超长型物料堆体积自动测量系统

发布时间：2017-09-06 20:05

  本文关键词：超长型物料堆体积自动测量系统

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【摘要】：随着社会的高速发展,我国将继续建造大量的公共设施和建筑物。水泥是建造过程中用量最大的材料之一,我国的水泥产量已连续二十多年位居世界第一。水泥的生产成本中原材料成本占据了主要部分,所以原材料的管理对于企业生产成本的控制起着非常重要的作用。在堆位测量领域,传统的人工测量方式正逐渐被抛弃,本文设计了一套针对室外的大型不规则物料堆的体积测量系统本文主要介绍了料堆体积自动测量系统的系统组成结构、工作原理、方案设计及其软件硬的实现。物料堆体积测量系统是以高精度的激光测距仪为敏感元件,在物料堆两侧上方架设导轨,搭载激光测距仪的测量平台沿导轨移动并对物料堆进行扫描。扫描数据通过网络传送到PC端进行数据处理,计算出物料堆的体积并生成三维模拟图,测量结果将存储于数据库。系统为用户提供交互界面,用于整个系统的控制、配置参数以及历史数据查询。论文的主要工作是设计并制作硬件和软件部分。软件方面用C语言编写步进电机驱动程序、以太网通信、WIFI模块通信和数据采集系统,设计了数据传输协议,并完成对物料堆体积的计算。硬件部分包括测距仪的选型、电子器件的选择、设计电路、制作PCB板以及调试硬件电路。同时在VS2012平台上编写服务器应用程序和交互界面,搭建SQL Server数据库服务器。最后还制作了用于系统测试的机械模型,并对系统进行测试。因水泥厂处于生产时期难以实地安装测试且实际环境搭建困难,所以选择用MATLAB对系统进行模拟测试,并对误差进行分析。最终测量结果能达到90%的精度,能满足生产需求。
【关键词】：堆位测量 激光测距 三维扫描 数据传输 三角剖分
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 课题研究背景与意义11-12
• 1.2 国内研究现状12
• 1.3 国外研究现状12-13
• 1.4 本论文主要研究内容及目标13
• 1.5 论文章节安排13-15
• 第2章 系统的总体设计15-24
• 2.1 需求分析15
• 2.2 测量系统的设计原理15-17
• 2.3 系统总体设计17-19
• 2.4 物料堆体积的计算方法19-23
• 2.4.1 物料堆的数据采集20-21
• 2.4.2 物料堆体积的计算21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 系统硬件设计24-39
• 3.1 系统硬件结构24-25
• 3.2 激光测距仪选型25-26
• 3.3 步进电机系统设计26-28
• 3.4 控制模块设计28-30
• 3.5 电源电路设计30-31
• 3.6 网络通信模块设计31-35
• 3.6.1 以太网通信方式31-34
• 3.6.2 WIFI模块通信方式34-35
• 3.7 限位开关设计35
• 3.8 指示灯设计35-36
• 3.9 BOOT自举选择与复位开关电路36-37
• 3.10 定位激光器37
• 3.11 机械结构设计37-38
• 3.12 本章小结38-39
• 第4章 系统软件设计39-55
• 4.1 系统软件整体结构39
• 4.2 控制器程序设计39-47
• 4.2.1 控制器工作流程图39-40
• 4.2.2 控制器初始化40-41
• 4.2.3 内存管理41-42
• 4.2.4 以太网通信42-45
• 4.2.5 WIFI模块通信45-46
• 4.2.6 步进电机驱动程序46-47
• 4.3 物料堆数据的采集47-49
• 4.3.1 扫描方式47-49
• 4.3.2 数据传输协议49
• 4.4 上位机程序49-53
• 4.4.1 上位机工作流程49-51
• 4.4.2 用户界面51-53
• 4.5 数据处理53
• 4.6 本章小结53-55
• 第5章 系统功能测试与误差分析55-61
• 5.1 搭建系统测试平台55-56
• 5.2 上位机软件测试56-57
• 5.3 实物测量57-58
• 5.4 误差分析58-60
• 5.4.1 获取模拟扫描点58-59
• 5.4.2 实际误差分析59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 结论与展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录1：控制电路PCB顶层图66
• 附录2：控制电路PCB底层图66-67
• 附录3：控制电路实物图67-68
• 附录4：测量平台实物图68-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文69

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本文编号：805164