哈工程-畢設(shè)答辯

2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計答辯一、畢業(yè)設(shè)計主要工作

ROV系統(tǒng)是一個較大的系統(tǒng)工程，水面監(jiān)控系統(tǒng)是整個系統(tǒng)中的重要一環(huán)，主要的工作內(nèi)容：（1）搭建水面監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路并調(diào)試嵌入式系統(tǒng)程序使其滿足整體系統(tǒng)的要求；（2）熟練運用VC.net平臺，能夠進(jìn)行界面設(shè)計及運行；（3）自行設(shè)計模擬ROV水面監(jiān)控電路，選型模擬器件實現(xiàn)控制臺部分功能的仿真；實體ROV控制臺電路設(shè)計ROV水面監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖ROV水面監(jiān)控系統(tǒng)采用了雙機(jī)工作模式，即主控計算機(jī)與圖像處理計算機(jī)，主控計算機(jī)作為主機(jī)，圖形工作站為從機(jī)。電路板結(jié)構(gòu)圖水面監(jiān)控系統(tǒng)的控制臺硬件電路主要由單片機(jī)控制器，數(shù)字量輸入信號，模擬量輸入信號以及串口通訊這4部分組成。操控臺電路板設(shè)計MK60DN512VLL10是K60系列MCU。K60微控制器是Cortex-M4系列ARM7構(gòu)架的內(nèi)核芯片,它是控制系統(tǒng)的核心控制器件，在電路中它主要負(fù)責(zé)通過編寫程序代碼實現(xiàn)參數(shù)采集及數(shù)據(jù)發(fā)送功能。通訊方式本ROV系統(tǒng)中水下短距通訊采用RS232通訊模式，臍帶纜遠(yuǎn)程通訊采用RS485通訊模式。兩種通訊中都采用頭幀+尾幀+校驗位的傳輸協(xié)議方式，極大地增加的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。上位機(jī)數(shù)據(jù)讀取流程圖模擬ROV控制臺電路設(shè)計模擬ROV控制臺電路設(shè)計模擬電路的硬件電路組成硬件電路使用主要使用了MPU6050六軸姿態(tài)傳感器模擬ROV姿態(tài)數(shù)據(jù)，HMC5883L地磁傳感器模擬實際ROV航向數(shù)據(jù)，以及少量的開關(guān)及旋鈕模擬ROV控制面板。通過這些電路的設(shè)計實現(xiàn)ROV實地數(shù)據(jù)的部分仿真。3D簡易模型的搭建本次設(shè)計上位機(jī)軟件中開發(fā)并使用了3D圖形仿真技術(shù)。3D圖形設(shè)計使用3D機(jī)械零件設(shè)計開發(fā)平臺SolidWorks，ROV模型本體中重點繪制了ROV本體框架、螺旋槳、機(jī)械臂、電子艙、油艙、顯示表盤等主要元素。3D模型的組成元素螺旋槳細(xì)節(jié)圖機(jī)械臂細(xì)節(jié)圖利用VisualStdio2010內(nèi)置圖形處理控件WPF，設(shè)計并開發(fā)圖形引擎。實現(xiàn)了3D圖形的3軸轉(zhuǎn)動，螺旋槳運動以及機(jī)械臂轉(zhuǎn)動。利用微軟公司的ExpressionBlend4軟件進(jìn)行圖形的燈光及場景渲染，最終實現(xiàn)三維圖形設(shè)計ROV系統(tǒng)模擬上位機(jī)上位機(jī)通訊界面上位機(jī)參數(shù)界面上位機(jī)主控界面3D模型控制原理相機(jī)沿y軸運動圖示三軸相機(jī)運動圖示本次3D圖形運動控制采用相機(jī)圍繞物體三軸轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)物體相對轉(zhuǎn)動的運動控制方式。相比于僅讓物體轉(zhuǎn)動的運動控制方式，實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動的運動控制方式更為復(fù)雜。3D模型控制原理參考“慣性導(dǎo)航”原理首先進(jìn)行單軸坐標(biāo)變換，把物體所在的“地理坐標(biāo)系”上的角度利用坐標(biāo)變換，變成在相機(jī)坐標(biāo)下的角度。3D模型控制原理三軸相機(jī)運動圖示ROV本體依次繞航向軸、俯仰軸、橫滾軸做基本運動復(fù)合，將三軸向量矩陣進(jìn)行點乘，最終得出相機(jī)的位置以及旋轉(zhuǎn)角度。虛擬儀表控制本次設(shè)計的虛擬儀表使用winform平臺的C#語言開發(fā)，利VisualStdio自行開發(fā)虛擬儀表。模仿現(xiàn)有應(yīng)用程序中航向表的界面設(shè)計，采用動表盤定指針的前沿設(shè)計思路，使得界面設(shè)計更加美觀且具有獨創(chuàng)性。航向表虛擬儀表設(shè)計深度計虛擬儀表設(shè)計虛擬儀表控制虛擬儀表程序運行設(shè)計流程圖虛擬儀表的設(shè)計主要分為3個步驟：屬性設(shè)置、背景繪制以及前景繪制，如圖所示：綜合調(diào)試數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試為了確保檢測的可靠性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性需要進(jìn)行系統(tǒng)的綜合調(diào)試。第一步：進(jìn)行硬件數(shù)據(jù)傳輸測試，通過PC機(jī)串口確定下位機(jī)數(shù)據(jù)正常發(fā)送數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試

實際測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表編號時間字節(jié)數(shù)報文數(shù)誤碼數(shù)誤碼率110’’11700233340.17%260’’6079512124160.13%3120’’11903823737270.11%4180’’17708535319290.08%5240’’23606847080340.07%第二步：進(jìn)行硬件數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性測試，測試數(shù)據(jù)在一定時間段內(nèi)誤碼率，由數(shù)據(jù)可見，隨著測試時間增加，誤碼率呈逐漸下降趨勢；3D圖形測試第三步：當(dāng)數(shù)據(jù)連接穩(wěn)定后進(jìn)行3D圖形的動作測試綜合調(diào)試推進(jìn)器控制搖桿測試，測試項主要有搖桿實際控制中的空程以及死區(qū)，顯示過程中是否存在量程過