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基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集方法技术

技术编号:20361630 阅读:221 留言:0更新日期:2019-02-16 15:59
本发明专利技术公开一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法。所述方法包括硬件结构和软件模块;所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成;所述软件模块基于LabVIEW平台开发,通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描,同时实现电信号的采集;所述软件模块由控制面板和显示面板组成,控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块,显示面板包括二维实时信号显示模块、实时信号显示模块和信号位置显示模块。所述方法能够实现X轴电机和Y轴电机的单独以及联合控制并设置信号高精度采集间距,快速准确定位信号采集点,有效提高了信号采集的效率和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法
本专利技术属于自动控制和信号采集存储
,具体涉及一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法。
技术介绍
在信号采集技术中,利用控制系统对时变信号进行实时采集和存储是极其重要的。基于LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)图形化编程语言进行操作平台设计,相比于其他编程语言编程界面直观易懂,用户界面友好。相对于其他控制电机的形式例如单片机等等需要有专门的编程知识,专业门槛较高,LabVIEW的操作界面更加简洁,可视化的编程语言便于理解和操控。已申请的专利中缺少电机的协同运动与运动过程中信号的收集的联合。例如在2015年12月大连理工大学贾振元等申请的专利“一种基于LabVIEW的多电机控制系统”中,该方法实现了对多台电机的快速稳定控制,但该方法实现过程较复杂且无法满足在运动过程中同时进行信号采集的要求。对运动过程中的信号分析是信号采集储存领域符合生产的实际需求。因此,需要一种新的方法解决多电机快速稳定控制协同信号采集的问题。LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器(NI)公司研制开发,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是:其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。LabVIEW软件是NI设计平台的核心,也是开发测量或控制系统的理想选择。LabVIEW开发环境集成了工程师和科学家快速构建各种应用所需的所有工具,旨在帮助工程师和科学家解决问题、提高生产力和不断创新。与C和BASIC一样,LabVIEW也是通用的编程系统,有一个能用于完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储,等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具,如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子VI(VirtualInstrument,虚拟仪器))的结果、单步执行等等,便于程序的调试。LabVIEW是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序,而LabVIEW则采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。VI指虚拟仪器,是LabVIEW的程序模块。LabVIEW提供很多外观与传统仪器(如示波器、万用表)类似的控件,可用来方便地创建用户界面。用户界面在LabVIEW中被称为前面板。使用图标和连线,可以通过编程对前面板上的对象进行控制。这就是图形化源代码,又称G代码。LabVIEW的图形化源代码在某种程度上类似于流程图,因此又被称作程序框图代码。LabVIEW的特点是:尽可能采用通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件;可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能更强的仪器;用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。LabVIEW广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受,视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器,其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言,又称为“G”语言。使用这种语言编程时,基本上不写程序代码,取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念,因此,LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力,提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时,可以大大提高工作效率。利用LabVIEW,可产生独立运行的可执行文件,它是一个真正的32位/64位编译器。像许多重要的软件一样,LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。它主要的方便就是,在同一个硬件的情况下,通过改变软件,就可以实现不同的仪器仪表的功能。
技术实现思路
