基于虚拟仪器技术的收割机制动力及升降速度检测设计

基于虚拟仪器技术的收割机制动力及升降速度检测设计摘要：联合收割机是一种多功能的大型农业装备。但基于当前技术水平，我国联合收割机出厂质量的一致性存在很大的差异。因此开发一个较为精密的的联合收割机出厂质量检测系统对于提高联合收割机工作效率具有相当重要的意义。联合收割机的制动力和升降速度是检测联合收割机质量的重要技术指标和效率指标,其中制动力性能也是收割机安全检测的基本项目之一。因此，本文基于虚拟仪器技术，设计并研制了联合收割机制动力及升降速度检测平台，为联合收割机出厂质量检测提供一个科学有效的方法。本文在分析了车辆出厂质量相关检测项目检测方法的基础上，以我国联合收割机检测的相关标准为依据，分别提出了联合收割机制动力及升降速度等参数的检测法。本文研究制定了联合收割机制动力及升降速度等参数检测台，并利用LabWindows/CVI软件开发平台，开发出相应的软件系统，能够实现对作业平台的计算机控制及相应数据的采集、存储、计算、处理。关键词:制动性能，虚拟仪器技术，升降速度，LabWindows/CVIResearchonbrakingandliftingspeedMeasurementSystemforHarvesterBasedonVirtualInstrumentTechnologyAbstract:Thecombineharvesterisaakindoflarge-scaleagriculturalequipment.Butbasedonthecurrentlevel,thereexistsarelativelylargedifferenceintheconsistencyofthecombineharvesterinChina.Sodevelopingarelativelyhighdegreeautomationoffinalinspectionlineofthecombineharvesterhasimportantpracticalsignificancetoimprovetheoperatingefficiencyoftheharvestingmachine.Thebrakingforceandspeedofthecombineharvesterareimportanttechnicalindicatorsandefficiencyindicatorsintheprocessofdetectingthequalityofthecombineharvester.Andthebrakingforceisoneofthebasicprojectsofharvestersafetytesting.Therefore,Basedonthevirtualinstrumenttechnology,thisarticledesignedanddevelopedajointharvestmechanismofpowerandspeeddetectionplatformthatprovideascientificandeffectivemethodtotestthequalityofthecombineharvester.Byanalyzingthevehiclequalityexaminationmethods,referencetothecombinedetectionnationalstandards,thispaperputforwardtestingmethodformeasurementofthebrakingforceandotherparametersincombineharvester.Inthispaper,wedevelopedandestablishedtheplatformoftestingthebrakingforceandtheliftingspeedofthecombineharvester.Andatthesametime,basedontheLabWindows/CVIplatform,thisarticlealsodevelopedacorrespondingsoftwareplatformthatcancontroltheoperationplatformandaccomplishthedatacollectingstoring,transmittingandprocessing.keywords:braking，virtualinstrumenttechnology，liftingspeed，LabWindows/CVI目录1绪论.11.1引言.11.2研究的目的和意义.11.3国内外研究现状.21.4研究目标及内容.31.5本章小结.42虚拟仪器检测系统设计.52.1虚拟仪器系统简介.52.2虚拟仪器的特点.52.3软件平台的选择.62.4本章小结.73联合收割机制动力检测台设计.83.1制动力检测的意义.83.2车辆制动力检测的方法分析.83.2.1反力式滚筒试验台.83.2.2平板式试验台.93.2.3路试法.103.3联合收割机制动力检测台硬件设计.103.3.1基本原理及工作流程.103.3.2结构组成.113.3.3制动力的力学分析.153.4联合收割机制动力检测软件设计.173.4.1软件总体方案设计.173.4.2软件功能分析.193.4.3相关程序介绍.203.5本章小结.234联合收割机升降速度检测.244.1升降速度检测的意义.244.2升降速度检测的方法研究.244.2.1传统检测方法.244.2.2接触式检测法.244.2.3固定式检测法.254.2.4其他检测方法.254.3联合收割机升降速度检测台硬件设计.254.4联合收割机升降速度检测台软件设计.274.4.1软件总体方案设计.274.4.2软件功能分析.284.4.3相关软件介绍.284.5本章小结.305结论和建议.315.1结论.315.2建议.31参考文献.32致谢.3401绪论1.1引言随着科技的进步，我国的机械化水平得到了显著提高，人们对机械产品的依赖也越来越强。联合收割机就是现代化农业机械的一种，它集收割，脱粒等多种功能于一身，极大地减轻了劳动力，械越来越受到人们的欢迎。其性能检测已经成为联合收割机安全运行的重要保障，不仅受到使用者的高度重视，也逐渐受到车辆管理部门，联合收割机生产企业及其销售，维修企业的重视。如果我们可以研制出一套科学有效的联合收割机出厂质量终检系统，不但可以提高农作物的收获率，从而提高农民朋友的经济收入，而且对操作人员的人生安全和联合收割机的工作效率都有极大的帮助。本课题主要是对联合收割机制动力及升降速度进行检测。台试法和路试法是较为常见的俩种制动力检测方法。路试法检测收割机制动性能是在露天的场地中进行的，受到场地和天气的影响较大，但台试发是在场内进行，且占用空间较小，所以被广泛使用。台试法制动力检测又可以分为平板式制动检测台和反力式滚筒制动检测台俩种。与反力式滚筒制动检测台相比，平板式制动检测台更加接近实际的制动过程。但由于成本更高，占用空间大，行驶初速度不易把握的原因，国内各检测站较多的采用滚筒式制动检测台。所以传统的收割机性能检测设备普遍存在功能扩展性和灵活性差的特点，越来越不能满足现代收割机检测的要求。升降速度作为检测联合收割机工作效率的重要指标，同样受到高度的重视。但由于升降速度检测原理简单，所以检测方法也是多种多样。随着科学和技术的迅速发展，虚拟仪器技术的优势渐渐的展现出来，大有取代传统技术的趋势，是未来发展的重点方向。虚拟仪器将计算机和仪器硬件结合在一起，使他们的功能得到了有效联合，降低了成产成本，增强了检测功能，简化了操作过程。本课题研究的是基于虚拟仪器的联合收割机出厂质量检测系统的部分内容，主要包括制动力及升降速度的检测，研究制定出相应的检测方法，并利用LabWindows/CVI软件开发平台完成相应的软件开发工作。1.2研究的目的和意义联合收割是一种大型的多功能自动化农也机械，具有效率高，成本低，作业质1量优等特点。