畢業(yè)設(shè)計--電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的開發(fā)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的開發(fā)</p><p>　　based on multi-probe infrared thermometer</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在論文即將完成之際，我要向給予我?guī)椭脑S多可敬的師長、同學(xué)、

2、朋友衷心的感謝！</p><p>　　在本次畢業(yè)設(shè)計的幾個月里，最應(yīng)該感謝的是我的導(dǎo)師zz老師，在這期間得到了zz老師的悉心指導(dǎo)。在本論文的寫作和研究上，給予我無微不至的關(guān)懷和全面的指導(dǎo)。zz老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)、敏銳的思維、淵博的學(xué)識和極強(qiáng)的動手能力給我留下了深刻的印象，在做畢業(yè)設(shè)計時給我提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和實踐機(jī)會。在整個畢業(yè)設(shè)計中，zz老師耐心的為我講解疑惑的地方，不僅在學(xué)術(shù)知識上給我以動力和指導(dǎo)，而且從生活上

3、，思想上激勵和教育我，講述了一些人生哲理，讓我受益匪淺，這些人生經(jīng)驗對我的以后的生活都有很大的幫助。在此，向我的導(dǎo)師致以最誠摯的謝意。</p><p>　　感謝我的室友們，相聚就是緣份，大學(xué)四年里我們在生活中相互關(guān)心，在學(xué)業(yè)上相互鼓勵，在遇到困難相互幫助。這是一段令人難以忘懷的日子，衷心祝愿：兄弟們平平安安、順順利利、快快樂樂。</p><p>　　感謝我的父母，感謝你們含辛茹苦的養(yǎng)育之恩

4、和對我無私的奉獻(xiàn)與支持，無論在學(xué)習(xí)還是生活上，你們都給我莫大的支持和信任，使我的每一步都走的那么堅定，是你們教會我做人的道理，我一定會更加的努力，來報答你們對我的愛和期望。</p><p>　　在論文的撰寫和研究試驗過程中，同時感謝實驗室的丁洋師兄、侯慶強(qiáng)師兄，他們給予我莫大的幫助。</p><p>　　最后感謝測控073班的全體同學(xué)，四年以來，風(fēng)雨同舟，各奔前程的日子將近，想說一聲：有你

5、們真好。</p><p><b>　　王成李</b></p><p><b>　　2011年6月6日</b></p><p>　　電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的開發(fā)</p><p>　　摘要：隨著電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶動了各種產(chǎn)品的檢定系統(tǒng)趨向自動化、綜合化。傳統(tǒng)的手工檢定方法由于其檢定效率低、誤

6、差大、工作量強(qiáng)度高、費時，使得這種檢定方法已不適合技術(shù)的高速發(fā)展，限制了產(chǎn)品的規(guī)模化及產(chǎn)品質(zhì)量的提升。</p><p>　　為了解決上述問題，本文設(shè)計了基于LabVIEW作為軟件開發(fā)平臺的電子計價秤自動檢定系統(tǒng)，通過與PLC通訊連接，實現(xiàn)了電子計價秤檢定的自動化及報表的生成、打印。</p><p>　　本文主要從三個方面介紹了系統(tǒng)的設(shè)計：</p><p>　　第一部

7、分是系統(tǒng)的硬件組成及通訊。該系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、氣缸、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、電磁閥以及計算機(jī)，攝像頭、WOGO-I/O-SYSTEM等組成。主要介紹了硬件上的總體設(shè)計思路；各部件的作用、工作原理以及各部件是如何通過通訊而實現(xiàn)系統(tǒng)的檢定過程。</p><p>　　第二部分是系統(tǒng)的軟件設(shè)計。該系統(tǒng)的軟件設(shè)計由LabVIEW及CoDeSys完成。對涉及到的軟件和總體上的設(shè)計思路進(jìn)行了簡單的介紹。系統(tǒng)的設(shè)計采用模塊化的思想，簡化整體系

8、統(tǒng)的復(fù)雜性。并介紹了編程所實現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)的功能，如秤值的實時顯示、誤差曲線的擬合等。通過各模塊的設(shè)計與介紹簡化了整體系統(tǒng)的復(fù)雜性，有利于理解。</p><p>　　第三部分是系統(tǒng)調(diào)試與實驗。簡單概述了系統(tǒng)的調(diào)試過程，有利益加深對系統(tǒng)的整體思路和工作原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電子計價秤；LabVIEW; PLC; WAGO-I/O-SYSTEM; 自動檢定；</p>

9、<p>　　中圖分類號: TP273</p><p>　　Development of the auto-verification system of electronic</p><p>　　price computing scale </p><p>　　Abstract: With the rapid development of electron

10、ic and computer technology, the verification systems of many products tend to be automatized and integrated. Because the traditional manual verification method is time-consuming and with low efficiency, big errors and he