为了解决现有的时变信号实时采集和存储方法中存在的实时性不强和准确性不高的问题,本专利技术提供一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,所述方法构建一套通过单维电机组合实现二维扫描的控制系统与同时进行信号采集的信号存储系统,所述方法能够实现X轴电机和Y轴电机的单独以及联合控制并设置信号高精度采集间距,快速准确定位信号采集点,有效提高了信号采集的效率和稳定性。为实现上述目标,本专利技术采用以下技术方案:一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,所述方法包括硬件结构和软件模块。所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成;所述板载数据采集卡、信号放大器和超声传感器三者顺次相连,所述超声传感器经信号放大器后与板载数据采集卡相连进行数据采集、模数转换以及数据储存;所述板载数据采集卡安装于所述工作站主板之中。所述软件部分基于LabVIEW平台开发,通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描,同时实现点源信号的采集;所述软件部分由控制面板和显示面板组成。控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块,显示面板包括二维实时信号显示模块IV、实时信号显示模块V和信号位置显示模块VI。本专利技术所要解决的问题是构建一套单维电机组合实现二维扫描的控制系统与同时进行信号采集的信号存储系统。控制系统由软件部分和硬件部分组成,软件部分基于LabVIEW图形化编程平台编写的控制程序和系统操作界面,利用该控制程序实现2台步进电机进行X轴与Y轴的高精度二维栅扫描,使与之相结合的信号采集装置能够快速稳定的进行点对点采集信号,同时配合板载多通道数据采集卡进行数据获取、传输和储存。此外,该控制系统能够实现X轴和Y轴的电机的单独以及联合控制并设置信号高精度采集间距,快速准确定位信号采集点,有效提高了信号采集的效率和稳定性。所述软件部分由控制面板和显示面板组成。控制面板包括位置调节模块I,参数设置模块II,信号采集模块III;显示面板包括二维实时信号显示模块IV,实时信号显示模块V,信号位置显示模块VI。所述位置调节模块I可对每个步进电机单独调节,包括X轴电机距离调节,Y轴电机距离调节以及二维电机同步调节;同时还可以设定初始位置点,便于两轴电机在未扫描期间复原。所述位置调节模块包含以下结构和操作步骤:串口序列选择窗口、X轴和Y轴电机位置调节输入和位置调节确定按钮;一般操作步骤:首先于串口序列选择窗口选择电机与工作站对应连接串口,以实现串口初始化、串口读写和关闭串口等串口通信功能,完成串口通信后在X轴和Y轴电机位置调节串口输入以毫米为单位的电机位移距离,勾选对应轴的选择方框后,点击位置调节确定按钮可实现一维或二维的空间位置调节。所述参数设置模块II用来设置电机二维运行X轴和Y轴区域大小,栅扫描间距和本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于:所述方法包括硬件结构和软件模块;所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成;所述板载数据采集卡、信号放大器和超声传感器三者顺次相连,所述超声传感器经信号放大器后与所述板载数据采集卡相连进行数据采集、模数转换以及数据储存;所述板载数据采集卡安装于所述工作站主板之中;所述软件部分基于LabVIEW平台开发,通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描,同时实现电信号的采集;所述软件部分由控制面板和显示面板组成,控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块,显示面板包括二维实时信号显示模块、实时信号显示模块和信号位置显示模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于:所述方法包括硬件结构和软件模块;所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成;所述板载数据采集卡、信号放大器和超声传感器三者顺次相连,所述超声传感器经信号放大器后与所述板载数据采集卡相连进行数据采集、模数转换以及数据储存;所述板载数据采集卡安装于所述工作站主板之中;所述软件部分基于LabVIEW平台开发,通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描,同时实现电信号的采集;所述软件部分由控制面板和显示面板组成,控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块,显示面板包括二维实时信号显示模块、实时信号显示模块和信号位置显示模块。2.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于:所述软件部分为基于LabVIEW图形化编程平台编写的控制程序和系统操作界面,利用该控制程序实现2台步进电机进行X轴与Y轴的高精度二维栅扫描,使与之相结合的信号采集装置能够快速稳定的进行点对点采集信号,同时配合板载多通道数据采集卡进行数据获取、传输和储存。3.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于:所述位置调节模块包含以下结构和操作步骤:串口序列选择窗口、X轴和Y轴电机位置调节输入和位置调节确定按钮;操作步骤为:首先于串口序列选择窗口选择电机与工作站对应连接串口,以实现串口初始化、串口读写和关闭串口等串口通信功能,完成串口通信后在X轴和Y轴电机位置调节串口输入以毫米为单位的电机位移距离,勾选对应轴的选择方框后,点击位置调节确定按钮可实现一维或二维的空间位置调节。4.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于:所述参数设置模块包含以下结构和操作步骤:X轴和Y轴扫描长度输入窗口,扫描间距输入窗口,数据存储位置选择窗口和文件命名窗口;操作步骤为:首先确定信号采集范围大小,先后输入以毫米为单位的X轴和Y轴扫描长度,而后确定X轴扫描间距,其中,间距设置越小表示信号采集越精细,相应采集循环次数越多,完成一次采集时间越长,输入的扫描间距参数随实际情况进行设定;最后,对预采集数据文件命名和储存位置进行设置。5.根据权利要求1所述的一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法,其特征在于,所述信号采集模块包含以下结构和操作步骤:采样率,采样长度,时钟模式,触发超时,采集模式,触发等待,采样深度,触发延时等输入或选择窗口;操作步骤为:由信号的...

【专利技术属性】
技术研发人员:聂立铭张锦德段飞吴志友
申请(专利权)人:厦门大学
类型:发明
国别省市:福建,35

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