一種基于虛擬儀器技術(shù)產(chǎn)品數(shù)量巡檢儀的設(shè)計

陳亮+莊海軍+高之圣

摘 要：提出了一種基于虛擬儀器技術(shù)的紅外無線循環(huán)產(chǎn)品計數(shù)器的設(shè)計方法，利用虛擬儀器技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、巡檢技術(shù)和紅外遙測技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多路產(chǎn)品遙測功能，具有計量準(zhǔn)確、處理靈活、功能豐富的特點(diǎn)，擁有良好市場前景。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器；數(shù)據(jù)采集；巡檢；紅外計數(shù)

中圖分類號：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.24.102

在生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)產(chǎn)品監(jiān)控計數(shù)方法存在粗糙易錯、效率低下、難以系統(tǒng)集成等缺點(diǎn)，不適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的需要。本設(shè)計是由計算機(jī)和數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成虛擬儀器系統(tǒng)，使用多路紅外采集裝置檢測產(chǎn)品數(shù)量，并通過多路開關(guān)切換采集通道，實(shí)現(xiàn)巡檢計數(shù)功能。系統(tǒng)整體情況如圖1所示。

1 硬件部分設(shè)計

本設(shè)計采用DAQ（Data AcQuisition，數(shù)據(jù)采集模塊）作為硬件平臺，型號位NI9401.NI9401是一款8通道100 ns雙向數(shù)字輸入模塊，適用于任何CompactRIO機(jī)箱。為了正常使用NI9401板卡，并且考慮到以后系統(tǒng)的擴(kuò)展性，系統(tǒng)采用NI cDAQ-9174機(jī)箱作為載體。

本設(shè)計采用紅外對管E3F-R2NB作為檢測器件，采用CD4051模擬開關(guān)作為多路切換開關(guān)，電路接線如圖2所示，實(shí)物如圖3所示。

2 軟件設(shè)計

2.1 通道選擇模塊

系統(tǒng)由NI9401的DIO6端和DIO7端輸出信號，采取二進(jìn)制的方式控制CD4051選擇具體通道。預(yù)設(shè)每通道檢測時間為10 ms，用戶可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，具體程序如圖4所示。

2.2 信號處理模塊

系統(tǒng)需要處理紅外檢測數(shù)據(jù)，將產(chǎn)品信號轉(zhuǎn)化為數(shù)量信息，并進(jìn)行計數(shù)統(tǒng)計，如圖5所示。

當(dāng)設(shè)備工作時，NI9401的采樣速度遠(yuǎn)快于產(chǎn)品的傳送速度，比較每輪采樣值和上輪數(shù)據(jù)，可以得產(chǎn)品數(shù)量信息。具體來說，設(shè)置NI9401的DIO0采集數(shù)據(jù)，采樣率Fs=100，則編寫程序如圖6所示。程序用寄存器實(shí)現(xiàn)NI9401本輪與上輪采樣值的比較。當(dāng)判定為上升沿時，計數(shù)輸出1累加到計數(shù)單元中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品計數(shù)。

在多通道巡回檢測模式下，使用For循環(huán)控制每通道檢測5次，設(shè)置Fs=100，則檢測時間為50 ms，4個通道巡回一輪用時200 ms，滿足產(chǎn)品檢測要求。如果通道數(shù)增加或產(chǎn)品流速過快，可以適當(dāng)縮短循環(huán)延時時間，或減少循環(huán)次數(shù)。

在切換通道時，為了避免DIO0輸入信號跳變導(dǎo)致誤判，需通過緩存機(jī)制使每通道計數(shù)相互獨(dú)立。如圖7所示，使用局部變量保存每通道的檢測狀態(tài)和計數(shù)值，并在該輪檢測時重新賦值。

3 系統(tǒng)調(diào)試

如圖8所示，系統(tǒng)測試地點(diǎn)在淮安中原機(jī)電設(shè)備有限公司，現(xiàn)場監(jiān)控其太陽能草坪燈生產(chǎn)線。在6 h的時間內(nèi)，4條生產(chǎn)線的生產(chǎn)產(chǎn)品1 363個，與公司質(zhì)檢部門的數(shù)據(jù)符合，測量準(zhǔn)確無誤。

〔編輯：白潔〕