11、avy workload of measuring staff, which is unsuitable for the rapid development of technology and limit the improvement of the production's quality and scale.</p><p>　　In order to solve the problem, this

12、article designed the price computing scale auto-verification system based on the LabVIEW as its software development platform. Through the communication connection with the PLC, the automatic verification of the electron

13、ic price computing scale is achieved; the generation and print of the report are also achieved.</p><p>　　In this paper, the design of the system is introduced in three ways:</p><p>　　The first p

14、art is the hardware of the system and communication design. The system is made up of air pump, cylinder, standard weight, solenoid directional valve, a computer, USB camera, WOGO-I/O-SYSTEM, and etc. The idea of the over

15、all design of the hardware is introduced; the functions of each component, operating principles and how the each parts of the system achieved verification process through communication are also clarified in detail. <

16、/p><p>　　The second part is the software of system. The design of system's software is completed by LabVIEW and CoDeSys. The software related and the overall design ideas are introduced briefly. The idea of

17、 the system design adopted modular, so that the overall system is simplified. And the monitoring system implemented by programming features is also introduced. Such as real time scale values, the error curve fitting and

18、so on. Through the design and description of each module simplifies the overall com</p><p>　　The third part is debugging and experiment of the system. A brief overview of the overall debugging of the system

19、processes, It's good to impress the overall idea of the system and principle.</p><p>　　Keywords: electronic price computing scale; LabVIEW; PLC; WAGO-I/O-SYSTEM; Auto-verification;</p><p>　　

20、Classification: TP237</p><p><b>　　目 次</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 次III</b></p><p>

21、<b>　　1緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p>　　1.2研究的目的及意義1</p><p>　　1.3國內(nèi)外研究2</p><p><b>　　1.4研究方法3</b></p><p>　　1.

22、5研究基本內(nèi)容3</p><p>　　2系統(tǒng)整體設(shè)計方案4</p><p><b>　　2.1系統(tǒng)概述4</b></p><p>　　2.2系統(tǒng)方案設(shè)計4</p><p>　　2.3系統(tǒng)軟件編程設(shè)計總體思路5</p><p>　　3系統(tǒng)硬件組成及工作原理7</p><

23、;p><b>　　3.1機(jī)械部件7</b></p><p>　　3.2電氣路控制部件8</p><p>　　3.3 Wago-I/O-System 簡介9</p><p>　　3.4 硬件執(zhí)行11</p><p>　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計12</p><p>　　4.1軟件開發(fā)平臺Lab

24、VIEW簡介12</p><p>　　4.2 LabVIEW的特點13</p><p>　　4.3系統(tǒng)監(jiān)控界面14</p><p>　　4.4系統(tǒng)各模塊編程及分析16</p><p>　　4.5 PLC編程設(shè)計25</p><p><b>　　5系統(tǒng)通信31</b></p>

25、<p>　　6系統(tǒng)調(diào)試與實驗36</p><p><b>　　6.1 調(diào)試36</b></p><p><b>　　6.2 實驗38</b></p><p><b>　　7總結(jié)41</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)42</b&

26、gt;</p><p>　　附錄A: PLC地址配置43</p><p>　　附錄B: 原始數(shù)據(jù)記錄45</p><p><b>　　作者簡歷46</b></p><p>　　學(xué)位論文數(shù)據(jù)集47</p><p><b>　　1緒論</b></p><

27、;p><b>　　1.1引言</b></p><p>　　質(zhì)量是測量領(lǐng)域的一個重要參數(shù)，自古以來人們就相當(dāng)重視稱重技術(shù)，而對于稱重我們最容易想到的就是秤，它是最普通、最常見的一種計量器具。如今，隨著電子技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及促使各種產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，杠桿式的秤已經(jīng)逐漸被淘汰出了稱重的領(lǐng)域，各式各樣的電子秤占據(jù)了目前的貿(mào)易市場，由于其在稱重過程中帶來快速、穩(wěn)定、便捷的操作，不但

28、節(jié)省了貿(mào)易時間，而且提高了工作效率，從而在大大小小的超市、農(nóng)貿(mào)市場、貨物集散中心得到廣泛運用，成為了人們?nèi)粘ＹQ(mào)易過程中不可或缺的一部分。電子秤的種類繁多，如計數(shù)、計重、計價等，而計價秤是我們最常見的。其量值的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到老百姓的利益問題，關(guān)系的千家萬戶，世界各國政府普遍關(guān)注和重視，并被確定為我國強(qiáng)制管理的法制計量器具[1]。</p><p>　　電子計價秤是一種常用的計量衡器。在使用過程中，由于易受到交易環(huán)境

