基于LabVIEW的光柵測量系統設計
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LabVIEW前面板如圖5所示，給出了上位機LabVIEW控制平臺的蝸桿副快速檢測平臺。采用模塊化設計思想，系統主要由串口配置與控制模塊、數據讀取與轉換模塊、數據顯示、統計與存儲模塊等組成。用戶無需了解模塊內部的程序框圖便可直接通過鼠標在界面上操作，實現上位機數據采集、處理、顯示、報警、控制等功能。
(1)串口配置與控制模塊
為了保證計算機與單片機能串口通信，首先應進行串口初始化。根據單片機串口設定方式，在程序框圖設置VISA資源名稱為COM1，波特率為9 600，數據位為8，停止位為1，無奇偶校驗位和流控制。這些初始設定都可以在前面板的相應輸入控件中加以更改。在VISA標準串口函數庫里面提供的節點不僅可以實現串口初始化配置，還可以對緩沖區數據進行讀寫控制。另外，在程序框圖中所有的功能子模塊都需要在while循環內，同時用前面板的布爾值丌關控制循環命令條件端子。
(2)數據讀取與轉換模塊
圖6給出了數據讀取與轉換模塊程序框圖。框圖中，VISA Reed節點用于讀取指定數量的字節。Bytcs at Port節點是VISA串口字節數，用于判斷瀆取數據是否滿足4個字節，如果為真即滿足條件，則進入數據讀取模塊，串口字節數清空；正確讀取的4個字節巾前2個字節為蝸輪角度值，后2個字節為傳動蝸桿中心距數據。由于讀串口節點只能讀取字符串，所以需要進行正確的字符串與數字之間的轉換，方便后續的數據顯示與統計分析。本文引用地址：http://www.104case.com/article/193949.htm
根據模塊化設計思想，系統設計了一個處理數據轉換功能的子VI模塊。其作用是將存放串口讀取數據的數組送入處理數據轉換VI模塊，并根據事先設定好的控制參數，得到轉換后的角度和傳動中心距偏差數據，分別保存于X-Y軸坐標數組，便于后續顯示。該轉換模塊中利用LabVIEW所特有的公式節點，直接輸入條件判斷公式和有關端子，而不用創建復雜的框圖節點，實現了對兩路數據不同類型的換算和轉換。另外，輸出的角度值可以用來指示當前蝸輪是正轉還是反轉，而輸出的傳動中心距偏差值可以用來指示蝸桿目前狀態。控制參數正確設置對系統設計是極為重要的。
角編碼器和光柵尺的光柵線數分別決定了其所能分辨的最小角度和傳動中心距長度，而理論中心距是檢測蝸桿的理想參數，它與精度等級共同決定了傳動中心距的極限偏差值，通過現行機械設計手冊查找得出。在本設計中，提供的光柵尺測量精度為0．01 mm，選用的精度等級不能過高。從設計中選用的第9等級精度可知，待檢測蝸輪副實際中心距偏差值不能超過60 mm，一旦超過設定的測量范圍將會報警提示，并顯示蝸桿質量不正常。
(3)數據顯示、統計與存儲模塊
LabVIEW是號為測量、分析數據并提交結果而設計的，其強大的圖表和圖形組件體現出極大的優勢。由于坐標圖不同于簡單的波形圖，其可以有不同類型的數據輸入，因此不能簡單互連，故坐標圖需要將X數組和Y數組分別轉換成動態數據類型后綁定為一個簇連接到坐標圖中。本設計在前面板的控件選項卡中找到Express類，Express函數不同于一般的LabVIEW函數，其可以被視為通用編程問題的解決方案庫。在前面板合適位置放置Express；XY坐標圖后，其在程序框圖中自動地“在幕后”產生了對應圖標，只需要將創建XY圖標的兩個輸入端子直接與來自按名稱釋放簇中X軸和Y軸坐標數組兩端子分別相連，便會自動匹配數據輸入格式。不僅如此，測量文件的快速寫入也是通過函數面板中Write To Measurement File Express VI加以配置，指定如何格式化文件以及保存數據內容。通過在前面板設置數據保存開關，便可以靈活記錄和實時訪問已測量過的數據值。
結語
本文以單片機STC89C55為數據采集核心硬件，NI公司的LabVIEW為上位機支持軟件，完成數據實時采集系統設計和對普通圓柱蝸桿的質量快速檢測。采用LabVIEW程序設計多路數據實時采集與分析，編程者不需要深究相關硬件的專業知識，也不需要考慮復雜的專門的驅動程序編寫，只需合理使用LabVIEW提供的控件和函數。實踐表明，該系統縮短了開發周期，并且具有硬件電路設計簡單、實時性好、測試穩定、功能可擴展的特點。
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