基于虚拟仪器技术的收割机前束角的检测和设计

基于虚拟仪器技术的收割机前束角的检测和设计摘要:联合收割机是集切割、拾取、脱粒、清选等多种功能于一体的大型农业装备。目前，由于生产条件的限制，我国联合收割机的出厂一致性存在较大差异。研究联合收割机作业参数、安全性及可靠性的快速检测方法，研制一条自动化程度较高的联合收割机出厂质量检测线对于提高收获机械的作业效率具有重要的现实意义。前束角是影响联合收割机操纵稳定性和行驶安全性的重要技术指标，目前多以人工检测为主，其检测精度和重复性不高。因此，本文基于虚拟仪器技术，设计并研制了联合收割机前束角检测平台，为提高联合收割机出厂质量的检测效率提供了有效手段。本文首先介绍了虚拟仪器技术的发展和应用，通过其发展过程的了解了它在测量检测方面的重要作用和不可替代的地位。在分析了车辆出厂质量相关检测项目检测方法的基础上，以我国联合收割机检测的相关标准为依据，分别提出了联合收割机前束角等参数的检测方法，制定了具体检测流程。进而设计了前束角检测的工作平台，该工作平台应该具备激光定位、图像检测、距离测量等功能。最后基于虚拟仪器软件开发平台LabWindows/CVI，开发了相应的软件系统，能够实现对作业平台的计算机控制及相应数据的采集、存储、计算、传输和处理。关键词：联合收割机，前束角，虚拟仪器技术IMonitoringanddesigningofToeAnglemeasurementsystemforharvesterbasedonvirtualinstrumenttechnologyAbstract:Thecombineharvesterisakindoflarge-scaleagriculturalequipmentwhichcancut,pick,thresh,cleangrainandsoon.Atpresent,duetothelimitationofproducingconditions,thereexistsarelativelylargedifferenceintheconsistencyofthecombineharvesterinChina.Researchingtherapidtestingmethodsoftheoperatingparametersofcombineharvesters,safety,reliabilityanddevelopingarelativelyhighdegreeautomationoffinalinspectionlineofthecombineharvesterhaveimportantpracticalsignificancetoimprovetheoperatingefficiencyoftheharvestingmachine.ThetoeAngleisanimportanttechnicalindicatorthataffectingthesteeringstabilityanddrivingsafetyofthecombineharvester.Atpresent,thetoeAngletestingmainlydependsonmanualoperation,whichhasalowprecisionandrepeatability.Therefore,thisarticledesignedtestplatformfortoeangleinspectionbasedonvirtualinstrumenttechnology.Itcanprovideaneffectivewaytoimprovethetestingefficiencyforthequalityofthepre-deliveryharvester.First,thepaperintroducesthedevelopmentandapplicationofvirtualinstrumenttechnology,throughtheunderstandingofthedevelopmentprocess,weknowtheimportantroleandtheirreplaceablepositioninthemeasurementtest.Byanalyzingthevehiclequalityexaminationmethods,referencetothecombinedetectionnationalstandards,thispaperputforwardtestingmethodformeasurementofthetoeangleandotherparametersincombineharvester.Thenwedevelopthetoeangledetectionplatformwhicnwasdevelopedbasedonatwo-dimensionalmobileplatformthathadthefunctionsoflaserpositioning,imageacquisitionanddistancemeasurement.BasedontheLabWindows/CVIplatform,thisarticlealsodevelopedacorrespondingsoftwareplatformthatcancontroltheoperationplatformandaccomplishthedatacollectingstoring,transmittingandprocessing.Keywords:combineharvester,toeAngle,virtualinstrumenttechnologyII目录1绪论.11.1引言.11.2设计目的及意义.11.3国内外研究进展.22虚拟仪器系统.42.1虚拟仪器系统简介.42.2虚拟仪器的发展状况.42.3虚拟仪器技术的优势.62.4软件平台选择.72.4.1LabWindows/CVI简介.72.4.2LabWindows/CVI的特点.73前束角检测平台的硬件设计.93.1.前束角检测的意义.93.2.车辆前束检测方法.103.3.联合收割机前述检测方法.123.4前束角检测台设计.164前束角检测平台的软件设计.错误！未定义书签。4.1软件总体方案设计.174.2软件功能分析.195结论与建议.245.1课题结论.245.2课题建议.24参考文献.25致谢.2701绪论1.1引言随着当今社会的进步与发展，农用机械越来越普及，迎来了一个快速发展的阶段。农用机械的发展不仅大大的节省了农民的劳动力同时也大幅度的提高了生产的效率。因此，怎样提高农用机械的使用效率和使用寿命就变得越来越重要了。对于农用机械行业相关的技术人员而言，在这种趋势下所要做的就是通过合理的设计，改善机械本身的构造提高各项性能从而达到提高效率。联合收割机是能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序，从田间直接获取谷粒的收获机械。联合收割机也是农业机械中结构最为复杂、科技含量较高、制造工艺水平要求很严的产品。联合收割机是农业生产的重要工具，其质量直接影响农业生产的有序进行。随着对联合收割机质量越来越重视，从而对于联合收割机质量检测技术的要求也越来越高，因此需要针对联合收割机的检测方式进行改进。目前国内没有完整、快速、自动化程度高的联合收割机检测线。本论文主要是基于虚拟仪器技术研究联合收割机的前束角的检测和设计。实践表明，车轮直线行驶时具有最小的轮胎磨损和最小的行驶阻力。但是如果车轮中心平面与行驶方向平行，非驱动转向车轮滚动时在接地处受到一个有前到后的滚动阻力，该力通过杠杆臂产生一个力矩，该力矩经过转向横拉杆作用在转向系上。由于转向系各零部件间存在有装配间隙，转向横拉杆具有一定的弹性，所以车轮将在次力的作用下向外张，从而使车轮在高速行驶时不能直线行驶，加速了轮胎的磨损，增加了行驶阻力。为此，车辆设计时使前轮向内偏转一定的角度，即前轮前束：这一角度即为前轮前束角。1.2设计目的及意义联合收割机为后轮驱动，根据汽车前束角的检测方法检测收割机后轮的前束角。研究联合收割机作业参数、安全性及可靠性的快速检测方法，研制一条自动化程度较高的联合收割机出厂质量检测线对于提高收获机械的作业效率具有重要的现实意义。前束角是影响联合收割机操纵稳定性和行驶安全性的重要技术指标，目前多以1人工检测为主，其检测精度和重复性不高。为了提高检测精度和重复性基于虚拟仪器技术研究收获机械性能试验台测控系统的基本目标是为联合收割机质量检测提供科学的试验平台，并且为收获机械性能检测提供一套高效的出厂终检系统。计算机部件（例如CPU、内存、显示器等）和仪器硬件被虚拟仪器利用高度透明的方法连接起来进而能够把测量、控制能力相结合起来。虚拟仪器还能够完成对被测量的数据采集、数据传输、数据分析、数据判断、数据显示和储存等工作。把测量技术与计算机技术结合在一起是虚拟仪器和传统一起相比最突出的优点，虚拟仪器能够把计算机资源与硬件、不同功能的软件模块与数字信号处理技术相结合连接成不同功能的仪器从而达到不同的用途。在虚拟仪器中用户可以根据自己的实际需求和掌握的技术特点来选择自己所需要的仪器系统。