三维数字沙盘系统标准模块及控制系统的设计与实现
发布时间：2021-01-28 23:29
随着科技的发展,人们对事物的认知不再满足于二维的显示方式,逼真的三维立体显示越来越受到追捧,一种基于3D实体沙盘的全新三维显示方式成为研究的热点[1]。通过动态的实体沙盘,可将二维图片、三维图片或遥感信息等数据真实的呈现在人们面前[2][3]。本文实现了三维数字沙盘系统标准模块的机械结构和控制系统的设计与改进。通过大量实验,寻求可行的机械导轨结构,稳定的安装方式以及合理的运行轨迹。为更好的控制机械装置模型,设计了控制系统中的硬件与软件部分,在硬件方面,通过改进电路设计解决机械装置模型中行程开关触点不稳定带来的中断异常问题,通过对四路步进电机的精确控制[4][5],实现对长方立柱的升降和解挂钩功能;在软件方面,研究步进电机的驱动原理及速度变化曲线算法[6],通过离散的方法得到速度曲线数据表去模拟和逼近理想的加减速曲线,实现对步进电机精确高效的驱动。此外,为确保整个系统的稳定运行,在软件方面设计了断电保护,数据安全等一系列保障措施。通过实验证明,该系统可稳定高效的运行,为三维实体显示提供了可靠的硬件驱动...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沙盘总体结构
字沙盘标准模块的机械设计在整个系统中的作用是至关重要的，沙三维沙盘系统中三维显示的最基础的结构和流程的最后一关，机械和合理性[24]，关系到整个系统的显示效果和稳定性。于是在本课题量的实验不断寻找最适合的机械结构和设计方案，为三维显示提供基础。本课题对三轴悬臂式和三轴龙门式两种机械结构进行了深入。案一：三轴悬臂式机械结构轴悬臂悬臂式机械结构，由 x、y、z 三个轴组成，x 轴固定到安装 xz 连接板垂直安装到 x 轴上，y 轴通过 yz 连接板垂直安装到 z 轴为丝杠传动，x 轴上丝杠的转动带动 z 轴并且附带着 y 轴在 x 方向杠的转动带动 y 轴在 z 轴方向即上下方向移动，控制滑块安装于 轴丝杠的转动在 y 轴方向上移动。最终是通过安装在控制滑块上的械结构完成沙盘模块的控制，那么通过控制 x、y、z 三轴的移动，三维空间的定位和移动，完成控制操作。三轴悬臂式机械结构如
图 2-3 三轴龙门式机械结构理论上，对静止特征、谐响应特征以及模态特征等进行分析，将悬门式结构进行对比分析，通过静力学分析获得当受到静态载荷的时量以及其静刚度，来检验其静态特性。通过理论分析由于矩形立柱结构在 z 方向（即 xy 平面）上的惯性矩，因此龙门式结构的静态臂式机构。检测出该结构震动的振型和固有的频率，从而来评价机特性。当震动达到一定的频率范围时，悬臂式结构在三个轴上会产的结构由于其机械构造决定了其较弱的振动特点，相比之下悬臂式强。在按照一定规律变化的负载情况下根据谐响应分析，结合模态结构的特性；理论和实验中龙门式结构在三个轴上移动时的刚性都构要好。由以上的静力分析、模态分析以及谐响应分析，得出龙门性更好。实验中，搭建了悬臂式和龙门式两种机械结构进行试验，试验表明结构静态性较差，运行过程由于变形而阻力增大导致步进电机堵转
【参考文献】：
期刊论文
[1]单片机工业控制网络化与智能化方法研究[J]. 徐赟. 内燃机与配件. 2017(22)
[2]长行程同步带型模组设计与应用[J]. 张俊清,李大伟. 国防制造技术. 2017(02)
[3]三维数字沙盘标准模块的设计与实现[J]. 杨奇,车明. 计算机工程. 2017(03)
[4]基于TB6600HG的步进电机驱动控制设计[J]. 马文斌,杨延竹. 中国农机化学报. 2016(07)
[5]三维显示技术应用现状及展望[J]. 陈浩,王晓颖,王瑞娜. 河南科技. 2016(13)
[6]用于景观环境真三维实时显示的图像处理技术[J]. 童月恒. 艺术与设计(理论). 2016(05)
[7]移动式龙门架的结构设计与分析[J]. 敬谦. 陇东学院学报. 2016(01)
[8]Altium Designer 10 PCB设计过程优化探讨[J]. 王剑锋. 机电一体化. 2015(06)
[9]三维显示技术[J]. 高洪跃. 科学. 2015(03)
[10]行程开关和接近开关在数控系统中的匹配设计[J]. 高跃武,赵庆志,韩绍民,叶世平. 机床与液压. 2015(04)
硕士论文
[1]数字沙盘模块控制电路及软件设计[D]. 朱道昌.天津大学 2014
