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篇1:基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统
基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统
介绍一种基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统,给出了该功能测试系统特点,基于工控机平台的硬件设计和基于Labview 8.2的'软件设计.
作 者:罗来军 奚晓华 贾鹤鹏 Luo Laijun Xi Xiaohua Jia Hepeng 作者单位:联创汽车电子有限公司 刊 名:上海汽车 英文刊名:SHANGHAI AUTO 年,卷(期):2009 “”(4) 分类号:U4 关键词:测试系统 车身 汽车篇2:基于虚拟仪器技术的激光接收器测试系统
基于虚拟仪器技术的激光接收器测试系统
本测试系统通过先进的虚拟仪器技术和LabVIEW 7.0编程,实现了对传统光学测试仪器的'控制并利用信号源和NI PCI-6104E多功能采集卡进行激光接收器模拟仿真;该系统能实时地采集和分析相关测试数据,并能显示、保存和打印最终测试结果。由于使用选进的LabVIEW编程开发软件和虚拟仪器技术,该系统成为能自动化检测激光接收器各项参数的综合测试系统。实际的测试结果证明,这种方法实用、方便,测量精度高。
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篇3:基于虚拟仪器技术的手机翻盖耐久性测试系统
摘要:本文介绍一种手机翻盖耐久性测试系统。该系统由National Instruments公司的PXI-8186控制器、PXI-7344、UMI-7764、YASKAWA公司的SGDL-04AS伺服单元和SGML-04AF12伺服电机以及基于虚拟仪器的用户界面组成。该测试系统使用虚拟仪器使系统规模最小化,提高系统的稳定性且易于维护和扩展,操作界面友好。
关键词:虚拟仪器;测试系统;伺服单元;伺服电机
Key words: Virtual Instrument; Measurement system; Servo Pack; Servo Motor
手机翻盖耐久性测试即将待测翻盖手机重复开合预设的次数,然后观察手机的各部分性能是否完好,这在翻盖手机的生产过程中是相当重要的一环。以往采用气动方式的系统运行速度较慢(约为每2秒1次)且操作界面不够友好。本文介绍的基于虚拟仪器技术的手机翻盖耐久性测试系统采用NI Motion 控制模块控制伺服电机进行驱动,运行速度可达到原来的4倍多且同时可对4部手机进行测试,而采用National Instruments公司的虚拟仪器(LabVIEW)进行开发,使操作界面非常友好。
在测试过程中操作人员针对每批不同型号的手机在初次测试时可使用微调功能将各个参数调整至理想值,并且可将这些参数存成相应的配置文件以备以后测试同样型号手机时使用,这样大大减少了每次测试时的重复操作,提高了系统的自动化程度。
1. 系统原理及概述
1.1 运动控制原理
运动控制的原理简单来说即由运动控制模块发出控制信号,如脉冲信号和模拟电压量等,这两种控制信号分别对应于位置控制模式和速度控制模式,伺服电机在相应的模式下接收到控制信号便能按照预定的方式运动。但是电机的运动存在误差,特别在模拟的速度控制模式下,因此需要电机发出编码信号反馈到运动控制模块,使运动控制模块能够根据实际的运动情况做出相应的补偿来消除累计误差,这一点对于本系统这样需要长时间连续运行的系统来说尤为重要。下图为运动控制的简单原理示意图:
1.2 系统概述
本系统利用NI Motion 控制模块对伺服电机运动进行速度控制,按照用户设置的参数驱动相应的拨片、拨杆控制手机翻盖的开合。整个系统框图如图2所示:
