LabVIEW是美国国家仪器公司(National Instruments,NI)开 发的基于图形编译语言( G 语言) 的实验室虚拟仪器集成环境 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench),

LabVIEW有大量数据采集方面的函数,方便开发者开发[1]。NI公司 在做软件的同时也销售自己的数据采集板卡,但NI公司生产的数据 采集卡价格较高,对于中小型项目,显然无法承受。而普通数据采集 卡在使用方面尽管没有像NI数据卡那样方便,但大多数数据采集卡 都自带LabVIEW库函数,由于这些库函数的存在,对于程序开发人 员,无需去开发底层函数,而且使用方便。本测试系统采用了恒凯科技 公司生产的USB_DAQV1.2数据采集卡。该数据采集卡不仅提供了VC++、 VB等库函数,也提供了LabVIEW库函数[2-3]。

本测试系统由伺服电机、伺服驱动器、工控机、数据采集卡等其 他相关元件组成,该测试系统的组成结构如图1。

从该结构图中可以看到,该测试系统主要由安装有上位机软件 的工控机、负责电机运动的控制器、负责数据采集的USB_DAQ V1.2数据采 集卡、以及研究对象伺服驱动器与伺服电机。整个控制系统的执行 顺序为:控制器发送相应的指令给伺服驱动器,伺服驱动器带动伺 服电机运动,伺服驱动器上有相应的I/O输出口,这些I/O输出口可以输出相应的速度、电流等模拟量,将这些模拟量接入USB_DAQ V1.2相应 的数据采集卡模拟量输入接口上,在上位机中编写相应的LabVIEW 程序,通过波形图显示窗口可以实时显示电机的速度、电流,通过这 种实时显示,可以了解电机的工作特性,为控制系统的改进提供相 应的依据。

1 硬件的接入

由于伺服驱动器工作时的特殊性,本测试系统所测试的信号由 伺服驱动器相应的I/O口输出。该测试系统采用的是松下伺服驱动 器,相应的设置请参考伺服驱动器使用手册,通过对相应I/O的设 置,可以将伺服驱动器相应的I/O连线采用了双绞屏蔽电缆及差分 式输入方法,PC输出口设置为速度、电流的输出。对于差分输入,AI0 与AI8、AI1与AI9构成一组,剩下的依此类推。屏蔽线与AGND相连 接。

2 软件的编写

在安装好USB_DAQ V1.2数据采集卡后,还需要安装USB_DAQ V1.2数据采集 卡驱动,根据电脑所安装系统的不同,选择不同版本的驱动进行安 装。在硬件接好、驱动安装成功的前提下,可以进行上位机软件的编 写。 在上位机软件的编写过程中,依据非空查询方式进行数据采 集,非空查询方式采集数据流程图如图3所示。

3 该测试系统在某旋转台的应用

随着工业的发展,旋转台在工业应用中越来越普遍,然而旋转 台在工作过程中, 对电机的精度及电机的相关的性能要求较为严 格,一旦某个工位出现问题,会影响到整个生产线的工作,因此,使 用者常常需要知道旋转台电机的相应的工作参数,这样更好的了解 旋转台的工作特性。

3.1 数据处理

在所接收的数据中,考虑到在板卡工作过程中可能会受到外界 干扰而出现歧义值,除了硬件上采用带屏蔽线缆,接法上采用抗干 扰性强的差分式输入,在软件使用方面采用了中值滤波.LabVIEW 中值滤波的思想为

yi = med(Ji),i = 0,1,2,K , n -1. i y : 表示输出序列滤波后的 x ; n : 表示输入序

列 x 中元素的数量; i J : 表示以输入序列 x中以第i 个元素为中心的子集,以及 x

范围外等于零的索引元素。其中: i { i rl i rl J x x = - - + , , 1 i i i k x x x - + , , , , , 1 1 k, xi+rr-1, xi+rr},rl : 表示滤波器的左秩;rr : 表示滤波器的右秩;考虑到数据的转换及抗干扰性,最终编

写的LabVIEW数据处理程序如图4所示。

3.2 用户程序的编写综合数据采集卡采集数据的方式,以及在采集数据过程中所进行的数据处理,最终编写的总的测试程序

4 结语

本测试系统应用LabVIEW于普通数据采集卡相结合的方式进行电机相关参数的设置, 由于LabVIEW为典型的图形化编程语言,缩短了上位机开发周期,而普通数据采集卡提供的LabVIEW库函数实现了与LabVIEW的无缝连接,降低了项目研发成本。同时应用LabVIEW提供的数据处理函数,对采集回的数据直接调用相应的函数,为开发人员提供了方便,省去了开发人员对经典算法的编写。实践表明,该测试系统简单,操作方便,运行可靠。