在农业生产活动中起着相当大的作用，日益受到农民朋友的青睐。我国各种农作物已普遍实现机械化收割，因此对于收获机械的需求量也越来越大。收获机械的应用规模、收获性能、作业质量及自动化程度已成为现代农业的一个重要衡量指标。近几年发展起来一种综合多项学科一体化的车辆检测技术，它可以车辆在不拆卸的情况下。快速，准确地指出其故障所在。国内通过将各个单项的车辆检测设备有机的结合在一起形成一套较为完整的检测系统。但是我国目前还没有一套较为完整的联合收割机出厂质量检测系统。为了提高联合收割机的出厂质量，因此本课题进行了这方面的研究工作，目的是联合收割机质量检测提供科学的试验平台，并且为收获机械性能检测提供一套高效的出厂终检系统。制动力和升降速度是检测联合收割机质量的重要技术指标和效率指标,其中制动力性能也是收割机安全检测的基本项目之一。目前，我国各种农作物的机械自动化收割已经较为普及，因此人们对这些机械设备的需求量将会越来越大。而且这些机械设备的工作效率，自动化程度，作业质量已经成为衡量一个国家机械化水平的重要指标。但是目前我国还没有一套较为完整的联合收割机出厂质量检测系统，势必会影响联合收割机的出厂质量。所以对于联合收割机出厂质量的研究具有相当重要的意义，他不仅有效的提高了联合收割机的质量，使更多农民朋友可以放心使用，同时也为我国全面实现机械化奠定了坚实的基础。1.3国内外研究现状联合收割机是农作物收获环节不可缺少的重要机械，近几年来取得了快速发展，但整体来说我国的联合收割机技术换处于较低水平，和国外同类型产品相比有很大的差距，严重影响了农作物的收割质量。目前我国还没有一套较为完成的联合收割机出厂质量检测系统，很多检测工序都是有人工完成的，缺少自动化的，现代化的检测仪器。相比之下，我国在汽车质量检测方面要完善很多。由于测试人员的经验程度大相近庭，所以对联合收割机性能的检测有很大的影响，但国内相关的研究工作，大部分还停留在试验阶段，不能真正的运用到实际当中。关于联合收割机制动力检测，目前国内使用较多的有俩种：一种是滚筒反力式2制动检测台；另一种是平板式制动试验台，前者更为广泛使用。相比较，二者从在很多不同之处，平板式制动试验台是一种动态的检测仪，可以同时对收割机的四个车轮进行测试。而滚筒反力式制动检测台是一种静态的检测仪器，检测时不能较为实际的反应制动力的大小，存在一定误差。虽然平板式制动力检测台的检测结果更接近实际，但是它对国内现有水平的检测站来说，仍存在很过不足的地方。因此，滚筒反力式收割机制动检测台在国内仍是发展的主流方向。对于收割机升降速度的检测，由于检测原理简单，所以检测方法多种多样，检测仪器也各有不同。虚拟仪器是第四代测量仪器。首先是美国NI公司由率先开始对虚拟仪器进行研发的，之后又有多家外国公司参与到虚拟仪器的设计研发当中，并去得了很大的成就，虚拟仪器在先进国家已经很普及了。国内对虚拟仪器的研发尚处于起步阶段，随着不断的学习先进国家的技术理念和借鉴国外发达的经验，我们也取得了很大的进步但任需努力去提高。1.4研究目标及内容所设计的联合收割机终检系统是针对大型联合收割机出厂质量检测自动化水平低，许多必检项目难以实现，出厂质量监控困难等问题，根据国家标准要求，通过综合分析，确定联合收割机出厂质量终检参数，并研究相应的各种快速检测方法。针对大型联合收割机终检系统各个检测工位，利用专用的联合收割机出厂质量检测数据采集器，包括模拟量、频率量、脉冲计数、状态量、开关控制和模拟控制等，集成研制各监测工位试验台，完成各工位数据的实时采集和试验台的实时控制。基于虚拟仪器技术，充分发挥计算机的优势，研制联合收割机出厂终检系统，发出控制指令，集中汇总各工位检测数据，评价检测数据，给出联合收割机终检质量报表。其内容包括俩部分：（1）虚拟仪器和LabWindows/CVI软件平台的介绍。（2）是联合收割机制动力检测台以及升降速度检测台的硬件设计根据联合收割机检测的标准，借鉴汽车制动力的检测方法，设计联合收割机制动力检测台的整体方案。同时通过对联合收割机升降速度分析，设计相应检测方案。