基于激光测距技术的物料堆位自动测量系统的设计与实现

发布时间：2017-08-30 10:05

  本文关键词：基于激光测距技术的物料堆位自动测量系统的设计与实现

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【摘要】：随着当代科技的飞速发展,社会的各个产业和领域正朝着自动化程度高,实时性程度高和精确度高的方向发展,堆位测量作为很多国民生产领域(矿产,粮储,散队物料等)的重要技术同样也逐步舍弃人工测量这样耗时耗力的传统方法,本论文所提出的方案主要针对水泥厂生料、熟料仓库内所存有的物料进行堆位测量。水泥厂生料、熟料库作为水泥厂重要组成部分,其内部存储的物料的多少直接影响到企业后续的规划。所以针对上述需求设计一套测量方案具有非常高的实际意义。测量堆位的一项关键技术就是距离的测量,本方案采用激光测距这样一种精确度高,干扰度小的测量距离的技术。将激光测距仪器安装到3个自主设计的高精度云台上,云台对称分布在仓库的顶端,测量时云台进行3维扫描,将扫描结果通过STM32系列微控制器和外围设备传入PC终端进行数据整合算出所测量物料的堆位。为方便监控人员实施查看数据,需要将测量数据及其配套信息存入数据库,因为数据量较为庞大,所以选择MySql数据库作为存储容器,监控人员通过打开用QT编写的数据库查看软件,通过时间、仓库编号等筛选条件查看堆位信息。通过对方案的初步设计基本实现了系统的主体部分,并且实现了相配套传输系统和数据查看系统。但是由于测量所需要的实际环境较为复杂并且搭建困难暂时还很难在实验室环境中进行实际测试,又由于水泥厂生产处于紧张时期很难停产进行实地安装所以测量要到水泥厂生产空闲时期才能实地测试和校准。目前仅利用MATLAB仿真软件对对堆位的测量精度进行模拟分析考虑理论误差和实际误差两方面因素初步判断测量精度可以达到95%以上,满足水泥产需求。
【关键词】：堆位测量 激光测距 高精度云台 三维扫描 模拟分析
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH744.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-10
• 第1章 绪论10-13
• 1.1 论文研究背景与意义10
• 1.2 国内外的研究现状10-12
• 1.3 本论文的研究目标与内容12
• 1.4 论文章节安排12-13
• 第2章 需求分析和主要算法13-24
• 2.1 需求分析和总体设计13-14
• 2.1.1 需求分析13
• 2.1.2 总体设计13-14
• 2.2 常用测距方法归纳14-16
• 2.2.1 激光测距14-15
• 2.2.2 CCD摄影机15
• 2.2.3 超声波测距15-16
• 2.3 测距系统的选择16-18
• 2.4 基于激光测距的堆位测量方法18-23
• 2.4.1 坐标系的建立与扫描点的获得18-21
• 2.4.2 Delaunay三角划分21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 硬件电路设计和机械架构设计24-36
• 3.1 硬件电路设计框架24
• 3.2 高精度云台硬件电路设计24-32
• 3.2.1 电源模块25
• 3.2.2 控制模块25-27
• 3.2.3 MAX485CSA接口模块27-28
• 3.2.4 达林顿晶体管阵列28-29
• 3.2.5 串口通信接口模块29-30
• 3.2.6 L298N硬件电路设计30-31
• 3.2.7 电子罗盘和角度传感器31-32
• 3.3 网络传输模块32-35
• 3.3.1 STM32F107VCT6控制模块32-34
• 3.3.2 DM9161网卡模块34-35
• 3.4 云台结构简介35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 物料堆位测量系统软件设计36-50
• 4.1 MAX485/MAX232转TCP/IP程序36-40
• 4.1.1 系统初始化36-38
• 4.1.2 LWIP初始化38
• 4.1.3 控制芯片与DM9161发送程序38-39
• 4.1.4 控制芯片与DM9161接收程序39-40
• 4.2 云台程序40-44
• 4.2.1 云台总程序40-42
• 4.2.2 初始化程序42-43
• 4.2.3 云台初始定位程序43-44
• 4.3 服务器软件设计44-49
• 4.3.1 服务器总框图44
• 4.3.2 信息传输协议44-46
• 4.3.3 网络接收数据的存取46-47
• 4.3.4 计算数据47-48
• 4.3.5 数据库的建立48-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 系统测试与误差分析50-59
• 5.1 系统测试50-52
• 5.1.1 服务器系统测试50-51
• 5.1.2 数据库查询界面51-52
• 5.2 误差分析52-58
• 5.2.1 模拟扫描点的获得方法52-53
• 5.2.2 理论误差分析53-56
• 5.2.3 实际环境误差分析56-58
• 5.3 本章小结58-59
• 结论与展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-64
• 附录1：L298步进电机PCB图64-65
• 附录2：云台控制电路PCB图65-66
• 附录3：网络转换PCB底层图66-67
• 附录4：网络转换PCB顶层图67-68
• 附录5：高精度云台电路实物图68-69
• 附录6：网络转接电路实物图69-70
• 附录7：高精度云台实物图70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 万天才;高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品及其应用[J];国外电子元器件;2001年02期

2 李欣;郭唐永;夏界宁;刘珠妹;王培源;朱威;邹彤;;基于微加速度计的地震烈度计设计[J];大地测量与地球动力学;2013年S2期

3 张培宏;基于无棱镜全站仪的盘煤系统——MH2001盘煤(测积)系统简介[J];矿山测量;2001年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 宋伟文;基于嵌入式系统的以太网接口设计[D];浙江工业大学;2007年

2 李枭;半导体激光测距系统的优化研究[D];北京邮电大学;2010年

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本文编号：758645