Q1.簡單的介紹一下你的畢業設計?
我畢業設計課題名稱為《基於電容傳感器的紙張計數器設計》,總體來說可以大致分為以下幾個步驟。
第一步,查閱相關資料,想出幾種實現方案,並對方案進行的可行性與准確性進行分析。
第二步,搭建硬件結構,包括機械與電控部分。
第三步:對采集的電容數據進行卡爾曼濾波處理,采集傳感器現場原始數據,借助matlab工具選取合適的卡爾曼噪聲協方差Q與R,對濾波處理后的數據進行回歸分析。運用最小二乘法對數據進行分段擬合。並不斷調試與優化。
第四步,寫UI界面,以便於更好的人機交互。
Q2.選擇這個課題的原因,研究意義是什么?
原因有二:
一是,感覺這個題目對社會而言有一定價值;目前紙張計數方法主要有人工計數法和機械設備計數法,還有通過稱重去體現紙張數量的。這些方法都有一定的弊端,比如說計數不精確,對紙張有磨損等等。而這個課題的研究可以很好的解決這些問題。
二是,研究這個題目對我自己而言有一定收獲,在之前的設計過程中存在的有一些問題,通過這次設計對存在的問題進行解決。同時,在做這個題目的時候我想到用一些新的方法,比如說用卡爾曼濾波處理高斯噪聲,最小二乘法解決曲線回歸問題,以及更好的屏蔽噪音。我覺得在這次設計中我能學到不少的知識。
意義:首先,通過測電容的方法去測量紙張數量具有創新性,目前市場上基本不存在這樣的產品,其次,通過測電容的方法去測量紙張數量可以解決生活中其他方法不能解決的一些問題,比如要測量打印機里紙張數量,基於機械,或者視覺的一些方法根本不能解決這個問題,而通過電容極板反應紙張就能很好的解決這個問題。
並且這種方法簡單,可行性高。
Q4.遇到什么問題?怎么解決的?
1.噪聲干擾問題,傳感器在測量的時候,原始數據會有波動,而且多次測量的可重復性較低。
2.數據處理方式的選擇。。
解決方案:
1.考慮到傳感器噪聲問題,采用卡爾曼濾波器對數據進行濾波,能很好的濾除噪聲,對可重復性也有一定的改善,同時,用另一個通道測量空白組,減少環境對於數據准確性的影響。
2.由於之前單片機的浮點計算能力有限,更換了具有FPU的STM32F4系列芯片,浮點能力顯著提升,用五階多項式處理數據擬合,取得非常好的效果。
Q6.預計取得什么樣的結果?
在標定后100張以內無誤差,100到200內紙張誤差不超過2%。