虛擬儀器是現(xiàn)代計算機技術(shù)、儀器儀表技術(shù)及現(xiàn)代計算機輔助測試(CAT)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，廣泛應用于數(shù)據(jù)采集和自動測試領(lǐng)域。

Lab VIEW是一種基于圖形程序的虛擬儀器編程語言，Lab VIEW程序稱為虛擬儀器程序(簡稱VI)。Lab VIEW按照模塊化編程思想，將一些特定的測試任務，建立成一系列的VI，然后通過這些VI的組合來構(gòu)成各種復雜的、功能強大的測試系統(tǒng)。Lab VIEW除了帶有各種基本的VI庫(GP-IB、VISA、VXI和串行接口儀器的驅(qū)動程序等)和功能超強且龐大的分析函數(shù)庫外，還可以通過調(diào)用外部代碼實現(xiàn)Lab VIEW比較復雜的接口功能，其中就包括動態(tài)鏈接庫調(diào)用機制。

動態(tài)鏈接庫可采用VB、VC++6.0等高級語言開發(fā)，VC++6.0編制動態(tài)鏈接庫，首先由AppWizard生成DLL框架，用戶自己鍵入實現(xiàn)各種功能的代碼。DLL需要h函數(shù)聲明文件、C源文件及def定義文件。h文件的作用是聲明DLL要實現(xiàn)的函數(shù)原型，供DLL編譯使用，同時還提供應用程序編譯使用。C文件是實現(xiàn)具體文件的源文件，它有一個入口點函數(shù)，在DLL被初次調(diào)用時運行，完成初始化工作。def文件是DLL項目中比較特殊的文件，用于定義該DLL項目將輸出的函數(shù)，只有def文件列出的函數(shù)才能被應用函數(shù)調(diào)用，函數(shù)名列在該文件EXPORTS的關(guān)鍵字下。

多滾輪法大直徑測量的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

多滾輪法大直徑測量原理結(jié)構(gòu)
滾輪法大直徑測量原理結(jié)構(gòu)主要有被測大軸、滾輪、圓光柵、信號調(diào)理與接口、計數(shù)器及大軸轉(zhuǎn)數(shù)測量標記組成。大軸直徑計算公式為
D=α*d/2τN
其中，D為被測大軸直徑；d為滾輪直徑；α為滾輪轉(zhuǎn)動角度；N為大軸轉(zhuǎn)動周數(shù)。滾輪采用特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以減小測量過程中打滑發(fā)生的幾率。同時通過3個滾輪的冗余測量信號，可辯識出測量過程中的“打滑發(fā)生段”，并在進行三滾輪信號合成時，采用有效的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，進一步將“打滑段”的信號剔除。通過對接觸壓力大小與滾輪直徑變化的關(guān)系作精確標定，測量時根據(jù)擬合數(shù)學模型對滾輪變形作適時修正，以消除或減小滾輪變形引起的測量誤差。為減小溫度場不均勻或變化所導致的測量誤差，在工件表面布置多個溫度傳感器，用以監(jiān)測工件是否進入恒溫狀態(tài)及工件溫度的變化和分布情況，以便對該溫度場引起的大直徑尺寸變化進行修正。用微位移傳感器測量大軸表面形狀誤差，分離出各次諧波，用以修正測得直徑，減小形狀誤差的影響。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成
多滾輪法大直徑測量系統(tǒng)采用的傳感器種類和數(shù)目均較多，多參數(shù)的測量和控制由虛擬儀器測量系統(tǒng)實現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所。

圖1　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)框圖

光柵數(shù)據(jù)采集硬件主要由RENISHAW公司的RESR20圓光柵編碼器和FAGOR公司的DRO板組成，RESR20圓光柵編碼器的角分辨力可達0.01″，分度不確定度為0.5″。RGH20讀數(shù)頭輸出4路信號，DRO板對這4路信號進行細分后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入計算機，完成對圓光柵信號的數(shù)據(jù)采集。光電傳感器的信號由6071E板(該板為NI公司的多功能數(shù)據(jù)采集板，具有模擬量、數(shù)字量采集單元，該板同時用于位移、壓力等信號的采集)上的計數(shù)器送入計算機，作為數(shù)據(jù)采集的觸發(fā)信號。同時為減小數(shù)據(jù)采集啟停引起的誤差，通常在大軸轉(zhuǎn)動數(shù)周過程中采集光柵信號。在編制采集軟件時設(shè)置大軸轉(zhuǎn)動周數(shù)單元，當大軸轉(zhuǎn)動且計數(shù)標記通過光電傳感器時，計算機開始采集數(shù)據(jù)，當大軸轉(zhuǎn)動周數(shù)達到預設(shè)值時，停止數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計

