开放式形位误差在线检测上位机SPC软件设计

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文.- PAGE II -：.；开放式形位误差在线检测上位机SPC软件设计摘 要随着我国工业的不断开展，检测技术在配备制造业的位置也日益重要。而作为消费操作指点的有力工具，研制适用于消费线工位需求的小型化、操作简便、检测方式灵敏的在线仪器具有非常重要的意义。此次设计的主要意义是检测工业现场加工零件的精度以降低次品率，提高工厂消费效率。经过在上位机设计不同的组态表达式及对应的组态按键，按下不同按键用串口通讯指点下位机丈量不同的组态，如：圆度、线性度、平行度、最大值最小值。在工件外表的不同位置设置几个电感传感器，先检测规范件的数据，再检测所需工件的数据，将两个数据做差得

2、到的数据值经过信号调理电路传送到ADUC的AD模块，进展AD转换。同时对单片机进展编程，实现液晶显示，矩阵键盘按键控制菜单显示，以及与上位机部分进展串口通讯。经过串口将数据传送到上位机软件，并在上位机对数据进展实时图形显示和SPC过程统计控制参数统计，根据所得参数值对工业消费过程进展在线检测和实时控制。实现对消费操作的指点和产质量量的控制。关键词开放式在线检测；传感器组态方式；SPC统计过程控制；数据采集；串口通讯；ADUCSoftware Design for the Host Computer SPC Function of Open Form Mode-Line Testing Erro

3、r of Shape and PositionAbstractWith the continuous development of our industry, the position of the detection technology in the equipment manufacturing industry is also increasingly important. As a powerful tool for production operation guidance, applied to the development of line station needs mini

4、aturization, simple operation, detection mode flexible equipment on-line has very important significance. The design of the main significance is the detection of industrial precision machining parts to reduce failure rate, improve the production efficiency. The software design of different configura

5、tion of expression and the corresponding configuration button, press different keys using serial communication machine measuring different configuration guide, for example: circular degree, linear degree, parallel degree, minimum and maximum values. In the surface of the workpiece in different posit

6、ion set several inductance sensor, detection of standard parts of the data, and then required to detect the workpiece data, The two data is obtained by subtracting the value of the data through the signal conditioning circuit is transferred to AD module of ADUC. At the same time program on the singl

7、e chip, light the LCD, control matrix keyboard keys and communicate with the host computer through the serial port. Through the serial port to transmit data to the host computer software, the host computer for data real time graphical display and statistics SPC data, according to the parameter value

8、s for industrial production process for on-line detection and real-time control. Achieve the production operation guidance and product quality control.KeywordsOpen form mode-line testing，sensor configuration，SPC，data acquisition，serial communication，ADUC不要删除行尾的分节符，此行不会被打印PAGE II- - PAGE V -目录摘要 = *

9、ROMAN IAbstract = * ROMAN II TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 第章 绪论 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 引言 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 选题背景与意义 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 研讨现状 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . SPC的来源与开展 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . SPC开展的特点 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _T

10、oc 第章 系统方案设计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 系统方案的根本要求 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 根本要求 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 设计原理与设计思绪 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 系统的根本原理 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 设计思绪 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 本章小结 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 第章 上位机软件

11、设计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 上位机部分的简介 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 通讯协议的设计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 组态方式算法的实现 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 编程软件的选择 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 关于LABVIEW编程言语 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . LABVIEW的概念 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc .

12、 LABVIEW 的特点 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . LABVIEW的运用领域 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 上位机部分的程序编写 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 串口通讯 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . SPC参数统计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 对SPC进展上位机编程 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc . 信号处置滤波器设计 PAGEREF _Toc h HYPERLINK

13、 l _Toc . 本章小结 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 结论 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 致谢 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 参考文献 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 附录A:下位机电路原理图 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 附录B:上位机软件运转图 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 附录C:外文文献原文 PAGEREF _Toc h HYPERLINK l _Toc 附录D:外文文献翻译 PA

14、GEREF _Toc h 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域，然后“更新整个目录。打印前，不要忘记把上面“Abstract这一行后加一空行- PAGE - PAGE 47 -绪论引言SPC(Statistical Process Control)统计过程控制，是企业提高质量管理程度的有效方法，是对制造流程进展丈量、控制和质量改善的行业规范方法论。它利用统计的方法来监控过程的形状，确定消费过程在控制的形状下，以降低产品质量的变异。它将在实时消费过程中获得的以产品或其他方式存在的质量参数绘制在事先确定好控制限的图表上，从而协助 企业对消费的过程进展实时的管控与分析。S