虚拟示波器的出现使得程序开发人员有了更多设计思路，它改变了原来固有的设计思路，把硬件用软件来代替。以前数据分析与数据显示功能由硬件来实现，现在改为用计算机和其显示器来代替。这样程序开发人员只要在现场拿一个笔记本电脑就可以完成各种工作。综上所述，本设计选用国内外较为先进的虚拟示波器软件是美国NI公司的LabWindows/CVI，使我们能够更好地了解虚拟仪器的测量系统组成，掌握基于LabWindows/CVI虚拟仪器的基本概念和图形化编程语言的基本知识，掌握LabWindows/CVI在数据采集、数据分析处理等方面的基础及实际应用。1.3国内外研究进展近年来随着科学技术的不断发展，农业机械也得到了大力的发展，其中联合收割机作为其中的代表得到了快速的发展。但是和其他西方发达国家相比我国联合收割机的自动化水平还有着很大的差距，不论是技术水平还是质量都和世界高端的联合收割机差了很远，其中收割机在作业过程中谷物损失率居高不下已经成为一道重要的难关。在我国农业机械起步远远晚于西方国家，对农业机械的性能检测也因为其回报率较低所以不论是国家还是企业家都对其不够重视。随着国家政策对三农的越来越重视当今社会有许机械企业将重心转往农业机械方面，如今社会上农业机械的种类繁多都能够为农民减轻负担。但是随着农业机械的发展其安全性和作业效率也越来越多的被人们所重视，所以对联合收割机的出厂检测非常的有必要。但是由2于联合收割机种类很多根据不同的谷物都有不同的种类，也有的因为作业环境的差异其参数的设置也会有差别，所以很难形成一套标准的检测方法，只能有针对性的设计出场性能检测方法。虽然说联合收割机没有标准的检测技术但是因为其和汽车的某些共同点可以借鉴汽车的出厂检测技术。汽车的安全检测技术经历了半个多世纪的发展和完善已经慢慢地形成了一套固有的系统，随着计算机技术的飞快发展汽车的安全检测已经渐渐的告别了五六十年代不科学的缺乏准确度的检测方法。而前束脚的检测也已经告别了靠尺侧和眼看的方法，开始利用各种先进的设备来准确的测量方法，现在在汽车行业用的最多的就是四轮定位仪。目前，我国还没有成套的联合收割机质量检测系统，尤其是在联合收割机准备走入市场的时候。有很多的检测项目都是由人工检测来完成，缺少现代化的测试仪器，比起我国汽车检测线有一定的差距。大多数的检测项目凭借测试人员的经验，虽然有一定的准确性，但精度还远远不够，有部分的检测方法采用了比较现代化的仪器，但缺少针对整机多个项目的自动化程度较高的检测系统，从而从很大程度上影响了联合收割机的出厂质量和效率。国内的一些科研单位和企业一直致力于与收获机械相关的研究工作，大部分仅停留在实验室的阶段，还没有真正的应用到生产的过程中。32虚拟仪器系统2.1虚拟仪器系统简介虚拟仪器技术(VirtualInstrument，简称VI)是将硬件与软件通过特定的方式有效的联合起来从而使之能够完成各种测试和测量的工作。在虚拟仪器中硬件具有很高的应用性是虚拟仪器的基础，软件具有高度的灵敏性是虚拟仪器的核心。硬件部分有基础平台和测试设施，用户通常将计算机作为基础平台。软件部分分为操作系统、仪器驱动器和应用软件。其中作为软件部分基础平台的操作系统具有很重要的作用；连接硬件和应用软件的桥梁是仪器驱动器，它能够直接的控制各种硬件的接口；应用软件包括测试程序和界面程序。虚拟仪器系统组成示意图如下图图2.1虚拟仪器系统组成示意图2.2虚拟仪器的发展状况虚拟仪器的概念最初是由美国国家仪器公司（NationalInstrumentsCorp，简称NI）于1986年提出，NI公司在80年代研制和推出了许多总线系统的虚拟仪器，后4来，许多美国的公司在虚拟仪器方面有了很大的进展，例如HP公司，Tektronic公司，Racal公司等。在国外虚拟仪器发展很快不止美国其他西方国家近年来月越来越重视虚拟仪器的发展和研究，现在已经研发了大量的基于虚拟仪器电子产品并且应用于市场。在这近二十年来无论是刚开始学习的还是有丰富经验的程序开发人员越来越多的开始应用虚拟仪器技术在各种行业里发挥作用。现在虚拟仪器不论是在航空航天还是机器制造行业都受到越来越多的重视，有科学家曾经做过预测，在以后的三四十年里虚拟仪器将会在仪器市场中占据半壁江山。这所有的一切都归功于虚拟仪器直观化的图形编程语言，虚拟仪器能够通过图形化的数据流语言和程序框图很自然地显示您的数据流，并且简洁的用户界面能够直观地显示数据，使查看数据、修改数据变得更加的方便。本世纪虚拟仪器技术发展飞快，有很大程度上能够取代传统的仪器。虚拟仪器在仪器发展史上具有划时代的意义，它将现代的计算机技术、通信技术和测量技术有效的结合在了一起，能够完成许多传统仪器不能够完成的工作。