NI TestStand 成果斐然
新的功能測試系統(tǒng)協(xié)助我們在緊迫的時間壓力下完成工作,將新產(chǎn)品的設(shè)計從概念階段帶入制造階段。NI TestStand 為我們的 LabVIEW 測試模塊制造了一個模塊化、可重復(fù)使用的測試架構(gòu),NI TestStand 對我們來說非常實用。從的角度來看,我們現(xiàn)在可以在的短時間內(nèi)就開發(fā)完成測試系統(tǒng),因為與軟硬件開發(fā)有關(guān)的大部分風(fēng)險都被移除了。我們初期的訓(xùn)練投資成本也因為開發(fā)這個的時間縮短,而且收回了成本。在未來的開發(fā)中,因為我們的工程師已經(jīng)習(xí)慣使用這些工具,所以我們預(yù)期開發(fā)的時間會縮短 30 %。
使用CompactRIO、labview 平臺監(jiān)控露天礦場使用的機器鏟
概述:使用NI CompactRIO平臺與NI LabVIEW軟體來創(chuàng)造的客制化振動與壓力連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)。
露天礦場使用的機器鏟是大型、活動式、非靜止的機器,用來裝載卡車,將礦石運送到加工廠。通常機器鏟與卡車的數(shù)量比例約為1 比12,所以機器鏟若發(fā)生意外的停工,便會對產(chǎn)量造成直接的影響,所以機器鏟被視為關(guān)鍵性的機器。
習(xí)慣上來說,要為這種機器鏟進行狀態(tài)監(jiān)控與預(yù)測性技術(shù)是很困難的,這是因為缺乏足夠的分析運算法與設(shè)備,而且環(huán)境太過惡劣。普通設(shè)備的傳統(tǒng)振動分析(旋轉(zhuǎn)機器進行預(yù)測性維修的主要工具) 是根據(jù)傅葉爾轉(zhuǎn)換來執(zhí)行的,傅葉爾轉(zhuǎn)換會假設(shè)旋轉(zhuǎn)速度不變。這對機器鏟來說是不夠的,所以便使用另1 種方法。
因為急需從回應(yīng)式、預(yù)防式的維修策略轉(zhuǎn)變成預(yù)測式、主動式的策略,所以便開發(fā)了SiAMFlex 這種彈性監(jiān)控系統(tǒng)(Advanced System for Flexible Monitoring)。原先是智利Concepción 大學(xué)Pedro Saavedra 教授所進行的計畫,目的是要為機器鏟的振動信號發(fā)展出適當(dāng)?shù)恼駝臃治鲞\算法。等到運算法發(fā)展完畢之后,下一步就是執(zhí)行SiAMFlex 做為連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的核心?,F(xiàn)在SiAMFlex 是由CADETECH 公司支援并持續(xù)更新,以維持完整的機械結(jié)構(gòu)資產(chǎn)完整管理與分析工具。
使用LabVIEW FPGA和CompactRIO開發(fā)伺服控制系統(tǒng)
概述:利用NI LabVIEW FPGA 模塊和CompactRIO 系統(tǒng)開發(fā)出世界上臺在連續(xù)旋轉(zhuǎn)式磁盤上進行三維全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲的伺服控制系統(tǒng)。
全息數(shù)字數(shù)據(jù)存儲(Holographic digital data storage,簡稱HDDS)技術(shù)是光學(xué)存儲領(lǐng)域里有前景的新興技術(shù)之一。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲技術(shù),是把單的比特信息存儲為介質(zhì)表面的磁或光變量,正在接近其物理的極限。然而,全息存儲技術(shù)可以使數(shù)據(jù)的傳輸速率加速到10 億比特每秒,把訪問時間降低到幾十微秒,同時將數(shù)據(jù)的存儲密度增加到理論的大值,即1 萬億比特每立方厘米。
通過在存儲介質(zhì)的整個三維空間上編碼數(shù)據(jù),并且利用稱為頁的大容量并行存儲塊來進行記錄和恢復(fù),全息數(shù)據(jù)存儲技術(shù)突破了傳統(tǒng)二維技術(shù)(如DVD)的限制。
利用CompactRIO 對Daewoo HDDS 系統(tǒng)進行原型驗證
我們的H D D S 原型包括兩個主要的子系統(tǒng):一個基于N ICompactRIO三百萬門的FPGA 系列模塊的電光運動控制系統(tǒng)和一個基于Xilinx 公司八百萬門的FPGA 電路板的視頻解碼系統(tǒng)。CompactRIO 系統(tǒng)控制著一個線性電機、一個步進電機、一個電流鏡和一個CMOS 相機。每一個運動控制環(huán)都要求的控制,所以我們利用反饋信號來控制和檢測數(shù)據(jù)。不同于傳統(tǒng)的計算型電路板,CompactRIO 系統(tǒng)使我們可以利用NI 公司的LabVIEWFPGA模塊來定制脈沖發(fā)生器的時序,其精度可達到一個FPGA時鐘周期。為了避免滑動,我們通過創(chuàng)建定制的用于加速和減速的數(shù)學(xué)函數(shù),開發(fā)了復(fù)雜的電機控制算法。我們?yōu)槿N類型的電機分別設(shè)計了驅(qū)動電路,并把它們連接到CompactRIO 的輸入/ 輸出模塊上。除了運動控制,CompactRIO 還與用于視頻解碼的FPGA 電路板通信,該電路板是使用我們自有的用于視頻恢復(fù)和CMOS相機控制的信號處理技術(shù)開發(fā)的。前端MPEG解碼器積累在緩存中的數(shù)據(jù)量隨速度變化很大,CompactRIO 還通過檢查其變化來控制數(shù)據(jù)的傳輸速率。