整个系统由两部分组成:运动控制部分和测试平台部分。运动控制部分由NI PXI控制器和运动控制模块NI PXI-7344发出运动控制电压信号V-REF,通过NI UMI 7764接至伺服电机驱动器。测试平台部分包括两套独立的平台,每套平台有一组电机控制4台待测手机翻盖的开合(见图3)。全部4台电机的控制信号分别由NI PXI-7344的4轴提供。每台电机上均有编码信号反馈至运动控制模块以形成闭环控制回路,另有Forward Limit和Reverse Limit信号反馈至运动控制模块用以确定系统的初始位置以及防止电机运动超出极限位置。
2. 硬件连接
硬件配线包括伺服单元与伺服电机的连接、运动控制模块与伺服单元的连接。其中伺服单元与伺服电机的连接有专用的电缆和相应的端子定义,与伺服单元和伺服电机的的类型有关。下图是运动控制模块与伺服单元的`连接以及限位信号的连接图:
图4 运动控制模块与伺服单元及限位信号连接示意图
3. 软件结构和功能
整个软件是在National Instruments公司的面向对象的图形化编程语言LabVIEW 7.1下开发完成的,从上到下分为三层:高层通讯层,中层运动控制层,以及底层的驱动程序和开发环境支持。
底层开发环境和驱动程序接口是由软硬件厂商提供的,包括LabVIEW 7.1图形化编程环境和运动控制板卡的驱动程序。中层的运动控制层是在LabVIEW环境下编程实现电机的运动控制,包括电机运动位置、速度以及对于本系统整体的运动流程。高层的通讯层是用于将用户设置的各项参数传递到运动控制层,同时将用户所需信息如当前运动速度、剩余时间等反馈到用户界面。
4. 基于虚拟仪器的操作界面
本系统使用LabVIEW 7.1设计了友好的操作界面,如图5所示:
篇4:基于虚拟仪器技术的手机翻盖耐久性测试系统
测试程序操作步骤:
表1 操作界面控件功能
编号
名称
功能
1
User Type
指示当前的用户类型( Operator 、Engineer 、Administrator )
2
Cycle Counter
预先可设置的翻盖次数,系统运行到达上限时该平台停止运行。
3
Start Angle 1
End Angle 1
拨片的起始角度(如 180° )和终止角度(如 100° ),通过微调( Jog )过程来确定。
4
Start Angle 2
End Angle 2
拨杆的起始角度(如 0° )和终止角度(如 130° ),通过微调( Jog )过程来确定。
5
Velocity
电机运动过程中的最大速度。
6
Acceleration
电机启动与停止时的加(减)速度。
7
Time 1-2
拨片开始往回动作到拨杆开始动作之间的时间间隔。
8
Time 2-1
拨杆开始往回动作到拨片开始动作之间的时间间隔。减小上述 2 个参数可以有效加快系统的运行速度。
9
Current Cycle
输出指示当前时刻的翻盖次数。
10
Cycle/s
输出指示当前时刻每秒翻盖的次数。
11
Left Time (h)
输出指示到预设的翻盖次数所剩余的时间。
12
Load Setting
按该控件从指定的文件载入上述的控制参数。并使拨杆、拨片到达载入的文件中所制定的位置。此时该平台其它控件不可用。
13
Save Setting
按该控件将上述控制参数存入指定的文件。此时该平台其它控件不可用。( Operator 用户不可用)
14
Initialize
系统初始化。( Operator 用户不可用)
使拨片、拨杆到达预定的初始位置并停止。此时该平台其它控件不可用。
15
Jog
微调操作。( Operator 用户不可用)
按该控件弹出微调面板,用户可以将拨片、拨杆微调至理想位置。
此时该平台其它控件不可用。
16
Test/Continue
开始(继续)测试。有以下两种情况:
⑴ 前一操作为 Pause 时按该控件表示继续测试,参数 #8 在原来基础上继续增加。
⑵ 前一操作为 Stop 或到达预设上限停止时按该控件表示开始新测试,参数 #8 从 0 开始增加。
