本文關(guān)鍵詞：激光傳感器三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：變量噴霧技術(shù)應(yīng)用智能化方法和控制策略實(shí)現(xiàn)噴施對(duì)象的按需施藥,能有效提高農(nóng)藥使用率、降低非靶標(biāo)沉積、減少環(huán)境污染、促進(jìn)精細(xì)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。三維靶標(biāo)信息的精確檢測(cè)是智能變量噴霧執(zhí)行的前提和依據(jù),近年來(lái)隨著實(shí)時(shí)傳感器技術(shù)的發(fā)展,激光傳感器相比于超聲和紅外等傳感器具備檢測(cè)精度高、性能穩(wěn)定和不受采光影響等優(yōu)點(diǎn),因此,基于激光傳感器的變量噴霧目標(biāo)檢測(cè)成為熱點(diǎn)研究問(wèn)題。本課題采用寬視角高速UTM-30LX型激光傳感器作為三維靶標(biāo)檢測(cè)實(shí)時(shí)傳感器,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于該激光傳感器的室內(nèi)滑臺(tái)三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)和室外車(chē)載式三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),研究激光傳感器檢測(cè)規(guī)則物體和樹(shù)木等復(fù)雜三維靶標(biāo)信息的精確性,主要研究工作內(nèi)容如下所述:(1)設(shè)計(jì)室內(nèi)滑臺(tái)三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),驗(yàn)證室內(nèi)條件下激光傳感器檢測(cè)精度。系統(tǒng)采用直線滑臺(tái)作為運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、伺服電機(jī)作為運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。激光傳感器安裝在直線滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng)滑塊上,通過(guò)伺服電機(jī)控制滑塊運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)激光傳感器運(yùn)動(dòng)速度、距離精確控制。以STM32F103VET6單片機(jī)為核心,完成控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)、軟件程序編寫(xiě)。其中,硬件電路包括:單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)按鍵輸入、數(shù)據(jù)通訊、伺服電機(jī)控制、光電測(cè)速等。軟件包括:人機(jī)界面、系統(tǒng)初始化、開(kāi)關(guān)按鍵輸入、數(shù)據(jù)通訊、電機(jī)控制、滑塊運(yùn)動(dòng)速度位置檢測(cè)等單片機(jī)數(shù)據(jù)處理程序。(2)設(shè)計(jì)室外車(chē)載式三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng),模擬實(shí)際檢測(cè)中存在的路面不平、機(jī)器振動(dòng)等場(chǎng)景,進(jìn)一步驗(yàn)證室外條件下激光傳感器檢測(cè)精度。系統(tǒng)采用電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)作為激光傳感器實(shí)時(shí)掃描檢測(cè)的動(dòng)力設(shè)備,電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的速度信息,通過(guò)實(shí)驗(yàn)前場(chǎng)地標(biāo)定測(cè)試實(shí)驗(yàn)獲得。(3)在室內(nèi)、室外三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,以規(guī)則物體、仿真樹(shù)、實(shí)際樹(shù)木為對(duì)象,分別設(shè)計(jì)不同間距、不同傳感器移動(dòng)速度下組合實(shí)驗(yàn),實(shí)時(shí)掃描檢測(cè)靶標(biāo)物體,通過(guò)激光傳感器數(shù)據(jù)采集軟件UrgBenri讀取、存儲(chǔ)其輪廓特征數(shù)據(jù)信息,利用Matlab軟件進(jìn)行目標(biāo)數(shù)據(jù)分析處理,重構(gòu)靶標(biāo)物體圖像,并提取激光掃描測(cè)量的目標(biāo)物體尺寸特征值。室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條件下,與人工測(cè)量比較而言,激光傳感器測(cè)得物體尺寸最大相對(duì)誤差分別小于7.40%、6.50%。(4)另一方面,針對(duì)樹(shù)形結(jié)構(gòu)不規(guī)則現(xiàn)象,引入一種基于邊界距離場(chǎng)相似性評(píng)估方法,定量分析激光傳感器掃描重構(gòu)后物體圖像與照相機(jī)拍攝物體圖像兩者外形輪廓相似度。室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條件下,兩者圖像輪廓相似度計(jì)算值分別大于0.9200、0.8900。(5)綜合三維尺寸測(cè)量精確度以及輪廓相似度數(shù)據(jù)可知,在不同檢測(cè)距離和傳感器移動(dòng)速度的室內(nèi)、室外實(shí)驗(yàn)條件下,基于UTM-30LX型激光傳感器的靶標(biāo)檢測(cè)精度、準(zhǔn)確度較好,能為變量噴霧施藥的執(zhí)行提供有效噴霧量依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：噴霧施藥 激光傳感器 靶標(biāo)檢測(cè) 最大相對(duì)誤差 輪廓相似度
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP274;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題研究背景、目的及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-18
• 1.2.1 紅外傳感器檢測(cè)技術(shù)11-13
• 1.2.2 超聲波傳感器檢測(cè)技術(shù)13-15
• 1.2.3 二維激光傳感器檢測(cè)技術(shù)15-17
• 1.2.4 三維激光掃描儀檢測(cè)技術(shù)17-18
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)18-19
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第二章 三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)20-31
• 2.1 三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)20-24
• 2.1.1 室內(nèi)滑臺(tái)三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)20-22
• 2.1.2 室外車(chē)載式三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-24
• 2.2 三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)主要部件24-30
• 2.2.1 直線滑臺(tái)24
• 2.2.2 伺服電機(jī)24-25
• 2.2.3 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25-26
• 2.2.4 激光傳感器26-28
• 2.2.5 滑臺(tái)系統(tǒng)控制器28-29
• 2.2.6 觸摸屏29-30
• 2.2.7 微型計(jì)算機(jī)30
• 2.2.8 電動(dòng)實(shí)驗(yàn)車(chē)30
• 2.3 本章小結(jié)30-31
• 第三章 三維靶標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)31-48
• 3.1 滑臺(tái)控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)31-39
• 3.1.1 單片機(jī)處理單元32-34
• 3.1.2 電源轉(zhuǎn)換模塊34-36
• 3.1.3 開(kāi)關(guān)按鍵輸入模塊36-37
• 3.1.4 通訊模塊37
• 3.1.5 伺服電機(jī)控制模塊37-38
• 3.1.6 光電測(cè)速模塊38-39
• 3.2 滑臺(tái)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)39-45
• 3.2.1 人機(jī)界面編寫(xiě)39-40
• 3.2.2 單片機(jī)處理程序40-45
• 3.3 激光傳感器數(shù)據(jù)采集軟件45-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 第四章 激光傳感器靶標(biāo)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)48-62
• 4.1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)48-49
• 4.1.1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募鞍袠?biāo)對(duì)象48
• 4.1.2 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)方法48-49
• 4.2 室外實(shí)驗(yàn)49-51
• 4.2.1 室外實(shí)驗(yàn)?zāi)康募鞍袠?biāo)對(duì)象49-50
• 4.2.2 室外實(shí)驗(yàn)車(chē)速度標(biāo)定50-51
• 4.2.3 室外實(shí)驗(yàn)方法51
• 4.3 結(jié)果與分析51-60
• 4.3.1 靶標(biāo)物體圖像重構(gòu)51-54
• 4.3.2 三維尺寸測(cè)量54-57
• 4.3.3 復(fù)雜樹(shù)形輪廓激光掃描相似度評(píng)估57-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-65
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 研究展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-72
• 攻讀碩士期間取得的成果72

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：318812