阵列式电子皮带秤的研究与开发

发布时间：2017-03-22 14:05

  本文关键词：阵列式电子皮带秤的研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：皮带秤是通过动态测量物料质量与皮带速度计算得到固体物料流量的一种重要的检测设备。随着电子技术、计算机技术、传感器技术的不断发展,皮带秤由原来的机械式发展成为今天的电子式,成为矿山、冶金、港口、物流、烟草等领域内不可或缺的检测设备。 电子皮带秤由于属于动态检测设备,其检测精度和长期稳定性一直是研发人员和用户所关心的问题。影响电子皮带秤检测精度的因素有很多,如环境变化、皮带张力、电磁干扰等。本文经过分析四种皮带秤承重装置的特性和传感器应力曲线,提出一种由多个悬浮式承重装置组成的阵列式电子皮带秤。阵列式电子皮带秤的提出,改变了以往电子皮带秤的设计思路。 本文介绍了研究背景,总结了皮带秤的国内外发展情况,提出了阵列式电子皮带秤的技术方法,具体的研究内容如下： 1.介绍电子皮带秤的检测原理与计算方法,提出目前电子皮带秤存在的主要问题,分析影响电子皮带秤检测精度的主要因素,研究了一些误差来源,分析了目前提高电子皮带秤检测精度的几种方法； 2.研究阵列式电子皮带秤承重装置和传感器,分析单杠杆式、双杠杆式、悬臂式和悬浮式承重装置的结构、原理和响应曲线,得出悬浮式承重装置具有测量精度高、结构简单、稳定可靠的结论,由多组悬浮式承重装置组成了阵列式电子皮带秤,大大延长了被测物料段范围,减小了皮带张力、皮带跑偏等因素引起的检测误差,多组传感器的联合测量可以得到更加准确的检测结果；论文分析了称重传感器的原理,得出被测量固体物料的重力与传感器输出的关系,研究如何选择称重传感器的类型及参数并选择了悬臂式称重传感器；分析皮带测速方法并选择了光电脉冲式测速传感器； 3.设计基于ARM微处理器的电子皮带秤主机硬件电路,研究并选择了以ARMCortex-M3为核心的STM32F107TV6微处理器,设计传感器接口电路、复位电路、电源电路、LCD触摸屏电路、通信接口电路； 4.提出使用卡尔曼滤波器进行数据处理,介绍卡尔曼滤波器的结构及原理,对称重系统进行数学建模,利用Matlab工具进行仿真研究,研究结果表明利用卡尔曼滤波器能够有效地减少称重传感器信号中的噪声,对提高检测精度具有重要作用； 5.研究嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ,介绍了其功能、特点,对其任务调度机制进行分析,并应用到本文的阵列式电子皮带秤的开发,以面向任务的开发思想,在μC/OS-Ⅱ操作系统中进行了功能分配与开发,并利用μC/GUI图形管理系统进行人机界面的开发； 本文研究的阵列式电子皮带秤与目前的电子皮带秤相比,具有检测精度高、长期稳定性好、通信功能强、人机界面更为友好、开发周期减少等特点。研究成果具有重要的科学意义和工程应用价值。
【关键词】：阵列式电子皮带秤 悬浮式承重装置 μC/OS-Ⅱ μC/GUI 卡尔曼滤波 ARM Cortex-M3
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH715.195
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外电子皮带秤的现状和发展趋势11-12
• 1.2.1 国外电子皮带秤的发展历程11
• 1.2.2 国内电子皮带秤发展现状11-12
• 1.3 电子皮带秤综述12-13
• 1.3.1 电子皮带秤的检测原理12-13
• 1.3.2 电子皮带秤的组成13
• 1.4 电子皮带秤目前存在的主要问题13-14
• 1.5 本文主要研究的内容14-16
• 第2章 电子皮带秤的误差来源分析16-20
• 2.1 电子皮带秤的误差来源16-18
• 2.1.1 电子皮带秤的称重误差16-17
• 2.1.2 测速传感器的误差17
• 2.1.3 零点漂移误差17
• 2.1.4 校准误差17-18
• 2.1.5 皮带跑偏误差18
• 2.1.6 电路系统测量误差18
• 2.2 目前提高检测精度的若干方法18-20
• 2.2.1 减少环境因素影响18-19
• 2.2.2 改进测速装置19
• 2.2.3 承重装置的改进19-20
• 第3章 承重装置与测速传感器的研究设计20-34
• 3.1 国内外主要承重装置介绍20-25
• 3.1.1 单杠杆式承重装置21-22
• 3.1.2 双杠杆式承重装置22-23
• 3.1.3 悬臂式承重装置23-24
• 3.1.4 悬浮式承重装置24-25
• 3.2 阵列式承重装置的设计25-26
• 3.3 称重传感器的原理与选择26-32
• 3.3.1 应变式称重传感器的发展历程26-27
• 3.3.2 应变式称重传感器的工作原理27-30
• 3.3.3 称重传感器的选择30-32
• 3.4 皮带测速传感器32-34
• 第4章 基于ARM的电子皮带秤主机硬件设计34-54
• 4.1 总体设计34-41
• 4.1.1 CPU的选择35-41
• 4.1.2 系统总体设计41
• 4.2 传感器电路的设计41-46
• 4.2.1 称重传感器的信号放大电路设计41-43
• 4.2.2 A/D电路的设计43-44
• 4.2.3 测速传感器电路设计44-46
• 4.3 单片机电路系统设计46-49
• 4.3.1 电源系统46-47
• 4.3.2 复位电路设计47-48
• 4.3.3 JTAG调试电路48-49
• 4.4 触摸屏LCD显示器驱动电路设计49-51
• 4.5 通信接口电路设计51-54
• 4.5.14 85 接口设计51-52
• 4.5.2 以太网接口设计52-54
• 第5章 信号的数字滤波算法研究54-61
• 5.1 数字滤波算法选择54
• 5.2 卡尔曼滤波器介绍54-57
• 5.2.1 离散卡尔曼滤波算法的总体概述54-55
• 5.2.2 卡尔曼滤波器结构及方程55-57
• 5.3 称重系统建模57-58
• 5.4 仿真研究58-61
• 第6章 系统软件开发61-76
• 6.1 嵌入式μC/OS-Ⅱ介绍62-70
• 6.1.1 μC/OS-Ⅱ的特点64-65
• 6.1.2 μC/OS-Ⅱ系统结构65-66
• 6.1.3 μC/OS-Ⅱ多任务管理与开发66-69
• 6.1.4 μC/OS-Ⅱ任务消息邮箱机制69-70
• 6.2 人机界面设计70-72
• 6.3 电子皮带秤软件系统72-76
• 6.3.1 传感器信号采集与计算73-74
• 6.3.2 人机界面74-76
• 第7章 结论、创新点及展望76-78
• 7.1 结论76-77
• 7.2 本文的创新点77
• 7.3 对今后工作的展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-82
• 附录A 攻读硕士研究生期间的研究工作82-83
• 附录B 阵列式电子皮带秤电路图83-84
• 附录C 阵列式电子皮带秤仪表实验系统图84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：261642