教学材料《LabVIEW实验与应用》-第１２章

１２.１枪炮身管缠度测试１２.１.１案例简介对于多数读者来说，缠度这个概念或许十分陌生。实际上，缠度的测试简单来说就是测量一个转角和一段行程，而行程可以通过齿轮齿条组合转化为转角的测量。因此，通过两个增量式光电编码器来测量转角，进而计算出缠度。本案例中用于测量转角的编码器分辨率为１０２４／ｒ，即编码器每转动一周，产生１０２４个脉冲信号；用于测量行程的编码器分辨率为３００００／ｒ。将编码器按照接线方式接入ＰＣＩ上，使用纵横八通道数采卡ＪＶ３１２２２采集数据。编码器转轴转动时，数采卡采集脉冲信号，通过对脉冲信号分析处理，可以获取脉冲的数量，从而得到角度并计算出缠度。下一页返回１２.１枪炮身管缠度测试１２.１.２软件实现本案例的程序流程与案例１１.２大体相似，主要包含四个事件分支，即［０］“关闭”：鼠标按下；［１］菜单选择（用户）；［２］“开始测量”：鼠标按下；［３］“保存数据”：鼠标按下。程序框图如图１２.１.１（ａ）～（ｄ）所示。与案例１１.２相比，不同之处主要在于数采卡参数设置和数据处理部分。由于所用数采卡型号不同，数采卡参数设置需要根据说明书进行配置；数据处理部分亦要从缠度的定义与计算出发，完成设计内容。１.数采卡参数设置上一页下一页返回１２.１枪炮身管缠度测试ＪＶ３１２２２的接口函数主要有ｂｏａｒｄ模块和ｃｈａｎｎｅｌ通道函数，相较ＪＶ５８１１４的函数使用更加简单。设置与案例１１.１相似的数采卡参数面板时，所调用的库函数个数与种类都有所减少。具体程序如图１２.１.２（ａ）和（ｂ）所示，其中图１２.１.２（ａ）为数采卡的整体设置，图１２.１.２（ｂ）为通道１的具体设置。与前两个案例的数采卡参数设置一样，该数采卡也对触发源选择、触发方式、触发沿、时钟源、系统触发线号、采样速度、采样长度、预延数、预触发、量程、耦合方式、信号类型、内触发电平等做了配置，方便以后的测试工作。从前面板可以清楚地看到这些参数配置，如图１２.１.３所示。上一页下一页返回１２.１枪炮身管缠度测试２.数据处理本案例数据处理的目的在于将脉冲信号转化为转角，而脉冲数目的提取则是数据处理的难点。数据处理程序框图如图１２.１.４（ａ）～（ｃ）所示，依次对应三种不同的条件选项。以测试行程的编码器信号处理为例，将原始脉冲信号通过索引数组，从第一个索引开始，如果该索引值所对应的信号幅值小于４Ｖ（注：具体幅值以实际测量为准，４Ｖ仅供参考），对应图１２.１.４（ａ），则将此时移位寄存器的值传递给新的移位寄存器，实际上脉冲数目值不变；如果索引点对应的信号幅值大于４Ｖ，且下一个索引点对应的幅值不小于４Ｖ，对应图１２.１.４（ｂ），则不计入脉冲数；上一页下一页返回１２.１枪炮身管缠度测试只有当当前索引对应的幅值大于４Ｖ且下一索引对应的幅值小于４Ｖ，对应图１２.１.４（ｃ），才视该索引点为有效值，计入脉冲数。通过索引值的累加，最终可以判断出脉冲数目并进行相应计算从而得出缠度值。１２.１.３软件分析与总结本案例的程序前面板如图１２.１.５所示，输入编码器的半径，通过转角信号的采集与处理就可以完成缠度的测试。上一页下一页返回１２.１枪炮身管缠度测试值得一提的是，ＬａｂＶＩＥＷ“工具”选板里面有着丰富的颜色设置，软件设计时可以适当对前面板的颜色画面进行改动，使软件看起来更加悦目。但是如果仅偏重于画面本身而不注重软件的实用性，就失去了运用ＬａｂＶＩＥＷ的初衷，还望读者把握平衡。上一页返回１２.２枪炮身管直线度测试１２.２.１案例简介直线度即被测直线（机构的直线部分或直线运动）与理想直线偏离的大小。测量枪炮身管直线度时，先把由激光器和光学准直系统构成的激光准直系统置于火炮身管的一端（Ａ端），用２Ｄ－ＰＳＤ光电位置探测器作为光电测头，手动爬行器前端有一突出的轴，可以与光电测头方便地连接并置于火炮身管的另一端（Ｂ端）。光电测头的信号经电缆输出。检测前，光电测头由爬行器带动进入火炮身管Ｂ端，静止在炮口。调节Ａ端激光器的角度调节机构，使激光束经光学准直后正射在光电靶的中心，从而确定光束基准并以此激光束作为被检测炮管的理想轴线。下一页返回１２.２枪炮身管直线度测试检测时，由主控机发出信号，控制爬行器沿火炮炮管内壁向前行进，火炮内膛的直线度误差使光电测头与激光光束之间产生相对移动，光电测头可以提取直线度信息。当火炮身管无直线度误差时，光束中心与光电靶中心重合，光电靶各侧面受光面积相同，输出信号相同；当有直线度误差时，光电靶中心会偏离光束中心，四侧面输出信号不同（与各个侧面受光面积有关），所产生的携带直线度误差信息的信号经电缆线输出，进而由主控机处理并给出结果。将ＰＳＤ光电位置探测器按照接线方式接入ＰＣＩ上，使用纵横八通道数采卡ＪＶ３１２２２采集数据。上一页下一页返回１２.２枪炮身管直线度测试１２.２.２软件实现本案例的程序改编自案例１２.１，由于使用同一款数采卡，数据采集部分可以不做改动，只需要对数据处理部分做相应的改进即可，案例的主程序框图如图１２.２.１所示。与案例１２.１的图１２.１.１相比，主要在数据处理时对坐标做了平均。获取每一个坐标值之后，还需要导入数据至数组以及数组计算处理。１.数据导入数据导入的程序框图如图１２.２.２所示。利用事件结构的导入按钮可以将每一次测量出的横坐标和纵坐标求平均之后创建数组，再导入二维数组。上一页下一页返回１２.２枪炮身管直线度测试２.数组计算直线度的计算方法如下：设有ｎ组坐标，以第１组坐标为基准坐标，求出其余ｎ－１组坐标与第１组坐标的距离，这ｎ－１组中距离的最大值就是直线度。参照定义，数组计算的程序框图如图１２.２.３所示。按下“采集完成”按钮，事件触发，程序开始运行。使用Ｆｏｒ循环与索引数组将１０组坐标分开，然后利用拆分一维数组函数将坐标拆为横坐标与纵坐标。同时，将基准坐标通过索引数组拆成基准横坐标和纵坐标。于是，利用距离计算公式得到每一组坐标与基准坐标的距离值。将这些距离值组合成数组，使用数组最大值函数就可以计算出直线度。上一页下一页返回１２.２枪炮身管直线度测试１２.２.３软件分析与总结本案例的程序前面板如图１２.２.４所示，单击“开始测量”按钮，可以测量出每一组坐标值，同时也可以将数据进行保存。每测量出一组坐标，可以通过“确定导入”按钮导入数据，当１０组数据导入完成之后，按下“完成”键，程序的数组计算模块开始运行，给出计算结果并显示出来。上一页返回图１２.１.１程序框图返回图１２.１.２数采卡参数设置程序框图返回图１２.１.３数采卡参数设置前面板返回图１２.１