三维数字沙盘系统标准模块及控制系统的设计与实现

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1、三维数字沙盘系统标准模块及控制系统的设计与实现DesignandImplementationofStandardModuleandControlSystemof3DDigitalSandboxSystem学科专业：计算机科学与技术研究生：王相宁指导教师：车明副教授天津大学计算机科学与技术学院二零一七年十一月摘要随着科技的发展，人们对事物的认知不再满足于二维的显示方式，逼真的三维立体显示越来越受到追捧，一种基于3D实体沙盘的全新三维显示方式成为研究的热点[1]。通过动态的实体沙盘，可将二维图片、三维图片或遥感信息等数据真实的呈现在人们面前[2][3]。

2、本文实现了三维数字沙盘系统标准模块的机械结构和控制系统的设计与改进。通过大量实验，寻求可行的机械导轨结构，稳定的安装方式以及合理的运行轨迹。为更好的控制机械装置模型，设计了控制系统中的硬件与软件部分，在硬件方面，通过改进电路设计解决机械装置模型中行程开关触点不稳定带来的中断异常问题，通过对四路步进电机的精确控制[4][5]，实现对长方立柱的升降和解挂钩功能；在软件方面，研究步进电机的驱动原理及速度变化曲线算法[6]，通过离散的方法得到速度曲线数据表去模拟和逼近理想的加减速曲线，实现对步进电机精确高效的驱动。此外，为确保整个系统的稳定运行，在软件方面设

3、计了断电保护，数据安全等一系列保障措施。通过实验证明，该系统可稳定高效的运行，为三维实体显示提供了可靠的硬件驱动。通过硬件电路的设计和改进，解决了中断触发异常问题，确保了行程的有效安全；在软件上，通过离散的方法模拟步进电机的速度控制曲线，极大的改善了步进电机堵转、丢转等常见问题，提高了步进电机控制的精确度和稳定性[7]。关键词：三维实体沙盘嵌入式控制系统步进电机控制中断IIIABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,people'sawarenessofthingsisnolongersatis

4、fiedwiththetwo-dimensionaldisplay,realisticthree-dimensionaldisplaygetsmoreandmorepopular,a3Dsolidsandtablebasedonthenewthree-dimensionaldisplayhasbecomearesearchfocus.Alldatainformationincludetwo-dimensionalimages,three-dimensionalimagesorremotesensinginformationandotherdatapr

5、esentedinfrontofpeoplethroughthedynamicsolidsandtable.Thispaperrealizesthedesignandimprovementofthemechanicalstructureandcontrolsystemofthestandardmoduleofthree-dimensionaldigitalsandtablesystem.Weneedtofindaviablemechanicalrailstructure,astableinstallationandareasonabletrackof

6、operationthroughalargenumberofexperiments.Inordertobettercontrolthemechanicalmodel,thehardwareandsoftwarepartofthecontrolsystemisdesigned.Intheaspectofhardware,thecircuitdesignisadoptedtosolvetheproblemoftheabnormalitycausedbytheinstabilityofthetripswitchinthemechanicalmodel.In

7、thesoftware,thedrivingprincipleofthesteppermotorandthevelocitycurvealgorithmarestudied,andthevelocitycurvedatatableisobtainedbydiscretemethodtosimulateandapproximatetheidealspeed.Inthispaper,Curve,toachieveaccurateandefficientsteppermotordrive.Inaddition,forthesakeofguaranteeth

8、esteadyoperationoftheoverallsystem,inthesoftwaredesign