本文關(guān)鍵詞：軌道移動(dòng)激光掃描平臺(tái)的嵌入式定位同步系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三維激光掃描技術(shù)具有可對(duì)空間物體進(jìn)行高分辨率和高精度檢測(cè)的特點(diǎn),已在軌道交通隧道建筑空間結(jié)構(gòu)的檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。對(duì)隧道進(jìn)行掃描檢測(cè)的方式有兩種:分站固定式掃描和軌道移動(dòng)式掃描。與傳統(tǒng)的分站固定式掃描相比,采用軌道移動(dòng)式掃描效率較高,現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度較低,并且掃描的數(shù)據(jù)質(zhì)量較恒定,點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理量也較小。但是移動(dòng)式激光掃描系統(tǒng)需要保障掃描數(shù)據(jù)與移動(dòng)位置的嚴(yán)格同步以及在掃描行程中對(duì)掃描空間坐標(biāo)系的準(zhǔn)確設(shè)定。本論文在參考前期移動(dòng)激光掃描原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研究和設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ARM嵌入式定位同步技術(shù)的軌道移動(dòng)激光掃描系統(tǒng)。這個(gè)新型的系統(tǒng)具有定位同步可靠性高和移動(dòng)平臺(tái)姿態(tài)數(shù)據(jù)完整的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還可以電機(jī)助動(dòng),具有重量輕、體積小和耗能低等特點(diǎn)。論文首先研究了系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架,論證了同步數(shù)據(jù)處理流程與方法的可行性,提出了應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)采用STM32微處理器作為核心數(shù)據(jù)處理單元,將光電編碼器和二維傾角儀相結(jié)合用于實(shí)時(shí)檢測(cè)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)位置和水平面姿態(tài),從而有效提供了空間數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)三維坐標(biāo)信息。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了將同步數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)保存至SD卡中并通過(guò)RS232串口上傳并且存儲(chǔ)至上位機(jī)的雙向保存機(jī)制,保障了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性。相關(guān)的研究工作還延伸到實(shí)際工程應(yīng)用方面,利用與移動(dòng)激光掃描平臺(tái)相關(guān)聯(lián)的上位機(jī),設(shè)計(jì)了與嵌入式系統(tǒng)之間的專門通信協(xié)議和Lab View工作界面,除了完成工作狀態(tài)顯示和同步數(shù)據(jù)存儲(chǔ)外,還可向移動(dòng)掃描系統(tǒng)發(fā)送指令來(lái)管理系統(tǒng)運(yùn)行。本論文所論及的新型移動(dòng)激光掃描平臺(tái)是以嵌入式定位同步系統(tǒng)作為研究重點(diǎn),分別在定位同步方法、功能實(shí)現(xiàn)方法、空間坐標(biāo)檢測(cè)和平臺(tái)驅(qū)動(dòng)方式等幾個(gè)方面展開(kāi)。研究工作還對(duì)設(shè)計(jì)完成的系統(tǒng)進(jìn)行了功能驗(yàn)證和整體測(cè)試,結(jié)果表明系統(tǒng)基本達(dá)到了預(yù)定的研究目標(biāo)。論文最后對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)誤差來(lái)源及其可能的減少誤差的辦法和途徑給予了分析。
【關(guān)鍵詞】：軌道移動(dòng)激光掃描 嵌入式系統(tǒng) 定位同步
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN249;TP368.1
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 研究背景12-18
• 1.1.1 城市軌道交通發(fā)展與隧道安全檢測(cè)12-13
• 1.1.2 三維激光掃描技術(shù)13-15
• 1.1.3 軌道移動(dòng)式掃描15-17
• 1.1.4 現(xiàn)有研究工作基礎(chǔ)及研究方向17-18
• 1.2 研究意義18
• 1.3 前期移動(dòng)掃描系統(tǒng)狀況分析18-24
• 1.3.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)總成18-19
• 1.3.2 系統(tǒng)處理工作流程19-23
• 1.3.3 系統(tǒng)不足之處23-24
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排24-26
• 1.4.1 研究?jī)?nèi)容24
• 1.4.2 章節(jié)安排24-26
• 第二章 基于移動(dòng)激光掃描的嵌入式定位同步系統(tǒng)總體研究26-38
• 2.1 移動(dòng)激光掃描的定位同步技術(shù)26
• 2.2 基于螺旋掃描模式的定位同步系統(tǒng)方案研究26-32
• 2.2.1 基于螺旋TTL模式的定位同步方案研究27
• 2.2.2 基于螺旋CAN模式的定位同步方案研究27-29
• 2.2.3 系統(tǒng)定位同步方案分析與總結(jié)29-32
• 2.3 基于螺旋TTL模式的嵌入式定位同步系統(tǒng)總體研究32-35
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)概述32
• 2.3.2 嵌入式定位同步系統(tǒng)可行性需求分析32-33
