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基于虛擬儀器的平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)設(shè)

作者: 時(shí)間:2010-10-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

0 引言
平面組合實(shí)驗(yàn)臺提供了運(yùn)動方案創(chuàng)新組合設(shè)計(jì)平臺,一方面,以及機(jī)構(gòu)組合系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主線,以機(jī)構(gòu)運(yùn)動組合設(shè)計(jì)為重點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和分析解決問題的能力;另一方面,學(xué)生通過“平面機(jī)構(gòu)組合及參數(shù)分析實(shí)驗(yàn)臺”獲得測試數(shù)據(jù)及曲線,通過分析曲線變化的原因評價(jià)系統(tǒng)和設(shè)計(jì)方案,如安裝精度、改善方法、構(gòu)件運(yùn)動規(guī)律分析等,提高了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析和解決問題的能力,比單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)按部就班地操作前進(jìn)了一大步。這就需要實(shí)驗(yàn)臺具有精確的檢測系統(tǒng),并且檢測系統(tǒng)應(yīng)在準(zhǔn)確測試的基礎(chǔ)上保證開放性和靈活性?;?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/虛擬儀器">虛擬儀器技術(shù)可以開發(fā)適應(yīng)不同應(yīng)用場合的測試方案,更好地組建自動化程度較高,數(shù)據(jù)處理分析能力較強(qiáng)的測試系統(tǒng)。本文就以此為出發(fā)點(diǎn),開發(fā)設(shè)計(jì)了一套基于的應(yīng)用于該實(shí)驗(yàn)臺的軟件。

1 試驗(yàn)臺的工作原理及組成
平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合實(shí)驗(yàn)臺提供組成機(jī)構(gòu)的最小單元中的各種構(gòu)件、運(yùn)動副以及一個能多層、多面、多維的框架,通過改變連桿機(jī)構(gòu)的尺寸實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動規(guī)律,通過不同構(gòu)件和運(yùn)動副的創(chuàng)新組合實(shí)現(xiàn)多種機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案,通過不同的構(gòu)件拼接成不同的基本機(jī)構(gòu),包括平面連桿機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)(有槽輪機(jī)構(gòu)、棘輪機(jī)構(gòu)、不完全齒輪機(jī)構(gòu))等基本機(jī)構(gòu),同時(shí)還可以將基本機(jī)構(gòu)進(jìn)行拼接,包括齒輪一桿組合機(jī)構(gòu)凸輪組合機(jī)構(gòu)、齒輪一齒條組合機(jī)構(gòu)、鏈一齒輪機(jī)構(gòu)等。通過傳感器裝置測定位移、速度、加速度曲線,利用計(jì)算機(jī)顯示出從動件運(yùn)動曲線的變化,從而將測試、仿真、設(shè)計(jì)與分析有機(jī)地結(jié)合起來。
本文以JPCC-Ⅱ型平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合試驗(yàn)臺為例,探討將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)臺的檢測分析系統(tǒng)中的情況。該試驗(yàn)臺主要包括兩大部分,機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和檢測分析系統(tǒng)。機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由底座(安裝平臺)、平面連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇機(jī)構(gòu)、齒輪傳動機(jī)構(gòu)、帶(鏈)傳動等機(jī)構(gòu)組成。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/187775.htm


通用檢測分析系統(tǒng)如圖2所示,配備有速度、角位移、壓力等各種傳感器,對多種參數(shù)進(jìn)行測量,同時(shí)采用單片機(jī)與A/D轉(zhuǎn)換集成相結(jié)合進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理分析并通過RS 232接口與PC機(jī)的通信,以達(dá)到適時(shí)顯示運(yùn)動曲線的目的。
在該檢測系統(tǒng)中,雖然能夠?qū)τ谄矫鏅C(jī)構(gòu)運(yùn)動過程中的一些位移、轉(zhuǎn)角信號進(jìn)行顯示,但不能達(dá)到在機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合過程中對于測試過程中的各種情況的處理能力,還存在一些不足:
(1)缺乏開放性,實(shí)驗(yàn)?zāi)J焦潭?,靈活性較差,只能依照系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)定的方式進(jìn)行有限的測試,不能根據(jù)測試對象條件的改變而隨意改變一些測試方法、測試參數(shù)以及測試結(jié)果的表現(xiàn)形式等。
(2)數(shù)據(jù)處理能力較差,界面較單調(diào)。對于所有的數(shù)據(jù)只能進(jìn)行一定形式的處理,對于測試結(jié)果只能以一定的形式進(jìn)行顯示。例如由于實(shí)驗(yàn)臺工作條件必定會造成的一些誤差,包括采集過程中的一些隨機(jī)誤差,還有在操作過程中的操作誤差,這些誤差必然會對于結(jié)果有一定的影響,而其并不能對于不同工作條件下引起的一些誤差進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?br /> 針對該實(shí)驗(yàn)臺存在的這些缺陷,將基于LabVIEW軟件的虛擬儀器技術(shù)引入到檢測系統(tǒng)中,使該實(shí)驗(yàn)臺的開放性、可操作性及數(shù)據(jù)處理能力大大提高,從而使精確性也提高。

2 基于虛擬儀器的檢測分析系統(tǒng)
將具有一種或多種功能的通用模塊組建起來,就可以構(gòu)成任何一種儀器。虛擬儀器也是一樣的,由三大功能模塊構(gòu)成,包括信號的采集與控制、信號的分析與處理、結(jié)果的表達(dá)與輸出。
虛擬儀器系統(tǒng)的一個核心技術(shù)就是軟件技術(shù),美國NI公司提出的“軟件就是儀器”可以看出軟件對于虛擬儀器的重要性。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件,特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)直接參與測試信號的產(chǎn)生和測量特征的解析,使儀器中的一些硬件從系統(tǒng)中“消失”,而由計(jì)算機(jī)的軟硬件資源來完成它們的功能。
虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件,主要包括儀器驅(qū)動程序、儀器面板控制軟件和通用I/O接口軟件。虛擬儀器驅(qū)動程序是一組應(yīng)用層次上的軟件模塊,它是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件;儀器面板控制軟件即測試管理層,是用戶與儀器之間交流信息的紐帶;在虛擬儀器系統(tǒng)中,I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層,其模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化越來越重要。
本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)采用PC-DAQ方案,通過多傳感器采集和數(shù)據(jù)融合并配以PC機(jī)平臺和虛擬儀器軟件,構(gòu)成了平面機(jī)構(gòu)試驗(yàn)臺各種輸入、輸出參數(shù)的數(shù)據(jù)采集控制儀器和系統(tǒng)。


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