此时该平台仅有 Pause 和 Stop 可用。
17
Pause
暂停测试。
此时系统停止运行,参数 #8 保持不变。暂停后该平台除 Pause 和 Stop 其它控件均可用。
18
Stop
停止测试。
此时系统停止运行,参数 #8 为 0 。停止后该平台除 Pause 和 Stop 其它控件均可用。
19
Setting File
Path
设置读取或写入控制参数文件的默认路径。
20
Change User
按该控件改变用户身份,登录成功后相应权限会发生变化。
21
Config
配置 NI PXI-7344 Board ID 及各轴与电机间对应关系。除非硬件连接发生改动请不要随意使用该控件并修改面板设置,否则可能导致系统无法正常运行。(仅有 Administrator 用户可用)
22
Exit
退出系统。
1) 运行程序,系统自动以Operator登录。
2) 系统开始对运动控制模块进行初始化,完成后弹出对话框询问是否需要载入控制参数,若选No则系统自动载入上次退出程序时的设置并使拨杆、拨片到达相应位置。若选Yes系统继续弹出对话框询问需要载入哪套平台的控制参数。选定后系统载入相应配置文件并使拨杆、拨片到达相应位置。
3) 若所测手机型号已有相应配置文件存在,跳至5)步。若该型号为初次测试,则以Engineer登录。按Initialize控件使该平台初始化。
4) 按Jog控件进入微调模式。将夹具微调至理想的起始位置和终止位置并记下对应角度值。按OK控件回到主面板并将控制参数#2、#3改为微调得到的结果。按Save Setting将当前设置存成新型号的配置文件。
5) 按Test/Continue控件开始测试。
6) 此时有3种不同情况:
① 等待翻盖次数到达控制参数#1所设上限后该平台停止运行。
② 按Stop控件停止操作,控制参数#8复0。
③ 按Pause控件暂停操作,控制参数#8保持当前值,可以调整控制参数后继续测试。
7) 按Exit控件退出测试系统。
4. 结束语
本测试系统实现了对手机翻盖的耐久性测试,相对于传统的测试系统测试速度大大提高,并提供完善灵活的用户管理和系统设置功能。通过实际生产测试表明该测试系统工作状态稳定,提高了整个生产过程的效率。
篇5:随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计
随钻测量仪测试系统数据采集控制器设计
介绍了随钻测量仪测试系统中,基于MC68HC908GZ60微处理器的`数据采集控制器设计.利用MC68HC908GZ60微处理器的串行外围接口模块SPI,实现微处理器与A/D模块之间串行通讯.采集到的数据通过RS-232串行接口送入计算机进行实时处理,用数据采集测试软件动态监测系统工作状况.通过测试系统联凋数据曲线图分析,可知设计满足要求.测试系统的应用使随钻测量仪调试工作变得方便、直观,进一步提高了生产效率.
作 者:吕小维 李安宗 张维 白岩 李童 杨亚萍 作者单位:吕小维(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061;西安石油大学电子工程学院,陕西,西安,710065)李安宗,张维,白岩,李童,杨亚萍(中国石油集团测井有限公司随钻测井仪器研究中心,陕西,西安,710061)
刊 名:测井技术 ISTIC PKU英文刊名:WELL LOGGING TECHNOLOGY 年,卷(期):2009 33(5) 分类号:P631.83 关键词:测井仪器 数据采集控制器 微处理器 A/D模块 串行通讯篇6:基于虚拟仪器的气动弹性振动测试与分析系统
基于虚拟仪器的气动弹性振动测试与分析系统
针对气动弹性试验的.需要,设计了基于虚拟仪器技术的振动测试与分析系统,主要用于频谱分析、模态辨识和颤振预测.系统的设计利用的是LabVIEW虚拟仪器开发平台及Matlab,内容涵盖振动信号的采集与分析处理.在地面振动试验和风洞试验中的应用实例验证了该套系统的有效性.
