基于虚拟仪器技术的机电一体化教学实验平台

于秀娜

摘  要：具备先进的机电一体化教学实验设备是培养高素质、高技能的机电一体化技能人才的重要部分之一。但是由于实验教学中各种原因已经影响了机电一体化教学实验的教学质量，因此将虚拟仪器技术应用其中，建立一个更加高质的机电一体化教学实验平台。本文主要从剖析虚拟仪器技术展开，在了解清楚虚拟仪器技术的基础上将其融入进机电一体化教学实验平台中，旨在为实际的实验教学提供一定的理论参考。

关键词：虚拟仪器技术;机电一体化教学;实验教学

引言：机电一体化教学旨在培养出能够重拾数控设备相关的技术与管理的工作人才。随着机电一体化技术的快速发展，特别是再加上计算机技术的普及，目前的机电一体化技术是将机械与微电子技术紧密结合在一起的一门技术。因此，该课程想要为我国输送更多的应用型人才，就应该在日常的教学中将理论与实践充分结合，特别是在实践方面。将虚拟仪器技术应用进实验教学中，能够起到一定的效果。

一、虚拟仪器技术

所谓的虚拟仪器技术，就是借助高性能的模块化硬件，再结合高效灵活的软件完整各种测试、测量和自动化的应用。记住模块化硬件，能够提供全方位的系统集成，而高效灵活的软件则可以创建一个完全个性化、自定义的用户界面。之所以将虚拟仪器技术融入进机电一体化实验教学中，主要是看中了其具有性能高、扩展性强、开发时间少、无缝集成的特点。

从发展现状而言，虚拟仪器技术已经在测试行业、自动化、石油钻探等领域都有涉及，因此将虚拟仪器技术应用进机电一体化实验教学中可以借鉴到一定的经验。

二、机电一体化教学实验中融入虚拟仪器技术的具体措施

（一）模块化的I/O硬件。虚拟仪器技术能够提供各种各样的硬件产品，从数据的采集、信号处理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口都有。在机电一体化教学实验平台中，主要由数据采集与处理模块、视觉模块组成[1]。其中的数据采集与处理模块主要由传感器、动态应变仪、NI数据采集卡和计算机。这个模块主要是对柔性机械臂的动态测试从而达到实现数据的采集与处理功能。视觉模块包括了CCD摄像头、NI图像采集卡和计算机。这个模块的主要功能是对数字图像进行处理，同时还能够提供给学生机器视觉研究。

（二）高效灵活的软件。软件是虚拟仪器技术中最重要的部分[2]。通过借助正确的软件工具并设计或者调用特定的程序模块，就能够创建一个自己的应用以及友好的人机交互界面。其中能够提供行业标准图形化编程的软件——LabVIEW，其不仅能够完成基本的各种软硬件的连接，另外还能够提供一个强大的数据处理能力，设置数据处理、转换、储存的方式，并且将结果显示出来。此外，其还能够提供更多交互式的测量工具和更加高层次的系统管理软件工具，例如针对微软Visual Studio的

Measurement Studio等，都能够满足高性能应用的要求。而这个要求能够帮助机电一体化在测试应用中发挥出更大的优势。

将数据采集以及信号处理功能模块放入进机电一体化教学实验当中，借助LabVIEW作为试验的开发工具，在这种情况之下，学生能够了解到如何测量热电偶、电热调节器、应变传感器等各种传感器信号，同时学生还可以在实验过程中了解如何根据不同的硬件配置搭建一个不同的信号测试系统。

（三）加强实践教学。利用虚拟仪器技术中的视觉反馈的位置控制模块实现对位置的跟踪控制。在这个机电一体化教学实验中其实验模块涉及到控制系统的闭环控制、图像采集、图像识别以及PD矫正。

实验中，负责图像采集的是利用CCD摄像头和图像采集卡。在实验中采集到动态图像，利用图像采集卡将其转换成为数字化体香，接着通过PCI总线即时传输到计算机当中，再借助图像处理对转换后的图像做进一步的处理。

在实验中进行图像处理时，需要获取到目标物体的质心坐标，而想要获得质心坐标就需要先检车到目标物体的边缘，得到其轮廓之后再计算出其质心坐标，得到了质心坐标就能够计算出目标物体的具体位置。整个实验过程不仅能够增强学生对虚拟仪器技术的理解，同时还能够加强其实践能力。

三、结语

总而言之，将虚拟仪器技术应用进机电一体化教学实验平台的建设中，不仅能够弥补以往的实验中存在的不足，同时还能够有效提高学生的实践能力以及理论结合实践的能力，对于提高教学效果也有一定帮助。

参考文献：

[1]潘海彬，张春果，李伯全等.基于虚拟仪器和DataSocket技术的机械振动远程监测系统[J].仪表技术与传感器，2012，19（07）：158-159.

[2]简家文，朱双东，谢建军.虚拟仪器技术在传感器检测技术实验教学中的应用[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2010，11（05）：136.endprint