15、PC软件那么是一种科学的、以数据为根据的质量分析与改良工具。它利用数理统计原理，经过检测资料的搜集和分析，可以到达“事前预防的效果，从而有效控制消费过程、不断改良质量。SPC软件能为企业科学地域分消费过程中的正常动摇与异常动摇,及时地发现异常情况，以便采取措施消除异常，恢复过程的稳定，到达降低质量本钱，提高产质量量的目的，它强调全过程的预防。首先，它会通知运用者消费过程的动摇情况，运用者能否应该对消费过程进展调整其次，它能将此动摇与事先设定的控制规那么相比较，为质量改善提供准确的方向指引最后，它能评价运用者所采取的质量改良措施，以使质量得到继续的改善。作为全球范围内制造业所信任和采用的质量改良

16、工具，SPC能协助 运用者最终到达 Sigma质量程度。质量稳定可以带来客户更大的称心度减少异常动摇可以大大降低废品和停工损失，节省大量时间和金钱高质量可以大大提升企业的竞争优势。SPC软件主要是经过各种分析图来到达质量分析、质量控制和质量改良的目的。SPC软件的中心已由纯粹的SPC分析工具转变成为企业质量的管理工具，它包含计量型分析图和计数型分析图，用来直接控制消费过程，进展质量诊断和质量改良，在消费过程中起到了预防为主的作用，正所谓：检验是一种浪费，只需预防才会发明价值。SPC软件应包括有直方图、陈列图、分布图、分层法、分析及管理等功能，这些便构成了QC的七大手法。实施SPC分为两个阶段，

17、一是分析阶段，二是监控阶段。在这两个阶段所运用的控制图分别被称为分析用控制图和控制用控制图。 分析阶段的主要目的在于：使过程处于统计稳态；使过程才干足够。 分析阶段首先要进展的任务是消费预备，即把消费过程所需的原料、劳动力、设备、丈量系统等按照规范要求进展预备。消费预备完成后就可以进展，留意一定要确保消费是在影响消费的各要素无异常的情况下进展；然后就可以用消费过程搜集的数据计算控制界限，作成分析用控制图、直方图、或进展过程才干分析，检验消费过程能否处于统计稳态、以及过程才干能否足够。假设任何一个不能满足，那么必需寻觅缘由，进展改良，并重新预备消费及分析。直到到达了分析阶段的两个目的，那么分析阶

18、段可以宣告终了，进入SPC监控阶段。 监控阶段的主要任务是运用控制用控制图进展监控。此时控制图的控制界限曾经根据分析阶段的结果而确定，消费过程的数据及时绘制到控制上，并亲密察看控制图，控制图中点的动摇情况可以显示出过程受控或失控，假设发现失控，必需寻觅缘由并尽快消除其影响。监控可以充分表达出SPC预防控制的作用。 在工厂的实践运用中，对于每个控制工程，都必需经过以上两个阶段，并且在必要时会反复进展这样从分析到监控的过程。 选题背景与意义随着检测技术在配备制造业中的位置日益重要，一些精细丈量仪器走出计量室进入消费现场，但就目前情况来看，我国只需少数大型企业有比较现代化的检测设备，绝大多数车间检测

19、设备仍停留在上世纪年代程度，而安装和设备的先进情况在一定程度上又明显的制约着我国经济的开展。所以，在现有的丈量安装和设备上，配以运用微机，用适当的形位误差评定软件进展形位误差的丈量和数据处置就显得非常必要。而且为了顺应检测的灵敏性和通用性，要求仪器能按加工工艺的要求和用户的需求作灵敏的调整，并能对消费操作提供一定的指点。目前，尚缺乏这一新型的检测设备。本文根据对消费检测过程中的需求分析，设计了一种具有SPC统计过程控制功能的传感器组态方式的在线检测仪器，组态功能满足了二次开发的多样化需求和灵敏运用，SPC统计参数对消费操作指点进展辅助，并且可以在设置组态表达式后脱离PC机，方便在消费线上适时调

20、整和实时监测管理产品，可以较好的辅助工业消费。研讨现状SPC的来源与开展SPC的根本原理和方法是上世纪年代由Shewhart博士为了有效地对消费过程中产质量量进展监测控制而提出的，至今已有多年的历史。自创建以来，它就在工业和效力等行业得到了推行和运用。二战时期美国将其制定为战时质量管理规范，为保证军工产品的质量和及时交付起到了重要作用。战后的日本从-年在工业界广泛推行和运用SPC，使日本跃居世界产质量量和消费率的领先位置，以致于美国著名的质量管理专家Berger教授也曾说：日本胜利的基石之一就是SPC。从上世纪年代起，SPC在许多工业兴隆国家复兴，世界很多大公司也纷纷在本人内部积极推行和运用S

