基于Labview的虚拟仪器在转动关节标定系统中的应用

　　在现有的类减速器的标定系统中，由于用到的各设备各有自身的控制系统和显示方式，标定过程中操作比较繁琐，并且数据很难系统化，不利于分析、整理。购买整套的标定设备价格又很昂贵。因此在我们的模块化关节的标定方案中准备采用基于Labview 的实现方式。统一采集各设备的输入和输出信号，通过相应的条理电路，再通过 RS-232 与上位机中的 Labview 进行通讯。

　　Labview 是一种用图表代码来代替编程语言创建应用程序的开发工具。充分利用了 PC 价格便宜(相对于其他测控仪器)、功能强大的特点。使用图形语言(G 语言)、图标和连线代替文本的形式编写程序。其最大的优点是编程简单，界面友好、可以很方便的把实验数据以图表的形式呈现来。其与外围调理电路可以方便的通过数据采集卡或者RS-232 串口等进行通讯。

　　1 Labview 在关节模块标定系统中的应用

　　1.1 关节标定台的结构

　　标定台的结构如下图 1 所示，关节、扭矩测试仪、磁粉制动器之间以弹性联轴器相连，联轴器之间又加以支撑座，可以减小由于安装的同轴度误差使标定过程中产生的冲击、振动对设备造成损害。

　　1.2 测试原理

　　在关节转动的情况下，增大磁粉制动器的电流，产生负载扭矩(相对于关节)，通过扭矩测试仪可以检测负载扭矩的大小。控制电路通过光电编码器的脉冲频率和数值可以检测出关节的转角和转速。所有的关节电压、电流、转速、转角、扭矩等信号经过调理电路转换后，通过 RS-232 串口传送到上位机，然后在 labview 中进行数据处理。

　　1.3 Labview 与 RS-232 的接口

　　RS-232 总线是早期采用的通用串行总线。将带有 RS-232 串口总线接口设备通过 RS-232 串口总线与 PC 计算机组成虚拟仪器系统，目前仍是虚拟仪器的构成方式之一。

　　由串口总线组成的虚拟仪器测试系统，其 I/O接口设备就是带有 RS-232 接口的测试仪器，在本例中指各种设备及 DSP 调理电路，可以直接和计算机上的川口相连。如果计算机串口已被其它资源占用，则需要在计算机的PCI或ISA槽中插入一块串口卡。对串口的操作需以下三步：

　　(1)串口初始化 串口初始化需调用 Serial PortInit.vi 图标。涉及到输入、输出端口参数设置。

　　(2)对串口进行读操作 输入端口参数设置：port number、requested byte count。输出端口参数设置：string read、error code。

　　(3)对串口进行写操作 输入端口参数设置：port number、string to write、error。

　　1.4 测试项目举例

　　以转速—扭矩特性测试为例，说明光电码盘脉冲信号和扭矩测试仪的频率信号的采集、处理过程。图 2 中，TI的 DSP 芯片 Tms320LF2407A是伺服运动控制器的核心芯片，光电码盘和扭矩测试仪的频率信号均可通过正交编码脉冲电路引脚输入 DSP，经 DSP 转换后的信号，通过 RS-232 串口与PC 机中的 Labview 进行通讯。Labview 可以作为接受端，即采集和处理输入的信号，也可以作为发送端：与关节控制电路通讯，调节关节的转速;通过 DSP 控制磁粉制动器的电流，从而调节制动力矩。通过改变前面板中磁粉制动器制动力矩(实际是改变激磁电流)的大小，就可以实现磁粉制动器制动力矩的改变(图 3 为转速—扭矩特性曲线)，并通过扭矩测试仪进行实时显示。在程序中以数组的形式并按力矩从大到小的顺序记录转速、力矩值，最终以图形的形式在前面板中直观的显示。如果配以微型打印机就可以直接现场打印出所需数据。也可以以文本形式在 PC 机中存储数据，以便离线分析和调用。