如今不仅在测试行业越来越多的人选择应用虚拟仪器技术来完成相应的工作，就是其他的领域对虚拟仪器的使用比重也在慢慢的提高。传统仪器在测试领域具有很重要的地位，但是在科技高速发展的现代越来越多的测试需要的精确度越来越高，传统仪器的弊端也更加明显的暴露在我们面前。虚拟仪器就能很好的解决传统仪器的这些缺点，它具有更高的灵活性，并且精度也得到了很大程度的提升，虚拟仪器甚至还可以解决传统仪器无法测量的方面，其较低的成本和可扩展性使得厂商越来越重视虚拟仪器。虚拟仪器技术在发展过程中变得越发的完善，在追求高性能的同时也很注重对成本的控制，随着现代技术的发展，虚拟仪器的成本也渐渐地变得能够被越来越多的人所承受，尤其是在应用了PC架构和半导体数据转换器。近年来随着PC发展速度的加快其性能也变得越来越高，虚拟仪器也跟随着其脚步快速的发展起来了，并且有了非常多的新应用。低成本、高性能的A/D和D/A转换器的出现和发展也对虚拟仪器技术的发展起到了促进作用。随着当今社会各行业都趋向于自动化发展，虚拟仪器也因为有着众多的优点而被越来越多的用户认可，也渐渐的取代了传统仪器成为仪器领域的新霸主。虚拟仪器在我国的发展刚刚开始是引进国外的虚拟仪器技术，在经过了近二十多年来的发展，虚拟仪器在我国得到了越来越广泛的应用，程序开发人员对虚拟仪5器的研究也越来越重视。近些年来国内对于虚拟仪器的研究涉及到了众多的领域，其与传统仪器的区别也被人们大致的分为以下几点：对于能够同时利用传统仪器和虚拟仪器的测量环境中，人们越来越多的倾向于用虚拟仪器取代传统仪器，其原因主要是因为虚拟仪器不仅能够高效精确的测量而且还能够节省成本；虚拟仪器还可以被应用到许多危险的环境中，其远程实时在线检测可以让工作人员能够不在现场的情况下完成测量，而传统以期在这些环境中就寸步难行；虚拟仪器还可以被应用到对设备的故障检测等方面而传统的仪器对精度要求较高的领域就不能够胜任；虚拟仪器具有仿真、通讯等功能，可以让人们将其应用到学生在实验室的学习中。2.3虚拟仪器技术的优势和传统仪器相比较虚拟仪器具有很多的优点，现列举如下：（1）高性能虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，它能够很好地把现有的技术应用于自身。它包含了有强大功能的处理器和文件I/O,能够使您的数据在快速导入次胖的过程中就可以同时进行有效的分析。除此之外，随着互联网技术的飞速发展，虚拟仪器的有时也被逐渐的体现了出来。（2）很强的扩展性因为NI软件具有很强的灵活性，所以我们能够很好地利用当前的新技术。我们只需要通过更新升级计算机，就可以整个系统变得更加的高效，不需要用户在购买新的系统，这样可以大大节省用户的使用成本。当有最新的成果时，我们可以把他们与用户所拥有的测量设备很好的结合在一起，已达到用最少的成本来完成产品的上市。（3）所耗时间少NI公司本着一切方便用户使用户能够更加简洁明了的操作系统而设计出了虚拟仪器技术，在方便用户操作的同时也在灵活性上下了很大的功夫。利用虚拟仪器及数用户能够更加方便灵活的创建、发布和配置任务，同时还能够使测量的成本尽可能的低。在驱动和应用两个方面，NI更加高效的软件结构能够与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术相结合，这大大的节省了用户的时间提高了工作效率。6（4）无缝集成为了更好地完成各种复杂的测试，虚拟仪器技术的集成也变得越来越困难。这样不仅消耗了大量的时间，也浪费了大量不必要的人力财力。针对这一难题，NI公司为其开发的软件平台配置了标准的接口，用户可以利用这些接口来完成各种复杂程度不同的工作。利用这些接口能够更加轻松的将设备连接起来，大大的减轻了用户的工作负担。2.4软件平台选择2.4.1LabWindows/CVI简介这些年来，世界上越来越多的公司开始致力于虚拟仪器软件平台的开发，各种各样的软件开发平台被应用与实际。这样使得用户的选择变的多样化，可以根据自己的需求来选择适合自己的虚拟仪器。在种类众多的虚拟仪器软件开发平台中NI公司的LabWindows/CVI平台和LabView平台更受用户的青睐。在这两款软件中，LabWindows/CVI是为学习C语言编程的传统的程序开发人员所设计的，它它的受众面比较广。本论文涉及到了LabWindows/CVI软件开发平台，下面就我所知道的LabWindows/CVI做一个简单的介绍。LabWindows/CVI是美国国家仪器公司（NationalInstruments，简称NI公司）推出的交互式C语言开发平台。