• 2.3.3 嵌入式定位同步系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)思想33-34
• 2.3.4 嵌入式定位同步系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題研究34-35
• 2.4 基于傾斜傳感檢測(cè)的掃描切片截面的坐標(biāo)校正方法研究35-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第三章 嵌入式定位同步系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)38-47
• 3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)38-39
• 3.2 三維激光掃描儀39-40
• 3.3 系統(tǒng)功能模塊分析40-42
• 3.3.1 處理器模塊40-41
• 3.3.2 液晶顯示模塊41
• 3.3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊41-42
• 3.4 傳感器選用及信號(hào)調(diào)理與電壓轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)42-45
• 3.4.1 光電編碼器42-43
• 3.4.2 二維傾角儀43
• 3.4.3 信號(hào)調(diào)理與電壓轉(zhuǎn)換模塊43-45
• 3.5 系統(tǒng)機(jī)電模塊設(shè)計(jì)45-46
• 3.5.1 電機(jī)及控制器45-46
• 3.5.2 電源模塊46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 嵌入式定位同步系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)47-74
• 4.1 系統(tǒng)軟件整體設(shè)計(jì)思路47-48
• 4.2 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)48-49
• 4.2.1 STM32 軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)48
• 4.2.2 上位機(jī)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)48-49
• 4.3 下位機(jī)STM32 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)49-68
• 4.3.1 系統(tǒng)初始化程序49-50
• 4.3.2 系統(tǒng)主程序50-51
• 4.3.3 系統(tǒng)時(shí)鐘配置51
• 4.3.4 系統(tǒng)SysTick定時(shí)器程序51-52
• 4.3.5 數(shù)據(jù)采集程序52-56
• 4.3.6 數(shù)據(jù)同步綁定程序56-57
• 4.3.7 外擴(kuò)內(nèi)存驅(qū)動(dòng)程序57-59
• 4.3.8 SD卡驅(qū)動(dòng)程序59-62
• 4.3.9 FAT文件系統(tǒng)的移植62-63
• 4.3.10 USB讀卡器程序63-64
• 4.3.11 LCD初始化與字符顯示程序64-66
• 4.3.12 紅外遙控程序66-68
• 4.4 上位機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)68-73
• 4.4.1 串口號(hào)自動(dòng)識(shí)別程序68-69
• 4.4.2 串口數(shù)據(jù)接收解析程序69-70
• 4.4.3 數(shù)據(jù)顯示和存儲(chǔ)程序70-71
• 4.4.4 指令控制程序71-72
• 4.4.5 上位機(jī)軟件界面設(shè)計(jì)72-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第五章 系統(tǒng)測(cè)試與誤差來(lái)源分析74-84
• 5.1 系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)搭建74
• 5.2 系統(tǒng)關(guān)鍵功能測(cè)試74-78
• 5.2.1 掃描儀脈沖響應(yīng)能力測(cè)試75-76
• 5.2.2 串口通信測(cè)試76
• 5.2.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能測(cè)試76-78
• 5.3 系統(tǒng)整體測(cè)試78-80
• 5.3.1 隧道環(huán)境模擬測(cè)試78-79
• 5.3.2 地鐵隧道現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試79-80
• 5.4 數(shù)據(jù)誤差來(lái)源分析80-83
• 5.4.1 2D空間數(shù)據(jù)誤差來(lái)源分析80-81
• 5.4.2 定位同步數(shù)據(jù)誤差來(lái)源分析81-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 第六章 總結(jié)與展望84-86
• 6.1 論文工作總結(jié)84-85
• 6.2 后續(xù)工作展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-88
• 附錄88-91
• 附錄1 掃描儀接口引腳分布和說(shuō)明88
• 附錄2 預(yù)定義的掃描儀CAN指令信息88-89
• 附錄3 TFTLCD模塊信號(hào)引腳描述89
• 附錄4 光電編碼器電氣參數(shù)89
• 附錄5 二維傾角儀性能技術(shù)參數(shù)89-90
• 附錄6 信號(hào)調(diào)理與電壓轉(zhuǎn)換接口板線路連接圖90-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果91-92
• 致謝92-93

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：軌道移動(dòng)激光掃描平臺(tái)的嵌入式定位同步系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：352524