作 者:袁锐知 吴志刚 杨超 YUAN Rui-zhi WU Zhi-gang YANG Chao 作者单位:北京航空航天大学,航空科学与工程学院,北京,100191 刊 名:测控技术 ISTIC PKU英文刊名:MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 年,卷(期):2010 29(6) 分类号:V215.3 关键词:气动弹性 模态辨识 颤振预测 虚拟仪器篇7:基于LabVIEW的虚拟仪器系统
基于LabVIEW的虚拟仪器系统
虚拟仪器是在仪器仪表领域中应用计算机技术所形成的一种新型的、富有生命力的`仪器种类.基于LabVIEW的虚拟仪器系统是一种实用的虚拟仪器系统,由于它的可行性和优越性,因此基于LabVIEW虚拟仪器系统的虚拟实验室是我国普通高校和远程教学的实验教学中可以推广的模式.
作 者:刘国民 王辉 作者单位:刘国民(河北省石家庄军械工程学院,河北,石家庄,050003)王辉(66294部队,北京,100042)
刊 名:硅谷 英文刊名:SILICON VALLEY 年,卷(期):2009 “”(14) 分类号:P3 关键词:虚拟仪器 LabVIEW篇8:基于虚拟仪器的农业测试技术教学与研究
基于虚拟仪器的农业测试技术教学与研究
虚拟仪器具有传统仪器不可比拟的优点而在农业生产中得到广泛的.应用,它能执行测试、转换数据、分析等任务,也能够连接互联网和其他仪器以实现通信.以其完善的软件功能和简单的硬件结构完成强大功能.本文介绍了虚拟仪器概念、结构、特点,并且叙述了虚拟仪器技术在农业工程中的应用.
作 者:焦俊 Jiao Jun 作者单位:安徽农业大学信息与计算机学院,安徽合肥,230036 刊 名:安徽农学通报 英文刊名:ANHUI AGRICULTURAL SCIENCE BULLETIN 年,卷(期):2009 15(4) 分类号:S126 关键词:虚拟仪器 测试技术 教学与研究篇9:测试系统树形诊断技术
测试系统树形诊断技术
介绍了测试系统中故障树形分析模型的.基本原理、建立及应用情况.通过对诊断系统的故障数据库的不断完善,该模型将在固体发动机地面试验测试系统中准确、快速地确定故障部位发挥重要作用.
作 者:张文琪 ZHANG Wen-qi 作者单位:中国航天工业总公司四院401所,西安,710025 刊 名:固体火箭技术 ISTIC EI PKU英文刊名:JOURNAL OF SOLID ROCKET TECHNOLOGY 年,卷(期):1999 22(2) 分类号:V435+.6 关键词:测试设备 故障树形图分析 故障诊断专家系统篇10:采用虚拟仪器技术的油品含水量检测系统
采用虚拟仪器技术的油品含水量检测系统
摘要:在油品含水量智能检测系统中,基于水的介电常数远远大于油的介电常数,因而两者所呈现的射频阻抗特性不相同的原理,使用了射频电容传感器。提出了用虚拟仪器技术实现油品含水量检测系统的方案,并从系统的组成、软硬件实现等方面详细讨论了如何开发工具LabVIEW构造和实现这一仪器。关键词:水分测量 射频传感器 信息融合 虚拟仪器技术
虚拟仪器技术就是将计算机应用于测试仪器之中,利用良好的虚拟仪器软件平台,充分发挥计算机强大的数据处理功能和丰富的图形显示功能,在屏幕上虚拟出与传统仪器相似的显示面板,用户通过键盘和鼠标操纵面板上的虚拟开关、旋钮、按键等,去控制仪器的运行、了解仪器的状态、读取并打印测试结果等。虚拟仪器的主要特点体现在软件就是仪器的思想,它以特定的软件支持取代相应的电子线路,充分利用计算机软硬件资源,用计算机完成传统仪器硬件的部分以至全部功能。它是传统仪器功能和外形的模块化和软件化。