在LabWindows/CVI软件开发平台中将C语言平台和测控所涉及到的工具高效的结合在了一起。其中C语言平台不仅具有很强的功能同时也有很高的灵活性，而测控方面的工具能够采集数据、分析数据和显示数据使测得的结果更加的准确和明了。LabWindows/CVI软件开发平台是一款专门针对熟悉C语言编程的软件开发人员开发的软件，用户可以用它来编写检测系统、自动测试系统、数据采集系统、和过程监控系统等应用软件。NI公司的LabWindows/CVI是一个被更多的人证实了的用于测试和测量的软件开发平台，大大的提高了用户的生产效率。科学家和软件工程师应用LabWindows/CVI开发出了性能更高、更加可靠的应用程序。72.4.2LabWindows/CVI的特点LabWindows/CVI是NI公司为学习C语言的程序开发人员研发的软件开发平台，用户在这个平台上可以用C语言来编写程序，同时也必须得符合C语言的标准规范。在LabWindows/CVI软件开发平台中用户可以完成以下的一些操作：利用其强大的函数库来建立数据采集和程序控制的应用程序；可以利用其完备的软件来进行数据的收集、数据的分析和数据的显示；还可以利用该软件开发平台为其它程序开发提供编译好的C语言目标模块，动态链接库(DLL)，C静态库和仪器驱动程序。在LabWindows/CVI的软件开发平台中用户可以利用其强大的库函数来实现一些特殊的功能，如程序的设计和编辑，还能调试其他的C语言程序。在这样的开发环境中LabWindows/CVI不仅具有功能强大的函数库而且每个函数都有交互式操作界面，被称之为函数面板（FunctionPanel）。在该软件开发平台中用户可以利用函数库来编写程序，可以在函数面板中执行该函数并且还能够生成相应的函数代码供其它函数调用。用户不仅能够应用这些丰富的函数库来实现正常的程序开发，同时也能够为采集数据和控制仪器等更加复杂的应用程序提供帮助。LabWindows/CVI的应用领域极其广泛，涵盖了航空航天、兵器军工、电气通讯和工业生产等各种行业。综上所述可以得出LabWindows/CVI具有以下的优势：（1）LabWindows/CVI是一个完全集成式的开发环境，在该环境中用户能够将开发方式和ANSIC编译代码完美的联合在一起。这样既能够拥有完美的互动性也能够保持很强的灵活性。另外它还给用户提供了许许多多有实际作用的特性，使得用户能在不减慢C代码的运行速度的基础上就可以很好地提高工作效率；（2）在LabWindows/CVI中程序开发人员将源代码编辑、32位ANSIC编译、联结、调试以及标准ANSIC库等都集成在了特定的环境中。这样就使得用户可以在节省大量时间的情况下编写和调试程序。（3）LabWindows/CVI中编程方法大多均采用回调函数，这样就会使得用户能够更容易的学习和应用。（4）在LabWindows/CVI中有许多的函数面板，这些函数面板不仅能够使用户更加明了的读懂系统的程序，同时也能够较少程序块开发人员的程序编写量，大大的提高了用户的效率和程序的可靠性。83前束角检测平台的硬件设计3.1.前束角检测的意义为了提高汽车在行驶时的稳定性和安全性，设计人员在安装轮胎时设置了包括签署叫、外倾角、后倾角、推力角在内的车轮定位角度。这些参数是否符合标准将会影响到汽车的操作稳定、行驶安全和轮胎以及各部件之间的磨损。由于汽车设置有外倾角，所以就会使得汽车在行驶的过程中拥有向外滚动的趋势，此时车桥的作用就体现了出来它剥夺了车轮向外侧移动的趋势，这样轮胎由于想运动而被限制就会打滑使得轮胎磨损严重。针对这一现象设计人员给车轮设置了前束角借此来抵消外倾角带来的轮胎打滑的现象。车轮前轮或者后轮中心线的后端与前端的距离之差就叫做车轮前束，人们也叫做总前束。左侧车轮前束和右侧车轮前束相加即为总前束。总前束=Ltoe+Rtoe9图3.1车轮前束车轮前束有正前束、负前束和零前束之分，人们也把负前束叫做后束。图2所示即为车轮的三种前束，其中当左边的车轮和右边的车轮平行时，汽车两个车轮前端的距离和后端的距离相等，此时即为零前束；当汽车两个轮胎不平行时，轮胎前端的距离大于后端的距离时为负前束；当汽车轮胎抢断的距离小于后端的距离时为正前束。为了消除外倾角所带来的不良的影响我们设计前束，但是当车辆在行驶时，来自不同方向的作用力持续的作用于刚性的悬架，这样就使得像联合收割机这样的由后轮驱动车辆的前轮具有了负前束的趋势。为了解决这一问题一些车辆在设计时采用了零外倾，使得其前轮具有较小的正前束。根据这一现象，设计人员为前轮驱动的车辆设计了较小的负前束。这样可以在车辆处于行驶的过程中对转向杆系和转向轮进行补偿。