29、、介質(zhì)氣氛、濕度、灰塵及一些具有腐蝕性的物質(zhì)的沾污和影響，使用一段時間后，其稱重的準(zhǔn)確性會發(fā)生變化，尤其在高溫、高濕度及腐蝕性物質(zhì)的氣氛下使用影響會更為嚴(yán)重。同時對于電子計價秤的核心部件稱重傳感器，其特性的變化直接就會使得電子計價秤準(zhǔn)確度的變化。當(dāng)傳感器的壓阻特性發(fā)生變化超過規(guī)定的范圍時，電子計價秤的讀數(shù)就會發(fā)生偏差，稱量誤差就會越來越大。因此，為了保證電子計價秤的稱重準(zhǔn)確不影響消費者的利益，按照檢定規(guī)程對數(shù)字指示秤的要求，進(jìn)行首次檢定

30、、周期性、使用中檢定。以確定其稱重誤差的大小，是否符合標(biāo)準(zhǔn)中的最大允許誤差，以此來檢測電子計價能否繼續(xù)在市場中使用[2]。</p><p>　　目前電子計價秤的檢定工作主要是基于計量實驗室或者工業(yè)企業(yè)計量室，以傳統(tǒng)手工檢定為主的檢定工作，不僅需要時間成本高，影響了商戶正常的貿(mào)易，而且與檢定工作人員的經(jīng)驗、個人因素有關(guān)，同時降低了檢定的效率，增加了誤差的多重性。為了提高檢定的效率和準(zhǔn)確性，一種自動式檢定系統(tǒng)的研究與

31、開發(fā)已是迫在眉急。計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展及各種軟件的開發(fā)，為電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的設(shè)計研究提供了理論與實踐基礎(chǔ)。電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的研制能夠解決現(xiàn)場電子計價秤的檢定工作，可以脫離傳統(tǒng)固定場所的檢定工作。</p><p>　　1.2研究的目的及意義</p><p>　　稱重計量往往都是直接和商業(yè)貿(mào)易聯(lián)系的，因此其計量的準(zhǔn)確性與否直接影響到交易雙方的利益，如產(chǎn)品生產(chǎn)行業(yè)、市場交易的稱重計量

32、準(zhǔn)度就會直接關(guān)系到商家與消費者的基本利益。而生活中我們常見的稱重衡器——電子計價秤，由于其稱重迅速準(zhǔn)確，使用便捷，操作簡單，貨物重量、單價及價款能夠以直觀的數(shù)字顯示，為買賣雙方所共見，保證交易的公平性，從而在我國得到廣泛應(yīng)用[3-4]。</p><p>　　電子計價秤經(jīng)過計量檢定，可以知道并確定電子計價秤計量值的準(zhǔn)確性，這樣就可以避免由于稱量不準(zhǔn)確而帶來的一系列貿(mào)易糾紛和計量數(shù)據(jù)錯誤，同時可以避免外地廠商的電子計

33、價秤產(chǎn)品，在異地使用時引起地區(qū)差的影響。使用中的電子計價秤產(chǎn)品就更需要計量檢定。因為電子計價秤屬于電子測量儀器，其關(guān)鍵的元件稱重傳感器隨著使用時間的加長，使得準(zhǔn)確性發(fā)生了變化，影響了各方的利益。傳統(tǒng)的電子計價秤檢定由手工操作完成，這種方式是憑借操作人員的經(jīng)驗將標(biāo)準(zhǔn)碼逐個增加到規(guī)定的檢定點，在檢定過程中，操作人員需要一方面記錄數(shù)據(jù)，另一方面要不斷進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)碼重量的更換，這種方法由于個人主觀因素影響較大，重復(fù)性誤差大，難以保證電子計價秤檢定工

34、作的準(zhǔn)確性，另外手工操作時間長，加之操作人員會產(chǎn)生疲憊，存在較大的檢定誤差，影響了電子計價秤的合格評定。</p><p>　　電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為各種電子、機(jī)械產(chǎn)品的自動檢測、校準(zhǔn)、檢定提供了基礎(chǔ)，各種自動檢定系統(tǒng)的出現(xiàn)，提高檢定水平技術(shù)，使檢定的準(zhǔn)確性更為精確，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。為了提高電子計價秤檢定技術(shù)，便于實驗室或現(xiàn)場檢定，縮短檢定的時間成本，提高檢定工作效率，減少人為因素的影響，研制開發(fā)電子計價秤自動檢定

35、系統(tǒng)可以有效的解決上述問題。</p><p>　　電子計價秤自動檢定系統(tǒng)的研制提升了電子秤檢定的自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效性，降低了檢定人員的勞動強(qiáng)度，現(xiàn)場檢定功能方便了例如農(nóng)貿(mào)市場電子計價秤的檢定，可以使得整個檢定過程在公眾的監(jiān)督下完成，提升了檢定過程的公信力，保證了人們的利益。</p><p><b>　　1.3國內(nèi)外研究</b></p><p

