Лазерный сканер для измерения объема вещества в резервуаре

Введение …………………………………………………………………………………………………….. 16
1. Изучение технологии 3д-сканирования ………………………………………………….. 17
1.1. Описание 3д-сканера ……………………………………………………………………….. 17
1.2. Функциональные возможности ………………………………………………………… 17
1.3. Технология ………………………………………………………………………………………. 18
1.4. Контактные 3д-сканеры……………………………………………………………………. 18
1.5. Бесконтактные 3д-сканеры ………………………………………………………………. 20
1.5.1. Пассивные 3д-сканеры ……………………………………………………………….. 21
1.5.2. Активные 3д-сканеры…………………………………………………………………. 22
1.5.2.1. Времяпролётные сканеры ……………………………………………………… 22
1.5.2.2. Триангуляционные сканеры ………………………………………………….. 23
1.5.2.3. 3д-сканеры на основе коноскопической голографии ……………… 24
1.5.2.4. Ручные лазерные сканеры …………………………………………………….. 25
1.6. Применение 3д-сканеров………………………………………………………………….. 26
1.6.1. Применение 3д-сканеров в производстве ……………………………………. 26
1.6.2. Индустрия развлечений………………………………………………………………. 28
1.6.3. Обратная разработка (реверс-инжиниринг) …………………………………. 29
1.6.4. Применение в медицине CAD/CAM ……………………………………………. 29
1.6.5. Культурное наследие ………………………………………………………………….. 29
1.7. Итоги изучения технологии ……………………………………………………………….. 30
2. Научно-исследовательская работа по созданию лазерного 3д-сканера ……. 31
2.1. Обзор аналогов ………………………………………………………………………………….. 31
2.2. Выбор электронных компонентов ………………………………………………………. 40
2.2.1. Отладочная плата …………………………………………………………………………. 40
2.2.2. Микроконтроллер STM32F103C8T6 ……………………………………………… 41
2.2.3. Шаговый двигатель NEMA 17 17HS4401 ………………………………………. 42
2.2.4. L293DNE, Драйвер четырехканальный 1А с ограничительными
диодами ………………………………………………………………………………………………… 43
2.2.5. Лазерный модуль s-3 …………………………………………………………………….. 44
2.2.6. Веб-камера Genius i-Slim 2000AF ………………………………………………….. 44
2.2.7. Серводвигатель mg90s ………………………………………………………………….. 45
2.2.8. Итоги выбора компонентов …………………………………………………………… 46
3. Опытно-конструкторская работа по созданию лазерного 3д-сканера………. 47
3.1. Проектирование ………………………………………………………………………………. 47
3.2. Прототипирование …………………………………………………………………………… 50
3.3. Управление электронной частью сканера …………………………………………. 54
3.3.1. Программирование управляющей части ……………………………………… 54
3.3.2. Функции …………………………………………………………………………………….. 56
3.3.3. Основная программа …………………………………………………………………….. 58
3.4. Проектирование платы …………………………………………………………………….. 60
3.5. Система технического зрения в 3д-сканере …………………………………………. 63
3.5.1. Геометрические расчеты. ……………………………………………………………. 65
3.5.2. Настройка положения лазера………………………………………………………. 67
3.5.3. Основной алгоритм…………………………………………………………………….. 68
3.5.4. Калибровка ………………………………………………………………………………… 69
3.5.5. Написание программной части. ………………………………………………….. 73
3.5.5.1. Нахождение лазерной линии …………………………………………………. 74
3.5.5.2. Калибровка координаты Y ……………………………………………………. 75
3.5.5.3. Общий алгоритм …………………………………………………………………… 75
4. Социальная ответственность ………………………………………………………………….. 78
4.1. Производственная безопасность ………………………………………………………. 79
4.1.1. Микроклимат……………………………………………………………………………… 79
4.1.2. Естественная освещенность………………………………………………………… 80
4.1.3. Уровень шума…………………………………………………………………………….. 82
4.1.4. Уровень электромагнитных излучений ……………………………………….. 82
4.1.5. Выделение вредных веществ ………………………………………………………. 84
4.1.6. Электробезопасность ………………………………………………………………….. 85
4.2. Охрана окружающей среды ……………………………………………………………… 86
4.3. Защита в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………… 88
4.4. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 90
4.4.1. Эргономические требования к рабочему месту …………………………… 90
4.4.2. Особенности законодательного регулирования проектных решений
5. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение … 93
5.1. Организация и планирование работ ………………………………………………….. 93
5.2. Продолжительность этапов работ …………………………………………………….. 95
5.3. Расчет сметы затрат на выполнение проекта …………………………………….. 99
5.3.1. Расчет затрат на материалы и покупные изделия…………………………. 99
5.3.2. Расчет заработной платы ………………………………………………………….. 101
5.3.3. Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………. 102
5.3.4. Расчет затрат на социальный налог …………………………………………… 103
5.3.5. Расчет амортизационных расходов ……………………………………………. 103
5.3.6. Расчет прочих (накладных) расходов ………………………………………… 105
5.3.7. Расчет общей себестоимости разработки …………………………………… 105
5.3.8. Расчет прибыли, НДС и цены разработки НИР………………………….. 106
5.4. Оценка экономической эффективности проекта ……………………………… 106
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 109
Список использованной литературы ………………………………………………………….. 110
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 114
Приложение Б …………………………………………………………………………………………… 126
Приложение В …………………………………………………………………………………………… 127