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

1、植被護(hù)坡是近年來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)坡研究的一個重點(diǎn)是對不同種類植物的邊坡加固效果進(jìn)行監(jiān)測評價,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。由于根系生長在地下,準(zhǔn)確取樣、測定、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展。護(hù)坡植被根系監(jiān)測分析系統(tǒng)可以很好的解決這個問題。
　　 本設(shè)計的根系監(jiān)測分析系統(tǒng)采用內(nèi)窺型圖像獲取方法,

2、首先通過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),對管壁與土壤間界面根系圖像進(jìn)行攝取,并驅(qū)動CCD旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動以實(shí)現(xiàn)整個管壁柱面形視場的全景掃描。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間-生長模型,實(shí)現(xiàn)對根系形態(tài)的原位無損監(jiān)測和分析,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)測系統(tǒng)要解決的一個難題,需要驅(qū)動CCD運(yùn)動來采集多幅圖片實(shí)現(xiàn)全景掃描,所

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

4、)介紹了該運(yùn)動控制器的硬件構(gòu)成,主要由主控制部分、顯示按鍵部分、電機(jī)驅(qū)動部分三部分構(gòu)成。結(jié)合各個部分的原理進(jìn)行電路設(shè)計,繪制相應(yīng)的原理圖和PCB。
　　 (4)根據(jù)控制方案設(shè)計了總體軟件流程圖和各個子模塊的流程圖,分析CCD的運(yùn)動規(guī)律,對運(yùn)動控制算法進(jìn)行研究。
　　 (5)對系統(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)計中的錯誤并加以修改,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)計的CC