36、>　　二十世紀(jì)50年代中期，為了把衡器引入生產(chǎn)工藝過程中去，使稱重過程自動化，電子技術(shù)滲入了衡器制造業(yè)。60年代初期出現(xiàn)機(jī)電結(jié)合式電子衡器，通過不斷改進(jìn)與完善，我國電子衡器從最初的機(jī)電結(jié)合型發(fā)展到現(xiàn)在的全電子型和數(shù)字智能型。但我國的稱重技術(shù)與國際差距還是比較大，基本上達(dá)到國際上20實際90年代中期的水平[5]。在研究方法上，電子稱重系統(tǒng)的工作原理一般是將作用在電子計價秤承載器上的質(zhì)量或者力，通過壓力傳感器轉(zhuǎn)化成電信號，通過基本電路

37、轉(zhuǎn)換和處理該信號，從而將模擬量轉(zhuǎn)化成直觀的數(shù)字信號。</p><p>　　電子計價秤的核心部位是稱重傳感器，其性能的好壞直接影響到電子計價秤的準(zhǔn)確度和可靠性，目前的稱重傳感器主要于數(shù)字式智能化型的，此類傳感器是由模擬式傳感器+數(shù)字變送（放大與A/D電路）+傳感器軟件智能化補(bǔ)償組成的，典型代表是美國TOLEDO公司、STS公司、CARDINAL公司和德國HBM公司研制的數(shù)字智能傳感器技術(shù)[6]。</p>

38、<p>　　數(shù)字智能化稱重傳感器的智能化功能不僅僅要求反映在傳感器本身智能化的數(shù)據(jù)補(bǔ)償與校正，更重要的是實現(xiàn)功能和模塊的智能化。</p><p>　　稱重傳感器的發(fā)展帶動了電子衡器的不斷創(chuàng)新，提高了電子秤的精度和準(zhǔn)確性，這使得手工的檢定方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足新型的電子秤的檢定工作。德國PTB用于重量檢定的方法有高精度的砝碼，其中砝碼的不確定度達(dá)1×10-6，ARON和DANIIL發(fā)明了一種活

39、塞式靜重機(jī)，通過移動支架來實現(xiàn)重物的加載，從而實現(xiàn)對衡器的檢定，熱努發(fā)明了一種用于電子秤的校準(zhǔn)砝碼裝置，通過驅(qū)動機(jī)構(gòu)使支撐砝碼的轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動，將標(biāo)準(zhǔn)碼加載到電子秤上，從而實現(xiàn)了電子秤的檢定，但此機(jī)械機(jī)構(gòu)部件多，復(fù)雜。所以研制開發(fā)能夠自動、穩(wěn)定、快速、數(shù)據(jù)自動處理等功能為一體化的檢定系統(tǒng)才能滿足現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展的要求。提高檢定工作的效率，減少誤差，對電子計價秤的質(zhì)量提供一個可靠的技術(shù)保障。</p><p><

40、;b>　　1.4研究方法</b></p><p>　　電子衡器生產(chǎn)商不同，其檢定方式也存在差異，廠商依據(jù)自己的需要可能在檢定過程中偷工減料，從而影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。</p><p>　　電子計價秤自動檢定系統(tǒng)依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JJG539-1997）《數(shù)字指示秤檢定流程》來研制設(shè)計的。氣泵（空氣壓縮機(jī)）提供系統(tǒng)的動力氣源，氣缸連接控制標(biāo)準(zhǔn)砝碼，以LabVIEW作為開發(fā)平臺進(jìn)行操

41、作界面的設(shè)計及程序的編程，優(yōu)化系統(tǒng)的可讀性，同時利用WOGO-I/O-SYSTEM 強(qiáng)大的PLC 編程環(huán)境，編譯氣動控制部分的程序。通過LabVIEW操作界面與PLC通訊，控制氣源電磁換向閥對氣缸的進(jìn)出氣的容積，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)砝碼對電子計價秤的加卸載，利用LabVIEW中功能強(qiáng)大的視覺模塊和外接USB攝像頭對秤值進(jìn)行實時監(jiān)控及數(shù)據(jù)的自動識別、獲取、存儲，同時基于LabVIEW和報表工具包對其進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與分析。</p><

42、;p><b>　　1.5研究基本內(nèi)容</b></p><p>　　本論文研究的電子計價秤自動檢定系統(tǒng)，主要用于對計量實驗室、衡器生產(chǎn)商或者現(xiàn)場電子計價秤的檢定。研究的主要內(nèi)容有:</p><p>　　(1)實現(xiàn)自動化的檢定過程，在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動檢定。</p><p>　　(2)數(shù)據(jù)誤差處理，檢定完成后直接出具檢定結(jié)果通知書。&l

43、t;/p><p>　　(3)減少人為因素造成的檢定誤差。</p><p>　　(4)利用USB攝像頭實時監(jiān)測檢定過程中電子秤的秤值，顯示在操作界面上，并能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的自動識別、讀取和存儲。</p><p>　　(5)生成誤差曲線，直觀的獲取造成不合格品出現(xiàn)的問題。</p><p>　　(6)原始數(shù)據(jù)報表生成。</p><p&g