3（3）检测系统软件设计利用美国NI公司推出的基于C语言的LabWindows/CVI专业测控软件平台进行制动力检测台与升降速度检测台的软件设计与编辑，经过系统设置和调试，最终实现数据采集和分析，完成相关实验台的功能。1.5本章小结本章主要介绍了联合收割机制动力检测和升降速度检测的研究背景以及国内外研究现状。随着联合收割机日益多功能化和自动化对联合收割机的出厂质量检测提出了更高的要求，同时也指出了联合收割机制动力检测和升降速度检测的重要性。确定了研究目标，指出了研究意义，明确了研究内容。42虚拟仪器检测系统设计2.1虚拟仪器系统简介自改革开放以来，我国的经济，科学，技术得到了高速发展，并取得了辉煌的成就。网络，计算机日益普及也带动了测试技术的快速发展，软件在现代测量技术中的地位日益凸显出来。现代测量设备在以前的基础上有了很大的改进，它把计算机和测试仪器有机的结合在一起。虚拟仪器技术利用这种方法来完成测试，测量等应用的。虚拟仪器就是在传统仪器的基础上充分利用计算机功能强大的特点，扩充其原有的功能使它不仅具有普通仪器的功能，还具一些一般仪器没有的特殊功能。虚拟仪器是一种完全区别于传统仪器的全新的仪器系统。它最大的特点是将传统仪器和计算机有机的结合在一起，即具有传统仪器的专业化功能，又充分利用了计算机强大的分析，计算能力，所以更加全面，便捷。虚拟仪器由硬件和软件俩部分组成。虚拟仪器的硬件又包括计算机和传感器的测试设备。虚拟仪器的面板和专业化功能都是由软件完成的。2.2虚拟仪器的特点虚拟仪器与传统仪器相比在以下几方面具有明显优点:（1）虚拟仪器可以满足各种不同用户的需求，用户只需要重新组建源代码，修改仪器的功能和面板，连接计算机和其他所需的仪器硬件就可以实现想要的功能。（2）虚拟仪器比传统仪器具有更加强大的功能而且可以构成更加复杂的测试系统。它是一种功能更加强大的测试系统，因为虚拟仪器不但可以作为独立的仪器使用，而且也可以与其它仪器通过不同模块组合以及与各种类型的硬件接口搭配使用，从而使仪器的功能范围扩大，进行更复杂的测试，也使用户实现不同任务的需求得到满足。（3）虚拟仪器操作简单，直观，灵活。（4）虚拟仪器比传统仪器具有更高的可靠性，更稳定的性能，更广泛的测量范围，高的测量精度，更高的重复性。（5）具有便于使用维护，开发成本低，更短的更新周期，以及易于应用新理论和新技术进行升级更新等优点。5（6）性价比高。（7）虚拟仪器具有开发性，互换性，可重复使用的特点。2.3软件平台的选择目前虚拟仪器开发的语言有文本式编程语言：如VisualBasic、C+、VisualC+、LabWindows/CVI等，图形化编程语言如LabVIEW、HPVEE等。本课题主要研究的是联合收割机终检系统检测工位中的制动力检测台和升降速度检测台，在检测过程中需要实时的采集大量的数据，这就要求我们选择的软件具有较强的数据处理能力和实时性强的特点。通过对以上各测控系统软件开发平台的分析，LabWindows/CVI专业测控软件平台最能够符合我们的需要。LabWindows/CVI是一个完全的ANSIC开发环境，用于仪器控制、自动检测、数据处理的应用软件。它以ANSIC为核心，将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集、分析和显示的测控专业工具有机结合起来。22它的交互式开发平台、交互式编程方法、丰富的功能面板和函数库大大增强了C语言的功能，为熟悉C语言的开发人员建立自动化检测系统、数据采集系统、过程控制系统等提供了一个理想的软件开发环境。15LabWindows/CVI软件把C语言的有力与柔性同虚拟仪器的软件工具库结合起来，包含了各种总线、数据采集和分析库。LabWindows/CVI软件的重要特征就是在Windows和Sun平台上简化了图形用户接口的设计，使用户很容易地生成各种应用程序，并且这些程序可以在不同的平台上移植。