使用LabVIEW 建構(gòu)非侵入式技術(shù)而測得水果成熟度
概述:NI LabVIEW可找出平行板電容器雙板之間的佳距離。
因為農(nóng)業(yè)的原料與后農(nóng)產(chǎn)品均需達到相同品質(zhì),所以在采收前后了解水果的品質(zhì)與成熟度格外重要。但是一般果農(nóng)難以確實得知水果的成熟度,特別是果色與成熟度無關(guān)的水果。雖然或果農(nóng)可以看出水果成熟度,但也無法因應(yīng)大量采收的水果。因此我們需要穩(wěn)定、快速、非侵入式的技術(shù),測得水果的物理屬性而進一步了解水果的品質(zhì)與其成熟度。只要能且自動分類水果的成熟度,就能進一步讓農(nóng)業(yè)升級,并造福超級市場的消費者。舉例來說,若能根據(jù)采收條件而系統(tǒng)性的了解水果成熟度,就能讓消費者進一步判斷水果品質(zhì)。
大多數(shù)的傳統(tǒng)方式均具有破壞性,而無法大量應(yīng)用于實務(wù)中。某些方式則透過硬度計(Penetrometer) 或沖擊力,測得水果的硬度。另可量測與成熟度相關(guān)的參數(shù)或化學(xué)物含量,如pH 酸堿值、可滴定酸度(Titratable acidity,TA)、可溶性固態(tài)物(Soluble-solid,SS) 含量、乙烯(Ethylene) 含量等。若要量測這些化學(xué)值與參數(shù),往往侵入水果再應(yīng)用復(fù)雜的分析技術(shù),如氣液相層析(Gas - Liquid Chromatography (GLC) 與滴定法(測酸度)。
但近出現(xiàn)了非侵入式的水果成熟度檢測法。這些方法包含核磁共振(NMR) 與質(zhì)子共振(PMR),可了解可溶性固態(tài)物的含量;機器視覺系統(tǒng)則可減測水果果皮的顏色;音訊系統(tǒng)則可測出水果硬度。但是這些方式仍有潛在問題,如NMR 與PMR 均為位的設(shè)備,且水果顏色不一定與其成熟度相關(guān)。
透過LabVIEW,我們可量測香蕉的電容而決定水果的成熟度。而且平行電容板之間的距離,將高度影響量測結(jié)果。后我們發(fā)現(xiàn),若電容板之間達4公分將可產(chǎn)生正確的結(jié)果。電容與電壓量測作業(yè),既且不會損壞水果,實為合適的量測技術(shù)
使用LabVIEW 與DAQ 監(jiān)控人體于動態(tài)平臺上的擺動
概述:使用NI LabVIEW軟體搭配NI資料擷取(DAQ)硬體建構(gòu)平臺,其表面具備122組應(yīng)力感測電阻器(FSR)并能以200 Hz進行取樣,以量測人體擺動與平衡的控制情形。
人體即使在直立時,亦需隨時保持著穩(wěn)定性。人體整合多種機制,才能避免身體在靜、動態(tài)的條件下跌倒。測力板(Force platform) 與Stabilogram 均為量測、量化人體平衡度的標準。另根據(jù)時間概念而搜集壓力中心(COP),以呈現(xiàn)姿勢控制的結(jié)果?;旧鲜且员砻嬷稳梭w中心,再垂直投射相關(guān)應(yīng)力。主機電腦將根據(jù)FSR 的訊號而執(zhí)行一系列的計算作業(yè),以取得COP (如圖1)。
圖1. 負責(zé)計算人體足部擺動的程式圖區(qū)塊
大多數(shù)的姿勢與平衡計量技術(shù),均是主動操作姿勢或平衡狀態(tài),再計算出人體的反應(yīng)。在此系統(tǒng)中,我們是讓人體于不穩(wěn)定的支撐表面上保持平衡,達到自我反應(yīng)的效果。若讓人體站在可移動的支撐表面上,亦可達到相同的變數(shù)。針對任何測試點,我們的平臺可達到不同方向的平衡紊亂(如圖2)。
在銜接儀器之后,此平臺可隨時追蹤人體COP 的移動,再顯示各種狀態(tài)下的人體穩(wěn)定程度。此時如BOSU Balance Trainer 的動態(tài)表面就極其重要,可完整補償姿勢控制器統(tǒng),而模擬動態(tài)條件。與僅能模擬靜態(tài)條件的靜態(tài)平臺相較,動態(tài)表面更能呈現(xiàn)病理學(xué)方面的問題。
儀器控制
此堅固平臺的直徑為635 mm,非平面的圓頂直到動態(tài)平臺之處均為柔軟材質(zhì)(如圖2)。另有薄薄一層FSR 排列為陣列,固定于平臺之上。我們另于平臺之上安裝感測器,以捕捉不同的站立姿勢,并達到更大的儀控面積(如圖2)。此系統(tǒng)好能盡量減少各種限制。