激光传感器料堆扫描的三维仿真.pdf
激光传感器料堆扫描的三维仿真pdf,激光传感器料堆扫描的三维仿真学术·论义 Academia· Papers堆,从而采取相应的急停措施以防止堆取料机发生事故。中心高度;为大臂长度;为大臂距离地面高度;d为料堆中心和堆取料机轨道中心距离。对(1)式中的回旋角和俯仰角分别求偏微分,得A=[rcos(B-a )+e2 sina- cosa ]cosy+e, simy[rcos(B-a)+e2 sinaz-L cosa]sinyte, cosy(rsinBte2)cosct-(rCBB-l)Bina] siny[(rcosB-l)cosa+(rsinB+e2)sina]dxA-=[(rsin+e2)coga-(rcosB-L)sina]simy图3堆取料机回旋扫描工作仿真扫描工作时,一般在10~40m之间,B一般在60°-150°之3料堆点三维坐标计算分析间,取它们的一般值r30m,B=95°。工作时γ一般在-30°~30之实际中,料堆的三维建模往往存在误差。在料堆三维成像间变化,a-般在-10~5°之间变化。在此以其中一台堆取料机误差分析和系统整体误差分析时需要知道系统中哪些参数对机械参数为例。该堆取料机的l41819mm,=9033mm,扫描料堆三维成像误差影响占主要因素,这对分析料堆三维成像误工作时y303°,=5°,将这些参数代人(2)式作图5。其中实线代差和系统整体误差分析时有重要的指导意义。表点的x坐标,虚线代表点的y坐标,点画线代表点z的坐标。在此以安装在左侧的激光传感器为例,分析了堆取料机的0俯仰角和回旋角对料堆点的三维坐标计算的影响。实际料堆计算时假定料堆所在坐标系为世界坐标系坐标系4),堆取料机坐标系和激光传感器扫描坐标系Q,各坐标系关系如图4所示其中,4}坐标系经过P(d,h,0)7的平移变化成为团坐标系B先绕自身的Y轴旋转γ再绕自身的X轴旋转a,最后经过15个P(一e,e2,-1)的平移变换成为(坐标系。将所有的计算数据都转换到世界坐标系A中,料堆三维坐标的转换结果如下:a回旋角对料堆点三维坐标b俯仰角对料堆点三维坐标计算彩响计算彩响图5三维坐标计算结果由图5可以看出,俯仰角a对点的三维坐标计算影响从大到小依次是x,y,x;回旋角γ对点的三维坐标计算影响从大到小依次是x,z,y,其中回旋角对y方向的计算是没有影响的。俯仰角对料堆点的y,z方向计算影响明显大于回旋角对点的y,z方向计算的影响,回旋角对x方向的计算影响又大于俯仰角对hx方向的计算影响。当激光扫描建模的料堆三维模型和实际料堆在z和y方向同时出现偏差时,那么可以得出此时的误差很图4各坐标系关系示意图可能是俯仰角编码器读值存在误差;相应地,如果扫描结果和*Asinpsimysina-trcosB siny cosa e1 cosy+e2 sirry sina-t siny cosartd实际料雄x方向存在较大偏差,而y方向正常,此时很可能是=6n9 osy sinatrcosp cosycosather8Im+ez cossing.10a/(1)回旋角编码器读值存在误差。这些结论对我们进行料堆成像误YA=sinB cosa cosB sinatte2 cost sinath差和系统整体误差分析时有重要的指导意义。式中,x,y%,z4为料堆上一点在(A坐标系的三维坐标;y为堆取4结柬语料机回旋角;为堆取料机俯仰角;β为当前激光光线和激光扫本文根据实际项目中碰到的激光传感器合理安装问题设描平面水平轴夹角,在0°~180°之间变化;为当前点距离传感计出一个激光传感器扫描料堆的仿真软件,根据扫描参数和需器距离;e1为传感器距离斗轮中心距离;e2为传感器距离大臂(下转第64页58机电一体化!c07o1994-2011ChinaacAdemicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp://www.cnki.net术:论 Academic· Papers开始系统初始化0键盘扫描图3升降频示意图加速方程是:f(t)≠+a已知启动频率f(一般大于突跳频<开停键标志=2P复位该标志并进行开停处理率)和加速度a(在加减速过程中保持不变),可对直线进行离N散,求出对应的频率与时间间隔转化成定时常数及脉冲数。