tcpip的激光扫描云台控制系统的设计
摘 要激光扫描云台主要是连接在激光扫描器和支撑物中间的，它是一种平台，主要是安装在激光扫描器上的。云台可以做水平运动，也可以做垂直运动，当此平台做水平或者垂直运动的时候，就带动了激光扫描器跟随其做相应的动作。这样就可以通过控制云台的运动来控制激光扫描器的运动，它与激光扫描器配套使用能达到扫描船体的目的，提高了激光扫描器的使用价值。云台适用于对大型船体进行激光扫描，它可以扩大激光扫描器的扫描范围，因此在各个行业场所都很适用，所以现在应用较为广泛。因此在各个行业场所都很适用，所以现在应用的较为广泛。在科技飞速发展的我国，激光扫描云台控制技术已经得到了很好的发展，因为其适用性强，所以在各行各业中都有了适应于该行业的应用，给我们的生活带来了巨大的方便。本文主要介绍了该技术在大型船只驶入船闸时称重计费中的应用。目前，控制云台已经渗透到了我们生活的方方面面，在我们要对大型物件进行扫描并获取该物件的立体图像时，就可以用激光扫描技术来获取三维立体图，减少了不必要的劳动力，而且这整个过程是可以通过计算机来监控的。因为这个技术是远程操纵的，所以这大大的节省了人们的工作时间，这样大大的提高了人们的工作效率。现在所使用最多云台控制器都是模块一体化的，此类一体化的云台集成度和密封性都比其他类型的控制器要好。本文是基于TCP/IP的激光扫描云台控制系统的设计，该系统运用了STM32F103VCT6单片机来实现软件控制系统，通过绘制硬件电路图制成PCB板来控制系统硬件部分，软件和硬件相结合并配合编码器和步进电机等实现激光扫描云台控制系统。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1激光扫描平台简介 1
1.1.2激光扫描平台发展及应用现状 1
1.2论文的设计任务 2
1.3论文架构 2
第二章 系统设计 4
2.1系统的功能要求 4
2.2系统设计的基本思路 4
2.3系统软件设计 4
第三章 主要元器件选择 5
3.1单片机 5
3.1.1单片机简介 5
3.1.2单片机应用范围 5
3.1.3单片机的选用——STM32F103VCT6 6<
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br /> 3.2编码器——绝对值编码器的选择及简介 7
3.2.1绝对值编码器JSP3806003G0014BZ5RS485的特点 7
3.2.2JSP3806003G0014BZ5RS485的特性参数 7
3.2.3接线说明 8
3.2.4外形尺寸 9
3.3绝对值编码器JSP3806003G0014BZ5RS485的通信协议说明 9
3.3.1总则 9
3.3.2数据通讯帧格式 10
3.3.3注意事项 12
3.4编码器的使用注意事项 12
第四章 步进电机 13
4.1步进电机的简介 13
4.2步进电机的工作原理 14
4.3步进电机的驱动方法及要求 15
4.4步进电机的测速方法 15
4.5步进电机的构造 15
第五章 激光扫描云台控制系统的硬件设计 17
5.1电路原理图 17
5.2PCB板接线图 22
第六章 激光扫描云台控制系统的软件设计 23
6.1单片机的选择 23
6.2部分程序的功能说明 23
第七章 激光扫描云台控制系统的安装调试 25
7.1系统的安装与调试 25
7.1.1系统概述 25
7.1.2安装及调试 25
7.1.3通信协议 27
7.1.4程序调试设置 29
7.1.5操作说明 30
7.1.6产品使用注意事项 30
7.1.7故障分析及排除 31
7.2系统运行结果 32
7.2.1成果图 32
7.2.2系统运行现象 34
第八章 结论 36
8.1总结 36
8.2我国激光扫描技术的前景与展望 36
8.3设计难点、遇到的问题及解决方案 36
结束语 38
致 谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1激光扫描平台简介
在如今这个科技飞速发展的世界，各种高科技产品日新月异，一个企业或者公司想要跟上时代的步伐，不被淘汰，那就只能不断更新自己的技术，发展一些新兴技术和产业，而激光扫描控制技术就是获取三维立体空间图像和三维空间信息的一种创新技术。它无需直接接触被测物体，却可以连续不间断的获取物体的空间概念，对大型物体进行扫描，然后通过计算机迅速的构建出该物体的空间模型，这样就可以在计算机上对该物体仿真并且可以用该模型来虚拟在现实中的情况。该技术精度高，速度快，时效性强，且该技术适用性强，适用于一切物体，可以对任何物品进行激光扫描构建模型。