使用LabWindows/CVI设计的应用程序可脱离LabWindows/CVI开发环境独立运行，并可以打包生成.msi安装文件。它主要采用事件驱动与回调函数方式，编程方法简单易学。它具有以下特性：（1）提供了标准函数库和交互式函数面板；（2）利用便捷的用户界面编辑器，代码创建向导及函数库，实现可视化用户界面的建立、显示和控制；（3）利用向导和函数库开发IVI驱动程序和控制ActiveX服务器；（4）提供了部分特定仪器的驱动；（5）可创建和编辑NI-DAQmx任务。LabWindows/CVI作为32位的面向计算机测控系统领域的虚拟仪器开发平台，可在多操作系统下运行。LabWindows/CVI编程的基本步骤如下：（1）建立工程文件，根据任务所要实现的功能，确定程序基本框架，包括各类控件所需的各类函数；6（2）创建用户图形界面，根据第一步的方案，添加控件，设置控件属性及确定控件的回调函数名；（3）编辑程序源代码，由计算机自动生成程序代码及回调函数的基本框架，然后向源文件中添加程序代码，完成所要实现的功能；（4）调试程序和生成可执行文件。鉴于LabWindows/CVI开发平台的特性完全满足我们对于软件的要求，因此我们决定采用此专业测控软件平台来进行终检系统各工位的编程工作。2.4本章小结本章对虚拟仪器系统及其特点加以介绍，阐述了我们选择LabWindows/Cvi软件开发平台作为本课题软件开发平台的原因，并LabWindows/Cvi软件开发平台作出详细介绍。73联合收割机制动力检测台设计3.1制动力检测的意义制动力检测的意义是保障联合收割机的行驶安全和使联合收割机的动力性能得以充分发挥。3.2车辆制动力检测的方法分析3.2.1反力式滚筒试验台图3.1反力式滚筒试验台结构反力式滚筒试验台的工作原理是由驾驶员驾驶被检车辆置于检测台，此时车轮位于主动滚筒和从动滚筒之间，同时第三滚筒被车轮压下。表明车辆已经到位。然后接通电源使电动机开始转动，经杠杆和减速器带动主动滚筒转动，被检车辆车轮在摩擦力的作用下也随之转动。一段时间后，车辆到达指定车速，驾驶员踩下制动力踏板，车辆开始制动。安装在滚筒上的测力传感器就可以测出制动力的大小。在检测过程中，测力传感器会将由测力杠杆出来的和制动力成正比的力转变为电信号输送到采集卡，由控制装置进行处理。传感器所测力的大小与制动力的关系如下：8制动力（N）=传感器所测力的大小（N）力臂长度滚筒半径反力式滚筒试验台的优点：（1）更安全可靠，因其电机启动只有在被检车辆的车轮同时压下左右制动试验台的第三滚筒的条件下，这样就能够避免操作人员的误操作而造成不必要的伤害；（2）滚筒反力式制动检验台工作稳定，重复性好。反力式滚筒试验台的缺点:（1）与路试法相比，反力式滚筒试验台是在静止的情况下检测的。与实际检测结果有一定的误差，且不易测出制动力的最大值。（2）工作效率低，不能同时对车辆进行整体测试。（3）制动力的检测受车轮安置角的影响较大。3.2.2平板式试验台平板式试验台的工作原理是驾驶员驾驶被检车辆以一定的初速度驶上试验台，然后实施制动，车辆将在惯性力的作用下产生一个向前的力，这个力和制动力大小相等，方向相反。由安装在平板下面的测力传感器捕捉并传输到采集卡交由控制装置处理。其结构如图2所示。1轴荷测试仪2制动性能测试板3侧滑测试板4悬架性能测试板5行驶方向图3.2平板式式滚筒试验台结构简图平板式试验台的优点：9（1）平板制动试验台的原理和结构简单。（2）平板制动试验台模拟车辆的行驶过程，是一种相对动态的检测装置，检测结果更加真实可靠。（3）测试精度高，误差小。平板式试验台的缺点：（1）平板式试验台占用空间大。（2）平板式试验台测试重复性差。（3）平板式试验台成本高，使用和维修困难。（4）类型测试范围小（5）车辆初速度不容易控制3.2.3路试法路试法是最真实最快捷的检测方法，但路试法在检测过程中容易受到场地和天气的影响，且占地面积大，成不高。国内目前只有四家检测站提供路试法检测。所以该检测方法并不普及，只是针对要求较高的车辆和一些对经过台式法检测后任然存在质疑的车辆。