Q1.简单的介绍一下你的毕业设计?
我毕业设计课题名称为《基于电容传感器的纸张计数器设计》,总体来说可以大致分为以下几个步骤。
第一步,查阅相关资料,想出几种实现方案,并对方案进行的可行性与准确性进行分析。
第二步,搭建硬件结构,包括机械与电控部分。
第三步:对采集的电容数据进行卡尔曼滤波处理,采集传感器现场原始数据,借助matlab工具选取合适的卡尔曼噪声协方差Q与R,对滤波处理后的数据进行回归分析。运用最小二乘法对数据进行分段拟合。并不断调试与优化。
第四步,写UI界面,以便于更好的人机交互。
Q2.选择这个课题的原因,研究意义是什么?
原因有二:
一是,感觉这个题目对社会而言有一定价值;目前纸张计数方法主要有人工计数法和机械设备计数法,还有通过称重去体现纸张数量的。这些方法都有一定的弊端,比如说计数不精确,对纸张有磨损等等。而这个课题的研究可以很好的解决这些问题。
二是,研究这个题目对我自己而言有一定收获,在之前的设计过程中存在的有一些问题,通过这次设计对存在的问题进行解决。同时,在做这个题目的时候我想到用一些新的方法,比如说用卡尔曼滤波处理高斯噪声,最小二乘法解决曲线回归问题,以及更好的屏蔽噪音。我觉得在这次设计中我能学到不少的知识。
意义:首先,通过测电容的方法去测量纸张数量具有创新性,目前市场上基本不存在这样的产品,其次,通过测电容的方法去测量纸张数量可以解决生活中其他方法不能解决的一些问题,比如要测量打印机里纸张数量,基于机械,或者视觉的一些方法根本不能解决这个问题,而通过电容极板反应纸张就能很好的解决这个问题。
并且这种方法简单,可行性高。
Q4.遇到什么问题?怎么解决的?
1.噪声干扰问题,传感器在测量的时候,原始数据会有波动,而且多次测量的可重复性较低。
2.数据处理方式的选择。。
解决方案:
1.考虑到传感器噪声问题,采用卡尔曼滤波器对数据进行滤波,能很好的滤除噪声,对可重复性也有一定的改善,同时,用另一个通道测量空白组,减少环境对于数据准确性的影响。
2.由于之前单片机的浮点计算能力有限,更换了具有FPU的STM32F4系列芯片,浮点能力显著提升,用五阶多项式处理数据拟合,取得非常好的效果。
Q6.预计取得什么样的结果?
在标定后100张以内无误差,100到200内纸张误差不超过2%。