控制云台是由两台电动机组成的，它是一种用来支撑摄像机安装和固定的装备，其中电动机是可以进行定位的，它通过控制器所反馈回去的信号可以进行快速准确的定位。在单片机设定的程序控制之下，装在云台上面的激光扫描器可以自动扫描扫描大型的船只，获得其空间数据，同时也可以对扫描的船只进行跟踪。因为步进电机是控制云台的主要转动设备，所以该系统的工作情况就取决于步进电机的工作状态。此系统中的云台控制系统不是简单只能手动调节的设备，而是可以通过远程操控它的运转情况的设备。
1.1.2激光扫描平台发展及应用现状
目前，激光扫描云台控制技术已经逐渐的步入正轨，因此它在我们生活中的应用也渗透到了各方各面，需要此技术的公司或者企业也越来越多，正因为此技术发展 速度如此的惊人，所以现在生产激光扫描仪的公司也迅速增长，无论国内还是国外，都有越来越多的厂家以此类技术为核心生产各种各样的产品，为人们平时的生活和工作带来便利。
激光扫描云台控制技术可以在任何的环境中、在任何的情况下，通过激光扫描，对任何物体或者空间进行空间扫描，并且将该扫描空间或者物体的空间信息传输到计算机中，从而可以通过计算机来分析计算各个数据，进而快速准确的构建出其空间模型。传统的测绘方法准确率低，耗费大量的人力物力，需要工作人员现场去测量，这样对劳动力造成了大量的浪费，而且测绘成本也并不低，因此这样的测绘技术注定是要被淘汰的，注定要被新兴技术所取代的。而激光扫描云台控制技术准确率高，而且比传统测绘方法最突出的优势就是不用工作人员直接测量，取而代之的是在控制室里用计算机操作扫描然后分析绘图，这样就将本来工作人员的巨大工作量都转移到了计算机上，从而为企业省下了很大一部分的劳动力成本费用。因此该项技术在现在的航海、水利工程、船舶扫描称重等其他大型物件的扫描称重、工业制造等领域中有着较为广泛的应用，被大多数科技领先额公司所青睐。
1.2论文的设计任务
此毕业设计的主要内容是激光扫描云台控制系统的设计，该系统设计主要的任务是设计一个系统可以实现：在大型船只到达船闸之后，云台在控制之下转动，这样就带动了装载在云台上的摄像机转动，进而对该船只进行全方位的三维立体扫描拍摄，之后再将采集到的空间概念输入到计算机中，通过计算机对数据的分析和计算来准确的构建三维空间立体图像并进行虚拟。
在结束这次的毕业设计之后，我们应该对激光扫描控制技术在大型船舶扫描称重上的应用及发展前景有更深入的了解，当然除了这个，该毕业设计的主要目的还有希望我们能对单片机的知识和步进电机的相关知识都有更深入的了解，学会编写单片机程序，举一反三，这样在其他设计中就可以更加得心应手，更熟练的编写单片机程序来实现软件控制，再配合硬件部分的驱动，这样一个完整的设计就完成了。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1激光扫描平台简介 1
1.1.2激光扫描平台发展及应用现状 1
1.2论文的设计任务 2
1.3论文架构 2
第二章 系统设计 4
2.1系统的功能要求 4
2.2系统设计的基本思路 4
2.3系统软件设计 4
第三章 主要元器件选择 5
3.1单片机 5
3.1.1单片机简介 5
3.1.2单片机应用范围 5
3.1.3单片机的选用——STM32F103VCT6 6<
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br /> 3.2编码器——绝对值编码器的选择及简介 7
3.2.1绝对值编码器JSP3806003G0014BZ5RS485的特点 7
3.2.2JSP3806003G0014BZ5RS485的特性参数 7
3.2.3接线说明 8
3.2.4外形尺寸 9
3.3绝对值编码器JSP3806003G0014BZ5RS485的通信协议说明 9
3.3.1总则 9
3.3.2数据通讯帧格式 10
3.3.3注意事项 12
3.4编码器的使用注意事项 12
第四章 步进电机 13
4.1步进电机的简介 13
4.2步进电机的工作原理 14
4.3步进电机的驱动方法及要求 15
4.4步进电机的测速方法 15