3.3联合收割机制动力检测台硬件设计3.3.1基本原理及工作流程联合收割机滚筒试验台的工作原理是由驾驶员驾驶被检车辆置于检测台，此时车轮位于主动滚筒和从动滚筒之间，同时第三滚筒被车轮压下。表明车辆已经到位。然后接通电源使电动机开始转动，经杠杆和减速器带动主动滚筒转动，被检车辆车轮在摩擦力的作用下也随之转动。一段时间后，车辆到达指定车速，驾驶员踩下制动力踏板，车辆开始制动。安装在滚筒上的测力传感器就可以测出制动力的大小。在检测过程中，测力传感器会将由测力杠杆出来的和制动力成正比的力转变为电信号输送到采集卡，由控制装置进行处理。本课题是通过LabWindows/Cvi软件平台对信号进行处理、运算，分析，得出制动力、制动速度、制动时间等性能参数，然后存储数据并在虚拟仪器前面板中实现动态显示。10被检车轮压下第三滚筒但要与其保持接触，因为控制装置需要通过减速传感器（安装在第三滚筒上）获知车轮的转动情况，当车轮转速降低至接近抱死时，电机停止工作，防止对车轮产生刮伤。联合收割机滚筒式反力制动试验台工作流程图如下：图3.3联合收割机滚筒式反力制动试验台工作流程图3.3.2结构组成滚筒式反力式制动试验台由主从滚筒（一对），第三滚筒（一对），电动机，减速器，传动链，测力传感器，速度传感器和指示控制装置等组成。其结构原理图如下：111电动机2减速器3测力传感器4主从滚筒5第三滚筒6速度传感器7链传动8控制装置图3.4合收割机滚筒式反力制动试验台结构原理图（一）1传感器2电动机3减速器4测力杆56链传动7从动滚筒8第三滚筒9主动滚筒10框架图3.5合收割机滚筒式反力制动试验台结构原理图（二）（1）驱动装置驱动装置主要由电动机，减速器，和链传动组成。由于车轮转速不易过大，所以需要经减速器对电动机减速到适合的转速，然后在链传动驱动下由主动滚筒带动车轮转动。滚筒式反力制动试验台的滚筒半径较小，且被检联合收割机的车速不需要太大所以本课题选用的电动机为11KW的交流同步电动机。由于被检联合收割机的车速不需要太大，所以需要减速器对电动机转速进行调12整。本课题选用两级齿轮减。（2）主从滚筒采用主从滚筒是为了模拟联合收割机行驶的路面，支撑被检收割机传递制动力。因为联合收割机是后轮驱动，所以滚筒式反力制动试验台需要俩组主从滚筒分别用于俩个后轮。主从滚筒保持轴线平行。滚筒的半径需要适中。如果滚筒半径过小，影响车轮和滚筒表面的附着力，在这种情况下被检联合收割机的车速不宜过大不容易控制。如果滚筒半径过大，就必须增大电动机的功率，扩大成本。本课题选用的滚筒直径选为240mm。主从滚筒间的中心距过大会影响安置角，提高制造要求。中心距过小会减小车轮和滚筒表面的附着力。本课题选用的从动滚筒与主动滚筒中心距为400mm。（3）第三滚筒第三滚筒位于主从滚筒之间，半径小与主从滚筒。在第三滚筒下安装弹簧。当被检联合收割机检测时可以保证车轮和滚筒可靠接触。第三滚筒上装有速度传感器，可及时获知车轮的转动情况。在滚筒带动下车轮转速达到要求时，根据传感器发出的信号控制系统开始制动，车轮转速下降至接近抱死时，同样电动机的停止转动也是根据传感器发出的相应信号来实现，能防止使轮胎刮伤和损害电动机。被检车辆车轮没有制动前，第三滚筒线速度和车轮速度，与主动滚筒的速度都相等，主动滚筒的速度由驱动装置确定。实施制动后，车轮转速和第三滚筒的转速相同，和主从滚筒转速不等。本课题选用的第三滚筒直径选为120mm。（4）制动力测量装置制动力测量装置由测力杠杆和传感器两部分组成。测力杠杆俩端分别与传感器连接和减速器壳体连接，被测车轮制动时测力杠杆与减速器壳体一起绕主动滚筒轴线摆动。传感器将测力杠杆传来的与制动力成比例的力转变成电信号输送到指示装置。（5）传感器选型与确定传感器的作用是将测得的物理信号转变为相应的电信号输送到采集卡。在选择传感器时应重点考虑以下几点要求：量程合适；灵敏度高；分辨力大；13误差小；重复性好；线性度好；过载承受能力较强；响应速度快；可靠性好。综合考虑以上因素，以国家标准为依据，选出合适的传感器满足检测系统的检测要求。