基于labview的大型机组激光对中精密检测系统

唐晨　张茂云　陈风龙

【摘 要】本系统实现了倾角仪测试数据及PSD测试数据的实时跟踪采集，并采集数据进行拟合处理，方便了工作人员对设备的掌控和操作。

【关键词】激光对中；数据采集；labview

中图分类号： TH744.5 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）35-0250-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.109

【Abstract】This system realizes the real-time tracking and acquisition of inclinometer test data and PSD test data， and collects data for fitting processing，which facilitates staff control and operation of the equipment.

【Key words】Laser alignment；Data acquisition；Labview

在大型化、规模化工业的今天，大型机组已经是重型机械、船舶行业、热电行业、石油化工等领域的主要动力传输设备，而大型机组的心脏是轴系，轴系的对中技术成熟与否，对这些行业有着深远的影响。课题组针对大型机组对中找正难的问题，采用了LD/PSD（激光/位置敏感探测器）技术，建立机组长距离激光漂移的修正模型与基准光测量的工程校正模型，研制了大型机组激光对中精密检测设备（简称激光对中设备）[1][2]。本文基于labview研制了配合大型机组激光对中精密检测设备使用的上位机系统，可解决大型机组对中装配、调修、找正等测量工艺难题。本系统以电脑作为上位机，激光对中设备作为下位机，采用Zigbee技术进行数据的无线传输，用Labview实现倾角仪测试数据及PSD测试数据的实时跟踪采集。

1 激光对中精密检测系统的总体设计

激光对中精密检测设备由激光器发出准直基准光束，PSD接收光点位置坐标、倾角装置检测角度信息，根据对中数学模型计算出对中的调整数据。角度数据采用加速度倾角传感器获取，其模拟信号需经处理电路读取并送入本系统中，光点的位置坐标数据利用PSD获得，PSD输出的是微弱电流信号，系统通过放大、I/V转换，将其位置信息转变为电压信号，最后将电压信号送入高精度模数转换电路，将模拟量的位置信号转换为数字量，数据量通过ATMEGA8单片机处理后，经过无线传输ZAGBE模块传送到本系统进行处理。

2 软件设计

软件部分主要实现了倾角仪数据采集、PSD数据采集并模拟位置显示、测试数据拟合曲线及误差显示、测试数据excel表格导出等功能。为了实现以上功能，系统设计采用labview2015编写上位机界面程序，采用模块化的设计思想进行编程，有利于后续的维护工作。软件设计流程如图2所示。

2.1 labview数据采集模块

系统与下位机的通讯采用的是Zigbee技术，Zigbee通过串口与PC机相连并进行数据交互，如图3所示

2.2 数据处理模块

如图4所示数据处理：首先将接收的数据串进行截取，获得每个传感器的的数据，再将子字符串转化成数字，因为PSD的最大可测范围为-5mm～5mm（10mm），因此转化的数字取绝对值最大不能超过5mm，为了留有余量取最大值为4.9。连续采集50组数据进行排序，取10到30的20组数据求平均，从而获得PSD1的坐标值。PSD2作为数据矫正使用。倾角角度信息采集使用的是SCA100T系列的基于3D-MEMS的高精度双轴倾角传感器，可以测量两轴的角度信息和温度信息。

2.3 数据拟合模块

系统可对采集回的多组数据进行曲线拟合，可对数据进行算术平均、均方根、标准差、方差、求最大最小值灯运算，根据应用需求给出多个数据的拟合曲线。

3 试验与结果

系统界面右侧可以进行倾角仪通讯设置，分别对端口号、波特率、數据位、校验位、停止位等进行设置。建立连接之后，接收激光对中设备的X、Y轴倾角信号及温度信号在界面的下方进行显示，同时在坐标图上相应位置有红点标识。点击采集按钮可以记录本组数据，多次采集的数据在波形显示窗口以曲线形式输出，同时软件自动计算出算术平均、均方根、标准差、方差、最大值、最小值、范围以作参考。设备调整结束后，选择退出按钮，退回到主界面。对多次采集的PSD数据，点击拟合按钮，系统可以用线性拟合、B样条拟合等方式进行曲线拟合，并且和原始数据曲线进行对比输出数据曲线及误差曲线。拟合数据可以导出到excel中，方便进行后期处理。系统界面如图6所示。

本系统不仅能够实时采集数据，在测试结束后，还能对采集数据进行拟合处理，并图形化显示参数变化曲线，同时计算出误差曲线，设计了友善的可视化界面。同时本系统可以将实验数据直接以excel表格形式导出，方便快捷。

4 结论

基于labview的机组激光对中精密检测系统能够很好的完成对中过程中数据采集与后期数据处理工作，人机交互界面清晰，测量数据准确，操作方便。该系统不仅能够监控设备的运行状态，还能够对提取的数据进行信号分析与处理，易于导出数据，简便了工作人员的操作流程，提高了工作效率。该系统工作稳定性高，实用性较强，目前已经成功应用于大型机组激光对中精密检测设备，取得了很好的应用效果。

【参考文献】

[1]唐晨，张茂云，曹国华，丁红昌.基于互相关的大型机组轴系激光对中微弱信号提取方法研究[J].兵工学报，2017，38（10）.

[2]李博.轴系对中系统PSD线性化方法与实验研究[D].长春理工大学，2013.