电机转速测量器件高精度检测装置的研究

论文摘要

在我国,能源问题一直是备受关注的问题,而能源使用效率低下是能源问题的一个主要原因。电动机行业也不例外,据统计,目前我国各类电动机总装机容量为4.2亿KW,耗电10000亿KWh以上,占每年电力消耗的比例达到60%以上。可以想象,如果电机效率每提高1%,就可节省100亿KWh以上的电能。而当今社会,各种新型电机不断的出现在市场上,均称其能效比很高,但这些电机的能效提高的程度有多大,得需要电机行业的专业检测设备进行检测论证。而这种检测装置在目前市场上主要是转矩和转速特性的检测装置,因此,为了确保检测装置的精度,转矩和转速检测装置的本身技术指标必须满足使用要求。本文就此课题开发了一套装置,利用ARM技术,用来检测电机转速测量器件是否满足技术指标,为该器件能否投入市场提供有力保障,给电动机制造和电动机效率的提高提供了有力的技术依据和手段。在该装置中,实时检测并显示当前的实际转速和自动对中能力。为提高检测装置的精度,保证连接同心度,利用数字图像处理系统结合伺服控制系统,对图像进行检测、识别、高精度位置控制以及高速度的完成,实现装置的高精度自动对中。在系统的硬件电路设计中,主控制ARM芯片对采集的图像信号进行实时处理,计算出对中附件偏离中心线的精确距离,实现前后、左右、上下的自动对中功能。同时,利用ARM技术控制对中电机的运动,使自动对中能力能更快更稳定的完成,外加大容量FLASH芯片存储采集的数据。并且外扩以太网接口,SD卡插槽,串口通信等功能,实现装置多功能化。最后通过光电转速传感器采集驱动主轴上光电编码圈输出的转速信号,并反馈到ARM控制系统中,再通过ARM控制系统对驱动部分实现控制,达到检测要求的转速,解决了整台装置的转速控制问题。全文共分六章,重点介绍了嵌入式系统的硬、软件设计和数字图像处理技术的算法分析。第一章是绪论部分,介绍了课题的来源背景,国内外的研究现状,以及研究的目的和方法。第二章介绍了该检测装置的基本工作原理和嵌入式系统的发展概况。第三章重点阐述了数字图像处理技术,分析了当前比较流行和适用的算法。第四章为控制系统的硬件设计,主要介绍了硬件的整体设计模型,微处理器及其周边电路的设计。第五章为系统软件设计,主要介绍了系统整体程序设计思想,数字图像程序设计,自动对中程序设计和转速测量程序设计等。第六章给出了测量结果,并对数据结果进行分析总结。最后,对本课题做了总结,并对基于ARM的电机转速测量器件高精度检测装置做出了展望。图[45]表[7]参[43]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题意义
• 1.2 课题来源及背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容,目的及方案
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究目的
• 1.4.3 研究方案
• 2 检测装置及嵌入式系统概述
• 2.1 检测装置工作原理
• 2.1.1 系统工作流程
• 2.1.2 驱动转速测量
• 2.1.3 高精度对中的实现方法
• 2.2 嵌入式系统概述
• 2.2.1 嵌入式系统的现状及发展趋势
• 2.2.2 ARM微处理器结构特点及应用
• 3 系统的数字图像处理与分析
• 3.1 本装置的数字图像处理
• 3.1.1 数字图像技术的发展及应用
• 3.1.2 数字图像处理的优点及方法
• 3.2 对中附件的图像增强
• 3.3 对中图像的处理分析
• 3.3.1 对中图像边缘检测
• 3.3.2 对中图像的分割
• 3.3.3 自动对中
• 4 系统硬件设计
• 4.1 系统硬件总体设计
• 4.2 系统主要模块
• 4.2.1 微处理器介绍
• 4.2.2 以太网电路
• 4.2.3 存储器电路
• 4.2.4 转速测量及JTAG接口电路
• 4.3 外围设备及扩展模块
• 4.3.1 电源电路
• 4.3.2 嵌入式图像采集卡
• 4.3.3 触摸屏接口及USB端口
• 4.3.4 串口电路
• 5 系统软件设计
• 5.1 系统调试环境
• 5.1.1 调试环境简介
• 5.1.2 H-JTAG的安装及设置
• 5.1.3 调试环境的配置
• 5.2 系统总体程序设计
• 5.3 数字图像程序设计
• 5.3.1 图像采集程序设计
• 5.3.2 图像滤波程序设计
• 5.3.3 图像边缘检测程序设计
• 5.3.4 图像分割程序设计
• 5.4 自动对中程序设计
• 5.5 转速测量及处理程序设计
• 6 测量结果与分析
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果