煤矿提升容器激光定位系统设计

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文档主要内容

煤矿提升容器激光定位系统设计——硕士学位论文摘要解析

文档类型：硕士学位论文
适配人群：煤矿机电工程师、矿井自动化研究人员、矿山安全管理人员、相关专业高校师生。

文档核心价值

该论文针对煤矿提升容器（罐笼、箕斗）在运行过程中因定位不准确而频发安全事故的行业痛点，提出了一套基于激光测距与数字信号处理技术的高精度定位方案。传统定位装置存在灵活性差、适应性不足、抗干扰能力弱等缺陷，难以满足现代化矿井对提升设备可靠运行的要求。本文通过引入高性能激光测距技术与数字信号处理技术，从根本上解决了定位精度与稳定性问题，为煤矿提升系统的安全运行提供了新的技术路径。

主要内容与技术路线

论文详细论述了激光测距理论、快速傅里叶变换（FFT）以及采样定理在测距系统中的应用。具体实现方法为：采用直接数字频率合成（DDS）技术对激光进行调制，并对发射信号与回波信号进行FFT相位检测，从而大幅提升容器位置测量的精确度。系统硬件平台以MSP430F449微处理器为核心，设计了包括串行LCD显示、RS-232串行通信、基于DDS的信号发生器在内的外围接口模块，并完成了软硬件联合调试。此外，论文还研究了混频理论、APD高压偏置电路以及自动增益控制技术，设计并调试了激光驱动电路与相关PCB板。

实际应用价值

该设计可有效解决煤矿提升容器在井下复杂环境中定位不准、响应迟缓的问题。通过激光测距替代传统机械限位开关或接近传感器，系统具备非接触、高精度、抗干扰等优势，能够实时监测容器位置并反馈至控制系统，从而避免过卷、蹲罐等恶性事故。对于正在升级改造矿井提升系统的企业，或从事矿山自动化设备研发的团队，该论文提供了完整的理论依据与硬件实现方案，具有直接的参考与借鉴意义。

结论与建议

论文通过理论分析与实验调试，验证了基于DDS调制与FFT相位检测的激光测距方法在煤矿提升容器定位中的可行性。系统以MSP430F449为控制核心，结合APD光电检测与自动增益控制，实现了稳定可靠的定位功能。建议后续研究可进一步优化激光发射功率与接收灵敏度，以适应井下粉尘、水雾等恶劣环境，并探索与矿井综合监控系统的数据融合方式。