当车辆在行驶时，由于悬挂系统的拉伸压缩会使得转向机构的尾端会进行上下运动。当杆件的长度不在标准范围之内或者杆件的安装角度有问题时，汽车处于平稳的路面上时问题还不会很大，但是当汽车处于坑坑洼洼的路面时，就会使得杆件摇动进而使转向臂法神变化，这样就会改变车轮的方向，导致车轮前束发生改变，使得转向变得不平稳。10类型不同的轮胎也会对车轮前束的设计产生一定的影响。例如斜线轮胎的车轮前束就比子午线轮胎的车轮前束大。导致这一现象的原因就是斜线轮胎的胎面和胎肩比子午线轮胎更加的容易变形,而这样就会使得外倾推进比较大。前束为零的车轮，其轮胎的方向指向正前方，此时轮胎向前滚动的磨损最小。无论汽车车轮的前束为正前束还是负前束，其设计的初始目的就是为了使车辆在行驶时车轮的前束能够趋于零前束，进而进一步提高汽车的性能。对于汽车来说，通常会对主销后倾角、主销内倾角、前轮外倾角和前轮前束分别进行检测。但是由于联合收割机还没有一个完全规范和确定的标准，因为定位的参数能够决定车辆的一些性能，为了满足特定的性能，功能不同的车辆具有不同的前束标准值和可偏差的范围。因此联合收割机的前束值需要根据各自的作业环境和主要性能来定。3.2.车辆前束检测方法零前束的车轮与零外倾角的车轮一样，其轮胎均指向正前方，轮胎的磨损在此时最少。无论汽车车轮的前束为正前束还是负前束，其设计的初始目的就是为了使车辆在行驶时车轮的前束能够趋于零前束，进而进一步提高汽车的性能，减少轮胎的磨损提高轮胎的使用寿命。无论是正前束过大还是负前束过大都会磨损轮胎胎纹的羽毛状。当正前束过大时轮胎台面的外侧花纹容易被磨损，而内侧边缘的花纹则容易被羽状化。由负前束过大所引起的磨损正好和正前束过大所引起的磨损相反。汽车前轮设计前束就是为了能够和外倾角相互制约，相互制约的结果就是能够使汽车在行驶时无论是车轮的侧向滑移还是轮胎的磨损都能减到最小。既然在汽车的正常行驶过程中前束起到了如此重要的作用那么我们就有必要对汽车的前束进行检测和调整。在我国目前汽车车轮前束的检测和调整一般都分为静态检测调整和动态检测调整。下面就简单介绍下这两种检测方法：（1）静态检测调整：将汽车停放在水平地面上，利用前束尺或者其他的测量工具来检测前轮的前束值，如果汽车的前束值不在标准范围之内可以通过改变横拉杆的长度来调整前轮的前束值，使其达到标准范围内。（2）动态检测调整：此方法主要是通过检测车辆侧滑量的大小和方向来达到前束角的检测。在车辆处于静止的状态下通过调整转向机构的横拉杆长度,来达到改变前束值的目的。在经过反复的检测和调整，最终使得前轮的侧滑量能够达到国家标11准。现在国内现有的汽修厂大部分都是设备比较的简陋，修理人员的技术水平有限，所以大部分的汽修厂都是通过前束尺来检测汽车前轮的前束角，并通过简单的调整手段将其调整到标准范围之内，其检测方法为：（1）将汽车停放在水平地面使其车轮处于直线行驶的位置；（2）用千斤顶顶起汽车前桥；（3）在汽车的两前轮外侧用粉笔标记一个“十”字的记号；（4）调整汽车前轮使其“十”字标记位于车轮最前端并且调整期高度使其与车轮轴线处于同一高度，用直尺测得其距离记为A;（5）将“十”字标记调整到与（4）中相反180的方向并且保持其高度不变，再一次用直尺测量其距离并记为B，此时就可以把汽车前轮的前束值即为B-A的值。计算测得的前束值如果不在标准范围之内，通过调整横拉杆的长短来时的前束值达到标准范围内，这种检测方法的优点是检测方便简单易于操作，但其也有致命的缺点就是其测量的值误差比较大，通常测出的值不能够达到最初的目的。通过分析不难得这种方法误差大的原因主要是：（1）利用粉笔做的“十”子标记线条比较粗这样会使得测量的距离有误差，就会使得前后的距离差不准确；（2）在进行测量时一般是用肉眼观察“十”字标记是否和车轮轴线处于同一高度，这种方法准确性太差会使得测出的距离有很大的误差；（3）用肉眼很难看出两个车轮的“十”字标记都处于同一水平线上，如不在同一水平面上就会使得测出的距离偏大，其得出的前束值自然就不是很准确。综上所述，用这种方法测量汽车前轮的前束值是不可取的。下面介绍另一种常用的用前束尺来测量前束角的静态检测方法：（1）将汽车停放在水平地面上，并使得车轮能够保持直线行驶的位置；（2）将前桥用千斤顶顶起，在轮胎表面用粉笔涂抹，滚动车轮使得金属针能在车轮上画出中心线；（3）继续保持汽车直线行驶的位置，放松千斤顶让车轮着地；（4）把前束尺放在汽车轮胎的后方，并使得尺杆与车桥保持平行，调整两车轮上的指针使其针尖的位置与车轮轴线处于同一高度。