44、t;<b>　　2系統(tǒng)整體設(shè)計方案</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)概述</b></p><p>　　為了適應(yīng)電子計價秤計量實驗室或現(xiàn)場的檢定，提高其檢定過程的高效率與公正性，減少人為因素的干擾的需要，降低檢定人員的勞動強(qiáng)度和勞動時間。隨著各項技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，為提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率，各種電子、機(jī)械等產(chǎn)品的檢定系統(tǒng)向著自動化、

45、智能化及綜合化發(fā)展，要求其具有直觀顯示、控制、數(shù)據(jù)分析等功能，另外還要求操作簡單、靈活性、可擴(kuò)展性強(qiáng)等，然而目前在電子衡器的廠商、計量實驗室對電子計價秤的檢定仍然以手工加卸載標(biāo)準(zhǔn)碼來檢定，存在著檢定人員的工作負(fù)荷強(qiáng)，會造成檢定工作的失誤，針對上述情況設(shè)計了電子計價秤自動檢定系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)如下表2.1：</p><p>　　表2.1電子計價秤檢定系統(tǒng)各項技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　本系統(tǒng)

46、克服由于檢定人員的操作不慎，致使檢定誤差有所偏差，全自動的誤差分析曲線生成，不但減少了計算工作量，提高了準(zhǔn)確率，使檢定人員脫離了繁瑣的檢定過程，只需打開計算機(jī)上的檢定系統(tǒng)便可完成相應(yīng)檢定工作，廠商可以根據(jù)自己需求設(shè)計全自動的流水線模式來使電子秤放置在檢定臺上，可以使檢定人員遠(yuǎn)離嘈雜的生產(chǎn)車間進(jìn)行檢定，同時可以使用LabVIEW遠(yuǎn)程VI面板來控制整個檢定過程，方便了檢定過程；其工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工檢定，人性化的操作界面設(shè)計，直觀的顯示檢定

47、時標(biāo)準(zhǔn)砝碼的加卸載，及視頻式的實時顯示秤值。</p><p><b>　　2.2系統(tǒng)方案設(shè)計</b></p><p>　　基于LabVIEW的人機(jī)界面作為控制平臺，與PLC通訊，氣泵（空氣壓縮機(jī)）通過電磁換向閥對氣缸充放氣，PLC控制繼電器的狀態(tài)，引起電磁換向閥閥芯位置變化，從而控制氣缸內(nèi)氣體壓力變化，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)碼對秤承載器的加卸載。本設(shè)計實現(xiàn)的功能：</p>

48、;<p>　　(1)完成國家標(biāo)準(zhǔn)（JJG539-1997）《數(shù)字指示秤檢定流程》對電子秤檢定要求的所有測試項目，如稱量測試、偏載測試、除皮測試等。</p><p>　　(2)自動的數(shù)據(jù)處理，生成直觀誤差曲線。</p><p>　　(3)分度值的選擇，如5g、10g及檢定方式選擇。</p><p>　　(4)可生成檢定報表，如檢定原始數(shù)據(jù)、檢定結(jié)果、檢定

49、證書等保存及打印。</p><p>　　(5)在計算機(jī)上可以實時顯示各測試過程中的秤值讀數(shù)。</p><p>　　(6)采用登陸式模型，提高系統(tǒng)的安全性。</p><p>　　2.3系統(tǒng)軟件編程設(shè)計總體思路</p><p>　　2.3.1 LabVIEW的編程概述</p><p>　　整個軟件設(shè)計運用軟件工程的設(shè)計思想

50、和方法，采用整體到局部再到整體，模塊化式結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。所謂的模塊化就是將一個復(fù)雜問題自頂向下逐層把系統(tǒng)根據(jù)功能和檢定方式將整個程序劃分為幾個相對獨立的模塊，將整體分散，每個模塊完成一個特定的功能，然后所有的模塊在主菜單的模式下將其組合起來，成為一個具有整體功能的完整系統(tǒng)，該部分采用功能強(qiáng)、運行速度快、效率高的LabVIEW編程實現(xiàn)。</p><p>　　各各模塊在不同的VI中編譯完成，形成子VI（如圖2.1），

51、然后在系統(tǒng)主菜單上通過調(diào)用這些子VI，輕松的實現(xiàn)各各模塊的功能，這樣不但減少了主菜單編程的繁瑣及混亂，而且有利于用戶的直觀、簡捷的進(jìn)行檢定操作。</p><p><b>　　圖2.1 模塊設(shè)計</b></p><p>　　以菜單的形式來體現(xiàn)整個檢定系統(tǒng)，使整個操作界面流暢、簡捷、清晰、易懂及容易操作。系統(tǒng)主菜單從功能和方式上劃分結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。</p>

