本章首先在对斗式提升机内部结构有所了解的前提下，对系统需求进行分析，在需求的基础上进行系统总体方案的设计及原理说明，并在本章最后，对嵌入式系统开发流程进行介绍。
系统功能需求分析
输送带不符合工艺要求，螺丝垫片易变形，斗式提升机接料板设计、安装位置不合理和斗内进料不均匀都会导致固定在皮带上的物料斗脱落。现在的水泥厂采用预防维修的手段，主要是人工使用目测的方法来预判断哪些有可能发生掉落。这样的检测结果准确率不高，耗时较多，有时甚至还会危及检测人员的人身安全。根据工厂提供的信息，物料斗间隔500ram，整个提升机具有200个物料斗，它的工作模式有2种，正常运行模式和检修模式。在正常运行模式下，皮带运行速度最高为1．5m／s；检修模式下，皮带运行速度为0．5m／s。针对以上两种模式，在考虑成本及可靠性的要求下，本文设计了基于$3C2440的斗式提升机实时安全监测系统。本系统应该实现的功能需求包括：
(1)固定斗式提升机物料斗的螺钉每次运动到指定位置时进行拍照；
(2)螺钉检测装置判断螺钉掉落情况；
(3)将下位机所拍图片传输至服务器：
(4)上位机监控软件对获取的图像进行图像处理；
(5)上位机监控软件实时显示螺钉图像：
(6)上位机监控软件显示料斗编号及螺钉松动判断结果并存入数据库，供用户杏询。
2．3系统框架设计
本系统监测的对象是水泥厂斗式提升机内部固定物料斗的螺钉。斗式提升机运用在水泥厂的粉状物料垂直提升运输过程中。斗式提升机实物如图2-1所示。
图2-1斗式提升机实物图
被检测的螺钉位于固定料斗的皮带的后方,如图2-2所示。系统装置安装在斗式提升机的检查口。该检查口原先的用途是人工检查时的观察窗口。现将其窗口改装为自动监测系统装置的安装位置。本系统包括螺钉检测子系统、照明子系统、图像采集传输子系统及PC端监控子系统。
图2-2装置安装位置示意图
系统装置安装示意图如图2-3所示。
图2-3系统装置安装示意图
因为固定一个物料斗需要9个螺钉，所以螺钉检测子系统包含9路接近开关，9接近开关的排列分布同9个螺钉排列相同．因为当一排螺钉与螺钉检测子系统所处一水平面时，每个螺钉正面位置上正对一个接近开关。斗式提升机分为两侧机体，由于两侧机体间距离比较窄，采用三个摄像头来完成一排螺钉图像的采集，每个摄像头拍摄的图片包含3个螺钉。摄像文下方安装高亮LED光源，装置正视图如图!一4所示。
图2-4装置安装正视图
螺钉检测子系统是有9路接近开关组成，接近开关选用三线NPN电感型接近开关，接近开关内部组成包括振荡器、开关电路和放大输出电路。振荡器产生交变磁场，当有金属物体接近时．在金属目标内会产生涡流，从而会使振荡衰减．最终停振。这种振荡的变化会被后面的放大电路处理并转换为开关信号。
在斗式提升机竖直方向运动时，物料斗上的螺钉也随之运动，当每一排螺钉运动到检测装置安装位置检测范围内，接近开关输出会有高电平跳变为低电平。因此螺钉检测装置的作用是当其中一路接近开关检测到电平下降沿跳变时告诉主控芯片待检测的螺钉}5选，准备进行拍照处理。在下降沿中断触发的同时，读每个接近开关的输出信号，若为高电平，则表示此路接近开关一直来检测到螺钉，表明位置的螺钉已经掉薄。
当斗式提升机运行在正常工作模式时，以最高运行速度I 5m／s为例。皮带转一圈需要的时间约为67s．所要处理的图片为200张，一天的处理数据量会很庞大。在不影响系统实时性以及可靠性的要求下，为了减小数据量，采用隔行采集，这样皮带2分钟运行2圈就可以完成200行螺钉的检测，达到在线监测的目的。当斗式提升机运行在检修模式时，运行速度o 5m／s．运行缓慢，为了达到检修目的，不采用隔行采集。
高聚LED光源子系统是有9个高亮LED组成，9个LED间隔与9个螺钉问隔距一样，每个LED通过凹面聚焦透镜来实现聚光效果。为了最大限度减小相邻光源对螺钉的影响，在光源外加遮光筒。在灯光的作用下，螺钉会在皮带上留下自身阴影，实验发现螺钉松动程度对阴影的大小有影响，因此可以根据阴影形状的大小来判断螺钉是否松动。|
图片采集传输子系统是整个系统的关键，在接收到螺钉检测子系统发来的信号后，驱动摄像头拍照，拍照成功后立即将该图片传至服务器进行分析处理。端监控子系统的功能是在接收到图片后，在服务器软件界面显示图像，并对图像进行图像处理，得出螺钉所在物料斗的编号及松动结果。并将结果存入数据库，以便工作人员查询分析。