21、PC。虽然，SPC是从产品的质量监控开场的，但经过多年实际和开展，尤其是与计算机技术的严密结合，其原理和方法现已广泛运用于设计、销售、效力、管理等过程。SPC开展的特点年在全世界范围的实际，SPC实际曾经开展得非常完善，其与计算机技术的结合日益严密，其在企业内的运用范围、程度也曾经非常广泛、深化。概括来讲，SPC的开展呈现如下特点： ()分析功能强大，辅助决策作用明显 在众多企业的实际根底上开展出繁多的统计方法和分析工具，运用这些方法和工具可根据不同目的、从不同角度对数据进展深化的研讨与分析，在这一过程中SPC的辅助决策功能越来越得到强化； ()表达全面质量管理思想 随着全面质量管理思想的普及

22、，SPC在企业产质量量管理上的运用也逐渐从消费制造过程质量控制扩展到产品设计、辅助消费过程、售后效力及产品运用等各个环节的质量控制，强调全过程的预防与控制； () 与计算机网络技术严密结合现代企业质量管理要求将企业内外更多的要素纳入调查监控范围、企业内部不同部门管理职能同时呈现出分工越来越细与协作越来越严密两个特点，这都要求可快速处置不同来源的数据并做到最大程度的资源共享。顺应这种需求，SPC与计算机技术尤其是网络技术的结合越来越严密。 ()系统自动化程度不断加强传统的SPC系统中，原始数据是手工抄录，然后人工计算、打点描图，或者采用人工输入计算机，然后再利用计算机进展统计分析。随着消费率的提

23、高，在高速度、大规模、反复性消费的制外型企业里，SPC系统已更多采取利用数据采集设备自动进展数据采集，实时传输到质量控制中心进展分析的方式。 ()系统可扩展性和灵敏性要求越来越高 企业外部和内部环境的开展变化速度呈现出加速度的趋势，胜利运用的系统不仅要适宜现时的需求，更要符合未来开展的要求，在系统平台的多样性、软件技术的先进性、功能顺应性和灵敏性以及系统开放性等方面提出越来越高的要求。SPC强调全过程监控、全系统参与，并且强调用科学方法主要是统计技术来保证全过程的预防。SPC不仅适用于质量控制，更可运用于一切管理过程如产品设计、市场分析等。正是它的这种全员参与管理质量的思想，实施SPC可以协助

24、 企业在质量控制上真正作到事前预防和控制，SPC可以：SPC是全球范围内制造业所信任和采用的质量控制技术。半个多世纪以来，SPC的广泛运用推进了制造业的开展与昌盛。 新世纪是质量的世纪，质量塑造未来，质量也是竞争的关键。在一些行业，运用SPC曾经成为企业生存的根本需求。 传统观念把检验作为质量保证的手段，只能事后判别，而运用SPC，可以把握先机，预防不合格品的出现，降低本钱，提高企业的运转效率。系统方案设计此次设计分为硬件设计和软件设计两个部分.。硬件主要是下位机部分，包括单片机、扩展的存储器、扩展的输入输出设备等部分；软件是各种任务程序的总称以及上位机部分软件设计。硬件和软件只需严密配合、协

25、调一致，才干提高系统的性能价钱比。从一开场设计硬件时，就应思索相应软件的设计方法，而软件设计是根据硬件原理和系统的功能要求进展的。系统方案的根本要求根本要求用液晶显示器显示不同菜单和提示语上位机部分设置不同组态表达式及与之对应的组态按键，经过这些组态按键来控制下位机部分进展不同的组态丈量，例如：圆度，线性度，平行度，最大值最小值。用矩阵键盘控制液晶显示的不同菜单的切换和数据采集、上传。实现下位机与上位机的串口通讯。设计原理与设计思绪系统的根本原理本次设计是开放式形位误差在线检测上位机SPC软件设计。原理是经过按下不同的组态按键来对下位机的丈量进展控制，按下圆度组态按键，下位机丈量圆度值。丈量的

26、数据经过传感器上传经过信号调理电路，将传感器测得的-v、+v的电压转换成ADUC可以识别的v、+v的电压信号。信号调理电路如图-所示。图 - 信号调理电路经过信号调理电路处置的模拟信号被送到单片机ADUC中的片内AD转换模块，进展AD转换。同时对单片机进展编程，让其实现不同功能：液晶显示、矩阵键盘按键控制以及串口通讯。将经过AD转换的数据经过按键控制其经过串口上传至上位机部分。上位机部分软件用LABVIEW编写，主要是进展对接纳到的下位机上传的丈量数据进展实时波形显示以及对参数进展SPC参数统计。SPC参数主要包括：CA、CP、CPK、CPU、CPL等。而这些参数是工业现场对工件加工精度进展评

27、定的重要目的。根据这些参数可以直观、方便的对加工过程进展评定，指点工业消费，降低次品率，提高消费效率。设计思绪根据设计的要求和设计原理的需求，本次设计主要可分为三大部分：数据采集通道部分，下位机控制部分，上位机控制部分。数据采集部分主要是在工件外表几个不同的特定位置放置电感传感器，传感器的布置如图-。先用电感传感器丈量理想工件的外表，再用其丈量加工工件的外表，将两者的差值经过信号调理电路上传。图 - 传感器分布下位机控制部分主要就是单片机部分ADUC及其外围电路。包括串口通讯部分、液晶显示部分、键盘控制部分。经过电路板上芯片及各种外围电路的焊接、调试，对单片机各种用途的程序的编写，是这几个部分

