連鑄結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)的研究---大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)表

1、附件4項(xiàng)目名稱： 所屬一級(jí)學(xué)科名稱: 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人： 聯(lián)系電話： 指導(dǎo)教師： 聯(lián)系電話： 申報(bào)日期：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目申報(bào)表（創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目）推薦學(xué)校：（蓋章）項(xiàng)目編號(hào)：連鑄結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)的研究控制科學(xué)與工程繆媚春娣186570088792014-5浙江省教育廳制二o三年五月填寫說(shuō)明一、申報(bào)書要按照要求，逐項(xiàng)認(rèn)真填寫，填寫內(nèi)容必須實(shí)事求是，表達(dá)明確 嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表?xiàng)要填“無(wú)”。二、格式要求：表格屮的字體采用小四號(hào)宋體，單倍行距；需簽字部分由相 關(guān)人員以黑色鋼筆或簽字筆簽名。三、項(xiàng)目來(lái)源為前期實(shí)驗(yàn)成果、自主研發(fā)、他人授權(quán)、其他。四、項(xiàng)目類型為科技

2、類、咨詢類、設(shè)計(jì)類、服務(wù)類等。五、申報(bào)創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目需附創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書。六、填報(bào)者須注意頁(yè)而的排版。/(x腳r/(xv/(x月6三 工 zx620 月6三 工 zx420（100 字以 內(nèi)）申請(qǐng)人或申請(qǐng)團(tuán)從n號(hào) 學(xué)所在院系/專業(yè)主持人we15691洶b2141伽婷 婷 烏級(jí)30/ 11695com青 u 董22 2 o o11i洶s2784om指 導(dǎo) 教 師£|名 姓娣 春齡 年53師果 成 要 主; 0 qu 揺項(xiàng)項(xiàng)用 dwz -jj ” 、 2 r持國(guó) 療主在名 姓泉 佳 陳40師主要成果負(fù)責(zé)學(xué)院學(xué)生競(jìng)賽工作，先后指導(dǎo)學(xué)生獲“藍(lán)橋杯”全國(guó) 軟件大賽總決賽一等獎(jiǎng)4人、二等獎(jiǎng)5人、三等獎(jiǎng)6

3、人；浙江 省程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽3個(gè)銀獎(jiǎng)、1個(gè)銅獎(jiǎng)；“中國(guó)航信杯”全國(guó)信息 技術(shù)應(yīng)用水平大賽全國(guó)三等獎(jiǎng)6人；浙江省程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽3個(gè) 銀獎(jiǎng)1個(gè)銅獎(jiǎng)。一、申請(qǐng)理由（包括自身具備的知識(shí)條件、自己的特長(zhǎng)、興趣、已冇的實(shí)踐創(chuàng)新成果 等）本項(xiàng)目組成員熱愛(ài)本專業(yè)，崇尚科學(xué)，追尋科技創(chuàng)新。曾先后學(xué)習(xí)了模擬電子技 術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)學(xué)、c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、變頻技術(shù)及應(yīng)用等課程。 本項(xiàng)口組成員中多數(shù)參加校無(wú)線電協(xié)會(huì)，喜歡電子制作，編寫軟件，曾制作過(guò)一些簡(jiǎn) 易電子設(shè)備，具備基本的動(dòng)手能力，具冇較好的從事科技創(chuàng)新活動(dòng)的基礎(chǔ)。項(xiàng)目組成員參與了校級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目“基于gps/gsm/rf1d的社區(qū)智能導(dǎo)盲 車的開

