
技术领域
本发明涉及工程车辆油箱参数检测技术领域，具体涉及一种非接触式油箱油量检测装置及方法。
背景技术
在工程车辆使用中，车辆驾驶员通过车辆油箱内的油位传感器得知燃油的剩余量，从而判断车辆继续行驶的里程数，目前现有技术在油箱油位检测方面，传统的通常采用可变电阻式液位传感器，其相当于一个滑动变阻器，在此滑动变阻器的滑片上连接有浮子，浮子漂浮在油箱内的燃油液面上，随液面的高低而发生上下移动，从而带动与其相连的滑动变阻器上来回滑动，通过采集滑动变阻器变化的电阻值，得知汽车油箱内的剩余燃油量，并将其显示在组合仪表上，其中油箱内燃油液面的平稳状态对油量监测的准确性具有较大影响，而且传统的油箱液位检测方法存在读数误差较大、精度低、稳定性不高、使用寿命短等问题。由于某些工程车选用较大容量的油箱，所以当油量变化很小时，其表现在液位上的位移便更为微小，更加难以察觉；
因此提高油箱油量数据检测的准确度及精度是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例克服油箱油量读取精度低的现状，提供了一种非接触式油箱油量检测方法和装置，能有效提高油箱油量数据检测的准确度及精度。传统的可变电阻式液位传感器误差约在±3％，而本发明选用CCD镜头作为主要测量依据，对燃油量检测精度可提高至±1％以内，大大提高了检测精度及准确度。
本发明的技术方案在于：
一种非接触式油箱油量检测装置，包括燃油油箱；还包括CCD镜头及圆锥管；
所述圆锥管固定于燃油油箱内部底部中央处；圆锥管上下垂直贯穿，且上大下小；其侧壁上开设有尺寸一致的孔洞；
所述CCD镜头的顶部通过陀螺仪固定于燃油油箱顶部，且CCD镜头正对圆锥管的上方；
所述CCD镜头配置有环形光源。
其检测过程如下：
燃油油箱长度M，宽度N；
圆锥管上端直径D；下端直径d，半径R；底角β，其中高度L；圆锥管锥度为(D-d)/L；圆锥角2α；
(一)当车辆处于水平停止状态时，燃油油箱的油位保持水平无波动状态时，圆锥管内为圆形；
CCD镜头采集圆锥管内圆形图像信息得到圆形液面的半径为r，进而获得剩余燃油高度h，从而最终获得剩余燃油油箱剩余燃油量；
具体过程为：
剩余燃油高度燃油油箱剩余燃油量V0＝N·M·h。
(二)当车辆停止于有倾角的地方时，所述燃油油箱的油位处于倾斜无波动状态时，圆锥管2内为椭圆形；
CCD镜头采集圆锥管内椭圆形图像信息，获得该椭圆形的长轴a及短轴b，低水位点B及高水位点C，定义低水位点B的母线长f，定义高水位点C的母线长e，不规则部分体积V3的计算过程为：
其中：R1、R2分别表示低水位点B和高水位点C到圆锥管中心轴的距离；
因故cotα＝-tanβ，sinα＝-cosβ
上式变换为：
又因R1＝R+fsinα＝R-fcosβ，R2＝R+esinα＝R-ecosβ
上式再变换为：
燃油油箱剩余燃油量V0＝V3/S；其中，S＝圆锥管体积/油箱体积。
本发明的技术效果在于：
1、所述的圆锥管与燃油油箱连接，利用现有车辆油箱油浮子入口进行加装，不对现有燃油重新钻孔；
2、在检测燃油油箱内的剩余燃油量时，避免了传统液位检测时滑片触头产生的接触电阻对燃油油位信号造成的影响，也避免了滑动变阻器的滑片灵敏度不高的影响，只根据圆锥管内燃油面积的数据采集与处理，从而得到燃油邮箱剩余油量体积，将传统油浮子的精确度从±3％提高至±1％以内，大大提高了燃油邮箱油量数据检测的准确度与精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明油箱油量检测装置结构示意图。
图2为本发明油箱油量检测装置读取不同液面时的示意图。
图3为本发明实施例2油量计算模型示意图。
图4为本发明实施例3油量计算模型示意图。
图5为本发明油箱油量检测装置侧剖视图。
图6为本发明油箱油量检测装置的主视图。
附图标记：1、燃油油箱；2、圆锥管；3、CCD镜头；4、陀螺仪。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种非接触式油箱油量检测装置，可以提高油箱油量的检测准确度。为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。应当指出，基于本申请中的实施例，在不脱离本申请原理的前提下，本领域普通技术人员还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
实施例1
一种非接触式油箱油量检测装置，如图1所示；包括燃油油箱1；还包括CCD镜头3及圆锥管2；