28、亲密配合，严密协作完成下位机按先前设置好的组态方程进展数据运算处置，并根据触摸按键的不同功能完成菜单显示，将丈量数据上传至上位机。下位机部分的实物图片如图-所示。图 - 下位机实物图片上位机控制部分主要就是经过软件编写一个上位机程序实现SPC参数统计功能，数据实时波形显示以及组态表达式和组态按键设置。其中SPC参数主要有CA，CP，CPK，CPU，CPL等。组态按键包括：圆度，平行度，线性度，最大值最小值。本章小结本章主要引见此次设计的三大部分：数据采集、上位机控制、下位机控制。三个部分各司其职，严密配合实现整个系统的运转。让他们了解了系统的大致构造和运转过程。上位机软件设计上位机部分的简介上

29、位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，普通是PC，屏幕上显示各种信号变化液压，水位，温度等。下位机是直接控制设备获取设备情况的计算机，普通是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备形状数据普通为模拟量，转换成数字信号反响给上位机。简言之如此，实践情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需求编程，都有专门的开发系统。在概念上，控制者和提供效力者是上位机，被控制者和被效力者是下位机；也可以了解为主机和从机的关系但上位机和下位机是可以转换的。通常上位机和下位机通讯可以采用不同的通讯协议， 可以有RS的串口通讯，或者

30、采用RS串行通讯，当用计算机和PLC通讯的时候不但可以采用传统的D方式的串行通讯，还可以采用更适宜工业控制的双线的PROFIBUS-DP通讯，采用封装好的程序开发工具就可以实现PLC和上位机的通讯。当然可以本人编写驱动类的接口协议控制上位机和下位机的通讯。通常工控机，任务站，触摸屏作为上位机，通讯控制PLC，单片机等下位机，从而控制相关设备元件和驱动安装。通讯协议的设计本文设计的系统有两种任务方式，当脱离PC机单独任务于消费线上时为主机方式，当和PC机相连时即为从机方式。主机方式下，只需根据可触摸键盘上按键的键值执行相对应的功能即可。如以下图所示。图 - 通讯协议模块从机方式下，其任务受上位机

31、控制。通讯方式如下图，通讯过程遵照以下几条主要原那么：A由于一切功能均经过编号，所以上位机界面按钮只显示相应功能，而通讯时那么只传输相应的功能号；B功能号组成：功能编号+发送标识。不同的功能编号对应不同的操作，上位机的恳求发送标识为偶数，下位机的那么为奇数，并按、代表不同阶段的通讯进程，以准确地完成各个阶段的义务；C在采取数据时，上位机每接纳一组数据后，默许前往功能号给下位机，以保证采集过程的继续进展，直到上位机上的界面有其他操作时，才前往相应的功能号。组态方式算法的实现本文设计的仪器广泛的通用性和灵敏性是由于可以根据消费的需求和用户的需求进展不同的组态。上位机以字符串的方式将组态表达式传给下

32、位机特定地址的ROM中存储，主要任务表达在下位机对表达式的解析上。解析方法分为三个算法模块：.普通表达式的解析；.特殊表达式的解析；.综合表达式的解析。这里假设传感器路通道采集的一次数据分别为a、b、c、d，组态表达式为“(a+b)c+max(a,b,c,d) ,那么其中“(a+b) c、“b、“c为普通表达式“max(a,b,c,d)为特殊表达式，整体为一个综合表达式。其中，普通表达式的解析采用的是计算器的计算算法根据输入的一个表达式计算出结果，采用堆栈把中缀表达式转换为处置器可计算的后缀表达式，并把相应的变量a、b、c、d用对应通道的传感器丈量数据交换即可，限于篇幅，这里不再引见计算器算法

33、的实现过程。在输入组态方程时，特殊表达式均含有特定的标志符和特定的格式,如maxX,Y,Z, 和min(X,Y,Z, )，在从ROM中读取表达式时，根据特定的标识符来识别，并以独一的“，作为参数识别标志。综合表达式的解析是经过调用普通表达式的解析函数和特殊表达式的解析来实现的，如图-所示。图 -组态表达式解析编程软件的选择上位机编程软件的选择对众多初学者来说，绝对是一个难以决策的事情。在作为一种编程工具的意义上，他们以为各个软件如：CB(C+ Builder) 和VC(Visual C+)没有什么本质的区别。就像Word 和WPS 在本质都是字处置软件一样，对于言语就象他们都用中文在Word

