基于嵌入式ARM9的激光线扫描墙面平整度检测仪研究

发布时间：2017-03-27 06:03

  本文关键词：基于嵌入式ARM9的激光线扫描墙面平整度检测仪研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着房地产行业的兴起和个人家庭装修的流行,作为房屋验收的一项重要内容,墙面平整度检测问题受到日益广泛的关注。鉴于传统检测手段如靠尺、百分表打点、等厚干涉仪、电子全站仪等在操作便捷、检测效率、性价比方面的局限性,本文基于嵌入式ARM9开发平台,设计并实现了一种激光线扫描墙面平整度检测仪。该检测仪能方便、准确、实时检测墙面平整度,完全满足墙面平整度检测的各项需求,具有较高的实用价值和经济价值。具体研究内容概述如下:(1)提出了激光线扫描墙面平整度检测仪的总体设计方案在阐述墙面平整度检测仪的工作原理基础上,分析了检测仪的性能需求。根据性能需求提出了检测仪的总体设计原则,基于此原则分析了关键技术的选型。主控芯片使用MCIMX283,操作系统选择Linux,扫描激光线拟合算法选用最小二乘法。最后概述了检测仪的实现目标,并阐述了总体设计方案及所需硬件和软件开发条件。(2)构建了基于嵌入式ARM9的墙面平整度检测仪硬件平台以飞思卡尔公司的MCIMX283为嵌入式处理器,采用模块化设计方式,论述了检测仪的硬件构架。将硬件设计划分为三部分:微处理器及存储模块,包括仪器的核心处理模块微处理器、运行程序和操作系统的DDR2、存储操作系统与检测程序代码的NAND Flash;片内辅助模块,包括为检测仪供电的电源、时钟、复位、和启动配置等模块;外围接口电路模块,包括用于辅助检测仪器调试的UART串口、USB接口(下载内核、检测程序,挂载USB摄像头等)、用于显示检测结果的LCD接口、PSWITCH引脚电路等电路模块。同时指出各模块设计过程中应注意的问题。(3)构建了基于Linux的墙面平整度检测仪软件开发平台首先安装操作系统并构建交叉开发环境,然后完成嵌入式Linux操作系统的移植,包括Boot Loader移植、内核的裁剪与移植、根文件系统的制作与移植。接着根据硬件设计和应用需求,分别实现DDR2、检测按钮、USB摄像头、LCD的驱动移植与初始化代码的编写,并在每个驱动移植后编写测试代码检测驱动是否成功移植,同时以检测按钮为例,阐述外设驱动的设置、安装、卸载等过程。(4)基于软硬件平台提出了一种基于激光线扫描的墙面平整度检测算法以构建好的检测仪软硬件平台为基础,提出了一种基于激光线扫描的墙面平整度检测算法。该算法主要包括利用V4L2库函数(使程序有发现和操作设备的能力)实现视频和图像的采集,应用最小二乘法拟合扫描激光线,采用下采样抽样压缩图像,调用跨平台多媒体开发包SDL库函数实现视频和图像的显示等。针对非自然光照、检测仪抖动等特殊工程应用场合,对所提出的检测算法进行改进,提升了算法的稳健性。不同凹凸程度、不同测量距离、不同测量角度等各种情形下的实际检测结果表明,本文提出的算法能快捷准确地检测墙面平整度,所设计的墙面平整度检测仪能达到预期效果。实验同时表明,该仪器还能测量地面、门窗、桌面等目标的平整度,拓展了仪器的应用范围。
【关键词】：嵌入式系统 墙面平整度检测 高级精简指令微处理器(ARM) Linux操作系统 激光线扫描
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU74;TN249
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究背景及研究意义12
• 1.2 墙面平整度检测已有的方法技术和发展趋势12-16
• 1.2.1 墙面平整度检测的研究现状12-13
• 1.2.2 墙面平整度检测已有的方法技术13-15
• 1.2.3 墙面平整度检测技术的发展趋势15-16
• 1.3 嵌入式系统简介16-19
• 1.3.1 嵌入式系统硬件17-18
• 1.3.2 嵌入式系统软件开发平台18
• 1.3.3 嵌入式应用软件18
• 1.3.4 嵌入式系统发展趋势18-19
• 1.4 本文所做的工作及章节安排19-20
• 第2章 墙面平整度检测仪的总体系统方案设计20-26
• 2.1 墙面平整度检测仪的基本原理20
• 2.2 墙面平整度检测仪的性能要求20-21
• 2.3 墙面平整度检测仪设计总体原则21
• 2.4 关键技术选型21-24
• 2.4.1 嵌入式微处理器选型22-23
• 2.4.2 嵌入式操作系统选型23
• 2.4.3 墙面平整度检测算法设计23-24
