脱粒滚筒圆柱度数据采集系统设计—基于VB串口通信

荣　 耀，苑严伟，周利明，张俊宁，董　鑫

(1.中国农业机械化科学研究院，北京　100083；2.土壤植物机器系统国家重点实验室，北京　100083)



脱粒滚筒圆柱度数据采集系统设计
—基于VB串口通信

荣 耀1,2，苑严伟1,2，周利明1,2，张俊宁1,2，董鑫1,2

(1.中国农业机械化科学研究院，北京100083；2.土壤植物机器系统国家重点实验室，北京100083)

摘要：针对稻麦收获机脱粒滚筒圆柱度检测效率低、误差大的现状，提出了一种基于VB串口通信的脱粒滚筒圆柱度数据采集系统设计方法，首先通过程序实现激光位移传感器与上位机的通信，激光传感器再对脱粒滚筒外圆柱面进行数据采集，最后对采集的数据进行处理。实验表明：该系统能在5min以内完成数据的采集、存储和分析，采集到的数据与真实值的误差在±0.9mm范围内，采集系统界面简洁、操作方便，应用范围十分广泛。

关键词：脱粒滚筒；数据采集；串口通信；VB

0引言

脱粒滚筒是稻麦收获机的核心部件，主要通过焊接完成，焊接质量的好坏直接影响收获机的作业性能；而目前国内检测手段不能用于大尺寸零件的形位误差的检测，更不能在安装现场对大型零部件的安装误差进行测量[1]。在线测量实现了检测的自动化，是一种基于计算机自动控制的检测技术，随着数控机床在生产中的广泛应用，在线检测技术将会成为一项很有发展前景的技术[2]。非接触式测量就是利用对被测表面形貌没有影响的手段间接反映被测表面的信息来进行测量的方法，这类方法最大的优点是测量装置探测部分不与被测表面的直接接触，保护了测量装置，同时避免了与测量装置直接接触引入的测量误差[3-4]。将非接触式测量运用到在线检测中，大大提高了检测的精度和效率。为此，提出了一种基于VB串口通信的脱粒滚筒圆柱度数据采集系统设计方法，该圆柱度数据采集系统将非接触式测量与在线检测紧密结合，首先通过激光位移传感器采集数据，再对数据进行后续的处理和分析[5]。

1数据采集系统的构成

随着我国工业水平的不断提高，检测设备在各个领域的运用越来越多，检测设备与上位机的组合使用是构成检测系统的重要方式。这种方式能充分发挥上位机和智能仪器各自的优点，可完成数据采集、储存、运算等重要功能；特别是当现场有多台智能仪器时，该方式能大大降低测控系统的组配成本，有利于提高自动化程度和生产效率[6-14]。该系统的主要功能是通过非接触式测量对稻麦收获机脱粒滚筒外圆柱面的数据采集，如图1所示。该系统主要由硬件部分与软件部分构成：硬件部分包括工控机、串口转换器及激光位移传感器；软件部分包括串口选择、距离测量及图形显示。

图1　系统构成图

1.1硬件构成

工控机是整个系统的核心，所有命令均由工控机发出。串行通信接口标准经过多年的使用和发展，目前主要包括RS-232、RS-422及RS-485等几种。该数据采集系统所使用的工控机如图2所示，其串口通信接口标准为RS-232。

图2　工控机

激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置及位移等变化，主要应用于检测物体的位移、厚度、振动、距离及直径等几何量的测量，具有测量精度高、响应时间短及光斑精密等特点，广泛应用于高校和研究机构、汽车工业、机械制造工业、航空与军事工业、冶金和材料工业的精密测量检测。该数据采集系统选用的激光位移传感器如图3所示。其型号为CD33-250N-422，测量范围为100～400mm，检测精度为±0.3%F.S. (F.S.=300mm)，串口通信接口标准为RS-422。

图3　激光位移传感器

为了顺利地实现激光位移传感器与工控机的串口通信，需要使用一个串口转换器，如图4所示。系统选用了导轨安装式RS-232到RS-485/RS-422光隔离转换器。

1.2软件构成

该数据采集系统采用VB语言编写，应用 Visual Basic 6.0 的MSComm标准串口通信控件编程，以实现对激光位移传感器进行读写控制操作。该数据采集系统界面简洁、操作简单、显示直观，整个系统的程序流程图如图5所示。

图4　串口转换器

图5　系统流程图

2数据采集系统的设计

利用Visual Basic 6.0开发串口通信程序一般主要有两种方法：①使用MSComm串口控件；②调用Windows API动态链接库函数。Microsoft Communications Control(简称MSComm)是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件。API函数是Windows环境下由C语言编写的应用程序接口，也是动态链接库中所有函数的统称，该函数库种类多、较复杂。MSComm通过串行端口传输和接收数据，该控件具有丰富的与串口通信密切相关的属性和事件，提供了对串口的各种操作，为应用程序提供串行通信功能。MSComm控件在VC、VB、Delphi等语言中均可使用，程序员不必花费大量时间详细了解较为复杂的API函数。因此，MSComm为应用程序提供了一种通过串行接口收发数据的简便方法[15]。

2.1MSComm控件的引用

启动VB 6.0，以标准EXE方式建立新工程，点击“工程”→“部件”→“控件”，在下拉菜单中选择“Microsoft Comm Control 6.0”，在前面的方框内打吊钩，然后选择“确定”按钮；这时在工具箱中出现一个类似电话的图标，说明MSComm控件已经正常引用。