34、和WPS 写文章表达他们思想。CB和VC都是用C+。其它软件都有一样或不同的言语。如VB用的是Basic言语，Delphi用的Pascal言语。假设人类长有翅膀，那么飞机大抵永远不会被发明。飞机的发明，是为了弥补人类自已不能飞翔的缺陷。不能说一切的技术都是这样，但C+对于C 的开展，完全是为弥补程序员脑力的缺乏。一个在校生在学会C 后，往往并没有时机用C 去实际一个大中型的工程，领会不到在一个庞大软件工程中，非面向对象言语的短处，所以在之后学习C+的过程中，也就很难真正领会到面向对象言语的优点。简短一点说：不知道C 的短处，就不懂C+的优点。相反，倒是很快就发现C+的缺陷：它的代码效率多数情况

35、下都要比C 低不少。前面他们说过低级言语与高级言语的对比，C+言语也正是从语法构造和言语功能上来限定或实现一门编程言语更加接近人在现实生活中的思想习惯，从而到达减轻人的记忆和判别上的负担。这其中最正确的方法之一就是所谓的“封装。VC 的封装类库称为MFC，它是一种很低阶的封装，它并没有按照人类的思想习惯来重新组织和解释Windows 对象指Windows 编程中所需的数据，处置，机制，接口， 而纯粹是API 一对一的翻版。这样的封装任务带来代码封装所固有的代码效率降低的副作用，却没有给运用者带来任何方便。假设他是编程初学者，而他身边又有VC 高手，那么他一定要多多向他学习讨教，由于一个真正的V

36、C 编程高手，其同时一定也是一个深化了解Windows 内核机制音讯循环，内存管理，多义务虚现，资源运用等，熟习Windows各种常用API 函数等等的高手。C+ Builder 对封装库称为VCL(带VC 字样，可别以为它是Visual C+,其实它是：Visual Component Library，即：可视控件库)。VC 的MFC 和CB 的VCL 都是基于但不限于对Windows API运用程序接口函数的封装，为什么要对API 进展封装？这就是回到了他们前面说过的，为什么有了C 又会有C+的问题。由于操作系统是用C 和汇编写成的，它获得到操作系统必需的代码效率，但对运用程序开发者而言，

37、它失去了易用性。所以微软和Borland 都运用高级言语对之进展封装任务。二者谁进展得更好呢？要想成为Windows 编程高手，最终一定要绕过各种封装，了解Windows 对象。但作为一个初学者，他们必需挑选一个好的封装。但是由于设计时间紧迫，他们尝试着采用一种新型的编程工具LABVIEW。由于LABVIEW具有入门简单，易学易用的优点，再加上它G言语图形化编程的特点。与传统言语相比，LABVIEW的图形编程方式可以为程序设计者节省%以上的程序开发时间，而运转速度根本不受影响，显示LABVIEW极高的性能和任务效率。关于LABVIEW编程言语LABVIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器NI

38、公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LABVIEW与其他计算机言语的显著区别是：其他计算机言语都是采用基于文本的言语产生代码，而LABVIEW运用的是图形化编辑言语G编写程序，产生的程序是框图的方式。程序框图如图-所示。图 -程序框图样例LABVIEW的概念LABVIEWLaboratory Virtual Instrument Engineering Workbench是一种用图标替代文本行创建运用程序的图形化编程言语。传统文本编程言语根据语句和指令的先后顺序决议程序执行顺序，而 LABVIEW那么采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决议了VI及函数的执行顺序。VI

39、指虚拟仪器，是 LABVIEW 的程序模块。LABVIEW提供很多外观与传统仪器如示波器、万用表类似的控件，可用来方便地创建用户界面。用户界面在 LabVIEW 中被称为前面板。运用图标和连线，可以经过编程对前面板上的对象进展控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LABVIEW 的图形化源代码在某种程度上类似于流程图，因此又被称作程序框图代码。LABVIEW 的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。LABVIEW 的特点尽能够采用了通用的硬件，各种仪器的差别主要是软件。可充分发扬计算机的才干，有强大的数据处置功能，可以发明出功能更强的仪器。用户可以根据本人的需

40、求定义和制造各种仪器。LABVIEW是一种图形化的编程言语的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研讨实验室所接受，视为一个规范的数据采集和仪器控制软件。LABVIEW 集成了与满足 GPIB、VXI、RS-和 RS- 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于运用TCP/IP、ActiveX等软件规范的库函数。这是一个功能强大且灵敏的软件。利用它可以方便地建立本人的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及运用过程都生动有趣。 图形化的程序文语，又称为 “G 言语。运用这种言语编程时，根本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽能够利用了技术人员、科学家、工程师所熟习的术语、图标和概念

