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基于ZigBee的超声波三维坐标测量系统研究

更新时间：2020-03-25 10:48:39 大小：8M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：zigbee超声波坐标测量系统 下载积分：3分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

三维坐标测量技术在现代仪器仪表工业和机械工业中有着重要的应用。目前已大量存在的三维坐标测量系统普遍存在成本高、便携性及可拓展性差等问题。针对这种情况，本文提出一种基于ZigBee的超声波三维坐标测量系统，系统包括硬件设计部分、软件和算法部分以及实验研究部分。

  首先，对系统进行了硬件设计，其具体内容为：1）测距电路模块，包括超声波发射电路、超声波接收电路、温度补偿电路、电源电路等；2）ZigBee数据传输模块，包括基于CC2530射频单片机的路由器节点和终端节点的设计；3）测试平台部分，设计开发了一个孔板式实验平台。

  然后对系统进行了软件设计，分别建立了基于鱼群算法和粒子群算法的三维坐标反演模型，并对其在MATLAB中进行了仿真，验证了其可行性。仿真结果表明，在超声波传感器的可测范围（0.25-3.5）m内，两组模型理论值仿真结果误差均小于0.1mm，在添加幅值为6mm的随机噪声后，两组模型反演误差均有所增大，鱼群算法误差在12mm以内，粒子群算法在10mm以内。在本文所述的三维坐标测量问题上，基于粒子群的三维坐标反演模型要优于基于鱼群算法的三维坐标反演模型。

  最后，对系统进行了实验研究，包括测距实验以及三维坐标测量实验。测距实验针对超声波发射端和接收端不同位置和不同角度分别进行实验；三维坐标测量实验通过改变超声波发射端的位置进行实验。实验发现，温度、测量距离、收发机位置间的角度等因素对测距精度和坐标估计精度的影响较大。因此，本文采用不同的方法对这类因素所引起的误差进行补偿，并用实验结果给予相关说明。从实验结果可知，在对系统进行误差补偿后，三维坐标的估计精度可以控制在10mm之内。

  本文设计与开发的基于ZigBee的超声波三维坐标测量系统具有便于调试和易于操作的优点，同时成本较低，在大尺寸铸锻件等的轮廓和容积测量方面，有很好的应用前景。此外，本文的研究结果对于促进超声波传感器在空间测量方面的应用具有积极的意义。

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