4、發(fā)和研究”等項(xiàng)n的研究工作，具有一定的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，述參與了浙江省大學(xué)生電 子商務(wù)競(jìng)賽，獲得省級(jí)二等獎(jiǎng)，校級(jí)一等獎(jiǎng)。項(xiàng)目組負(fù)責(zé)人冇一定的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和較強(qiáng)的組織能力，能組織協(xié)調(diào)項(xiàng)目組全體成員 認(rèn)真執(zhí)行省和學(xué)校管理?xiàng)l例，按期保質(zhì)保量完成項(xiàng)口研究齊項(xiàng)任務(wù)。指導(dǎo)教師先后指導(dǎo)了國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)和浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng) 目2項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生獲得“藍(lán)橋杯汀全國(guó)軟件人賽、“中國(guó)航信杯，詮國(guó)信息技術(shù)應(yīng)用水平 大賽和浙江省程序設(shè)計(jì)競(jìng)賽一、二、三獎(jiǎng)多次，具有豐富的項(xiàng)目指導(dǎo)和競(jìng)賽指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)。二、項(xiàng)目方案21項(xiàng)目研究背景（國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及研究意義、項(xiàng)目已有的基礎(chǔ)，與本項(xiàng)目有關(guān)的 研究積累和已取得的成績(jī)，已具備的條件，

5、尚缺少的條件及方法等）2.1.1研究現(xiàn)狀及研究意義：連鑄結(jié)晶器是鑄壞成型設(shè)備，是連鑄機(jī)的“心臟”，集多種功能于一體。它將連 續(xù)不斷注入其內(nèi)腔的高溫鋼水通過(guò)水冷銅壁強(qiáng)制冷卻,導(dǎo)岀熱量，使z逐漸凝同成具 有所耍求的斷而形狀和坯殼厚度的鑄坯。連鑄結(jié)晶器是鑄坯品質(zhì)控制器，結(jié)晶器內(nèi)鋼 水-渣相-銅板-壞殼z間的相互作用是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，相關(guān)參數(shù)的合理匹配，對(duì) 鑄坯表面質(zhì)量貝有決定性的影響。為了便于脫膜，避免連鑄坯在凝固過(guò)程中與板坯連 鑄結(jié)晶器銅壁發(fā)生粘結(jié)而岀現(xiàn)粘掛漏鋼事故，連鑄結(jié)晶器必須按給定的振動(dòng)幅度、振 動(dòng)頻率和波形偏斜特性沿著連鑄機(jī)外弧線運(yùn)動(dòng)，使從連鑄結(jié)品器岀來(lái)的鑄壞具冇一定 厚度的均勻坯殼，

6、在機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力的綜合作用下不至被拉斷和產(chǎn)生質(zhì)量缺陷。連 鑄結(jié)晶器振動(dòng)狀況與連鑄坯表而質(zhì)量有著密切的聯(lián)系，為了得到高質(zhì)量的連鑄坯，需 要選擇結(jié)品器的最佳振動(dòng)狀態(tài)。連鑄結(jié)品器振動(dòng)檢測(cè)的主要h的是能夠準(zhǔn)備記錄結(jié)品器振動(dòng)的相關(guān)參數(shù)。riiij,國(guó)內(nèi)外采用了多種方法對(duì)板坯結(jié)晶器振動(dòng)狀況進(jìn)行檢測(cè)，如傳統(tǒng)的手工檢測(cè)方法、結(jié) 品器自帶位移測(cè)量裝置檢測(cè)方法、位移傳感器檢測(cè)方法和加速度傳感器檢測(cè)方法等。傳統(tǒng)手工檢測(cè)方法是依靠現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員用游標(biāo)卡尺測(cè)量結(jié)晶器振動(dòng)幅度和用秒表 測(cè)量振動(dòng)頻率的方法。該法對(duì)一般鑄坯質(zhì)量要求不高的結(jié)晶器振動(dòng)檢測(cè)也能達(dá)到要求, 操作簡(jiǎn)單且成本低，但測(cè)量精度低，很難反應(yīng)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，

