張聰 袁雪松 吳湘

摘 要：為便于對滾筒式車速表檢驗臺進行現(xiàn)場檢定，提高檢測效率和準確性，研制開發(fā)一套基于虛擬儀器技術(shù)的自動化檢定系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件部分主要由激光光電開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡和上位機PC構(gòu)成，上位機軟件基于LabVIEW平臺開發(fā)，系統(tǒng)實現(xiàn)了參數(shù)設(shè)置、指令發(fā)送、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)顯示以及測量報告輸出等功能。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;車速表;計量檢定;轉(zhuǎn)速測量;自動化;

中圖分類號：TP21文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）10-00-02

0 引 言

滾筒式機動車車速表檢驗臺是一種以滾筒模擬路面，利用車輪與滾筒在無相對滑移時線速度一致的原理，通過與滾筒同步的轉(zhuǎn)速傳感器測量機動車車速，并與機動車車速表指示值進行比較的設(shè)備。

根據(jù)JJG 909-2009《滾筒式車速表檢驗臺檢定規(guī)程》規(guī)定，在對滾筒式車速表檢驗臺進行檢定時，需要將機動車緩慢地駛?cè)胲囁贆z驗臺，使機動車驅(qū)動輪置于前后滾筒之間，并與前后滾筒可靠地接觸，驅(qū)動車速檢驗臺滾筒使其穩(wěn)速旋轉(zhuǎn)。當車速檢驗臺示值在30 km/h，40 km/h，60 km/h時，分別記錄車速檢驗臺顯示儀表示值和轉(zhuǎn)速表（或測速儀）示值。顯然，滾筒轉(zhuǎn)速的測量是檢定方法中的關(guān)鍵步驟。在現(xiàn)行檢定方法中，往往使用單獨的轉(zhuǎn)速表，整個檢定過程/裝置整體性較差、智能化程度低。因此，有必要研發(fā)針對滾筒式車速表檢驗臺的智能化檢定系統(tǒng)。

針對上述要求，本文研制開發(fā)了基于虛擬儀器技術(shù)的車速表檢驗臺自動化檢定系統(tǒng)。該系統(tǒng)由光電開關(guān)觸發(fā)產(chǎn)生電信號，經(jīng)由數(shù)據(jù)采集卡采集，最終在上位機軟件上處理并輸出相應(yīng)格式的電子原始記錄文件。

1 系統(tǒng)設(shè)計及硬件配置

系統(tǒng)硬件主要包括激光光電開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡以及上位機PC。系統(tǒng)運行流程如圖1所示。

其中，激光光電開關(guān)負責將轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電信號，并對其進行適當調(diào)理。該光電開關(guān)采用4芯航空插頭，包含NC（空）、VCC（5 V電源）、GND（地）和TTL（信號輸出）4個引腳，可直接與后續(xù)數(shù)據(jù)采集卡進行連接。激光光電開關(guān)的光束集中，可測距離達到米量級，提高了測量的方便性。當未接收到反射光時，光電開關(guān)TLL引腳持續(xù)輸出高電平;當接收到反射信號時，輸出低電平。光電開關(guān)測量轉(zhuǎn)速的輸出信號示意如圖2所示。

數(shù)據(jù)采集卡選型時兼顧車速表檢驗臺現(xiàn)場檢定的便攜性以及測速系統(tǒng)的可擴展性，最終選擇NI公司USB-6341型板卡。該板卡是基于USB接口的NI X系列多功能DAQ設(shè)備，可同時雙向傳輸模擬、數(shù)字和計時/計數(shù)器數(shù)據(jù)。在本文系統(tǒng)中，使用板卡中的引腳32（GND）、引腳77（板卡內(nèi)置計時器1的信號輸入）以及引腳96（5 V電源）。引腳96、引腳32分別與激光光電開關(guān)的電源、地連接，引腳77與光電開關(guān)的輸出信號相連。

上位機PC采用一款Windows平臺的平板電腦，整個系統(tǒng)比較輕便，其硬件組成如圖3所示。

2 上位機軟件

系統(tǒng)上位機軟件基于LabVIEW平臺開發(fā)，采用基于“隊列”的模塊化設(shè)計思路，基本框圖如圖4所示。

主界面程序提供整個系統(tǒng)的UI界面，硬件參數(shù)配置模塊主要負責數(shù)據(jù)采集卡的硬件配置，可對普通用戶屏蔽。

基本信息模塊提供原始記錄基本信息的輸入界面，包括送檢單位、設(shè)備名稱、制造商、型號規(guī)格、檢定日期、檢定地點、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等。

轉(zhuǎn)速測量模塊是軟件系統(tǒng)的核心部分，首先需要手動輸入滾筒直徑的測量值，確認后開始測量轉(zhuǎn)速。檢定人員將零值誤差、零點漂移以及示值手動輸入到軟件中，示值也可根據(jù)規(guī)程預(yù)置。車速臺滾筒旋轉(zhuǎn)時，軟件實時顯示轉(zhuǎn)速并換算為速度，點擊按鈕用以記錄當前速度值。完成三組測量點后，數(shù)據(jù)將被保存以供后續(xù)生成原始記錄調(diào)用。

生成原始記錄模塊則根據(jù)前述步驟存儲的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的誤差計算，并以Excel文件形式輸出符合規(guī)程要求的電子原始記錄。上位機軟件界面如圖5所示。

3 結(jié) 語

本文研制開發(fā)的虛擬儀器自動化檢定系統(tǒng)滿足了車速表檢驗臺的現(xiàn)場檢定需求，通過激光光電開關(guān)將轉(zhuǎn)速信息轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡以及上位機軟件實現(xiàn)自動化檢定和原始記錄自動生成等，提高了檢定工作的效率與數(shù)據(jù)準確性。

圖5 上位機軟件界面

參 考 文 獻

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