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礦山測(cè)量機(jī)器人
摘要：本文在分析礦山測(cè)量學(xué)和礦山測(cè)量機(jī)器人及基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）開(kāi)發(fā)礦山測(cè)量機(jī)器人通訊系統(tǒng)，詳細(xì)介紹了SCI模塊數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)情況，并設(shè)計(jì)通訊系統(tǒng)接口硬件電路，為礦山測(cè)量機(jī)器人通訊技術(shù)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
礦山測(cè)量學(xué)（Mine surveying）是綜合運(yùn)用測(cè)量、采礦、地質(zhì)和現(xiàn)代電力電子技術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，對(duì)礦山地質(zhì)勘探、建設(shè)和采礦過(guò)程中的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)下各種空間幾何問(wèn)題進(jìn)行研究，它屬于采礦科學(xué)一個(gè)重要分支學(xué)科，也是采礦科學(xué)的重要組成部分。礦山測(cè)量在礦業(yè)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中不可缺少的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)型技術(shù)工作，在勘探、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)各個(gè)階段都需要進(jìn)行礦山測(cè)量，甚至在礦井報(bào)廢后也離不開(kāi)礦山測(cè)量。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，采礦和行業(yè)也獲得前所未有的發(fā)展，但傳統(tǒng)礦山測(cè)量時(shí)采用人工方式，需要工作人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量、查看數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，由于測(cè)量點(diǎn)分布在礦區(qū)不同位置，測(cè)量過(guò)程工作量較大，導(dǎo)致大量的人力資源浪費(fèi)。開(kāi)展礦山測(cè)量用機(jī)器人通訊系統(tǒng)的研究對(duì)于減少礦山企業(yè)工作量、降低安全生產(chǎn)事故、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重要的意義。
一、礦山測(cè)量機(jī)器人
礦山測(cè)量機(jī)器人也稱(chēng)礦山測(cè)地機(jī)器人是替代傳統(tǒng)人工進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量的設(shè)備，它可以自動(dòng)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行搜索、跟蹤和辨識(shí)，并具有目標(biāo)角度監(jiān)測(cè)、距離監(jiān)測(cè)、三維坐標(biāo)及影像監(jiān)測(cè)等功能。礦山測(cè)量機(jī)器人是在電子全站儀的基礎(chǔ)上將步進(jìn)馬達(dá)技術(shù)和CCD影像技術(shù)等集成于一體的視頻成像系統(tǒng)，并為礦山測(cè)量測(cè)量機(jī)器人開(kāi)發(fā)先進(jìn)的控制系統(tǒng)、通訊技術(shù)和上位機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件。礦山測(cè)量機(jī)器人利用高精度傳感器對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行快速識(shí)別、判斷，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成校準(zhǔn)、讀數(shù)等操作，可以完全替代人工測(cè)量。礦山測(cè)量機(jī)器人可以按照測(cè)量周期進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，具有測(cè)量的全過(guò)程精確控制的功能，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)化測(cè)量。礦山測(cè)量機(jī)器人測(cè)量過(guò)程可以選擇固定式全自動(dòng)測(cè)量模式和移動(dòng)式半自動(dòng)測(cè)量模式，本文涉及的礦山測(cè)量機(jī)器人采用固定式全自動(dòng)測(cè)量模式。
二、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
礦山測(cè)量機(jī)器人與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊采用串行通信技術(shù)，即利用DSP內(nèi)部的串行通信接口模塊（SCI）向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。SCI模塊采用標(biāo)準(zhǔn)非歸零數(shù)據(jù)格式，能夠?qū)崿F(xiàn)多CPU之間或同其他具有兼容數(shù)據(jù)格式SCI端口的外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。為了保證數(shù)據(jù)完整性，SCI模塊對(duì)外接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行間斷、極性、超限和幀錯(cuò)誤的檢測(cè)。SCI發(fā)送信號(hào)的幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）位TXENA變高，使能發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)；（2）寫(xiě)數(shù)據(jù)到SCITXBUF寄存器，從事發(fā)送器不能在為空，TXRDY位變低；（3）SCI發(fā)送數(shù)據(jù)到移位寄存器；（4）在TXRDY變高后，程序?qū)懙诙€(gè)字符到SCITXBUF寄存器；（5）發(fā)送完第一個(gè)字符，開(kāi)始將第二個(gè)字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA變低，禁止發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)，SCI結(jié)束當(dāng)前字符的發(fā)送；（7）第二個(gè)字符發(fā)送完成，發(fā)送器變空準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)字符。
通訊系統(tǒng)電路采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)芯片SP3223EEY進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，由于該芯片和TMS320F2812均是+3.3V供電，所以二者相關(guān)引腳可直接連接，通信電路如圖1所示。RS-232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）指定的一種串行總線的物理接口標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了串行通信中主控模板和從屬模塊之間的物理連接線路的機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性，兩端都必須遵循的共同約定。其標(biāo)準(zhǔn)總線為25線，但實(shí)際中常用簡(jiǎn)化了的9線接口或者是本例中采用的3線（地線、發(fā)送線、接收線）傳送的方式。
三、結(jié)束語(yǔ)
礦山測(cè)量機(jī)器人通訊技術(shù)是將測(cè)量原理、電力電子技術(shù)和通訊理論相融合的綜合技術(shù)。本文以數(shù)字信號(hào)處理器為核心設(shè)計(jì)礦山機(jī)器人通訊系統(tǒng)，系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，提高了礦山測(cè)量技術(shù)的智能化水平，為礦山安全生產(chǎn)工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。
參 考 文 獻(xiàn)
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