7、不符合高質(zhì)量生 產(chǎn)的現(xiàn)況。結(jié)晶器h帶位移測(cè)量裝置檢測(cè)方法是利用結(jié)晶器本身h帶的測(cè)量裝置進(jìn)行參數(shù)的 獲取，在一定程度上能滿足鑄壞質(zhì)量要求不高的結(jié)品器振動(dòng)檢測(cè)，且能達(dá)到一定的效 果。但是，傳統(tǒng)結(jié)晶器沒(méi)有振動(dòng)位移反饋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只能通過(guò)監(jiān)測(cè)油缸的行程或電動(dòng) 缸的旋轉(zhuǎn)角度間接獲取結(jié)晶器的相關(guān)參數(shù)，不能準(zhǔn)確反映結(jié)晶器的真實(shí)振動(dòng)情況，只 冇一定的參考意義。位移傳感器檢測(cè)方法是利用位移傳感器直接獲取結(jié)晶器振動(dòng)測(cè)量值的方法，測(cè)量 方便，計(jì)算簡(jiǎn)單，在很大程度上能滿足現(xiàn)場(chǎng)結(jié)晶器振動(dòng)檢測(cè)的需要。但是，由于傳感 器探頭直接裸露在外而，容易造成意外損壞，存在安全隱患，且每次檢修均需進(jìn)行傳 感器拆卸、安裝和校準(zhǔn)，給生產(chǎn)帶來(lái)

8、了極大的不變。且測(cè)量結(jié)果易受現(xiàn)場(chǎng)濕度、粉塵 和溫度的影響，實(shí)際應(yīng)用的不多。加速度傳感器檢測(cè)方法是對(duì)位置傳感器測(cè)量的改進(jìn)，集成度高，一個(gè)傳感器可以 測(cè)量三個(gè)方向的振動(dòng)，裝卸簡(jiǎn)便，傳感器全鋼外殼保護(hù)，工作壽命長(zhǎng)，且測(cè)量范圍大、 精度高，是h前結(jié)晶器振動(dòng)測(cè)量的主要手段。國(guó)內(nèi)外基于加速度傳感器的測(cè)量系統(tǒng)， 主要可以概括為在線檢測(cè)和離線檢測(cè)兩種方式。離線檢測(cè)方法是通過(guò)傳輸介質(zhì)把現(xiàn)場(chǎng)安裝的各傳感器節(jié)點(diǎn)的信號(hào)傳入數(shù)據(jù)采集 卡，數(shù)據(jù)采集卡再將信號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)分析終端，最后由檢測(cè)分析處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 分析處理、記錄顯示。一般用作安裝和調(diào)試設(shè)備的手段。在線檢測(cè)方法可以對(duì)裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，了解結(jié)晶器振動(dòng)

9、隨拉壞速 度而變化的規(guī)律，并且能快速記錄連鑄坯表而質(zhì)量最佳時(shí)的結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)，對(duì)鑄坯 的質(zhì)量和鑄速的提高有著重要的意義。但由于結(jié)品器振動(dòng)具有頻率低、相對(duì)精度高等 特點(diǎn)，工作壞境濕度大、溫度高，在線檢測(cè)具有一定的難度。而且口前對(duì)結(jié)晶器采用 單點(diǎn)分析，檢測(cè)結(jié)果存在一定的局限性，信息缺乏全面性和直觀性。因此針對(duì)現(xiàn)有結(jié)晶器振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)存在的缺點(diǎn)，開發(fā)出一種測(cè)量信息全面、判斷 分析直觀、成本低、易操作、性能可靠的結(jié)晶器振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有重要的意義。2丄2項(xiàng)目已有的基礎(chǔ)：木項(xiàng)h已經(jīng)進(jìn)行了早期調(diào)研，在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國(guó)結(jié)品器振動(dòng)檢測(cè)大多是 基于單點(diǎn)的檢測(cè)和分析，只能獲取結(jié)晶器的局部信息，不能準(zhǔn)確反映岀結(jié)晶