测力传感器根据制动力特点，选LYS-41型电阻应变式称重传感器来测量制动力的大小。该种传感器为应变电阻拉压传感器，既可以测量拉力，也可以测量压力的大小，具有优良的静态性能和良好的动态性能。LYS-41传感器参数如下表1所示表3.1LYS-41传感器参数型号LYS-41量程0-5000N传感器非线性0.05%FS传感器重复性0.05%FS传感器迟滞0.05%FS零点温度影响0.05%FS/10（在070范围灵敏度2mv/V输入阻抗38010输出阻抗3503输入电压12VDC输出电压020mV电源（+）红线；电源（-）绿线；输出（+）黄线；输出（-）白线传感器利用电阻应变原理构成，拉压传感器由S型弹性元件和电阻应变片组成，利用电阻应变原理测量制动力大小，四片电阻应变片对称地粘贴在S型弹性体孔上、14下侧，在电路上连接成“惠斯登”电桥。19在未加载时电桥处于平衡状态，无电压信号输出；当受力时，弹性梁变形，其相对变形大小正比于该处载荷大小，此时四片电阻应变片同时产生变形，它们的阻值也相应地发生变化。速度传感器根据检测中要求工作可靠，系统采用磁电开关式，选用Schneider-施耐德XS4P08NA340型磁电开关传感器。Schneider-施耐德XS4P08NA340型磁电开关传感器参数如下表2所示。表3.2XS4P08NA340型磁电开关传感器主要参数型号Schneider-施耐德XS4P08NA340型传感器类型管状接近开关工作频率（Hz）5000检测距离（mm）2.5最大负载（mA）200指示灯LED显示电路类型三线NPN直径（mm）8输入电压类型直流温度范围（F）-13-176其工作原理是第三滚筒是空心的，转速传感器固定在滚筒侧面，滚筒旋转时，当非孔部分经过磁电开关时，开关闭合，当小圆孔部分经过磁电开关时，开关打开。当空心滚筒旋转时即可测得脉冲频率f，即确定滚筒的转速n。3.3.3制动力的力学分析联合收割机制动力力学分析图如下：15O1主动滚筒的中心O2从动滚筒的中心O3车轮中心图3.6制动力的力学分析图上图为检测开始前，车轮和滚筒都静止是的力学分析图。由于联合收割机车轮转速很低，故忽略车轮的惯性力矩和滚动阻力矩的影响。力学平衡方程如下：0cos)(sin)(2121NFaaN(3.1)incoG(3.2)0)(21RFMr(3.3)其中，(3.4)(acsinrL式中：N2，N1主、从动滚筒作用于车轮的法向力；F2，F1主、从动滚筒作用于车轮的切向力；FN非测试轴对测试车轮的水平作用力；GN轮载质量的重力载荷；MT车轮所受制动力矩；R车轮半径；安置角；16L滚筒中心距；r滚筒半径。车轮与滚筒表面的附着系数为，假设附着力的到充分利用。则F1=N1，F2=N2，代入上述方程组解得：aFaGNN2sin)1()si(coc(sin(3.5)i)()i(i22(3.6)车轮所受最大制动力为：(3.7)aFGNFNcos)1()(221max经计算机分析就可以得出联合收割机在制动过中的时间和加速度，瞬时速度曲线关系。如下图所示：tVbVe加速度Va瞬时速度曲线图3.7收割机制动过程的加速度、瞬时速度曲线图3.4联合收割机制动力检测软件设计3.4.1软件总体方案设计现代测控系统是以计算机为中心，测控硬件是系统关键，测控软件是系统灵魂。现代测控系统主要由控制器、程控仪器、总线与接口、测控软件以及被测对象五部分组成。测控软件不同于一般的应用软件，测控软件通过总线接口实现与硬件设备17的信息交换，从而实现数据采集、测量结果显示、数据存储、对外输出控制等功能。测控软件已成为衡量测控系统先进性、实时性、可靠性的关键。测控软件开发平台是测控软件设计时涉及的编程语言和软件支持环境，是计算机操作系统、编程语言、数据库软件以及程序诊断软件等集成的软件平台，其中测控软件编程语言是测控软件平台的核心。本课题采用的是LabWindows/Cvi软件平台对软件进行开发，第二章中对LabWindows/Cvi软件平台做了详细的介绍。