6071E多功能采集卡自身帶有適用于LabVIEW環(huán)境的驅(qū)動程序，直接進行設(shè)置即可。DRO板必須用VC++編程調(diào)用其動態(tài)鏈接庫進行初始化，然后將VC++的調(diào)用生成動態(tài)鏈接庫，由Lab2VIEW調(diào)用完成對DRO板的初始化，參數(shù)的初始化包括滾壓輪標準參數(shù)、測試任務參數(shù)以及其他環(huán)境參數(shù)等。初始化結(jié)束，計算機檢測到觸發(fā)信號后開始數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)采集部分同樣需要用VC++編程調(diào)用DRO板的動態(tài)鏈接庫的庫函數(shù)。圓光柵信號輸入計算機后由軟件進行數(shù)據(jù)的處理和存儲，當大軸轉(zhuǎn)動周數(shù)等于預設(shè)值時，停止采集，一次數(shù)據(jù)采集過程完成。

LabVIEW調(diào)用動態(tài)鏈接庫，使用LabVIEW功能模板中“Advanced”子模板的“調(diào)用庫函數(shù)(Call Library Function)”結(jié)點。實現(xiàn)動態(tài)鏈接庫調(diào)用步驟如下：

(1)在LabVIEW程序建立“調(diào)用庫函數(shù)結(jié)點”。其中“Call Library Function”結(jié)點通過選擇功能模板“Advanced”子模板的“Call Library Function”功能產(chǎn)生。

(2)配置“調(diào)用庫函數(shù)結(jié)點”。雙擊框圖程序窗口的“Call Library Function”結(jié)點，在彈出的對話框中對此“調(diào)用庫函數(shù)結(jié)點”進行配置。其中：在“LibraryNameor Path”項中鍵入結(jié)點所鏈接的DLL文件名，它由c源代碼編譯而來；在“Function Name”項中鍵入結(jié)點相鏈接的DLL文件中函數(shù)的名稱；參數(shù)“returntype”的類型選擇“Void”，并增加所需的其他返回參數(shù)。

(3)編輯c源文件。c源文件包括硬件初始化文件和數(shù)據(jù)采集文件。硬件初始化部分源代碼如下：
//FirstInittheBoardConfigandAxisConfigData
BoardConfig.NumberOfAxes=4；
do
{
　　printf(“Selectsignaltype(0=TTL，1=1Vpp)：”)；
　　signal_type=getch()；
}while((signal_type<‘0’)(signal_type>‘1’))；
signal_type=signal_type-‘0’；
//Enteryourownvalues，theseareonlyasample.
for(i=0；i {
　　AxisConfigData[i].Resolution=0.005；
　　AxisConfigData[i].CountDirection=0；
　　AxisConfigData[i].SignalType=signal_type；
　　AxisConfigData[i].TTLWaveMultiply=0；
　　AxisConfigData[i].SineWaveMultiply=0；
　　AxisConfigData[i].MachineErrorComp=0；
　　AxisConfigData[i].I0Type=0；
　　AxisConfigData[i].EncoderFactor=1000；
　　AxisConfigData[i].EncoderOffset=0；
　　AxisConfigData[i].ExternalMultiply=1；
}
//CallingtoIniBoardfunction.
if(IniBoard(&BoardConfig，&AxisConfigData[0])==0)
{
　　printf(“Errorduringinicialization”)；
　　exit(0)；
}
數(shù)據(jù)采集部分源代碼如下：
//CounterTest
voidCounterTest(void)
{
　　ReadAllCounters(&AxisValuesData)；
Axis_X=AxisValuesData.AxisDisplayValue[0]；
Axis_Y=AxisValuesData.AxisDisplayValue[1]；
Axis_Z=AxisValuesData.AxisDisplayValue[2]；
Axis_W=AxisValuesData.AxisDisplayValue[3]；
printf(“X=%4.4f”，Axis_X)；　　　　　　　//PrintthevalueofAxisX
printf(“Y=%4.4f”，Axis_Y)；
printf(“Z=%4.4f”，Axis_Z)；
printf(“W=%4.4f”，Axis_W)；
printf(“”)；
}

(4)編譯c源代碼。將c源文件編譯成DLL文件，使用VC++6.0完成。

(5)運行VI。運行由上述步驟生成的LabVIEW程序。

結(jié)束語

LabVIEW的外部代碼擴展功能是其重要特點之一，調(diào)用動態(tài)鏈接庫是LabVIEW提供的調(diào)用外部代碼的4種途徑中最通用的一種。可調(diào)用標準共享庫和用戶自定義的庫函數(shù)，對于不附帶LabVIEW驅(qū)動程序的硬件尤其具有使用價值。通過調(diào)用動態(tài)鏈接庫機制可引入C語言的強大功能，確實是一條增強LabVIEW與其它Windows應用程序之間的數(shù)據(jù)共享能力的良好途徑。