下位測控機的數據采集、顯示及存儲回放軟件設計

　　下位機測控服務器系統軟件包括接口儀器驅動軟件和應用軟件兩部分。其中，接口儀器驅動程序是完成對某一特定儀器的控制與通信的軟件程序集合，是連接上層易用軟件和底層軟件的紐帶和橋梁。每個儀器模塊都有自己的軟件驅動程序，儀器廠商將其以源碼的形式提供給用戶，用戶在應用程序中調用儀器驅動程序。應用程序包含兩方面的程序：實現虛擬面板功能的前面板軟件程序和定義測試功能的流程圖軟件程序。它主要功能是給用戶提供操作儀器、顯示數據的人機接口；實現數據的采集、分析處理、顯示、存儲等；并將需要在客戶端顯示的數據發送到Web服務器，同時從Web服務器接收來自遠程客戶端的控制命令。

　　1.1.1數控機床測控軟件的結構化設計

　　本文中數控機床數據采集系統的軟件基本結構包括數據采集、數據處理、存儲回放及用戶界面等幾部分。測控軟件設計時可以采用面向對象的設計分析方法，通過仔細地規劃和設計，使程序結構清晰，便于維護、修改、增加。軟件程序結構圖如圖1所示。

　　結構化的程序主要包含以下功能模塊（結構圖見上圖1所示）：

　　①A/D通道校準模塊

　　采集之前對采集通道校準以保證A/D通道的準確度。

　　②電流采集模塊

　　電流采集模塊采用AD轉換器的數據采集卡，試驗中采集數控機床的消耗電流。

　　RRBDP軟件對采集到的數據進行各種形式的濾波，曲線擬合、平滑等處理。

　　③傳感器校準模塊

　　對電流傳感器做標定以確保傳感器輸出信號盡可能接近真實值。

　　④激光干涉儀數據模塊

　　通過USB接口通訊，獲取干涉儀采集的長度并經過分析后送往其它模塊。

　　⑤攝像頭數據采集及顯示模塊

　　該模塊負責完成視頻采集顯示和分析數控機床運動情況。

　　⑥測試數據分析模塊

　　對測試數據進行分析、匹配，建立數學模型并送往曲線顯示模塊。

　　⑦實時曲線顯示模塊

　　實時顯示消耗電流、定位精度以及坐標的關系曲線，采用具有很好的視覺效果的LabVIEW中的XY圖來繪制曲線控件驅動。波形直觀、精細、易于觀察。

　　⑧波形分析模塊

　　對關系曲線（即波形）依據需要研究的分項進行分析，將分析結果及波形做為輸出數據以特定文件格式存儲起來。

　　⑨測試日志記錄配置模塊

　　記錄試驗數控機床的信息、試驗次數、試驗日期、試驗人員以及輸出數據文件目錄。

　　⑩歷史曲線回放模塊及歷史數據

　　導出模塊載入以前試驗后生成的數據和波形文件并回放出來，確保以前的試驗結果可追溯。

　　1.1.2數據顯示與存儲回放程序的設計

　　本章數據顯示與存儲回放程序設計所需的基礎知識包括：數控編程、數控機床操作、電路基礎、VC++、C++、Web Service、LabVIEW和測試儀器等。基于以上程序開發結構和基礎，設計的各功能模塊顯示界面如下圖2所示：

　　圖1.2是LabVIEW數據實時采集顯示界面，軟件的操作過程說明如下：

　　（1）AD通道校準是指對采集板卡的計量校準，如果測得模擬量沒有在精度要求范圍內，軟件有自己校準功能。

　　（2）參數設置界面是按照用戶的要求來配置一些參數，比如說位移的起始點、終止點、步長等參數。

　　（3）測試界面如上圖1.2所示，也是軟件的主界面，但選擇好測試方式后，（硬件部分連接好的情況下）就開始了實時采集與顯示。對于采集的數據，測試完畢后，點擊保存可以保存到Excel表中，也可以保存成特定格式的數據，在將此數據倒到分析軟件中，進行無償的分析，從而可以進行相應的補償。但是對于工廠中大量的測試數據數據庫是首先存儲方式。可以利用LabSQL方式向數據庫數據表添加記錄，假設數據表為位移Displacement表。具體步驟如下：

　　①建立與數據庫的連接。首先通過ADO Connection Create.vi創建一個Connection對象，然后利用ADO Connection Open.vi建立與數據庫的連接。數據庫由ADO Connection Open.vi的ConnectionString指定，此參數由前面板的字符串控件提供，如下圖1.3所示。

　　②生成SQL命令，執行命令。在前面板table控件中輸入表名，Current和Error控件中輸入字段值。在程序框圖中使用Format Into String生成SQL命令，將它連接到ADO Connection Execute.vi即可執行，同時可在前面板Command Text控件顯示此命令。

　　③斷開與數據庫之間的連接。利用ADO Connection Close.vi關閉Connection對象，并使用ADO Connection Destroy.vi刪除Connection對象。