護(hù)坡植被根系監(jiān)測(cè)分析儀CCD運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、植被護(hù)坡是近年來(lái)逐漸興起的一種邊坡加固技術(shù),它是利用植被根系涵水固土的原理穩(wěn)定邊坡。目前關(guān)于植被護(hù)坡研究的一個(gè)重點(diǎn)是對(duì)不同種類植物的邊坡加固效果進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià),并且要在獲取根系及其微觀環(huán)境圖像信息的基礎(chǔ)上進(jìn)行。由于根系生長(zhǎng)在地下,準(zhǔn)確取樣、測(cè)定、觀察存在一定困難,而目前現(xiàn)有的采樣方法破壞性大、工作量大,阻礙了根系研究的深入開(kāi)展。護(hù)坡植被根系監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。
　　 本設(shè)計(jì)的根系監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)采用內(nèi)窺型圖像獲取方法,

2、首先通過(guò)向根系土壤中插入透明管,將面陣CCD(攝像機(jī))安裝在管內(nèi),對(duì)管壁與土壤間界面根系圖像進(jìn)行攝取,并驅(qū)動(dòng)CCD旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)管壁柱面形視場(chǎng)的全景掃描。根據(jù)圖像預(yù)處理技術(shù)和分形理論去除土壤環(huán)境噪聲、提取根系圖像,建立根系形態(tài)的空間分布模型和時(shí)間-生長(zhǎng)模型,實(shí)現(xiàn)對(duì)根系形態(tài)的原位無(wú)損監(jiān)測(cè)和分析,進(jìn)而可以采取相應(yīng)的措施改善護(hù)坡效果。如何采集到根系圖像的全景是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要解決的一個(gè)難題,需要驅(qū)動(dòng)CCD運(yùn)動(dòng)來(lái)采集多幅圖片實(shí)現(xiàn)全景掃描,所

3、以CCD運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)是本論文的研究重點(diǎn),本論文結(jié)合國(guó)家自然科學(xué)基金“基于根際微結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)模型分析的植被固破作用機(jī)理研究”設(shè)計(jì)了基于步進(jìn)電機(jī)的CCD運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),所做的工作包括:
　　 (1)介紹了根系監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,分析系統(tǒng)的原理。
　　 (2)結(jié)合一般運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成原理,分析了根系監(jiān)測(cè)儀運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成,包括運(yùn)動(dòng)控制器、步進(jìn)電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。分析步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　 (3

4、)介紹了該運(yùn)動(dòng)控制器的硬件構(gòu)成,主要由主控制部分、顯示按鍵部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分三部分構(gòu)成。結(jié)合各個(gè)部分的原理進(jìn)行電路設(shè)計(jì),繪制相應(yīng)的原理圖和PCB。
　　 (4)根據(jù)控制方案設(shè)計(jì)了總體軟件流程圖和各個(gè)子模塊的流程圖,分析CCD的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,對(duì)運(yùn)動(dòng)控制算法進(jìn)行研究。
　　 (5)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn),排查硬件軟件設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤并加以修改,聯(lián)機(jī)采集根系的圖片,觀察實(shí)驗(yàn)效果。
　　 實(shí)驗(yàn)證明本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的CC