52、<p>　　圖2.2 LabVIEW程序結(jié)構(gòu)流程圖</p><p>　　2.3.2 WOGO-I/O-SYSTEM PLC編程概述</p><p>　　電氣控制采用WAGO-I/O-PRO 32軟件，其具有強(qiáng)大的PLC編譯環(huán)境，利用簡單易懂的梯形圖（LD）編程，這種編程方法結(jié)構(gòu)上類似于電氣回路圖，由一系列網(wǎng)絡(luò)組成，一個網(wǎng)絡(luò)被限制在左右兩側(cè)的母線間，中間由觸點、線圈、連線、定時

53、等元素構(gòu)成一個線路圖，將梯形圖的符號連接在一起，其“能流”運行順序起于左側(cè)母線，終止于右側(cè)母線，每個網(wǎng)絡(luò)均由一連串從左到右的觸點組成，如常開觸點、常閉觸點，觸點的狀態(tài)為“ON”或“OFF”相當(dāng)于布爾量的“TRUE"、"FALSE" 。如果變量為TRUE時，那么該狀態(tài)就可以是值從左向右傳遞[7]。梯形圖編程其特點直觀易懂，大大減少了編程時間。</p><p>　　PLC編程根據(jù)控制的對

54、象功能不同進(jìn)行分塊編譯，且其編譯順序依據(jù)電子計價秤的檢定過程。對于公共部分和重復(fù)性的功能通過跳轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，能夠一目了然，使整體的程序不會顯得混亂、繁瑣及冗長。系統(tǒng)PLC編程整體框架如圖2.3所示。</p><p>　　圖2.3 PLC編程順序圖</p><p>　　3系統(tǒng)硬件組成及工作原理</p><p>　　該系統(tǒng)的硬件由計算機(jī)、打印機(jī)、攝像頭、Wago-I/O-S

55、ystem及機(jī)械部件、氣動部件組成。結(jié)構(gòu)如圖3.1，實物如圖3.2。</p><p><b>　　圖3.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</b></p><p><b>　　圖3.2系統(tǒng)實物圖</b></p><p><b>　　3.1機(jī)械部件</b></p><p>　　主要由小車、支架、砝碼、

56、控制箱裝置組成。小車尺寸為60× 60 ×150cm（可以依據(jù)不同需求制造不同尺寸）由鋼板制造成，硬度符合作為檢定工作材料的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，用于放置砝碼支架、氣泵和控制箱。小車備用4個可鎖緊輪子，便于進(jìn)行現(xiàn)場移動。測試臺位置水平可調(diào)，可以放置不同高度的電子計價秤，并安裝水平指示儀，通過移動觀察水平指示儀，使其氣泡處于中心位置，確定系統(tǒng)裝置處于檢定要求的水平位置。支架也由鋼板制造，硬度符合標(biāo)準(zhǔn)，固定在小車箱內(nèi)的一定高度上

57、，用于固定氣缸懸掛標(biāo)準(zhǔn)砝碼。標(biāo)準(zhǔn)砝碼組，由14個M2級砝碼組成，包括： 0.1kg砝碼2個，2.5Kg砝碼12個，可實現(xiàn)對30kg/10g電子秤的檢定和30kg/5g電子秤的檢定，所有砝碼根據(jù)編號定位放置，不可錯亂。裝置砝碼見圖3.3所示,14個砝碼根據(jù)標(biāo)號與對應(yīng)編號的氣缸對應(yīng)，定位懸掛。</p><p>　　圖3.3 標(biāo)準(zhǔn)砝碼的放置及編號</p><p>　　3.2電氣路控制部件<

58、/p><p>　　氣路控制部件由氣泵（空氣壓縮機(jī)）、14個氣缸、電磁換向閥和繼電器組成。</p><p>　　氣泵（空氣壓縮機(jī)）的作用是為系統(tǒng)提供氣源，作為整個系統(tǒng)的動力源。其由內(nèi)部電動機(jī)直接驅(qū)動，致使曲軸產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，帶動連桿使活塞產(chǎn)生往復(fù)運動，從而引起氣缸容積壓力發(fā)生變化。由于氣缸內(nèi)壓力的變化，通過進(jìn)氣閥使空氣濾清器進(jìn)入氣缸，在壓縮過程中，由于氣缸容積的縮小，壓縮空氣經(jīng)過排氣閥的作用，經(jīng)排

59、氣管，單向閥進(jìn)入儲氣罐，當(dāng)排氣壓力達(dá)到額定壓力0.7MPa時由壓力開關(guān)控制而自動停機(jī)。當(dāng)儲氣罐壓力降至0.5--0.6MPa時壓力開關(guān)自動聯(lián)接啟動[8]。 </p><p>　　該系統(tǒng)采用羅迪無油空氣壓縮機(jī)型號Z-550-24L，其高品質(zhì)、噪音低、不會產(chǎn)生大振動而影響檢定過程造成誤差，大流量無油搖擺活塞式的壓縮機(jī)作為動力源，能提供穩(wěn)定的無油氣源，避免油污進(jìn)入人體，又能避免終端機(jī)器的非耐油管因有油而引發(fā)故障。