2.2系统界面

在Form1窗口中添加1个Frame控件、1个TextBox控件、1个Shape控件、2个ComboBox控件、5个CommandButton控件、6个Label控件及1个MSComm控件，再根据实际需求对相关控件进行更名和参数设置，组成如图6所示的数据采集系统界面。程序开始运行后，选择串口号与比特率，按照顺序选择各个按钮。点击“连接”按钮，指示灯显示为绿色，表示连接已经成功；点击“开始测量”按钮，激光位移传感器开始采集数据，采集到的数据实时显示在界面上的Text文本框中，单位为mm，同时将采集的数据进行保存；点击“停止测量”，激光位移传感器停止采集数据；点击“断开”按钮，激光位移传感器与工控机串口之间的连接断开，指示灯熄灭，此时数据的采集与保存均已完成；点击“图形显示”按钮，采集到的数据将会以折线图的形式显示出来，通过该折线图，能看出采集到的数据所在区间。

2.3主要源代码

实现距离信息采集的源代码如下：

Open"f:圆柱度.xls" For Append As #1

Dim CRbufsend As Variant

Dim continuecmdhex(15) As Byte

continuecmdhex(0) = &H2

continuecmdhex(1) = &H53

continuecmdhex(3) = &H41

continuecmdhex(4) = &H52

continuecmdhex(5) = &H54

continuecmdhex(6) = &H5F

continuecmdhex(7) = &H4D

如在教学《长方形与正方形的面积》以后，教师就可以设置这样一个问题让学生思考：明明家最近装修，要在明明房间的四周贴上壁纸（房顶，地面，门窗部位不贴），明明的房间长5米，宽4米，宽3米，门的高2米，宽0.6米，窗户长1.5米，高1米；你能帮明明妈妈算算这个房间至少需要购买多少平方米的壁纸吗？这样的数学问题对学生来说，挑战性强，而且与生活联系比较紧密，他们参与学习的热情非常高涨；经过思考以后，学生们知道了要想知道需要购买多少壁纸就要算出房间的应贴面积是多少，可以用四周总面积减去门窗的面积，如此教学，不仅巩固了学生所学知识，而且学生们也从中感受到了学习数学的应用价值，学生们学习的兴趣更浓了。

continuecmdhex(8) = &H45

continuecmdhex(9) = &H41

continuecmdhex(10) = &H53

continuecmdhex(11) = &H55

continuecmdhex(12) = &H52

continuecmdhex(13) = &H45

continuecmdhex(14) = &H3

CRbufsend = continuecmdhex

MSComm1.OutBufferCount = 0

MSComm1.Output = CRbufsend

Do

DoEvents

LoopUntil MSComm1.OutBufferCount = 0

Sleep (100)

Command2.Enabled = False

Command1.Enabled = True

Close #1

图6　系统界面

3实验与分析

程序开始运行后，选择串口号和波特率，再点击连接，指示灯变为绿色，表示工控机与激光位移传感器顺利实现串口通信；点击“开始测量”按钮后，实时采集的圆柱度数据连续显示在Text文本框中，并将采集到的距离信息保存，界面如图7所示。

图7　系统运行界面

依次点击“停止测量”和“断开”按钮后，退出数据采集过程；最后点击“图形显示”按钮，数据将以折线图的形式显示出来，如图8所示。

图8　数据折线图

由图8可知：该数据采集系统采集的数据分布在138.1～138.9mm区间内，该折线图能清晰地反映出圆柱度数据的分布情况。

4结论

1)本文提出了基于VB串口通信的脱粒滚筒圆柱度数据采集系统设计方法。

2)开发出了脱粒滚筒圆柱度实时数据采集系统，界面简洁，操作方便。

3)该数据采集系统能在5min之内完成对脱粒滚筒圆柱度数据的采集，数据的误差在±0.9mm范围内，并能对数据进行分析，具有良好的实用性。

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Threshing Drum Cylindrical Degree Data Acquisition System Design—Based on VB Serial Communication

Rong Yao1，2, Yuan Yanwei1，2, Zhou Liming1，2, Zhang Junning1，2, Dong Xin1，2

(1.Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences, Beijing 100083, China; 2. State Key Lab of Soil Plant Machinery System Technology, Beijing 100083, China)

Abstract：In order to solve the problem of low efficiency and great error in cylindrical degree detection, this paper puts forward a method of threshing drum cylindrical degree data acquisition system design based on VB serial communication, first the system realize the laser displacement sensor and host computer communication through program, then the laser displacement sensor collect the data of outer cylinder, and finally deal with the data. Experiments show that the system can complete the acquisition, storage and analysis of data within 5min, the error of collected data and real value is in the range of ±0.9 mm, the system has a simple interface, convenient operation, and wide range of application.

Key words：threshing drum; data acquisition; serial communication; VB

文章编号：1003-188X(2016)02-0184-04

中图分类号：S126

文献标识码：A

作者简介：荣耀(1987-)，男，湖北洪湖人，硕士研究生，(E-mail)rycaams369@163.com。通讯作者：苑严伟(1980-)，男，河南周口人，研究员，博士，(E-mail)yyw215@163.com。

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划项目(2012BAF07B01)

收稿日期：2015-01-14