41、，因此，LABVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以加强他构建本人的科学和工程系统的才干，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便利途径。运用它进展原理研讨、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高任务效率。LABVIEW的运用领域LABVIEW有很多优点，尤其是在某些特殊领域其特点尤其突出。测试丈量：LABVIEW最初就是为测试丈量而设计的，因此测试丈量也就是如今LABVIEW最广泛的运用领域。经过多年的开展，LABVIEW在测试丈量领域获得了广泛的成认。至今，大多数主流的测试仪器、数据采集设备都拥有专门的LABVIEW驱动程序，运用LABVIEW可以非常便利的控制这些硬件设备。同时，用户也可

42、以非常方便地找到各种适用于测试丈量领域的LABVIEW工具包。这些工具包几乎覆盖了用户所需的一切功能，用户在这些工具包的根底上再开发程序就容易多了。有时甚至于只需简单地调用几个工具包中的函数，就可以组成一个完好的测试丈量运用程序。 控制：控制与测试是两个相关度非常高的领域，从测试领域起家的LABVIEW自然而然地首先拓展至控制领域。LABVIEW拥有专门用于控制领域的模块LABVIEWDSC。除此之外，工业控制领域常用的设备、数据线等通常也都带有相应的LABVIEW驱动程序。运用LABVIEW可以非常方便的编制各种控制程序。 仿真：LABVIEW包含了多种多样的数学运算函数，特别适宜进展模拟、

43、仿真、原型设计等任务。在设计机电设备之前，可以如今计算机上用LABVIEW搭建仿真原型，验证设计的合理性，找到潜在的问题。在高等教育领域，有时假设运用LABVIEW进展软件模拟，就可以到达同样的效果，使学生不致失去实际的时机。 儿童教育：由于图形外观美丽且容易吸引儿童的留意力，同时图形比文本更容易被儿童接受和了解，所以LABVIEW非常受少年儿童的欢迎。对于没有任何计算机知识的儿童而言，可以把LABVIEW了解成是一种特殊的“积木：把不同的原件搭在一同，就可以实现本人所需的功能。著名的可编程玩具“乐高积木运用的就是LABVIEW编程言语。儿童经过短暂的指点就可以利用乐高积木提供的积木搭建成各种

44、车辆模型、机器人等，再运用LABVIEW编写控制其运动和行为的程序。除了运用于玩具，LABVIEW还有专门用于中小学生教学运用的版本。 快速开发：根据笔者参与的一些工程统计，完成一个功能类似的大型运用软件，熟练的LABVIEW程序员所需的开发时间，大约只是熟练的C程序员所需时间的/左右。所以，假设工程开发时间紧张，应该优先思索运用LABVIEW，以缩短开发时间。 跨平台：假好像一个程序需求运转于多个硬件设备之上，也可以优先思索运用LABVIEW。LABVIEW具有良好的平台一致性。LABVIEW的代码不需任何修正就可以运转在常见的三大台式机操作系统上：Windows、Mac OS 及 Linu

45、x。除此之外，LABVIEW还支持各种实时操作系统和嵌入式设备，比如常见的PDA、FPGA以及运转VxWorks和PharLap系统的RT设备。简单回想一下LABVIEW最近的开展历史也仅限于我可以搜集到的版本，从这里也可以间接的领会到LABVIEW的开展速度有多快。从LABVIEW的软件版本来看我能搜集到的，应该有LABVIEW 系列、LABVIEW 系列、LABVIEW 系列和LABVIEW 系列。而他们此次设计运用的是NI公司年月发布的LABVIEW。虚拟仪器是当前测控领域的热点技术，它代表了未来仪器技术的开展方向。LABVIEW是优秀的虚拟仪器软件开发平台，在LABVIEW环境下可高效

46、地进展数据管理、科学计算等方面运用程序的开发，尤其是测控系统及虚拟仪器的开发。自美国NI公司于年推出LABVIEWl.版后，经过版本的不断晋级，现已推出LABVIEW版。LABVIEW版是真正意义上的简体中文版。 LABVIEW图形化的编程言语极大地提高了开发虚拟仪器的效率。据统计，相对于文本编程言语而言，运用LABVIEW开发虚拟仪器，开发效率可以提高倍，丝毫不影响程序的执行速度，同时LABVIEW在信号处置等方面的强大功能是目前的组态软件不可比较的。上位机部分的程序编写他们对LABVIEW的特点和性能有了初步的了解后，就要开场运用LABVIEW对程序进展编写。这次程序编写运用的是LABVI

47、EW最新版本，LABVIEW 。由于LABVIEW以前没有接触过，所以在编写程序前先找了相关的书籍对LABVIEW的编程环境、数据类型、数据操作、构造与属性、波形显示、数学分析以及串口通讯方面做了有关的学习。此次上位机程序主要包括两大部分，串口通讯和SPC参数统计。经过串口将下位机发送过来得数据接纳，在上位机波形图上进展显示，同时对这些数据进展SPC参数统计。串口通讯串口简介计算机串行接口简称串口，串行通讯的通讯方式是将一条信息的各位数据按顺序逐位传送。串行通讯是一种古老但目前仍较为常见的通讯方式，早期的仪器、单片机等均运用串口与计算机进展通讯。当然，目前也有不少仪器或芯片依然运用串口与计算机

