测控技术与仪器专业认知

1、当时测控技术与仪器专业认知与实践大一刚开学的时候班主任就给我们讲过测控技术专业的相关应用前景， 大致的介绍了测控技术的应用， 大到航空航天小到日常生活中， 测控技术应用的 很广。航空航天中的探月遥测，火箭发射，生活中的门禁，刷卡机等等都有很广 的应用。对于当时大一的我们有些理论或者是应用完全不能理解， 也不明白， 像 是站在知识的海洋的沙滩上，望着知识的海洋，开始学习的航程。在老师的宣讲中， 开始了解到， 我们专业的培养计划： 测控技术与仪器专业 培养能从事仪器仪表、 光机电一体化以及测量与控制等领域的各种设备与系统的 设计制造、科技开发、应用研究、运行管理的高级工程技术人才。知道本专业主干学

2、科为仪器科学与技术、 电子科学与技术、 计算机科学与技 术、机械工程、光学工程。开设的主要课程有：信号与系统、精密机械设计、工 程光学、电路、模拟及数字电子技术、控制工程基础、单片机原理及应用、计算 机测控技术、测控电路、传感技术、测量技术、测控仪器设计、 数字图像处理等。本专业为北京市品牌建设专业， 拥有一支由一批教授、 副教授以及具有博士学位 和海外留学归国人员组成的高水平教师队伍。 本专业办学历史悠久， 所属仪器学 科具有硕士学位授予权，在读硕士研究生规模达 70 余人。目前承担国家和北京 市等一大批高水平的科研项目， 拥有机电系统测控 （北京市重点实验室） 等多个 实验室和一大批先进仪

3、器设备。本专业的毕业生具有较宽的知识面，就业面广、 适应性强。可在机械、电子信息、生物、医学、材料、航天、环保等行业中从事 新型仪器的研发、 技术支持、营销及管理工作； 在信息产业中从事信息的检测和 处理工作；在航天测控、检验检疫部门、计量测试管理部门从事测控技术研究、 测试设备的检验、检定、国家计量测试标准的制定、执行和管理工作；在光机电 一体化产业中从事光机电一体化系统与设备的研发工作。这样在一处入学的时候就对测控技术与仪器有了大概的了解， 在之后的学习 中渐渐的有了更深的认识。在大一的下学期， 申报了基于单片机的语音控制机器人的研究 的大学生 创新项目。 项目的主要内容是： 项目研究的语

4、音机器人是基于单片机设计的轮式 机器人。其能根据开始语音训练录制的语音命令来控制其前进、倒退、左转、右 转和停止； 在行驶的过程中其通过红外感器自动检测障碍物， 并且自动避开障碍物绕道行驶， 可以在行走过程中声控改变运动状态， 在超出语音控制范围时能够 自动停车，在整过行驶过程中使用霍尔元件能实现自动记录行驶的路程和时间， 能实现简单的人机对话。在那时我们就已经具备了相应的知识如：本项目成员都已学习了机械制图、 机械制造的基本原理、高等数学、大学物理、 C 语言、单片机程序设计等课程。并且单片机的开发上学期班主任组织我们在每周末进行了系统的学习， 共有十位 学长指导（八位研究生两位本科生） ，

5、共计有 50多个学时， 并且在寒假由学习小 组负责人指导完成了大量的实验，并做了语音控制方面的材料收集。也有了相应的方案思路：语音部分：单片机准备采用凌阳SPCE061A单片机,SPCE06lAi有灵活的语音处理能力。可以播放 SACM A200和SACM S48等格式的语音资料， 而且还可以配置外部存储器， 可以存储很长的声音段。 其两个音频DAC俞出口可以接喇叭，发声发声系统很容易实现。车体部分：小车车体主要为两个步进电机驱动装置， 在车体的下面有一个可以安装电池的电池盒， 整个小车 的电源就是由它来提供的。 在小车的底部有一个小开关， 它负责控制整个小车的 电源开通与关断。单片机：凌阳S