4.5步进电机的构造 15
第五章 激光扫描云台控制系统的硬件设计 17
5.1电路原理图 17
5.2PCB板接线图 22
第六章 激光扫描云台控制系统的软件设计 23
6.1单片机的选择 23
6.2部分程序的功能说明 23
第七章 激光扫描云台控制系统的安装调试 25
7.1系统的安装与调试 25
7.1.1系统概述 25
7.1.2安装及调试 25
7.1.3通信协议 27
7.1.4程序调试设置 29
7.1.5操作说明 30
7.1.6产品使用注意事项 30
7.1.7故障分析及排除 31
7.2系统运行结果 32
7.2.1成果图 32
7.2.2系统运行现象 34
第八章 结论 36
8.1总结 36
8.2我国激光扫描技术的前景与展望 36
8.3设计难点、遇到的问题及解决方案 36
结束语 38
致 谢 39
参考文献 40
第一章 绪论
1.1研究背景
1.1.1激光扫描平台简介
在如今这个科技飞速发展的世界，各种高科技产品日新月异，一个企业或者公司想要跟上时代的步伐，不被淘汰，那就只能不断更新自己的技术，发展一些新兴技术和产业，而激光扫描控制技术就是获取三维立体空间图像和三维空间信息的一种创新技术。它无需直接接触被测物体，却可以连续不间断的获取物体的空间概念，对大型物体进行扫描，然后通过计算机迅速的构建出该物体的空间模型，这样就可以在计算机上对该物体仿真并且可以用该模型来虚拟在现实中的情况。该技术精度高，速度快，时效性强，且该技术适用性强，适用于一切物体，可以对任何物品进行激光扫描构建模型。
控制云台是由两台电动机组成的，它是一种用来支撑摄像机安装和固定的装备，其中电动机是可以进行定位的，它通过控制器所反馈回去的信号可以进行快速准确的定位。在单片机设定的程序控制之下，装在云台上面的激光扫描器可以自动扫描扫描大型的船只，获得其空间数据，同时也可以对扫描的船只进行跟踪。因为步进电机是控制云台的主要转动设备，所以该系统的工作情况就取决于步进电机的工作状态。此系统中的云台控制系统不是简单只能手动调节的设备，而是可以通过远程操控它的运转情况的设备。
1.1.2激光扫描平台发展及应用现状
目前，激光扫描云台控制技术已经逐渐的步入正轨，因此它在我们生活中的应用也渗透到了各方各面，需要此技术的公司或者企业也越来越多，正因为此技术发展 速度如此的惊人，所以现在生产激光扫描仪的公司也迅速增长，无论国内还是国外，都有越来越多的厂家以此类技术为核心生产各种各样的产品，为人们平时的生活和工作带来便利。
激光扫描云台控制技术可以在任何的环境中、在任何的情况下，通过激光扫描，对任何物体或者空间进行空间扫描，并且将该扫描空间或者物体的空间信息传输到计算机中，从而可以通过计算机来分析计算各个数据，进而快速准确的构建出其空间模型。传统的测绘方法准确率低，耗费大量的人力物力，需要工作人员现场去测量，这样对劳动力造成了大量的浪费，而且测绘成本也并不低，因此这样的测绘技术注定是要被淘汰的，注定要被新兴技术所取代的。而激光扫描云台控制技术准确率高，而且比传统测绘方法最突出的优势就是不用工作人员直接测量，取而代之的是在控制室里用计算机操作扫描然后分析绘图，这样就将本来工作人员的巨大工作量都转移到了计算机上，从而为企业省下了很大一部分的劳动力成本费用。因此该项技术在现在的航海、水利工程、船舶扫描称重等其他大型物件的扫描称重、工业制造等领域中有着较为广泛的应用，被大多数科技领先额公司所青睐。
1.2论文的设计任务
此毕业设计的主要内容是激光扫描云台控制系统的设计，该系统设计主要的任务是设计一个系统可以实现：在大型船只到达船闸之后，云台在控制之下转动，这样就带动了装载在云台上的摄像机转动，进而对该船只进行全方位的三维立体扫描拍摄，之后再将采集到的空间概念输入到计算机中，通过计算机对数据的分析和计算来准确的构建三维空间立体图像并进行虚拟。
在结束这次的毕业设计之后，我们应该对激光扫描控制技术在大型船舶扫描称重上的应用及发展前景有更深入的了解，当然除了这个，该毕业设计的主要目的还有希望我们能对单片机的知识和步进电机的相关知识都有更深入的了解，学会编写单片机程序，举一反三，这样在其他设计中就可以更加得心应手，更熟练的编写单片机程序来实现软件控制，再配合硬件部分的驱动，这样一个完整的设计就完成了。
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