哈工程_毕设答辩.ppt

2015届本科生毕业设计答辩 一、毕业设计主要工作 ROV系统是一个较大的系统工程，水面监控系统是整个系统中的重要一环，主要的工作内容： （1） 搭建水面监控系统硬件电路并调试嵌入式 系统程序使其满足整体系统的要求； （ 2 ）熟练运用VC.net平台，能够进行界面设计及运行； （ 3 ）自行设计模拟ROV水面监控电路，选型模 拟器件实现控制台部分功能的仿真； 实体ROV控制台电路设计 ROV水面监控系统结构图 ROV水面监控系统采用了双机工作模式，即主控计算机与图像处理计算机，主控计算机作为主机，图形工作站为从机。 电路板结构图 水面监控系统的控制台硬件电路主要由单片机控制器，数字量输入信号，模拟量输入信号以及串口通讯这4部分组成。 操控台电路板设计 MK60DN512VLL10是K60系列 MCU。K60微控制器是Cortex-M4系列ARM7构架的内核芯片,它是控制系统的核心控制器件，在电路中它主要负责通过编写程序代码实现参数采集及数据发送功能。 通讯方式 本ROV系统中水下短距通讯采用RS232通讯模式，脐带缆远程通讯采用RS485通讯模式。两种通讯中都采用头帧+尾帧+校验位的传输协议方式，极大地增加的数据传输的稳定性。 上位机数据读取流程图 模拟ROV控制台电路设计 模拟ROV控制台电路设计 模拟电路的硬件电路组成 硬件电路使用主要使用了MPU6050六轴姿态传感器模拟ROV姿态数据，HMC5883L地磁传感器模拟实际ROV航向数据，以及少量的开关及旋钮模拟ROV控制面板。通过这些电路的设计实现ROV实地数据的部分仿真。 3D简易模型的搭建 本次设计上位机软件中开发并使用了3D图形仿真技术。3D图形设计使用3D机械零件设计开发平台SolidWorks，ROV模型本体中重点绘制了ROV本体框架、螺旋桨、机械臂、电子舱、油舱、显示表盘等主要元素。 3D模型的组成元素 螺旋桨细节图 机械臂细节图 利用Visual Stdio2010 内置图形处理控件WPF，设计并开发图形引擎。实现了3D图形的3轴转动，螺旋桨运动以及机械臂转动。利用微软公司的Expression Blend4 软件进行图形的灯光及场景渲染，最终实现三维图形设计 ROV系统模拟上位机 上位机通讯界面 上位机参数界面 上位机主控界面 3D模型控制原理 相机沿y轴运动图示 三轴相机运动图示 本次3D图形运动控制采用相机围绕物体三轴转动，实现物体相对转动的运 动控制方式。相比于仅让物体转动的运动控制方式，实现相对转动的运动控 制方式更为复杂。 3D模型控制原理 参考“惯性导航”原理首先进行单轴坐标变换，把物体所在的“地理坐标系”上的角度利用坐标变换，变成在相机坐标下的角度。 3D模型控制原理 三轴相机运动图示 ROV本体依次绕航向轴、俯仰轴、横滚轴做基本运动复合，将三轴向量矩阵进行点乘，最终得出相机的位置以及旋转角度。 虚拟仪表控制 本次设计的虚拟仪表使用winform平台的C#语言开发，利Visual Stdio自行开发虚拟仪表。模仿现有应用程序中航向表的界面设计，采用动表盘定指针的前沿设计思路，使得界面设计更加美观且具有独创性。 航向表虚拟仪表设计 深度计虚拟仪表设计 虚拟仪表控制 虚拟仪表程序运行设计流程图 虚拟仪表的设计主要分为3个步骤：属性设置、背景绘制以及前景绘制，如图所示： 综合调试 数据传输调试 为了确保检测的可靠性以及数据传输的稳定性需要进行系统的综合调试。 第一步：进行硬件数据传输测试，通过PC机串口确定下位机数据正常发送 数据传输调试 实际测试数据统计表 编号 时间 字节数 报文数 误码数 误码率 1 10’’ 11700 2333 4 0.17% 2 60’’ 60795 12124 16 0.13% 3 120’’ 119038 23737 27 0.11% 4 180’’ 177085 35319 29 0.08% 5 240’’ 236068 47080 34 0.07% 第二步：进行硬件数据传输稳定性测试，测试数据在一定时间段内误码率， 由数据可见，随着测试时间增加，误码率呈逐渐下降趋势； 3D图形测试 第三步：当数据连接稳定后进行3D图形的动作测试 综合调试 推进器控制摇杆测试，测试项主要有摇杆实际控制中的空程以及死区，显示过程中是否存在量程过高等。经过实际测试摇杆由于零位存在不稳的问题，需要设置5%的量程死区确保零点稳定。 综合调试 最后综合调试是本次设计的最终步骤，确保系统整体的稳定性以及可靠性。 谢 谢 评 委 老 师 指 导！