[2]三维电子沙盘系统的研究与实现[D]. 杨智勋.中南大学 2011
[3]基于ArcGIS的电子沙盘生成方法研究[D]. 侯欢欢.太原理工大学 2010
[4]面向对象高分辨率遥感影像信息提取[D]. 田新光.中国测绘科学研究院 2007
[5]步进电机驱动控制的应用研究[D]. 毕绍新.天津大学 2003
[6]机械三维模型的实时交互式显示[D]. 莫燕.武汉科技大学 2003
本文编号：3005888
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
沙盘总体结构
字沙盘标准模块的机械设计在整个系统中的作用是至关重要的，沙三维沙盘系统中三维显示的最基础的结构和流程的最后一关，机械和合理性[24]，关系到整个系统的显示效果和稳定性。于是在本课题量的实验不断寻找最适合的机械结构和设计方案，为三维显示提供基础。本课题对三轴悬臂式和三轴龙门式两种机械结构进行了深入。案一：三轴悬臂式机械结构轴悬臂悬臂式机械结构，由 x、y、z 三个轴组成，x 轴固定到安装 xz 连接板垂直安装到 x 轴上，y 轴通过 yz 连接板垂直安装到 z 轴为丝杠传动，x 轴上丝杠的转动带动 z 轴并且附带着 y 轴在 x 方向杠的转动带动 y 轴在 z 轴方向即上下方向移动，控制滑块安装于 轴丝杠的转动在 y 轴方向上移动。最终是通过安装在控制滑块上的械结构完成沙盘模块的控制，那么通过控制 x、y、z 三轴的移动，三维空间的定位和移动，完成控制操作。三轴悬臂式机械结构如
图 2-3 三轴龙门式机械结构理论上，对静止特征、谐响应特征以及模态特征等进行分析，将悬门式结构进行对比分析，通过静力学分析获得当受到静态载荷的时量以及其静刚度，来检验其静态特性。通过理论分析由于矩形立柱结构在 z 方向（即 xy 平面）上的惯性矩，因此龙门式结构的静态臂式机构。检测出该结构震动的振型和固有的频率，从而来评价机特性。当震动达到一定的频率范围时，悬臂式结构在三个轴上会产的结构由于其机械构造决定了其较弱的振动特点，相比之下悬臂式强。在按照一定规律变化的负载情况下根据谐响应分析，结合模态结构的特性；理论和实验中龙门式结构在三个轴上移动时的刚性都构要好。由以上的静力分析、模态分析以及谐响应分析，得出龙门性更好。实验中，搭建了悬臂式和龙门式两种机械结构进行试验，试验表明结构静态性较差，运行过程由于变形而阻力增大导致步进电机堵转
【参考文献】：
期刊论文
[1]单片机工业控制网络化与智能化方法研究[J]. 徐赟. 内燃机与配件. 2017(22)
[2]长行程同步带型模组设计与应用[J]. 张俊清,李大伟. 国防制造技术. 2017(02)
[3]三维数字沙盘标准模块的设计与实现[J]. 杨奇,车明. 计算机工程. 2017(03)
[4]基于TB6600HG的步进电机驱动控制设计[J]. 马文斌,杨延竹. 中国农机化学报. 2016(07)
[5]三维显示技术应用现状及展望[J]. 陈浩,王晓颖,王瑞娜. 河南科技. 2016(13)
[6]用于景观环境真三维实时显示的图像处理技术[J]. 童月恒. 艺术与设计(理论). 2016(05)
[7]移动式龙门架的结构设计与分析[J]. 敬谦. 陇东学院学报. 2016(01)
[8]Altium Designer 10 PCB设计过程优化探讨[J]. 王剑锋. 机电一体化. 2015(06)
[9]三维显示技术[J]. 高洪跃. 科学. 2015(03)
[10]行程开关和接近开关在数控系统中的匹配设计[J]. 高跃武,赵庆志,韩绍民,叶世平. 机床与液压. 2015(04)
硕士论文
[1]数字沙盘模块控制电路及软件设计[D]. 朱道昌.天津大学 2014
[2]三维电子沙盘系统的研究与实现[D]. 杨智勋.中南大学 2011
[3]基于ArcGIS的电子沙盘生成方法研究[D]. 侯欢欢.太原理工大学 2010
[4]面向对象高分辨率遥感影像信息提取[D]. 田新光.中国测绘科学研究院 2007
[5]步进电机驱动控制的应用研究[D]. 毕绍新.天津大学 2003
[6]机械三维模型的实时交互式显示[D]. 莫燕.武汉科技大学 2003
本文编号：3005888
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3005888.html
