基于虛擬儀器的車速表檢驗臺自動化檢定系統

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場檢定，提高檢測效率和準確性，研制開發一套基于虛擬儀器技術的自動化檢定系統。該系統硬件部分主要由激光光電開關、數據采集卡和上位機PC構成，上位機軟件基于LabVIEW平臺開發，系統實現了參數設置、指令發送、過程監控、數據顯示以及測量報告輸出等功能。

關鍵詞：虛擬儀器;LabVIEW;車速表;計量檢定;轉速測量;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備。

根據JJG 909-2009《滾筒式車速表檢驗臺檢定規程》規定，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入車速檢驗臺，使機動車驅動輪置于前后滾筒之間，并與前后滾筒可靠地接觸，驅動車速檢驗臺滾筒使其穩速旋轉。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速表（或測速儀）示值。顯然，滾筒轉速的測量是檢定方法中的關鍵步驟。在現行檢定方法中，往往使用單獨的轉速表，整個檢定過程/裝置整體性較差、智能化程度低。因此，有必要研發針對滾筒式車速表檢驗臺的智能化檢定系統。

針對上述要求，本文研制開發了基于虛擬儀器技術的車速表檢驗臺自動化檢定系統。該系統由光電開關觸發產生電信號，經由數據采集卡采集，最終在上位機軟件上處理并輸出相應格式的電子原始記錄文件。

1 系統設計及硬件配置

系統硬件主要包括激光光電開關、數據采集卡以及上位機PC。系統運行流程如圖1所示。

其中，激光光電開關負責將轉速信息轉換為電信號，并對其進行適當調理。該光電開關采用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，可直接與后續數據采集卡進行連接。激光光電開關的光束集中，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TLL引腳持續輸出高電平;當接收到反射信號時，輸出低電平。光電開關測量轉速的輸出信號示意如圖2所示。

數據采集卡選型時兼顧車速表檢驗臺現場檢定的便攜性以及測速系統的可擴展性，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設備，可同時雙向傳輸模擬、數字和計時/計數器數據。在本文系統中，使用板卡中的引腳32（GND）、引腳77（板卡內置計時器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的電源、地連接，引腳77與光電開關的輸出信號相連。

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

2 上位機軟件

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

主界面程序提供整個系統的UI界面，硬件參數配置模塊主要負責數據采集卡的硬件配置，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、設備名稱、制造商、型號規格、檢定日期、檢定地點、環境溫度、環境濕度等。

轉速測量模塊是軟件系統的核心部分，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，示值也可根據規程預置。車速臺滾筒旋轉時，軟件實時顯示轉速并換算為速度，點擊按鈕用以記錄當前速度值。完成三組測量點后，數據將被保存以供后續生成原始記錄調用。

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

3 結 語

本文研制開發的虛擬儀器自動化檢定系統滿足了車速表檢驗臺的現場檢定需求，通過激光光電開關將轉速信息轉換為電信號，再經數據采集卡以及上位機軟件實現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據準確性。

圖5 上位機軟件界面

參 考 文 獻

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