基于图像检测的自校准水平仪设计与实现

发布时间：2017-09-30 04:09

  本文关键词：基于图像检测的自校准水平仪设计与实现

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【摘要】：水平检测技术在工业生产中有重要的应用价值。随着检测技术的不断进步,对水平检测装置的自动化、智能化程度提出了更高的要求。为了提高现有水平仪在读数和校零等操作中的自动化程度,本文提出一种基于图像检测的新型水平仪。以传统气泡式水准器作为敏感元件,利用高性能嵌入式计算机系统进行图像检测,捕捉气泡位置进而得出读数；同时,在设计上增加了电机驱动的回转平台,使水平仪具备自动校准能力。以像素作为基本单位进行测量,弥补了人眼读数主观性较高的不足,提高了气泡式水准器的分辨率。采用移动终端读取水平信号,使新型水平仪适用于操作人员不可达的检测场合。本文的主要工作如下：1. 概述了水平检测技术的发展历史和水平测量仪器的测量原理,分析了现有水平检测技术的基本应用和它们的优缺点。在此基础上,研究并给出了一种基于图像检测的新型水平仪,对系统进行了总体设计和模块功能划分。2. 参照传统气泡式水平仪的基本设计,提出了新型水平仪的机械结构,将其按功能分为上下两个不同的舱室。3. 针对系统的应用要求进行了嵌入式系统硬件设计,对相关元器件根据性能、功耗、经济性等指标进行了选型并设计制作了PCB电路板。4. 基于Linux操作系统,设计了新型水平仪所需硬件的驱动程序,包括电机控制驱动和照明装置驱动,研究分析了Linux下的摄像头驱动程序,在此基础上开发了应用程序,实现了图像检测算法、电机和照明控制、蓝牙通信。5. 选用Android设备作为数据接收端,研究了Android平台应用开发方法和蓝牙通信相关的API,设计并实现了新型水平仪系统Android客户端。
【关键词】：水平仪 嵌入式系统 图像检测 Linux应用 Android
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH712;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 引言9-14
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 水平仪概述9-11
• 1.1.2 嵌入式技术发展和现状11-12
• 1.2 课题研究意义与内容12-13
• 1.3 论文结构安排13
• 1.4 本章小结13-14
• 第2章 新型水平仪的总体设计和结构设计14-22
• 2.1 水准器读数原理14-15
• 2.2 图像检测原理15-16
• 2.3 水平仪校准原理16
• 2.4 新型水平仪的总体方案16-17
• 2.5 机械结构设计17-21
• 2.5.1 水准器舱18-19
• 2.5.2 传动装置舱19-20
• 2.5.3 完整机械结构20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第3章 新型水平仪的硬件设计22-39
• 3.1 水平仪的核心控制单元22-24
• 3.1.1 Cortex A8架构简介22
• 3.1.2 FET210D核心板22-24
• 3.2 水准器单元24-27
• 3.2.1 水准器选型24
• 3.2.2 水准器照明装置设计24-27
• 3.3 蓝牙通信模块27-29
• 3.3.1 蓝牙技术概述27-28
• 3.3.2 HC-06蓝牙模块28-29
• 3.4 图像传感器29-33
• 3.4.1 图像传感器基本原理29
• 3.4.2 OV3640 CMOS图像传感器模块29-32
• 3.4.3 图像传感器硬件接口32-33
• 3.5 直流电机控制装置33-36
• 3.5.1 转动方向控制33-35
• 3.5.2 转动限位装置35-36
• 3.6 其他组件36-38
• 3.6.1 电源36-37
• 3.6.2 调试串口37
• 3.6.3 温度传感器37-38
• 3.7 PCB板38
• 3.8 本章小结38-39
• 第4章 新型水平仪的软件设计39-73
• 4.1 构建嵌入式Linux软件开发环境40-43
• 4.2 嵌入式Linux裁剪43-44
• 4.3 水平仪驱动程序设计44-60
• 4.3.1 Linux驱动程序概述45-46
• 4.3.2 LED照明装置驱动设计46-49
• 4.3.3 电机控制驱动程序设计49-53
• 4.3.4 OV3640驱动程序分析53-60
• 4.4 水平仪应用程序设计60-72
• 4.4.1 应用程序框架60
• 4.4.2 主线程60-63
• 4.4.3 水平仪图像处理模块63-70
• 4.4.4 数据通信模块70-72
• 4.5 本章小结72-73
• 第5章 水平仪Android客户端应用软件设计73-86
• 5.1 Android应用开发概述73-74
• 5.1.1 Android平台简介73
• 5.1.2 搭建Android开发环境73-74
• 5.2 Android应用组件74-76
• 5.3 Android UI设计76-80
• 5.3.1 Android UI设计方法76-77
• 5.3.2 主界面设计77-80
• 5.3.3 蓝牙连接界面设计80
• 5.4 Android应用逻辑设计80-85
• 5.4.1 蓝牙工作逻辑80-84
• 5.4.2 主要按键工作逻辑84
• 5.4.3 数据的接收84-85
• 5.5 本章小结85-86
• 第6章 新型水平仪系统安装与调试86-90
• 6.1 水平仪机械结构安装86-87
• 6.1.1 水准器和照明装置86
• 6.1.2 摄像头的安装86-87
• 6.1.3 完成组装的内部机械结构87
• 6.2 水平仪硬件电路及安装87-89
• 6.3 新型水平仪调试89
• 6.4 本章小结89-90
• 第7章 结束语90-91
• 7.1 全文总结90
• 7.2 问题与展望90-91
• 致谢91-92
• 参考文献92-94
• 攻读硕士期间学术成果与所获奖项94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 方飞;张永生;张培峻;李引良;史学鑫;;地面水平度对武器系统射向的影响[J];弹箭与制导学报;2009年02期

2 潘雪;高国伟;王超;赵瑜;张军;;自校准电子水平仪的设计与实现[J];传感器与微系统;2008年01期

3 倪振利,袁胜发,郝如江;气动式铁轨水平度检测系统研究[J];液压与气动;2005年08期

4 王华海;如何理解允差值0.02/1000的含义[J];机床与液压;1999年05期

5 王黎智，，张曦;气泡水平仪的原理及校准[J];云南师范大学学报(自然科学版);1996年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 胡国新;新型倾斜仪机械结构研究及其误差分析[D];中国地震局地震研究所;2012年

2 吴想想;基于Android平台软件开发方法的研究与应用[D];北京邮电大学;2011年

3 王敏;基于ARM平台的液位检测算法研究与实现[D];湖南大学;2009年

4 段德山;工件非接触检测中机器视觉的研究与应用[D];北京邮电大学;2007年

5 李俊;机器视觉照明光源关键技术研究[D];天津理工大学;2007年

6 吴学功;基于USB摄像头的数字图像检测技术研究[D];东南大学;2006年

本文编号：946037