60、其部件均選用優(yōu)質(zhì)元器件，整機(jī)按照優(yōu)質(zhì)的特點制造，流量大，噪音低，氣源潔凈干燥，運行平穩(wěn)，能長時間連續(xù)工作，壽命長，全自動控制，在運行過程中，當(dāng)氣罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定的最小值或最大值時，壓縮機(jī)將自動開機(jī)或停機(jī)，這樣有效的提高了工作效率，又減少氣泵在工作中產(chǎn)生的微少聲音，創(chuàng)造了一個舒適的檢定環(huán)境。</p><p>　　電磁換向閥采用二位三通式的，其實根據(jù)電磁鐵的吸力來推動閥芯以變換氣體流動方向的控制閥，俗稱電磁閥[9]。

61、變換閥芯在閥體內(nèi)的相對工作位置，使閥體各出口連接或斷開，從而控制了執(zhí)行元件的換向。通過電路連接到繼電器模塊，由繼電器連接電路控制其工作方式，可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，進(jìn)氣口與氣泵的氣源相接，接受氣源。本系統(tǒng)中的PLC為WOGO模塊的750-842。</p><p>　　氣缸為不銹鋼迷你氣缸MA系列型號為MA16×100，內(nèi)徑為16mm，進(jìn)程為100mm。氣缸垂直固定在支架上，對每個氣缸對應(yīng)砝碼

62、進(jìn)行標(biāo)識，避免在安裝過程中造成混亂，其內(nèi)的活塞與設(shè)置在氣缸外的掛鉤的一端連接，掛鉤的另一端連接標(biāo)準(zhǔn)砝碼。所有的氣缸進(jìn)氣端均與氣源電磁換向閥的出氣口連接，氣源電磁換向閥的進(jìn)氣口與氣泵連接。氣源電磁換向閥的電路控制端與繼電器電路控制器的連接。</p><p>　　3.3 Wago-I/O-System 簡介</p><p>　　在過去的十幾年里，隨著電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，通訊系統(tǒng)產(chǎn)品在市場

63、上得到了快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的運用及普及不僅僅體現(xiàn)在人與人之間重要性，而且在電子設(shè)備產(chǎn)品之間也變得越來越重要。眾所周知，以工廠內(nèi)的測量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的現(xiàn)場總線成為了世界自動化技術(shù)的焦點，其作為自動化領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)，以數(shù)字通訊代替了傳統(tǒng)4—20mA的模擬量。這一先進(jìn)技術(shù)的控制技術(shù)自1993年問世以來，在國際上引起了廣泛的關(guān)注及研究，因為它做到了將工廠與設(shè)備網(wǎng)絡(luò)完美的結(jié)合在一起。</p><p>　　WOG

64、O公司率先研制了現(xiàn)場總線輸入/輸出控制系統(tǒng)WAGO-I/O-SYSTEM750系列，廣泛運用于工業(yè)、生產(chǎn)及過程控制自動化領(lǐng)域，成為重要的模塊化現(xiàn)場總線系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，WOGO公司又相繼推出了WAGO-I/O-SYSTEM750可編程現(xiàn)場總線適配器、緊湊型現(xiàn)場總線輸入/輸出控制系統(tǒng)WAGO-I/O-SYSTEM752系列及集合多種功能的其它系列，為數(shù)據(jù)通訊提供了技術(shù)支持。</p><p>　　(1)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一、全

65、開放</p><p>　　現(xiàn)場總線系統(tǒng)是一種全數(shù)字串行、開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場設(shè)備的智能化、結(jié)構(gòu)的高度分散性，其創(chuàng)新點就是克服了傳統(tǒng)PLC通訊系統(tǒng)中通信的實現(xiàn)依靠封閉的專用網(wǎng)絡(luò)所造成的缺陷，這種開放的總線系統(tǒng)可以使用戶根據(jù)自己的不同需求將具有相同協(xié)議規(guī)范的不同廠商的產(chǎn)品連接在一起，通過硬件和軟件配置可以組成獨立的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。</p><p>　　(2)安裝簡單、連接方便、使用靈活<

66、/p><p>　　WAGO-I/O-SYSTEM系列產(chǎn)品采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，安裝使用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌進(jìn)行，即插即用，插拔式輸出幾乎可以隨意擴(kuò)展，采用WOGO籠式彈簧接線技術(shù)，接線簡單、可靠，而且模塊的體積小，節(jié)省空間，維護(hù)費用低。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的需要將總線適配器和各種功能模塊任意組合到一起，并可隨時更換總線適配器和模塊，為將來實現(xiàn)現(xiàn)場總線統(tǒng)一提供方便。其能適應(yīng)多種現(xiàn)場總線通訊方式及串行口通訊，每個模塊上的通道數(shù)量少，通過總