• 2.5 墙面平整度检测仪的总体方案设计24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 墙面平整度检测仪的硬件平台构建26-46
• 3.1 微处理器及存储电路模块26-31
• 3.1.1 i.mx283微处理器概述27
• 3.1.2 DDR2电路模块27-29
• 3.1.3 NAND Flash电路模块29-31
• 3.2 片内辅助模块31-38
• 3.2.1 电源模块31-35
• 3.2.2 时钟模块35
• 3.2.3 复位模块35-37
• 3.2.4 启动配置模块37-38
• 3.3 外围接.电路模块38-44
• 3.3.1 UART串.电路38-40
• 3.3.2 USB接.电路40-42
• 3.3.3 LCD接.电路42
• 3.3.4 PSWITCH引脚电路42-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 墙面平整度检测仪的软件平台构建46-66
• 4.1 应用程序开发环境的构建46-48
• 4.1.1 嵌入式Linux开发的一般方法46-47
• 4.1.2 安装操作系统47
• 4.1.3 构建交叉开发环境47-48
• 4.2 嵌入式LINUX操作系统移植48-52
• 4.2.1 Bootloader的移植48-51
• 4.2.2 内核的裁剪与移植51-52
• 4.2.3 根文件系统的制作52
• 4.3 DDR2驱动的移植与初始化52-56
• 4.3.1 DDR2时序分析与设置53-54
• 4.3.2 DDR2寄存器初始化设置54-55
• 4.3.3 DDR2的测试代码55-56
• 4.4 检测按钮驱动的移植56-59
• 4.4.1 按键驱动的设置57
• 4.4.2 按键驱动的安装57-58
• 4.4.3 按键驱动的测试58-59
• 4.4.4 按键驱动的卸载59
• 4.5 USB摄像头驱动的移植59-60
• 4.6 LCD彩色液晶屏驱动的移植60-64
• 4.6.1 LCD时序分析与设置60-61
• 4.6.2 LCD寄存器初始化设置61-62
• 4.6.3 LCD运行测试62-64
• 4.7 本章小结64-66
• 第5章 墙面平整度检测仪的平整度检测算法设计与实现66-80
• 5.1 墙面平整度检测算法的总体设计思路66
• 5.2 视频的采集及在LCD上的显示66-70
• 5.2.1 视频的采集67-69
• 5.2.2 视频的旋转及显示69-70
• 5.3 激光线扫描图像的采集及显示70-73
• 5.3.1 激光线扫描图像的采集70-72
• 5.3.2 激光线扫描图像在LCD上的显示72-73
• 5.4 墙面平整度检测算法的实现73-78
• 5.4.1 正常光照情况下的平整度检测算法73-76
• 5.4.2 极端光照情况下的平整度检测算法76-77
• 5.4.3 平整度检测算法在工程实际应用中遇到的问题及解决方案77-78
• 5.5 本章小结78-80
• 第6章 墙面检测仪最终产品形态及实际检测结果分析80-90
• 6.1 墙面平整度检测仪最终产品形态80-81
• 6.2 检测结果的标示和术语解释81-82
• 6.3 正常情况下的检测性能82-84
• 6.3.1 不同凹凸程度的检测结果82-83
• 6.3.2 不同测量距离下的检测结果83
• 6.3.3 不同测量角度范围下的检测结果83-84
• 6.4 特殊情况下的检测性能84-87
• 6.4.1 非自然光照下的检测结果84-86
• 6.4.2 在检测仪抖动情况下的检测结果86-87
• 6.5 墙面平整度检测仪的功能扩展87-89
• 6.5.1 墙面平整度检测仪测量地板砖的平整度87
• 6.5.2 墙面平整度检测仪测量门、桌面等表面的平整度87-89
• 6.6 本章小结89-90
• 第7章 总结及展望90-92
• 7.1 总结90-91
• 7.2 展望91-92
• 参考文献92-96
• 攻读硕士期间取得的科研成果96-98
• 致谢98-99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 李东亮;;USB传奇(二)[J];电脑采购周刊;2001年12期

2 刘升;赵晶晶;范秀丽;;基于V4L2的嵌入式视频监控系统[J];微计算机应用;2011年01期

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本文编号：269948