10、器振動(dòng)的 真實(shí)情況。由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、工況的多樣性和單點(diǎn)信息的局限性，檢測(cè)效率較低， 甚至?xí)霈F(xiàn)誤判的情況，不滿足生產(chǎn)需要。項(xiàng)口組通過(guò)調(diào)研，確定了初步的技術(shù)路線。 2.1.3與本項(xiàng)目有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)項(xiàng)目組成員：中請(qǐng)者與項(xiàng)目組成員由電氣工程及其口動(dòng)化專業(yè)11級(jí)和13級(jí)本科生 組成，項(xiàng)口成員都對(duì)電子制作，軟件的編寫有濃厚的興趣，并且學(xué)習(xí)了數(shù)字電子技術(shù) 和c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)等相關(guān)課程，基礎(chǔ)扎實(shí)；項(xiàng)目成員參與了指導(dǎo)教師的科研項(xiàng)目，同時(shí) 參加過(guò)衢州學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目的研發(fā)和浙江省電子商務(wù)競(jìng)賽，有一定的科研能 力與良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。項(xiàng)目組成員參與的項(xiàng)目：1）衢州學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目：基于g

11、ps/gsm/rfid的社區(qū)智能導(dǎo)盲車的開 發(fā)和研究（陳蒙恩參與了材料的整理和結(jié)題工作）2）衢州學(xué)院大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目：基于rf1d和圖像處理技術(shù)的學(xué)生考勤系統(tǒng)的 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（董世青為該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人）項(xiàng)口組成員參與的競(jìng)賽：1）“浙江省電子商務(wù)競(jìng)賽”獲省級(jí)二等獎(jiǎng)、校級(jí)一等獎(jiǎng)指導(dǎo)教師：由科研第一線的青年教師和金業(yè)工程師組成，知識(shí)結(jié)構(gòu)合理且具有堅(jiān)實(shí) 的理論基礎(chǔ)。指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)所開展的研究方向和本課題密切相關(guān)，保證了課題研究的 可行性。本項(xiàng)目的執(zhí)行已經(jīng)具備了3項(xiàng)重要的基礎(chǔ)：1理論基礎(chǔ)（課題組已經(jīng)發(fā)表了 多篇關(guān)于連鑄工藝控制方面的論文）；2.實(shí)驗(yàn)開發(fā)基礎(chǔ)（課題組在連鑄牽引電機(jī)控制 和銅材成形方而有多年的開發(fā)

12、經(jīng)驗(yàn)，積累了大量的數(shù)據(jù)、算法、軟件代碼）；3專家 網(wǎng)絡(luò)（建立了與國(guó)內(nèi)多名前沿研究人員的專業(yè)人士的聯(lián)系合作網(wǎng)絡(luò)）。1）指導(dǎo)教師主持和參與的與本項(xiàng)目相關(guān)的項(xiàng)目：（1）浙江省教育廳科研項(xiàng)口：多傳感器信息融合在tp2銅管成形小的應(yīng)用研究 （no. y201329552,在研，主持）（2）衢州市科技局項(xiàng)目：銅材加工數(shù)字控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用（no. 20111040, 結(jié)題，主持）（3）校企合作項(xiàng)目：銅材加工數(shù)字控制系統(tǒng)的開發(fā)（no.111201,結(jié)題，主持）2）指導(dǎo)老師發(fā)表的相關(guān)論文(1) chundi jiang- adaptive force/position control law of nonl

13、inear rob otic sys tcm, advances in mechanical engineering , 2011. (el 收錄： 20111613925673)(2) chundi jiang-copper casting variable frequency speed control ofdigital control systcm, electronic mechanical enginccring and information technology, 2012. (el 收錄：20125215828944).3) 指導(dǎo)老師申請(qǐng)的相關(guān)專利(1) 一種銅管捆扎裝置,實(shí)