调整游标尺使它与标尺对准零12位，将活动尺杆的固定螺钉放松，调整尺杆长短，让两指针分别指到被测车轮的中心线，最后固定尺杆，读出尺上的距离B；（5）把前束尺移动到被测车轮的前方，让前束固定指针指到轮胎中心线位置,读出此时前束尺上的距离A,计算出两次测量距离的差值B-A即为前束角的值。通过上述方法测的的前束不是很准确，但是由于技术水平和设备的限制。目前国内大多的汽车修理厂大多采用这样的方法进行前束角的测量和调整，当测出的值与汽车出厂时给出的标准范围不同时，修理人员通过稍微调整横拉刚杆的长度来使前束值回到标准范围之内。3.3.联合收割机前述检测方法根据汽车前束检测方法我们可以大致的相处集中监测联合收割机前束角的方法，由于联合收割机为后轮驱动，所以我们测联合收割机后轮的前束值。考虑到联合收割机前后轮大小不一，故不能采用汽车通用的四轮定位直接测量。借鉴汽车前束角测量的方法我们可以得到以下几种测量联合收割机前束角的方案：方法一：采用前束尺直接进行测量；方法二：将联合收割机停在水平地面，并使收割机平行于水平导轨，在收割机四轮的轮毂中心分别装上激光灯并在导轨上装有可移动的保持水平的直尺，移动水平直尺使之位于联合收割机后方，调整高度打开激光灯是灯光打在水平直尺上，读出距离即为两后轮之间的距离；移动导轨至联合收割机前方调整直尺高度同样可以测得两前轮之间的距离；131水平直尺2支持3激光灯4水平仪图3.2前束角检测方案二方法三：将联合收割机停在水平导轨中间,水平导轨上装有可以左右移动上下调整的竖直导轨，竖直导轨上装有两个固定的支架，支架的两端装有两个测距传感器，中间装有一个摄像头和一个十字光叉，保持支架水平。利用电机正反转调节水平导轨前后移动，调整高度是的十字光叉位于车轮轮毂中心打开测距传感器就可以得到车轮距离水平导轨的位置。同样的调节导轨位置和高度就可以测得另外两个车轮距离导轨的距离。141十字光叉2测距传感器3摄像头4水平仪5水平导轨图3.3前束角检测方案三第二种方案和第三种方案的计算方法在理论上是基本相同的，但是第二种方案对处于车轮轮毂处的激光灯的摆放有比较严格的要求，必须保证激光等于车轮台面的平行同时也还得保证激光灯不被轮胎给挡住，如果上述两个条件有一个无法做好就会导致测量无法进行。另外还得控制直尺的高度和水平程度，必须保证直尺水平同时高度必须处于车轮轮毂处。由于采用的是传统的测量方法测出的数据不是足够的准确，而第三种方案采用的是自动化控制的测量方法能够保证有足够的精确度，所以我们采用方案三进行前束角的测量。15采用方案三来测量联合收割机的前束角时，水平导轨的前后移动和竖直导轨的上下移动通过电机的正反转来控制，在方案三中我们需要测量四个距离，包括左前轮距离导轨距离、左后轮距离导轨距离、右前轮距离导轨距离和右后轮距离导轨距离。为了更加准确合理的测出这四个距离，我们设计了一个机械结构用来支撑测距离所安装的激光测距传感器。机械结构如下图5所示：1十字光叉2测距传感器3摄像头4水平仪5水平导轨6竖直导轨图3.4水平导轨处的机械结构示意图为了保证测量的准确性，车轮的每一侧接收激光的位置要在过车轮圆心的同一个平面上，这就要求首先要找到车轮的圆心位置，此时用到了能发射十字线的激光笔。激光笔的位置要与两个激光传感器在同一水平线上，从而避免由于测量位置引起的误差。而当联合收割机驶入检测的工位时，如果人工的去寻找车轮的圆心，显然效率是很低的，因此我们采用摄像头来作为辅助工具，这样就可以远程的监测到实时的检测画面，通过控制导轨的移动进而比较准确且快速的找到车轮的中心位置。由于前束值本身是一个比较小的值，测量过程中任何原因引起的误差都会造成结果的不准确，因此在选择对应的硬件时，要选择精度高、性能好、可靠性高的激光传感器，同时还要注意硬件固定的稳定性。在软件方面，首先进入到检测界面后，16两个摄像头采集的图像能够实时的显示在检测界面上，然而大部分的摄像头只能够实时的显示一个摄像头采集的图像，因此两个摄像头同时显示是需要解决的问题之一。因为要找圆心的位置，因此需要能够分别控制联合收割机左右两侧导轨的运动，控制导轨的前后运动实际上就是实现电机的正反转，而电机的运转需要向它持续的提供脉冲信号。在找到了测量的准确位置之后，激光传感器就可以向车轮的表面发射激光，得到了测试值后就可以通过简单的算法得到我们最终要测量的前束值。3.4前束角检测台设计前束角检测台设计包括检测台的检测台机械设计、硬件系统设计、软件系统设计等。根据图6可以设计书前束角检测台，前束角检测台的总体设计方案图6所示如下：图3.5前束角检测台设计方案图174前束角检测平台的软件设计4.1软件总体方案设计在经过上述一系列的工作之后设计出了前束角检测的检测台，既然要检测前束角那就一定得用测控系统。