6、PCE061A单片机是小车的核心部分，它负责整 个小车控制信号的产生， 以及语音的播放和识别功能实现。 外接红外传感器， 霍 尔元件。在行驶的过程中小车通过红外传感器自动检测障碍物。 通过霍尔元件检 测轮子转数用来计算路程。但是在最后完成工作的过程中还是遇到了很多困难。 但也从中了解到很多的 知识。渐渐的对仪器的认识由单纯的硬件设施到软件实现的认识。 很早就有人提 出了“计算机就是仪器” / 软件就是仪器”的概念，而 labview 就是一款方便的 测控仪器的辅助软件。 从接触 labview 到使用 labview 在测控技术中应用， 渐渐labview的体会到这款软件的方便使用。因此在大二

7、的时候我们有申报了有关虚拟仪器方面的项目基于 的无线视频探测移动机器人设计 ，想对虚拟软件的仪器有更深的认识。这个项目的设计可以帮助用户应用于紧急营救场景分析， 代替工作人员进入 高危无人区， 查看工作现场突发紧急情况， 并为后台人员提供实时信息。 也可以 推广到核电厂的高放射性的车间， 冶炼厂的高温车间以及化工行业的有毒有害的 自动工作车间， 代替人查看现场情况。 同时如果对项目的部分功能进行改变， 可以推广应用到更广泛的地方，比如救灾，消防，侦察，排爆，智能家居等，用途广泛，可扩展性强。基于LABVIEW勺无线视频探测移动机器人设计是基于 labview与 51 单片机进行研究的，对于相关

8、电工电子，材料力学等专业课起到复习巩固 的作用，并且将理论知识用到无线视频探测移动机器的开发中去， 更有利于我们 学习。并且对于今后参加全国大学生电子设计大赛、 全国虚拟仪器大赛等比赛项 目打下基础。学习 labview 有快半年了，回顾一下自己的摸索过程。 幸运的是有个项目 用到 Labview, 因此边学边用，由于有前一项目的经验作参考，可以说是在模仿 中学习。从学习到使用给我最大感受是 labview 编程容易上手，帮助文档方便，就是太贵了，比较少企业会使用，特别是小企业。虽然这样，还是很推崇学习labview 的。 其实总结自己的摸索过程也等于是在做项目总结。首先从使用的模块做总结：1

9、 、毫无疑问的串口通信；2、与数据采集相对应的TDMS据存储模块;3、报表输出( word,excel,html )；4、连续的波形显示以及从TDMS1读取显示;5、待解决的 xcontrol 控件;模块分析： 1、对于串口通信：主要是要设置成有数据即读取，而不能等到接收缓冲区满时再读取。2、TDM数据存储，关键点是数据量大的时候如何压缩存储，以及利用TDM郞身的属性设置(可以参见 TDMSi性设置帮助)，减小存储文件的大小。 否则如果数据发送速率快的话， 文件大小是很可观的， 压缩数据 的方式有很多种，我采用的是读取采样间隔长度的数据， 提取最大最小值的方式。具体如下： 1) 中间数组存储采

10、样间隔长度的数据; 2) 提取中间数组的最大最 小值; 3)删除中间数组的采样间隔长度; 4) 将删除后剩余的数组重新赋值给中间数组，给下一次使用。3、报表输出比较简单， labview 已经将要用到的程序封装成一个个 VI ，只需要调用这些 VI， 拼凑成你需要的报表模板形式即可。这一块参考的是方慧敏写的报表输出demo程序。4、最近开始了上下位机的联调， 涉及到了数据采集与数据处理， 数据保存， 数据导出四者并行执行最需关注的问题， 数据同步的问题。 全部数据传递都用全局变量需要在数据采 集不到数据的时候让全局变量输出空数据， 这种方法显得有点麻烦， 而且是多处 对全局变量写。 有可能会发

11、生竞争。 于是翻看 labview 相关书籍， 关于同步技术 方面的，其中队列和通知都是很好的方法， 采用通知技术可以很好的解决这类问题。不仅仅是在参加学校的大学生创新项目中，在学学校组织参观的仪器展上也了解到很多测控方面的知识应用，也学到很多。在参观展会中了解到测试技术的重要性。在高质量产品的制造和高效率生产环境的构建中， 测量技术起到了很大的作用，其重要性与日俱增。 尤其在生产国际化、全球经济一体化迅速发展的时期， 要求不同地区生产的高精度零部件， 须具有良好的互换性， 因此，急需建立一种基于国际标准的拥有极佳测量精度及 可靠性的测量体制。 为了满足上述要求， 精密测量仪器必须具有更高的精