14、用新型專利(zl 201320161262.7) , 2012. 03(2) 一種銅錠銃面機(jī)構(gòu),實(shí)用新型專利(zl 201320161261.2) , 2010. 05(3) 一種鏈條卡槽用的壓塊,實(shí)用新型專利(zl 201320161155.4) , 2010. 05(4) -種銅管纏繞機(jī)上用的轉(zhuǎn)桶，實(shí)用新型專利(zl 201320161234.5) , 2010. 05 2.1.4已具備的條件本項(xiàng)口依托浙江省重點(diǎn)學(xué)科“檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置”、衢州市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“電 器智能技術(shù)實(shí)驗(yàn)屮心”及與企業(yè)合作共建的“智能化電器產(chǎn)品開發(fā)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”、“自 動(dòng)化裝置聯(lián)合研發(fā)屮心”等硬軟件平臺(tái)，深入開展連鑄結(jié)

15、晶器振動(dòng)檢測(cè)與分析，各項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)措施均已得到落實(shí)。課題組成員所在的學(xué)科2012年獲得浙江省重點(diǎn)學(xué)科，具冇很濃的學(xué)術(shù)氛圍，已持 續(xù)得到浙江省政府和所在單位的資助，改善了硬件環(huán)境。綜上所述，本項(xiàng)口具備良好的實(shí)驗(yàn)條件，完全可以滿足本課題的實(shí)驗(yàn)研究所需。 22項(xiàng)目研究目標(biāo)及主要內(nèi)容2.2.1研究目標(biāo)通過(guò)對(duì)現(xiàn)有連鑄結(jié)晶器振動(dòng)現(xiàn)狀實(shí)地調(diào)查研究和對(duì)現(xiàn)有振動(dòng)檢測(cè)方法進(jìn)行對(duì)比分 析，借助目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線傳感器技術(shù)以及三維重構(gòu)振動(dòng)形態(tài)檢測(cè)技術(shù)，研制 岀一種新型的連鑄結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)。2.2.2主要內(nèi)容1) 設(shè)計(jì)基于傳感器的數(shù)據(jù)采集和傳輸方案，完成結(jié)品器振動(dòng)形態(tài)的三維構(gòu)建；分析了連鑄結(jié)晶器振動(dòng)形

16、態(tài)，在現(xiàn)存技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了振動(dòng)形態(tài)檢測(cè)技術(shù)的需求 分析，確定了數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)姆桨福治隽苏駝?dòng)形態(tài)的同步性并對(duì)其進(jìn)行了三維構(gòu) 建。2) 設(shè)計(jì)具有自動(dòng)調(diào)平功能的無(wú)線傳感器，進(jìn)行微控制器的選型；設(shè)計(jì)了系統(tǒng)硬件總體方案，并根據(jù)方案實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、h動(dòng)調(diào)平和數(shù)據(jù)發(fā)送的 硬件電路的具體設(shè)計(jì)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)硬件方案相應(yīng)的設(shè)計(jì)了齊模塊的軟件方案。3) 設(shè)計(jì)基于虛擬儀器和計(jì)算機(jī)的在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于虛擬儀器和計(jì)算機(jī)的在線檢測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)控制手段，形成一個(gè)完 整的閉環(huán)控制系統(tǒng)，以此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，及時(shí)調(diào)節(jié)振動(dòng)參數(shù)，達(dá)到最佳生產(chǎn)效杲。 23項(xiàng)目創(chuàng)新特色1)重構(gòu)結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)的三維模型由于重構(gòu)了結(jié)品器振動(dòng)

17、狀態(tài)的三維模型，通過(guò)振動(dòng)形態(tài)的分析，可以直觀而準(zhǔn)確 的獲取結(jié)晶器的相關(guān)參數(shù)，且通過(guò)多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息融合處理，測(cè)量信息更加全 面可靠。2）無(wú)線傳感器具有自動(dòng)調(diào)平功能本系統(tǒng)采用了自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)，利用高精度傾角傳感器采集平臺(tái)水平信號(hào)，通過(guò)單 片機(jī)分析處理，然后進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的精密控制，使無(wú)線傳感器平臺(tái)的水平狀況滿足測(cè) 試系統(tǒng)的要求。24項(xiàng)目研究技術(shù)路線1）結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)三維重構(gòu)結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)重構(gòu)的過(guò)程是將布置在結(jié)晶器上齊傳感器節(jié)點(diǎn)所采集的信息進(jìn)行 信息融合分析的過(guò)程。通過(guò)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的信息綜合分析，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都包含x、y、 z三個(gè)方向的信號(hào)，得到結(jié)晶器振動(dòng)的具體信息并能模擬出結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)，重構(gòu)流