48、进展通讯，如：PLC、Modem、GPS OEM电路板等。计算机串行接口采用RS协议，RSRS是Recommend Standard的缩写协议是历史较为悠久的一种通讯协议，于年被国际组织认可。RS协议定义了串口的电气特性如电压值、机械特性如接头外形及功能特性如脚位信号等。协议允许一个发送设备衔接到一个接纳设备以传送数据，最大传输速率为b/s。计算机串行口采用Intel 异步串行通讯组件构成，COM、COM、COM、COM的基地址分别为F、F、E、E十六进制。RS-C规范是RS协议中常用的规范，其接口有条线，条数据线，条控制线，条定时线，条备用和未定义，常用的只需根。串口通讯最重要的参数是波特率

49、、数据位、停顿位和奇偶校验。对于两个进展通行的端口，这些参数必需匹配： a，波特率：这是一个衡量通讯速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如波特表示每秒钟发送个bit。当他们提到时钟周期时，他们就是指波特率例如假设协议需求波特率，那么时钟是Hz。这意味着串口通讯在数据线上的采样率为Hz。通常线的波特率为，和。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和间隔 成反比。高波特率经常用于放置的很近的仪器间的通讯，典型的例子就是GPIB设备的通讯。 b，数据位：这是衡量通讯中实践数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实践的数据不会是位的，规范的值是、和位。如何设置取决于他想传送的信息。比如，规范的A

50、SCII码是位。扩展的ASCII码是位。假设数据运用简单的文本规范ASCII码，那么每个数据包运用位数据。每个包是指一个字节，包括开场/停顿位，数据位和奇偶校验位。由于实践数据位取决于通讯协议的选取，术语“包指任何通讯的情况。 c，停顿位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为，.和位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其本人的时钟，很能够在通讯中两台设备间出现了小小的不同步。因此停顿位不仅仅是表示传输的终了，并且提供计算机校正时钟同步的时机。适用于停顿位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。d，奇偶校验位：在串口通讯中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶

51、、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位数据位后面的一位，用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，假设数据是，那么对于偶校验，校验位为，保证逻辑高的位数是偶数个。假设是奇校验，校验位为，这样就有个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接纳设备可以知道一个位的形状，有时机判别能否有噪声干扰了通讯或者能否传输和接纳数据能否不同步。串口程序编写LABVIEW中用于串行通讯的为仪器I/O口下地串口节点，在串口节点下有个节点，分别为VISA配置串口、VISA写入、VISA读取、VISA封锁、VISA串口字节数、VIS

52、A串口中断、VISA设置I/O口缓冲区大小以及VISA清空I/O口缓冲区。如图-所示。图 - 串口缓冲区首先选取VISA配置串口节点，对串口进展配置初始化。主要配置串口波特率、数据位、停顿位、奇偶校验位。并且在控件选板中选择VISA资源称号的I/O口输入控件，用此控件对串口进展选择。将这个控件与VISA配置串口节点进展衔接。选择波特率，数据位位，停顿位位，奇偶校验位。完成串口配置初始化。如图-所示。图 -串口配置初始化在完成串口初始化之后，需求对VISA写入和VISA读取进展配置。根据程序设计要求，需求在VISA写入外添加条件构造。写入节点的程序框图如图-所示。图 - 写入节点程序框图而在VI

53、SA读取节点前配置VISA串口字节数，来实现经过串口写入多少字节就能在读取节点读取多少字节。在读取节点输出端口同时接上十六进制显示端口和全局变量字符串显示。将全局变量字符串转换为输入型，选取字符串与字节数组转换节点，将得到的字符串转换成数组，在最后接上波形实时显示控件。同时在外部添加层叠式顺序构造，并且在后面添加帧，在该帧内添加等待整数倍毫秒节点，使上一帧完成后延时ms。再在此外添加一个循环构造完成对下位机发来的数据进展延续的读取。在程序末尾还得配置VISA串口封锁节点。读取节点的程序框图如图-所示。图 -读取节点框图在完成对VISA串口初始化、VISA串口写入、VISA串口读取的配置后，串口

54、的收发就可以进展。比如将单片机的串口的读取和写入管脚用短路子短接。将单片机与计算机经过串口衔接，翻开LABVIEW 的程序，点击运转后，在十六进制输入区输入十六进制数，点击发送按钮，数据可以经过串口到达下位机部分，然后由于下位机串口的读取与写入是短接的，所以在上位机的十六进制显示区会出现与发送的数据完全一样的数据，而在波形显示区也可以产生相应的数据实时波形。此操作胜利阐明串口配置根本胜利，可以经过LABVIEW 的G言语编写的串口进展数据收发，串口通讯。SPC参数统计前面引见过，SPC是Statistical Process Control的简称统计过程控制。而SPC参数主要包括Ca、CP、C