软件采用结构化的编程思想开发设计，具有比较简洁的人机交互界面、系统各功能采用了模块化的设计，易于维护，运行可靠性高。软件的总体设计包括软件的界面设计、软件的检测流程设计、功能模块设计等。进入软件检测系统的界面图如下：图3.8软件检测系统的进入界面图用户在输入相应的账号，密码，确认无误后点击确认按钮，系统会进入到基础信息填写的面板当中，如下图所示：18图3.9基本信息填写界面将联合收割机的编号，类型，生产单位，检测人员及检测日期等基础信息填写完后点击确定按钮，系统就会进入到制动力检测的面板中，如下图所示：图3.10动力检测的界面经过计算机和硬件结构，被检联合收割机各轮制动力及其转速会在面板中显示19出来，并输出制动力三次计算值及其平均值输出。三次计算的平均值就是最终检测的制动力。此时如果红灯亮则表明被检联合收割机制动力检测合格，相反蓝灯亮则不合格。该系统还支持数据的采集，回放，储存等功能。最后点击结束按钮，系统将自动退出返回到最初界面。3.4.2软件功能分析联合收割机终检系统制动力检测的流程图如下：图3.11联合收割机终检系统制动力检测的流程图3.4.3相关程序介绍（1）/求三次测量平均值#includeintmain()20inta,b,c;doubleaverage;average=(a+b+c)/3;printf(a=%d,nb=%d,c=%d,平均分=%dn,a,b,c,average);（2）/数据保存intCVICALLBACKSavedata(intpanel,intcontrol,intevent,void*callbackData,inteventData1,inteventData2)charpathname1300;doubleangle1,angle2,angle3,angle;switch(event)caseEVENT_COMMIT:WordRpt_ApplicationNew(-1,GetProjectDir(pathname1);/GetProjectDir(pathname);WordRpt_SetTextAttribute(wordHandle,WR_ATTR_FONT_SIZE,（3）/主控制台intCVICALLBACKmaincontrol(intpanel,intcontrol,intevent,void*callbackData,inteventData1,inteventData2)switch(event)caseEVENT_COMMIT:DisplayPanel(panelOne);GetCtrlVal(panelHandle,PANEL_STRING,combinenumber);21if(strcmp(combinenumber,)=0)MessagePopup(MessagePopup,请先填写联合收割机编号);GetCtrlVal(panelHandle,PANEL_STRING_9,combinemodel);if(strcmp(combinemodel,)=0)MessagePopup(MessagePopup,请先填写联合收割机型号);GetCtrlVal(panelHandle,PANEL_STRING_11,organization);if(strcmp(organization,)=0)MessagePopup(MessagePopup,请先填写生产单位);GetCtrlVal(panelHandle,PANEL_STRING_12,person);if(strcmp(person,)=0)MessagePopup(MessagePopup,请先填写检测人员);GetSystemDate(sprintf(DateTitle,检测日期:%d.%d.%dn,year,month,day);SetCtrlVal(panelHandle,PANEL_TEXTBOX_3,DateTitle);（4）/判定检测结果是符合格#includeintmain()inta,b;22p