18、程如圖1所示。改變時(shí)間參數(shù)圖1結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)三維重構(gòu)流程圖2）結(jié)晶器振動(dòng)形態(tài)檢測(cè)和控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)品器振動(dòng)形態(tài)在線檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)振動(dòng)平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取結(jié)品器的實(shí)際振 動(dòng)狀態(tài)，并通過(guò)振動(dòng)幅值、頻率、相位和波形偏斜率這四個(gè)基本參數(shù)反映岀結(jié)晶器的 實(shí)際振動(dòng)波形。然后再由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)這四個(gè)振動(dòng)基本參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得出負(fù)滑 動(dòng)時(shí)間、負(fù)滑動(dòng)率等連鑄過(guò)程中比較重耍的振動(dòng)工藝參數(shù)，并根據(jù)這些參數(shù)通過(guò)反饋 執(zhí)行機(jī)構(gòu)作用于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)平臺(tái)的電機(jī)，由此形成在線檢測(cè)和控制閉環(huán)。系統(tǒng)總體框圖 如圖2所示。圖2系統(tǒng)總體框圖結(jié)品器振動(dòng)形態(tài)在線檢測(cè)和控制系統(tǒng)總體由兩部分組成：下位機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)系 統(tǒng)。下位機(jī)系統(tǒng)為具有自動(dòng)調(diào)

19、平功能的無(wú)線傳感器，是以t1公司生產(chǎn)的msp430f149 作為主控芯片的系統(tǒng)，主要由傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、自動(dòng)調(diào)平模塊、 msp430單片機(jī)最小系統(tǒng)及英他外圍模塊等組成，主要實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平、數(shù)據(jù)采集 及數(shù)據(jù)的發(fā)送。上位機(jī)系統(tǒng)為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的接受，并負(fù)責(zé)對(duì)下位 機(jī)系統(tǒng)發(fā)送相關(guān)指令及配置參數(shù)，承擔(dān)數(shù)據(jù)的分析、處理及顯示，同時(shí)利用反饋執(zhí)行 機(jī)構(gòu)控制結(jié)晶器振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。3）系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的碩件部分主要包括傳感器部分、信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡及工業(yè)控制 計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)首先進(jìn)行檢測(cè)平臺(tái)的自動(dòng)調(diào)平，然后傳感器采集到結(jié)晶器振動(dòng)信號(hào)， 通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊調(diào)理后，再經(jīng)a/

20、d轉(zhuǎn)換，并通過(guò)msp430打包后將振動(dòng)信號(hào)的相關(guān)數(shù) 據(jù)傳給工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。數(shù)據(jù)終端接受傳來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析、處理后在用戶界 面上進(jìn)行結(jié)晶器振動(dòng)狀況的具體參數(shù)及曲線的描述，并通過(guò)數(shù)據(jù)的融合進(jìn)行振動(dòng)形態(tài) 的三維重構(gòu)，且能動(dòng)態(tài)模擬并回放結(jié)晶器的振動(dòng)過(guò)程，直觀準(zhǔn)確的顯示結(jié)晶器的振動(dòng) 狀況。該檢測(cè)系統(tǒng)的碩件總體架構(gòu)如圖3所示。圖3硬件總體架構(gòu)圖各個(gè)模塊具有各口不同的功能。電源模塊用于將鋰電池提供的源電壓通過(guò)不同的 電壓轉(zhuǎn)換芯片的處理，轉(zhuǎn)換為和應(yīng)的適用于各模塊工作的電源；信號(hào)調(diào)理模塊主要分 為信號(hào)濾波處理模塊和運(yùn)放電路調(diào)理模塊，前者用于將傳感器采集振動(dòng)信號(hào)過(guò)程屮的 干擾信號(hào)去除，使經(jīng)過(guò)該模塊濾波后的信