12、度、 质服务性能更好的新产其中，最重要的便只有在保证高质量生量和可靠性。 各个仪器生产厂商也都在积极开发功能更强、 品，而从中我们可以看到测量仪器的最新动向。目前，生产现场非常重视提高加工效率和降低生产成本， 是生产出高质量的产品。 为此，必须实行严格的质量管理， 产的前提下， 制造业才能生存和发展。 作为保证制造业顺利发展的重要手段， 高 精度零部件构成的加工机床和由高精度测量仪器组合集成的加工生产线构建成 的自律式加工系统，是很有必要的。据此可以预计，今后，市场对用于质量管理 的测量系统和机器设备的需求将不断增长。制造业生产现场对测量仪器及装置的要求大致如下： 能够适应广泛范围的 环境温度

13、；抗污染和防振动性能优异；测量重复精度高；使用方便。目前,各厂家以便于在加工环境使用为前提， 正积极地开发新产品， 这些新产品能够进 行高速、高精度测量，而且稳定性极佳，操作便捷。同时提高测量技术的认识。 在汽车零件及其它各种机械零件的测量中， 目前 已大量采用三坐标测量机， 在电气及电子零件测量方面， 则大量采用显微镜或图像测量仪。随着加工精度的提高，测量精度的要求也不断提高。目前，测量精度 达1卩m以内的超高精度三坐标测量机、显微镜、图像测量机等已开始普及。其 中，初项（首项）误差为0.35卩m的三坐标测量机已投放市场。另外，整个零件均 采用摄像头 （ 照相机） 或激光进行测量， 并可对尺

14、寸测量及整体形貌进行评价的测量机也已大量使用。近期，人们对大幅度提高测量精度极为关注。原来为 0.1mm左右的精度，现在已能达到10卩m甚至几卩m的水平。带摄像头的专用测量机或 三坐标测量机已配置带有在线激光测头系统等附属装置， 使之具有多种测量功能。另外，推出的能与接触式测头自动切换、 配备轻而小的图像测头的三坐标测量机， 可在一台仪器上实现接触式和非接触式的测量。如何抑制高速运动和加减速时产生的振动， 提高测量机的可靠性， 也是人们 关注的问题。 各公司在设计产品时， 均尽可能提高测量机的刚性和采用高水平的 驱动控制技术，以减轻测量过程中的振动。更高精度要求的应对和竞争。 目前，尺寸精度已

15、经由单纯的长度测量进入了 综合的形状测量阶段。 随着制品不断向高精度和高质量化发展， 对测量技术也提 出了更严格的要求。作为长度基准的测量尺领域内，一方面长度增加和高分辨力是发展的趋势，而对应于按顺序对微细刻划线技术的增量式测量， 已经开发出不计数就能检测出 测量尺位置的绝对式测量尺。微细、小型零件的测量不断增多。在圆度、圆柱度 测量仪方面， 对其测量精度的要求进一步提高， 尤其是随着微小孔和微细零件测 量需求的增多， 各公司相继开发出能够满足高精度测量指标的产品。 在表面粗糙度测量方面，各公司已开发出能一次将表面粗糙度和轮廓形状检测出来的表面形 状测量仪。测试技术的展望，随着防振要求的提高，测量机正向两极分化的方向发展， 面向汽车行业用户的测量机， 通常均为价格较便宜 （ 不需要很高精度 ）的机种，另一类则是用于设备检测、防灾、防震领域的高灵敏度机种。根据不同的用途，要 求开发相应的最佳测量技术。 刀具预调测量仪， 目前正由投影仪类型向监测器类 型转变。仪表校正等精密工具的测量需求增多。 特殊零件的测量增多， 这些零件 采用接触式测量时， 往往会因测量力而变形； 采用非接触式测量又易出现精度不 稳定，因此，需要开发新型测量技术。市场需要易于操作的非接触式测量技术。 测量技术应便于