将复位该标志并<加速键标志=1进行加速处理定时常数按升序排成个表TBL,按顺序方式查表得的数值作业N为软件定时器T6的计数初值,就可以实现升速控制;反之则实减速键标志=12>复位该标志并现降速控制。进行减速处理◆电流衰减模式控制策略电机运行在低频时,会有某一段速度范围内出现低频振荡现象,在采用细分驱动器的情况方向键标志-1复位该标志并进行换向处理下也不可能完全消除这种现象。本设计利用A3979驱动器的特有特点—电流可实现在快速、慢速和混合衰减模式,能有图4主程序流程图效地消弱或消除噪音,在实验的基础上,在低频振荡转速区选单;具有记忆功能,即停机后自动保存运行时的状态参数;多种择快速、慢速和混合3种衰减模式中的一种,使其噪音降到最外控接口,满足用户的多方面霱要:系统控制电机运行在0.l~低。另外,由于考虑到低频振荡区会因为电机类型或负载的大600rmin的转速范围内,前0.1-50rmin速度分辨率为01小而不同,本设计设计了一个电流衰减模式功能,让用户根据rmin,后50-600rmin速度分辨率为1r/min,且最高转速可自自己的需要,可在某一段速度范围内设置电流衰减模式,并且由设定。该蠕动泵步进电机控制系统已经大量投人使用,实际该设置可以记忆存储这样便有效地消除或削弱了各种工况下使用表明,该系统有效地解决了电机运行低频振荡现象,且运低频振荡现象转平稳准确、实时性高、可靠性高满足了用户的使用要求,受另外,程序结构方面要保证中断程序中的代码尽可能少,到用户的好评。把尽量多的相关处理放在非中断期间进行,这样能提高系统的实时响应性;按键输入存在抖动,需要用软件做去抖处理。由于參考文獻篇幅限制,本文仅给出了系统软件设计中的主要模块程序的流1]刘宝廷,程树康步进电动机及其驱动控制系统M].哈尔滨:哈程图(主程序流程图),见图4。尔滨工业大学出版社,19973结束语[2]胡汉才单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社本文设计的蠕动泵步进电机控制系统使用方便、操作简1995.sA·个·外个个个个个个个个个元4%s上接第58页要的扫描范围可以计算安装激光传感器所需的各个尺寸参数,料堆仿真分析的需求。根据扫描不同品种料堆的有效范围和扫描参数还可以求出激光对于不同品种料堆的扫描临界角。软件通过读取 OPC Server参考文獻上堆取料机实时运行的各个参数,可以远程在线模拟堆取料机[1〕黄振杰,张远智仝站仪发展的现状及前景[].北京测绘,1997的现场工作情况,可以实现堆取料机的远程监控。本文最后对):31-33料堆扫描中堆取料机各参数对料堆点的三维坐标计算精度影[2]汪志明,徐亚明. GPS RTK技术在武钢堆料场矿料体积测量中的响大小做了定量分析,并得出相关结论,这些结论对我们进行应用[门.测绘信息与工程,2003,28(1):13-14料堆成像误差和系统整体误差分析时有重要的指导意义。下[3]林森程耕国.基于激光扫描的储矿场散装物料计量系统[微步准备将现在的理想模型换成实际扫描的料堆模型,并且考虑计算机信息,2007,23(9):113-114传感器工作的天气状况(比如雾天)等一系列影响激光传感器{4】潇湘工作室 OPENGL超级宝典[M]2版,北京;人民邮电出版工作的因素,进一步完善本软件,使之能够适应更广泛的激光社,200164机电一体化2090hinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhllp://www.cnki.net