虚拟仪器系统的概念是测控系统的抽象。不管是传统的还是虚拟的仪器,它们的功能都是相同的:采集数据并进行分析处理,然后显示处理的结果。它们之间的不同主要体现在灵活性方面。虚拟仪器由用户自己定义功能,这意味着您可以自由地组合计算机平台、硬件、软件以及完成应用系统所需要的各种功能。另外,虚拟仪器开发周期短、成本低、维护方便,易于应用新理论和新技术实现仪器的换代升级,而这种灵活性在由供应商定义、功能固定、独立的传统仪器上是达不到的。
目前普遍采用的油品水分检测方法有:蒸馏法、气相色谱法、电容法和微波法等。然而,这些方法有的测定工序复杂、费时;有的存在不精确、费用高和不适用于实时测量等众多缺陷。为了克服这些缺陷,采用射频电容法测量油品的含水量,获得了满意的结果。
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1 系统的测量原理
在油品含水量检测系统中,采用射频电容法测量油品的含水量。其测量原理如下:测量时,将电容传感器置于含水油品中。当电容传感器的结构和外形尺寸一定时,电容传感器的电容量取决于介质的介电常数。以重油为例,重油的介电常数约为2.2,而水的介电常数是80,两者相差很大,因此所呈现的射频阻抗特性不相同,从而可以达到对油品含水量检测的目的。
2 系统组成
由射频电容传感器组成油品含水量检测系统的框图如图1所示。测量时将传感器探头插入样品油中,同时检测水分电压值Um和温度电压值Ut,两路电压信号经滤波电路和高精度仪用放大器AD620放大处理后,送入PCI-6024E数据采集板进行A/D转换,再由计算机进行数据处理、显示和打印等。
从图1可以看出,利用反映含水量的测量信号电压Um即可推算出油品的含水量M。但是M与Um之间的关系是非线性的,更重要的是介质温度的变化将影响介质的介电常数的射频信号源的频率、幅值,因此射频电容传感器存在对温度的交叉灵敏度。为了提高被测目标参量的测量精度,减少相互交叉灵敏度,对水分、温度两个参量同时进行监测,然后进行信息融合处理。
2.1 硬件电路
硬件电路包括四个部分:传感器探头、信号调理电路、A/D转换电路和PC机的接口电路。
2.1.1 传感器探头及测量电路
传感器探头如图2所示。探头终端中间为发射极,外导体上沿轴向为4根接收电极,发射极与接收极构成测量电路;射频电路和转换电路在探头内,加上屏蔽铜套,以减少外界电磁干扰;在探头内还装有一热敏电阻,用来测量介质温度,以便对介质的温度误差进行补偿。
温度对介质的状态有明显的影响,可用查表法和插值运算、信息融合等方法进行温度补偿校正。
传感器测量电路的等效原理如图3所示。图中,R0为射频信号源等效输出阻抗,Cx为传感器测量电容器等效电容,Rs为传感器电容的漏电阻。当测量电容器的介质不一样时,Cs的大小
就随之变化,所呈现的阻抗也就不一样。
为了减少射频信号对其它电路的干扰和信号传输线路分布电容的影响,将射频信号源与传感器做成一体,R0应满足:
R0'Cxm 式中,T为射频信号源的周期,Cxm为传感器测量电容器等效电路为量大时的电容量,R0'为R0与Rx从电容器两端看过去的等效电阻。 2.1.2 信号调理电路 从传感器探头出来的信号有两路,即水分电压和温度电压,预处理电路对这两路电压进行处理,使传感器信号经预处理成为A/D变换所需要的电压模拟信号。 图4 温度测量放大电路 测量放大电路由温度测量放大电路和水分测量放大电路组成。 图4为温度测量放大电路,图中IC3为标准电源LM336-2.5V,供给测温桥路2.5V电源。R2(热敏电阻)、R3、R4构成桥路。桥路的输出送给AD620放大,W2用来调整IC4的放大电路。 图5为水分测量放大电路,图中W3用来调整IC5的偏置电压,W4用来调整IC5的放大倍数。