21、號(hào)最相近于結(jié)晶器振動(dòng)的真實(shí)情況，后者用 于將濾波后的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行一定調(diào)理；單片機(jī)模塊主要把處理后的信號(hào)再次預(yù)處理， 通過(guò)集成adc模塊實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換，同時(shí)進(jìn)行與數(shù)據(jù)終端的交互；自動(dòng)調(diào)平模塊用 于將檢測(cè)的傳感器平臺(tái)調(diào)節(jié)至水平；外圍電路用于單片機(jī)的復(fù)位、狀態(tài)指示、數(shù)據(jù)傳 輸?shù)取?）系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以msp430單片機(jī)為控制核心，用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、平臺(tái)的自 動(dòng)調(diào)平和數(shù)據(jù)的發(fā)送等功能，而數(shù)據(jù)的分析、處理等功能則由工控機(jī)實(shí)現(xiàn)。具體軟件 結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。當(dāng)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)結(jié)晶器振動(dòng)狀況檢測(cè)時(shí)，將無(wú)線傳感器安裝在結(jié)晶器平臺(tái)上，加速度傳感器將采集到的原始結(jié)晶器振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，該輸出信

22、號(hào)首先進(jìn)行 信號(hào)濾波處理，濾除雜波和英他干擾信號(hào)，再經(jīng)過(guò)運(yùn)放調(diào)理模塊進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，得到數(shù)據(jù)流i控制流圖4軟件結(jié)構(gòu)圖適合msp430單片機(jī)可以采集的振動(dòng)信號(hào)，調(diào)理后的電信號(hào)通過(guò)msp430單片機(jī)的外部 采樣通道進(jìn)入到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊adc進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將進(jìn)入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信 號(hào)后，將數(shù)據(jù)按一定的格式打包，傳送給數(shù)據(jù)分析終端，利用數(shù)據(jù)分析終端的分析軟 件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、處理及顯示等，同時(shí)通過(guò)反饋控制機(jī)構(gòu)對(duì)結(jié)晶器驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行反 饋控制。本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，將待開發(fā)的軟件系統(tǒng)劃分為若干個(gè)互 和獨(dú)立的模塊，每一個(gè)模塊完成單純而確定的功能。軟件功能模塊框圖如圖5所示。圖5軟件功能模塊

23、框圖2.5研究進(jìn)度安排1)2013.10-2014.4完成市場(chǎng)調(diào)研、資料查詢及可行性分析;2) 2014. 05-2014. 08完成項(xiàng)目總體方案的設(shè)計(jì);3) 2014. 09-2015. 02完成檢測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；4) 2015. 03-2015. 08完成檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證;5) 2015. 09-2016.01完善和總結(jié)相關(guān)成果，在相關(guān)工作的基礎(chǔ)上撰寫論文;6) 2016. 02-2016. 05完善項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容，總結(jié)技術(shù)資料,準(zhǔn)備結(jié)題。2.6項(xiàng)目組成員分工姓名主要研究工作校內(nèi)指導(dǎo)企業(yè)指導(dǎo)繆媚奈調(diào)研、方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)姜春娣毛成陳蒙恩硬件設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)姜春娣、陳佳泉烏婷婷軟件設(shè)計(jì)陳佳泉董世青測(cè)試實(shí)驗(yàn)陳佳泉鐘雨星研究資料的收集、整理、論文寫作等姜春娣三、學(xué)校提供條件(包括項(xiàng)目開展所需的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)情況、配套經(jīng)費(fèi)、相關(guān)扶持政策等)本項(xiàng)目是產(chǎn)學(xué)研合作的公益性課題，我校擁有電工電子實(shí)驗(yàn)室、單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室、 嵌入式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)驗(yàn)室、智能儀