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矿山测量机器人通讯系统设计

供稿:中国工控网 2016/9/22 9:47:51

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  • 关键词: 矿山测量机器人
  • 摘要:本文在分析矿山测量学和矿山测量机器人及基础上,结合数字信号处理器(DSP)开发矿山测量机器人通讯系统,详细介绍了SCI模块数据发送时情况,并设计通讯系统接口硬件电路,为矿山测量机器人通讯技术的发展奠定基础。


  矿山测量学(Mine surveying)是综合运用测量、采矿、地质和现代电力电子技术等多学科知识,对矿山地质勘探、建设和采矿过程中的静态和动态下各种空间几何问题进行研究,它属于采矿科学一个重要分支学科,也是采矿科学的重要组成部分。矿山测量在矿业开发的过程中不可缺少的一项重要基础型技术工作,在勘探、设计、建设和生产各个阶段都需要进行矿山测量,甚至在矿井报废后也离不开矿山测量。随着我国经济的高速发展,采矿和行业也获得前所未有的发展,但传统矿山测量时采用人工方式,需要工作人员赶赴现场进行测量、查看数据并进行分析处理,由于测量点分布在矿区不同位置,测量过程工作量较大,导致大量的人力资源浪费。开展矿山测量用机器人通讯系统的研究对于减少矿山企业工作量、降低安全生产事故、保障人民生命财产安全具有重要的意义。 
  一、矿山测量机器人 
  矿山测量机器人也称矿山测地机器人是替代传统人工进行数据测量的设备,它可以自动对目标进行搜索、跟踪和辨识,并具有目标角度监测、距离监测、三维坐标及影像监测等功能。矿山测量机器人是在电子全站仪的基础上将步进马达技术和CCD影像技术等集成于一体的视频成像系统,并为矿山测量测量机器人开发先进的控制系统、通讯技术和上位机数据处理软件。矿山测量机器人利用高精度传感器对测量目标进行快速识别、判断,实现自动完成校准、读数等操作,可以完全替代人工测量。矿山测量机器人可以按照测量周期进行自动测量,具有测量的全过程精确控制的功能,并对数据进行处理和分析,实现无人自动化测量。矿山测量机器人测量过程可以选择固定式全自动测量模式和移动式半自动测量模式,本文涉及的矿山测量机器人采用固定式全自动测量模式。 
  二、通讯系统设计 
  矿山测量机器人与上位机之间的数据通讯采用串行通信技术,即利用DSP内部的串行通信接口模块(SCI)向上位机发送数据进行数据传输。SCI模块采用标准非归零数据格式,能够实现多CPU之间或同其他具有兼容数据格式SCI端口的外设进行数据通信。为了保证数据完整性,SCI模块对外接收到的数据进行间断、极性、超限和帧错误的检测。SCI发送信号的几点说明:(1)位TXENA变高,使能发送器发送数据;(2)写数据到SCITXBUF寄存器,从事发送器不能在为空,TXRDY位变低;(3)SCI发送数据到移位寄存器;(4)在TXRDY变高后,程序写第二个字符到SCITXBUF寄存器;(5)发送完第一个字符,开始将第二个字符移位到寄存器TXSHF;(6)位TXENA变低,禁止发送器发送数据,SCI结束当前字符的发送;(7)第二个字符发送完成,发送器变空准备发送下一个字符。 
  通讯系统电路采用RS-232标准的驱动芯片SP3223EEY进行数据通信,由于该芯片和TMS320F2812均是+3.3V供电,所以二者相关引脚可直接连接,通信电路如图1所示。RS-232是美国电子工业协会(EIA)指定的一种串行总线的物理接口标准,此标准规定了串行通信中主控模板和从属模块之间的物理连接线路的机械、电气、功能和过程特性,两端都必须遵循的共同约定。其标准总线为25线,但实际中常用简化了的9线接口或者是本例中采用的3线(地线、发送线、接收线)传送的方式。 
   
  三、结束语 
  矿山测量机器人通讯技术是将测量原理、电力电子技术和通讯理论相融合的综合技术。本文以数字信号处理器为核心设计矿山机器人通讯系统,系统具有结构简单、稳定性好和抗干扰能力强等特点,提高了矿山测量技术的智能化水平,为矿山安全生产工作的开展奠定基础。 
  参 考 文 献 
  [1] 伊晓东.变形监测技术及应用[M].黄河水利出版社,2007; 
  [2] 刘春,倪涵.GeoMoS自动监测系统与观测数据精度分析[J].水电自动化与大坝监测,2006,4(2):41-44; 
  [3] 庞向坤.基于DSP的无刷直流电机实验系统的研究与设计[D].山东大学,2008.

审核编辑(王静)
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