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• 關鍵詞：                                                                礦山測量機器人

• 摘要：本文在分析礦山測量學和礦山測量機器人及基礎上，結合數字信號處理器（DSP）開發礦山測量機器人通訊系統，詳細介紹了SCI模塊數據發送時情況，并設計通訊系統接口硬件電路，為礦山測量機器人通訊技術的發展奠定基礎。

　　礦山測量學（Mine surveying）是綜合運用測量、采礦、地質和現代電力電子技術等多學科知識，對礦山地質勘探、建設和采礦過程中的靜態和動態下各種空間幾何問題進行研究，它屬于采礦科學一個重要分支學科，也是采礦科學的重要組成部分。礦山測量在礦業開發的過程中不可缺少的一項重要基礎型技術工作，在勘探、設計、建設和生產各個階段都需要進行礦山測量，甚至在礦井報廢后也離不開礦山測量。隨著我國經濟的高速發展，采礦和行業也獲得前所未有的發展，但傳統礦山測量時采用人工方式，需要工作人員趕赴現場進行測量、查看數據并進行分析處理，由于測量點分布在礦區不同位置，測量過程工作量較大，導致大量的人力資源浪費。開展礦山測量用機器人通訊系統的研究對于減少礦山企業工作量、降低安全生產事故、保障人民生命財產安全具有重要的意義。 
　　一、礦山測量機器人 
　　礦山測量機器人也稱礦山測地機器人是替代傳統人工進行數據測量的設備，它可以自動對目標進行搜索、跟蹤和辨識，并具有目標角度監測、距離監測、三維坐標及影像監測等功能。礦山測量機器人是在電子全站儀的基礎上將步進馬達技術和CCD影像技術等集成于一體的視頻成像系統，并為礦山測量測量機器人開發先進的控制系統、通訊技術和上位機數據處理軟件。礦山測量機器人利用高精度傳感器對測量目標進行快速識別、判斷，實現自動完成校準、讀數等操作，可以完全替代人工測量。礦山測量機器人可以按照測量周期進行自動測量，具有測量的全過程精確控制的功能，并對數據進行處理和分析，實現無人自動化測量。礦山測量機器人測量過程可以選擇固定式全自動測量模式和移動式半自動測量模式，本文涉及的礦山測量機器人采用固定式全自動測量模式。 
　　二、通訊系統設計 
　　礦山測量機器人與上位機之間的數據通訊采用串行通信技術，即利用DSP內部的串行通信接口模塊（SCI）向上位機發送數據進行數據傳輸。SCI模塊采用標準非歸零數據格式，能夠實現多CPU之間或同其他具有兼容數據格式SCI端口的外設進行數據通信。為了保證數據完整性，SCI模塊對外接收到的數據進行間斷、極性、超限和幀錯誤的檢測。SCI發送信號的幾點說明：（1）位TXENA變高，使能發送器發送數據；（2）寫數據到SCITXBUF寄存器，從事發送器不能在為空，TXRDY位變低；（3）SCI發送數據到移位寄存器；（4）在TXRDY變高后，程序寫第二個字符到SCITXBUF寄存器；（5）發送完第一個字符，開始將第二個字符移位到寄存器TXSHF；（6）位TXENA變低，禁止發送器發送數據，SCI結束當前字符的發送；（7）第二個字符發送完成，發送器變空準備發送下一個字符。 
　　通訊系統電路采用RS-232標準的驅動芯片SP3223EEY進行數據通信，由于該芯片和TMS320F2812均是+3.3V供電，所以二者相關引腳可直接連接，通信電路如圖1所示。RS-232是美國電子工業協會（EIA）指定的一種串行總線的物理接口標準，此標準規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械、電氣、功能和過程特性，兩端都必須遵循的共同約定。其標準總線為25線，但實際中常用簡化了的9線接口或者是本例中采用的3線（地線、發送線、接收線）傳送的方式。 
　　 
　　三、結束語 
　　礦山測量機器人通訊技術是將測量原理、電力電子技術和通訊理論相融合的綜合技術。本文以數字信號處理器為核心設計礦山機器人通訊系統，系統具有結構簡單、穩定性好和抗干擾能力強等特點，提高了礦山測量技術的智能化水平，為礦山安全生產工作的開展奠定基礎。 
　　參 考 文 獻 
　　[1] 伊曉東.變形監測技術及應用[M].黃河水利出版社，2007； 
　　[2] 劉春，倪涵.GeoMoS自動監測系統與觀測數據精度分析[J].水電自動化與大壩監測，2006，4（2）：41-44； 
　　[3] 龐向坤.基于DSP的無刷直流電機實驗系統的研究與設計[D].山東大學，2008.