55、PK、CPU、CPL等。SPC的主要参数CPK过程才干指数，是某个工程或过程水准的量化反响，也是工程评价的一类重要目的。CPK = Cp * ( -Ca)，同CPK息息相关的两个参数为Ca过程准确度、Cp过程精细度, Ca可以用来分析当前过程的平均值能否有偏移,而Cp可以用来分析当前过程的离散程度相对于规格公差来说能否可以接受。CPK具有一定的评级规范，利用公式计算出来的CPK值愈大，代表过程综合才干愈好，并可根据其值所在的等级做出相应的调整对策。Ca制程才干指数其中Ca为制程才干指数，又名制程准确度。表示过程特性中心位置的偏移程度，值等于零，即不偏移。值越大偏移越大，越小偏移越小。规范公式：

56、 Ca=k= (-)=制程平均数估计值，即Xbar。简易公式：Ca(k)= (-)T=USL-LSL=规格上限-规格下限=规格公差；PS：单边规格因没有规格中心值，故不计算Ca；制造规格将单边规格公差调整为双边规格，如此方可计算Ca。当Ca=时，代表量测制程之实践平均值与规格中心一样；无偏移。当Ca=时，代表量测制程之实践平均值与规格上或下限一样；偏移%。评等参考：Ca值愈小，质量愈佳。依Ca值大小可分为四个等级。表- Ca评等参考等级Ca值处置原那么A维持现状B改良为A级C立刻检讨改善D全面检讨停工检查Cp制程精细度Cp为制程精细度，表示制程特性的一致性程度，值越大越集中，越小越分散。或Cp

57、= (-):单边上限才干指数:单边下限才干指数USL：特性值之规格上限；即产品特性大于USL在工程上将呵斥不合格LSL：特性值之规格下限；即产品特性小于LSL在工程上将呵斥不合格制程平均数估计值；即制程目前特性值的中心位置：制程规范差估计值；即制程目前特性值的一致程度PS制程特性定义 单边规格设计规格因没有规格上限或下限 没有规格下限Cp=CPU=Cpk 没有规格上限Cp=CPL=CpkCpk综合制程才干指数同时思索偏移及一致程度。 (-) (-)PS制程特性定义单边规格设计规格因没有规格上限或下限 没有规格下限Cp=CPU=Cpk (-) 没有规格上限Cp=CPL=Cpk (-)评等参考当C

58、pk值愈大，代表制程综合才干愈好。等级断定：依Cpk值大小可分为五级表- Cpk等级断定等级Cpk值处置原那么A+ 无缺陷思索降低本钱 A维持现状 B有缺陷发生 C立刻检讨改善 D采取措施进展质量改善上位机部分经过对接纳到的下位机发送的数据进展的处置，得到的SPC参数统计的数值。经过由上位机经过SPC过程统计控制处置过得参数来确定所得到的SPC参数能否符合规范。根据SPC参数的额大小来判别经过数据对接纳到的数据的处置原那么。经过得到的SPC参数，对加工的工件进展系统的检测。得出判别的结果。完成对于上传数据的选择。总结对过程作出可靠的评价，确定过程的统计控制界限，判别过程能否失控和过程能否有才干

59、；为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；减少对常规检验的依赖性，定时的察看以及系统的丈量方法替代了大量的检测和验证任务。 有了以上的预防和控制，他们的企业当然是可以： ()降低本钱； ()降低不良率，减少返工和浪费； ()提高劳动消费率； ()更好地了解和实施质量体系。在消费过程中，产品的加工尺寸的动摇是不可防止的。它是由人、机器、资料、方法和环境等根本要素的动摇影响所致。动摇分为两种：正常动摇和异常动摇。正常动摇是偶尔性缘由不可防止要素呵斥的。它对产质量量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常动摇是由系统缘由异常要素呵斥的。它对产质量量影响很大，但可

60、以采取措施防止和消除。过程控制的目的就是消除、防止异常动摇，使过程处于正常动摇形状。经过对于SPC参数的系统估计，他们可以参考SPC参数对工业现场的加工过程进展系统的判别。从而利用SPC参数提高消费效率，降低次品率。对SPC进展上位机编程运用LABVIEW对上位机部分的SPC参数统计进展编程。首先得根据下位机经过串口传送来的数据，将这些数据存放到全局变量中，等待后面的计算。对于算术平均值和规范差得计算可以用函数选板中的概率统计节点下的统计节点。将全局变量字符串信号经过字符串到数组转换节点的转换变成数组，在经过统计节点，统计节点在信号分析Express VI的选板中，统计节点可以用来计算信号值的