所述圆锥管2固定于燃油油箱1内部底部中央处；圆锥管2上下垂直贯穿，且上大下小；其侧壁上开设有尺寸一致的孔洞；
所述CCD镜头3的顶部通过陀螺仪4固定于燃油油箱1顶部，且CCD镜头3正对圆锥管2的上方；
所述CCD镜头3配置有环形光源。
其中，环形光源型号S-RIF4218，CCD镜头3型号SHL-2.8-12MM-1/2.5-CS。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例提出一种当车辆处于水平停止状态，圆锥管2内为圆形，燃油油箱1的油位保持水平无波动状态时的油量检测方法。CCD镜头3采集圆锥管2内圆形图像信息，如图2(a)；通过对CCD镜头3的成像进行处理分析得到圆锥管2内圆形液面的面积，圆锥管2内的面积是均匀变化的，即不同油量对应着唯一不同的圆形面积，由圆形液面的面积得出当前检测时圆锥管2内油量的高度，即燃油油箱1内剩余燃油高度，从而得出燃油油箱1剩余燃油量。
定义如下：
燃油油箱1长度M，宽度N；
圆锥管2上端直径D；下端直径d，半径R；底角β，其中高度L；圆锥管2锥度为(D-d)/L；圆锥角2α；
当车辆处于水平停止状态时，燃油油箱1的油位保持水平无波动状态时，圆锥管2内为圆形；CCD镜头3采集圆锥管2内圆形图像信息得到圆形液面的半径为r，进而获得剩余燃油高度h，从而最终获得燃油油箱1剩余燃油量；如图3所示。
具体过程为：
剩余燃油高度燃油油箱1剩余燃油量V0＝N·M·h。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例提出一种当车辆处于倾斜无波动状态时，圆锥管2内为椭圆形，如图2(b)；燃油油箱1的油位保持水平无波动状态时的油量检测方法。
剩余不同燃油量时所对应的不同椭圆形，其中燃油截面不同对应着的长短轴亦不同；当CCD镜头3读取的椭圆形液面面积可知其长轴、短轴的大小，不论倾斜角度如何，由以下三者：长轴、短轴的大小以及长短轴的乘积必然可对应且唯一对应不同的椭圆。
CCD镜头3采集圆锥管2内椭圆形图像信息，如图4所示。获得该椭圆形的长轴a及短轴b，低水位点B及高水位点C，定义低水位点B的母线长f，定义高水位点C的母线长e，不规则部分体积V3的计算过程为：
其中：R1、R2分别表示低水位点B和高水位点C到圆锥管2中心轴的距离；
因故cotα＝-tanβ，sinα＝-cosβ
上式变换为：
又因R1＝R+fsinα＝R-fcosβ，R2＝R+esinα＝R-ecosβ
上式再变换为：
燃油油箱1剩余燃油量V0＝V3/S；其中，S＝圆锥管2体积/油箱体积。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。值得注意的是，根据其车辆种类的不同，不固定某种油箱。但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (1)

1.一种非接触式油箱油量检测方法，包括非接触式油箱油量检测装置，其特征在于：所述非接触式油箱油量检测装置包括燃油油箱(1)；还包括CCD镜头(3)及圆锥管(2)；
所述圆锥管(2)固定于燃油油箱(1)内部底部中央处；圆锥管(2)上下垂直贯穿，且上大下小；其侧壁上开设有尺寸一致的孔洞；
所述CCD镜头(3)的顶部通过陀螺仪(4)固定于燃油油箱(1)顶部，且CCD镜头(3)正对圆锥管(2)的上方；
所述CCD镜头(3)配置有环形光源；
其检测过程如下：
燃油油箱(1)长度M，宽度N；
圆锥管(2)上端直径D；下端直径d，半径R；底角β，其中高度L；圆锥管(2)锥度为(D-d)/L；圆锥角2α；
当车辆处于水平停止状态时，燃油油箱(1)的油位保持水平无波动状态时，圆锥管(2)内为圆形；
CCD镜头(3)采集圆锥管(2)内圆形图像信息得到圆形液面的半径为r，进而获得剩余燃油高度h，从而最终获得燃油油箱(1)剩余燃油量；
具体过程为：
剩余燃油高度
燃油油箱(1)剩余燃油量V0＝N·M·h；
还包括：当车辆停止于有倾角的地方时，所述燃油油箱(1)的油位处于倾斜无波动状态时，圆锥管(2)内为椭圆形；
CCD镜头(3)采集圆锥管(2)内椭圆形图像信息，获得该椭圆形的长轴a及短轴b，低水位点B及高水位点C，定义低水位点B的母线长f，定义高水位点C的母线长e，不规则部分体积V3的计算过程为：
其中：R1、R2分别表示低水位点B和高水位点C到圆锥管(2)中心轴的距离；
上式变换为：
燃油油箱(1)剩余燃油量V0＝V3/S；其中，S＝圆锥管(2)体积/油箱体积。
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