基于LABVIEW的量具通用测量平台设计①

李 敏，周先飞，王 勇，陈万顺

(芜湖职业技术学院信息工程学院，安徽 芜湖 241006)

0 引 言

虚拟仪器技术是电子信息类专业的主干课程，而LABVIEW图形编程软件是目前测控领域应用较为广泛的开发平台，设计的程序具有较强移植性[1-2]。根据企业产品测量要求，以及结合虚拟仪器技术课程的教学实训，让学生掌握串口通信原理、LABVIEW软件开发流程以及数据库知识，熟练应用LABVIEW平台设计测量系统界面和通信程序，并能对数据库进行操作维护。以百分表为量具，设计了通用测量开发平台，利用该系统既可开展教学，也可供高校师生和企业人员进行二次开发。目前，市场上已有一些企业开发了量具测量平台，可实现数据采集、显示、查询、保存等功能，也能实现产品数据比对，但测量软件是单机版，数据保存至EXCEL表格中，无法实现数据库访问和操作功能，且源码不公开，只能开展课程认知实训。因此，设计量具通用测量平台解决了虚拟仪器课程教学实训项目的需求。

1 通用测量平台架构

量具通用测量平台硬件由PC、参数为0-12.7mm/0.01mm的数显百分表、数据转换器构成，平台架构如图1所示。PC通过USB接口经数据转换器连接数显百分表，在使用数显百分表前，需加载其设备驱动程序。平台软件使用LABVIEW设计测量界面和串口通信程序，使用LABVIEW中的DB Tools函数库实现测量数据的检索、存储等功能。根据串口通信协议，解析数显百分表数据，为提取用户所需的测量数据提供依据。根据企业操作规程和产品测量要求，通过单步或连续采集按键启动测试点数据的测量，通过停止按键终止测量，各测量点的数据显示并保存至指定表格中。为便于产品质量追溯，产品测量系统中包括操作人员的工号，产品的出厂批次、型号、是否合格品等具体信息。该测量平台既可以实现操作人员现场数据测量，也可以让管理员在其他计算机上查询操作人员的测量情况, 解决现场计算机出现故障后数据无法找回的问题。

2 测量平台软件设计

2.1 平台功能简介

该测量平台上位机采用LABVIEW软件设计，将采集数据存入到Access数据库中，以便显示和查询。首先通过设定串口号将量具测量设备与上位机连接，如果设备不在线或串口选择不正确，则会提示报错。数据采集分为单步测量和连续测量两个过程。单步测量只进行一次数据采集，并与输入标准值进行比较，获取偏差值，每次测量数据实时显示到指定表格中。

连续测量是每隔200ms进行一次采集。每次数据采集完成，将数据保存到Access数据库中，并在当前工程下创建一个名为Data的数据库，建立一个表Meter，表中包括编号、测量时间、测量值、标准值、结果、偏差、型号、批次8个属性变量，利用LABVIEW的DB ToolsOpen Connection VI 库将data.mdb和labVIEW上位机连接并自动存储数据[3-4]。完成数据采集任务后须将数据库连接断开。清除记录按键可以清空显示的表格数据。查询数据在采集任务停止后再连接labVIEW和data.mdb。

图1 量具通用测量平台结构框图

测量平台界面包括用户登录、产品测量、数据查询三部分。用户登录界面包括操作人员工号和登录密码的输入，如图3所示；产品测量界面包括产品型号、批次、偏差值及数显百分表的串口号参数设置，并判断测量数据是否超出标准值范围，如图4所示；数据查询界面包括查询参数的选择菜单和显示结果的表格，如图5所示。产品测量程序可设置单步采样或连续采样各点数据，且测量数据顺序是固定的，并将各点数据保存至指定数据框中，如果某一点数据异常，则待测量结束后,再重新测量该点。当测量按键有效时，该界面会记录测量时间、点的数量、测量数值等信息，当按下停止按键，则记录测量结束时间，将上述数据保存至Access数据库中，便于查询测量记录。测量程序包括串口配置，串口接收、数据显示、定时控制等。该百分表的串口通信数据格式包括起始数据，测量数据和控制字三部分，格式如表2所示。在该测试平台中，串口配置程序实现串口号的设置，该系统中选择串口号COM6；串口接收程序接收数显百分表发送的数据，数据显示程序将测试数据实时显示在表格控件中。定时控制实现每隔200ms循环接收百分表发送的数据。

表1 百分表数据格式

图4 测量平台主界面

图5 数据查询界面

2.2 平台LABVIEW程序设计

测量平台包含主界面、数据存入数据库、测量数据查询三个VI文件。主界面完成串口通信、测量模式以及数据显示保存功能。首先选择串口号，当按下“打开设备”按键，则将数据送入读取缓冲器内，解析串口数据，提取产品测量数据，将采集时间、标准值、批次、型号、测量值和标准值的差值、合格参数输入到数组，并实时显示在表格控件，同时将上述数据保存至数据库data.mdb，在程序中可设定公差值，将测量数据与标准值比较后若大于公差值则是不合格品，反之为合格品。最后，通过点击单步采集或连续采集按钮实现数据采样模式切换。数据存入数据库的VI是将数据库文件data.mdb保存至相对路径，并打开该文件,依次将编号、时间、测量值、偏差、结果、批次、型号8个参数写入到表meter中,保存数据后将数据库关闭，在测量平台主程序中循环调用该VI。测量数据查询VI是通过批次，测量值、结果、型号、时间等参数查询所需数据，实现查询语句功能，VI程序中实现查询结果在某个时间段内是否合格的语句如下:

select* from METER where 结果=“合格”and 时间between #2019-10-10 17:00:00# and#2019-10-10 17:00:00#，其他参数查询类似。

3 结 语

该测量系统采用PC、数显百分表和数据转换器作为主要硬件，基于LABVIEW平台设计用户登录、产品测量和数据查询程序，将产品测量数据通过串口传输至PC并保存至Access数据库中，应用LABVIEW工具包检索并存储数据。该测量平台可用于电子信息类专业虚拟仪器技术课程的教学实训，同时也可作为企业产品测量的通用平台。

但该系统还有进一步完善的空间，因为操作人员在多点测量时可能会出现误测、漏测等问题，所以系统需添加辅助设备如条码扫描枪，将测量点贴上一维或二维条码，通过扫码以确定每个点都测到，测量结束后比对扫描信息，当发现有未测点，则提示出错信息，以确保测量数据的准确性和可靠性。