智能化粮库粮面高度测量研究及应用

《智能化粮库粮面高度测量研究及应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、论文分类号？：２．学校代码１０７０８学号：］５０５０１９ｍ＾ｔＡＡＡＡｌ硕士学位论文Ｔ＇ｈｅｓｉｓｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ智能化粮库粮面髙度测量研宄及应用賺＝＝：■１ｆ论文答辩日期：２０丨８年５月＼学位授予单位：陕西科技大学申请工学硕士学位论文论文题目：智能化粮库粮面高度测量研究及应用学科门类：工学一级学科：机械工程培养单位：机电工程学院硕士生：刘崇展导师：任工昌教授2018年5月ResearchandApplicationofGrainLevelMeasurementi

2、nIntelligentGrainDepotAThesisSubmittedtoShaanxiUniversityofScienceandTechnologyinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringScienceByChongzhanLiuSupervisor:Prof.GongchangRenMay2018智能化粮库粮面高度测量研究及应用摘要粮食是人民生活的必需品，是社会和谐稳定和国家安全的重要保障。粮库的监测主要体现在质与量两个方面，体

3、积监管是粮食数量监管的重要方式之一，而体积监管关键是粮面高度的监控，本文在粮库监测和测距技术研究的基础上，提出了一种由变焦镜头获得焦距与像距双脉冲数，利用神经网络预测物距的单目视觉测距新方法，设计了一种基于摄像技术的粮面高度测量装置，在对粮库环境进行实时监控的前提下，实现粮面高度的测量。论文具体研究工作包括：（1）以粮库粮面高度测量研究现状和粮库计量关键技术为前提，对粮面高度测量装置总体结构进行设计。在总体结构的基础上，阐述系统的工作过程，并对图像采集模块和电机控制模块进行硬件设计。图像采集模块选择CMOS为图像传感器，以变焦USB摄像头

4、进行图像采集，然后通过无线收发器进行图像传输。电机控制模块选用两相四线步进电机，并通过芯片L9110s进行驱动，控制核心采用Cortex-M3处理器，由集成在控制板的红外模块实现数据传输，最后对相关模块进行硬件电路设计。（2）通过实验对比空域内典型的图像清晰度算法，采用Brenner函数为图像质量评价函数；通过分析一维搜索算法和二维搜索算法，选择适合本系统的模式搜索算法，给出算法步骤和流程图；对电机控制模块进行设计，以8拍方式驱动，确定步进电机的励磁顺序，设定步进电机分为五级进行控制，确定每一级的步距角参数，并对红外模块进行设计，设定红外

5、遥控器按键功能。（3）分析焦距、像距和物距之间的对应关系，对以大量实验为基础建立的数据库数据进行处理，采用曲线拟合法确定满足要求的分段函数表达式，并进行误差对比分析；分析数据库二维输入与一维输出的映射关系，通过神经网络描述两者的非线性关系，训练神经网络。（4）通过标识物实验和粮库模拟实验验证系统可行性。在实验用的标识物下进行实验，确定10-200cm范围内的80组距离，分别通过曲线拟合法和神经网络预测法计算相对误差，曲线拟合法相对误差不超过10%，神经网络预测法相对误差严格控制在3%以内，满足精确度要求；进行10-200cm范围内10组距

6、离的重复性实验，计算结果中最大方差值为2.615，满足稳定性I要求。为验证本系统对于粮库环境的适用性，建立粮库模型进行实验，精确度实验中计算5组距离下的相对误差，其最大值为2.875%，重复性实验中计算5组距离下的方差，其最大值为1.85，满足精确度要求和稳定性要求。本文以粮库测距研究现状为基础，对粮面高度测量装置进行软硬件设计，最后通过大量实验验证系统满足精确度和稳定性要求，验证本系统在粮库环境下的可行性。关键词：粮库计量，单目测距，微控制器，神经网络，搜索算法，图像质量评价IIResearchandApplicationofGrain

7、LevelMeasurementinIntelligentGrainDepotABSTRACTGrainisanecessityforpeople’slivesandanimportantguaranteeforsocialstabilityandnationalsecurity.Themonitoringofgrainstoragemainlyreflectsqualityandquantity.Volumeregulationisoneofthemostimportantwaystoregulategrainquantity.Thek

8、eytovolumeregulationisthemonitoringofgrainsurfaceheight.Anewmethodofmonocularvisionrangingispres