散状物料输送带垂度检测与张力分析系统设计开发

发布时间：2017-10-17 13:43

  本文关键词：散状物料输送带垂度检测与张力分析系统设计开发

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【摘要】：随着市场对散状物料的结算要求朝着高精、高效、公正、可靠的方向发展,各种类型皮带秤的性能要求随之提高,但是皮带秤的称重精度的长期稳定性,耐久性成为当前主要矛盾。南京三埃提出了实时张力补偿技术解决该矛盾,本系统需通过检测散状物料输送带实时张力来实现张力补偿技术,本文针对该检测技术作以下内容分析。 1)针对南京三埃对本项目的需求制定了具体实施方案,本文规划了系统实验平台以及集中控制管理结构,并建立了从硬件层、驱动层、通信层、功能层到应用层的总体架构,对各层功能进行设计与说明。 2)本文以ARM7-TDMI-S LPC2138处理器芯片为核心,结合各外部模块而开发数据采集板,详细设计了数据采集板内部各模块电路,主要有CPU模块,电源模块,外部存储器模块,看门狗模块,通讯模块和程序下载模块。 3)本文根据输送带传输过程因振动而导致采集数据不稳定的问题,使用了基本滤波算法和卡尔曼滤波算法,解决数据不稳定问题；并设计了上、下位机软件和选择了485通讯网络；最后,对MODBUS/RTU通信协议在本系统中的具体应用作设计,分别设计了上位机与下位机通信协议。 4)研究了输送带张力的力学模型,通过在不同流量的条件下采集垂度数据,并建立垂度与流量的数据表,利用最小二乘法对垂度与流量作曲线拟合,得到垂度随流量变化的数学模型；将拟合结果带入输送带张力力学模型,得出输送带垂度与张力之间的数学模型。 5)针对设计的上位机软件系统,进行调试运行,主要实现系统设置,状态监控,数据库管理和数据分析。
【关键词】：垂度 张力 卡尔曼滤波 最小二乘 曲线拟合 数据分析 MODBUS RS-485
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH222;TP274
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题的研究背景及来源8-9
• 1.1.1 课题背景8
• 1.1.2 课题来源8-9
• 1.2 国内外相关技术研究现状9-11
• 1.2.1 国外散状物料称重技术研究现状9-10
• 1.2.2 国内散状物料称重技术研究现状10-11
• 1.3 本文主要内容及章节安排11-13
• 1.3.1 本文主要内容11-12
• 1.3.2 本文章节安排12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 散状物料输送带垂度检测与张力分析系统的总体设计14-22
• 2.1 提高皮带秤称重精度耐久性的需求分析14
• 2.2 系统的方案设计14-18
• 2.2.1 输送带垂度检测方案一15-16
• 2.2.2 输送带垂度检测方案二16-17
• 2.2.3 输送带垂度检测方案三17-18
• 2.3 散状物料输送带垂度检测与张力分析系统功能结构设计18-21
• 2.3.1 系统的设计环境简介18-19
• 2.3.2 系统总体设计19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 3 散状物料输送带垂度检测与张力分析系统的硬件设计22-36
• 3.1 下位机微控制器选型22-24
• 3.2 下位机传感器选型及主要功能24-25
• 3.3 数据采集系统的功能设计及流程25-27
• 3.4 下位机数据采集板原理图设计27-34
• 3.4.1 CPU模块27-28
• 3.4.2 电源模块28-29
• 3.4.3 外部存储器模块29-30
• 3.4.4 看门狗模块30-32
• 3.4.5 通讯模块32
• 3.4.6 程序下载接口32-34
• 3.5 下位机数据采集板PCB布图及制板34-35
• 3.6 本章小结35-36
• 4 散状物料输送带垂度检测与张力分析系统软件设计36-67
• 4.1 下位机数据采集系统软件设计36-53
• 4.1.1 输送带去振基本算法研究36-40
• 4.1.2 输送带去振卡尔曼滤波器算法研究40-43
• 4.1.3 下位机数据采集与处理软件设计43-53
• 4.2 上位机软件设计53-55
• 4.2.1 上位机软件开发流程53-54
• 4.2.2 数据存储技术54-55
• 4.3 通讯技术研究55-66
• 4.3.1 RS-485网络通讯的选型55-56
• 4.3.2 PC端接口转换器56-57
• 4.3.3 通信协议软件开发及流程57-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 基于实验数据的散状物料输送带张力的数学模型研究67-75
• 5.1 现场输送带载料模型分析67-68
• 5.2 基于最小二乘法的垂度-流量曲线拟合68-71
• 5.2.1 最小二乘曲线拟合原理68
• 5.2.2 流量与垂度实验68-69
• 5.2.3 垂度-流量特性研究69-71
• 5.3 最小二乘法曲线拟合结果分析71-72
• 5.3.1 拟合模型误差比较71-72
• 5.3.2 张力数学模型72
• 5.4 输送带最大垂度分析72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 6 散状物料输送带垂度检测与张力分析系统实现75-79
• 6.1 系统主界面及设置75-76
• 6.2 状态监控界面及运行76-77
• 6.3 数据查询界面及运行77-78
• 6.4 本章小结78-79
• 7 总结与展望79-81
• 7.1 论文总结79-80
• 7.2 研究展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-86
• 附录86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王锦法;水尺计量存在问题的探讨[J];天津航海;2005年01期

2 王世峰;赵馨;佟首峰;刘云清;刘鹏;姜会林;;激光位移传感器数据采集技术[J];微计算机信息;2008年04期

3 南倩;张秦艳;李金泉;杨向东;;工业机器人的局部标定[J];现代电子技术;2012年02期

4 刘晓艳;芮雪;刘小勇;;基于正交多项式作最小二乘曲线拟合的水位流量率定系统设计与实现[J];新疆农业大学学报;2009年03期

5 方原柏;;有关皮带秤应用问题的思索[J];冶金自动化;2008年03期

6 丛航,孙昕,欧阳劲松;基于Modbus协议的工业自动化网络规范——基于串行链路和TCP/IP的Modbus应用协议[J];仪器仪表标准化与计量;2003年01期

7 周旭;李小敏;俞承芳;;基于ARM的集散系统上位机设计[J];仪器仪表学报;2006年S1期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 袁延强;;皮带称重技术的最新发明专利——阵列式皮带秤[A];称重科技暨第八届全国称重技术研讨会论文集[C];2009年

2 厉达;吴洪军;;皮带秤三组计量值称重技术的研究及应用[A];称重科技——第十届称重技术研讨会论文集[C];2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王晓满;监控系统的目标跟踪算法研究[D];哈尔滨理工大学;2010年

2 张小艳;基于嵌入式技术的USB存储系统的设计与实现[D];内蒙古大学;2011年

3 孙博;圆柱壳轴压屈曲试验平台研制[D];浙江大学;2011年

4 卢宏琴;基于旋量理论的机器人运动学和动力学研究及其应用[D];南京航空航天大学;2007年

5 吴晓阳;基于OpenCV的运动目标检测与跟踪[D];浙江大学;2008年

6 李晓丽;基于ARM的高阻智能气敏传感器的研制[D];河北工业大学;2007年

7 赵威;基于Modbus/RTU协议转换器的监控器网络查询控制系统[D];河北工业大学;2007年

8 刘宇峰;环件轧制CAD/CAPP及报价系统研究[D];武汉理工大学;2008年

9 王辉;橡胶行业硫化工序制造执行系统的研究与设计[D];青岛科技大学;2009年

10 冯鹏;基于嵌入式系统的图像跟踪技术的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年

，

本文编号：1049198