近年来随着计算机的日益发展，测控系统也在慢慢的向着自动化的方向发展。在测控系统中虽然系统最关键的部分是硬件，但是系统的灵魂却是由软件所组成的。与一般的应用软件相比测控软件有其特殊的一面，测控软件能够与硬件设备实现信息交换，其路径是通过总线接口来实现的。通过信息交换能够实现数据的收集、测量结果的现实、数据的储存盒对外部输出的控制等。一个测控系统是否是先进和可靠的关键就是由测控软件来衡量的。测控软件开发平台是测控软件设计时涉及的编程语言和软件支持环境，是计算机操作系统、编程语言、数据库软件以及程序诊断软件等集成的软件平台，其中测控软件编程语言是测控软件平台的核心。通过对测控软件开发平台的认真比较和分析，最后还是选择了LabWindows/CVI开发平台进行软件的开发工作LabWindows/CVI软件开发平台采用了结构化的编程思想，具有简洁的人机交互界面，很容易被用户读懂并且也容易维护，同时该软件开发平台还具有很高的可靠性软件的总体设计包括软件的界面设计和软件的检测流程设计。进入软件检测系统的界面图如下：18图4.1进入软件检测系统界面在点击了上图右下方的登陆按钮后，会进入到前束检测的界面中，如下图所示，在检测界面的上方两侧是摄像头摄取图像的像是部分，在其下方是控制导轨前后移动和停止的按钮部分，中间方框内部是控件和显示结果的区域，再点击开始测试按钮会进行相关参数的检测。19图4.2前束检测界面4.2软件功能分析联合收割机终检系统前束检测的流程图如下，打开软件检测系统后，进入到联合收割机终检系统检测界面，这时检测人员需要输入相关的试验信息，包括收割机编号、收割机型号、生产单位及检测人员。20NYYNY图4.3前束检测流程图显示第三次测量的四个距离并显示平均值再次点击开始测量按钮不合格开始进入系统登录页面填写收割机参数进入前束角检测页面摄像头是否完成连接点击开始检测按钮显示实时图像点击左移右移按钮控制导轨左右移动调节横梁使十字光叉位于轮毂中心点击开始测量按钮显示第一次测量的四个距离及前束值显示第二次测量的四个距离及前束值再次点击开始测量按钮判断前束值是否符合标准合格调出系统测试数据退出结束21点击检测开始按钮后，系统内部开始读取摄像头的相关函数，若检测到摄像头的接线存在问题，则会弹出如下提示信息：图4.4消息提示框在摄像头连接无误的情况下，正式进入到检测界面，这时检测界面的左上方和右上方会实时的显示采集到的图像，在摄像头连接无误的情况下，正式进入到检测界面，这时检测界面的左上方和右上方会实时的显示采集到的图像，两个图像实时显示需要采用异步定时器，异步定时器的时间设为0.001s，即每隔0.001s保存一次图像，再实时的显示出来，由于视觉暂留的原因人眼观察到的是流畅的图像，图像的相关采集程序如下：constchar*name=1.BMP;/设置指针name指向图片1constchar*name1=2.BMP;/设置指针name1指向图片2pCapture0=cvCreateCameraCapture(1);/捕获第一个摄像头帧pCapture1=cvCreateCameraCapture(0);/捕获第二个摄像头帧if(pCapture0=NULL&pCapture1=NULL)MessagePopup(提示,摄像头未成功连接,请检查接线！);/提示信息break;elseGetDir(CurrentDir0);/获得文件1路径strcat(CurrentDir0,name);/将图片1连接到文件1后GetDir(CurrentDir1);/获得文件2路径strcat(CurrentDir1,name1);/将图片2连接到文件2后SetAsyncTimerAttribute(Camera,ASYNC_ATTR_ENABLED,1);/启动异步定时器/双目摄像头异步定时器函数intCVICALLBACKCameraData(intreserved,inttimerId,intevent,void*callbackData,22inteventData1,inteventData2)if(event=EVENT_TIMER_TICK)staticintbmpID;if(pCapture0!=NULL)pFrame0=cvQueryFrame(pCapture0);cvSaveImage(CurrentDir0,pFrame0,NULL);/保存图片1DisplayImageFile(panelOne,PANEL_1_PICTURE,CurrentDir0);/显示图片1if(pCapture1!=NULL)pFrame1=cvQueryFrame(pC