IC4、IC5的输出送A/D采样卡进行A/D转换,然后再送计算机。 2.1.3 A/D转换及计算机接口电路 信号的A/D转换与计算机的接口两部分电路使用了National Instrument公司生产的一种E系列插卡式数据采集卡PCI-6024E。该卡是一种中档价位、完全无开关式、无跳线式多功能数据采集卡,且LabVIEW软件具有专门的函数库可对该卡进行驱动,其硬件设置完全由软件实现,无需用户对硬件连接做任何改动。 该卡采用PCI总线,有16个模拟信号输入端,可构成16个单通道输入或8对差分输入;采样精度为12Bit,最大采样率为200ks/s;输入电压范围为±5V或±10V;输入增益可为0.5、1、10或100。 经A/D转换的信号由PCI-6024E卡传给计算机的虚拟仪器工作环境,就可以进行下一步的处理的。 2.2 软件设计 LabVIEW是基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境,也是目前国际上唯一的编译型图形化编程语言。目前,在以PC机为基础的测试和工控软件中,LabVIEW的市场普及率仅次于C++/C语言。LabVIEW具有以下优点:流程图式的编程、不需预先编译就存在语法检测和调试过程数据探针的使用、丰富的VI库和仪器面板素材库、信号处理分析和近600种设备的驱动程序(可扩充)、通用的设计解决方案库等。因此,LabVIEW受到越来越多的工程师和科学家的青睐。 LabVIEW中任何一个VI都是由三部分组成:一个可交互的用户界面,称为前面板,它相当于实际仪器的操作面板;一个相当于原代码的流程图,采用图形化编程方式;一个与其它VI连接的图标/连接器,用于在主VI中调用子VI。 一台仪器面板的合理设计有助于功能的实现,并方便用户操作。油品含水量智能检测仪能实现数据的采集、处理和输出。因此前面板应设置多段开关以实现不同的数据处理方法,而这些数据处理结果并不要求同时观测;面板上的.主要部分是显示图形和数据的窗口,可以采用多窗口来实现不同信号的同时输出;面板上还应有必要的控制窗口和开关,以实现对仪器的操作控制,如油口号、设备号、采样通道号、采样率、缓冲区大小、每次存储数据量等操作控制。图6为数据采集与存储的前面板,图7为油品含水量检测的前面板。 数据处理功能通过设计框图程序来实现,它是油品含水量检测仪的核心,它要实现的功能包括: (1)水分信号和温度信号的采集和预处理 对水分信号和温度信号进行采集和用适当的方法进行预处理后,将不同温度、不同水分下的温度电压和水分电压以二维数据表的形式存储数据文件,为信息融合作准备。 (2)对预处理后的信号进行信息融合 经过预处理的信号,根据前面板发出的控制信号,采用不同的信息融合方法以实现不同的分析。信息融合的目的是消除温度这一干扰量对水分的影响。 图8 数据处理与结果输出流程图 图8是采用曲面拟合法进行信息融合的LabVIEW程序框图。在软件的实现过程充分利用了LabVIEW软件本身所提供的分析工具,从而避免了大量的底层软硬件开发工作。充分利用VI具有层次化、结构化的特点,使编程尽可能简单。 利用上述方法构成的油品含水量检测仪,在实际中证明能够满足设计要求。将多传感器信息融合技术应用于油品含水量测量系统中,解决了传感器的非线性和温度对水分的交叉灵敏度问题,能提高系统对目标参量的辨能力及快速有效获得高精度的测量结果。同时将虚拟仪器技术引入该检测系统,采用图形化编程软件LabVIEW进行程序设计,使得界面设计灵活、简单,测量直观,操作简单易行。本系统的开发周期短,能够根据不同的要求方便地升级。基于虚拟仪器技术的车身控制器功能测试系统(共10篇)