67、線適配器就可將現(xiàn)場總線輸入/輸出系統(tǒng)快速連接到主控系統(tǒng)PC[10]。這些顯著的特點，使得在系統(tǒng)模塊設(shè)計中方便模塊的安裝，從而不影響工程的進(jìn)度。</p><p><b>　　(3)優(yōu)化設(shè)計</b></p><p>　　WAGO-I/O-SYSTEM系列產(chǎn)品為用戶實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計提供了可行性。例如，模塊化結(jié)構(gòu)的WAGO-I/O-SYSTEM750系列產(chǎn)品中，其每個模塊上的通道

68、數(shù)量比較少，一般為2通道或4通道，并為用戶預(yù)留了連接電源和現(xiàn)場信號所用的足夠數(shù)量的接線端子[10]。因此，同傳統(tǒng)的多通道模塊相比，不僅僅可以減少輸入/輸出點不必要的浪費，而且可以節(jié)省傳統(tǒng)接線方式中由端子作為傳遞現(xiàn)場信號與輸入/輸出采集系統(tǒng)的環(huán)節(jié)。</p><p>　　本次設(shè)計使用的是WAGO-I/O-SYSTEM 750—842模塊（如圖3.4）作為適配器，它是一個模塊化的，有獨立總線的I/O系統(tǒng)，同時添加了75

69、0-530及750-600模塊。Ethernet可編程現(xiàn)場總線控制將Ethernet現(xiàn)場總線適配器的功能及編程序控制器PLC的功能結(jié)合在一起。采用符合IEC 61131—3標(biāo)準(zhǔn)的編程軟件WAGO-I/O-PRO 32進(jìn)行程序設(shè)計，其特點及用途有分散控制方式能夠較好的支持PLC、信號的預(yù)處理減少了現(xiàn)場總線的傳輸負(fù)擔(dān)、一個復(fù)雜的應(yīng)用程序可被分成多個任務(wù)、可以為任務(wù)分配優(yōu)先級、外圍設(shè)備被直接控制，加快系統(tǒng)的響應(yīng)時間；可通過編程對現(xiàn)場總線的故障

70、做出響應(yīng)；簡單、獨立的控制器[11]。</p><p>　　圖3.4 WOGO-I/O-SYSTEM 720-842 模塊</p><p><b>　　3.4 硬件執(zhí)行</b></p><p>　　啟動氣泵，氣體通過氣管分流與電磁換向閥入氣口連接，而出氣口通過氣管與各自控制的氣缸連接，控制氣缸內(nèi)的氣體容積變化。由PLC通過電路控制各個繼電器狀態(tài)

71、，給予繼電器不同的狀態(tài)，通過電磁閥的閥芯位置的工作方式選擇對哪個氣缸充氣和放氣，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)砝碼的加載與卸載。執(zhí)行順序如圖3.5。</p><p><b>　　圖3.5 執(zhí)行順序</b></p><p><b>　　4系統(tǒng)軟件設(shè)計</b></p><p>　　4.1軟件開發(fā)平臺LabVIEW簡介</p><

72、p>　　虛擬儀器起源于20世紀(jì)70年代，在1986年美國國家儀器公司（National Instruments）推出了一種革命性的圖形化編程語言LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench,即實驗室虛擬儀器工程平臺)，開創(chuàng)了虛擬儀器的新篇章。用戶可以將資料采集，數(shù)據(jù)分析，儀器控制硬件以及現(xiàn)有的儀器設(shè)備予以整合集成，來建立一個完全符合自己特殊需求的虛擬控制系統(tǒng)

73、[12-13]。</p><p>　　LabVIEW是一種基于強(qiáng)大、開放、高效的圖形化編程語言（G語言）開發(fā)環(huán)境，是一種強(qiáng)有力的虛擬儀器開發(fā)工具，主要用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示、圖像識別、現(xiàn)場總線等領(lǐng)域。最早是在蘋果公司的Macintosh上運行的，隨著計算機(jī)操作系統(tǒng)軟件的發(fā)展，逐次向多種操作平臺上運行，如：Windows 、Sun SPARC stations、Apple Macintosh c

74、omputer、HP-UX workstation、Win7 等，目前最高版本已達(dá)到LabVIEW8.6。利用LabVIEW,可以生成32為編譯程序，使用戶的數(shù)據(jù)采集、測試和測量得以高速運行。</p><p>　　LabVIEW程序分為兩部分：前面板（Front panel）和程序框圖（Block Diagram）。前面板是圖形用戶界面，等效與傳統(tǒng)測試儀器的面板[14]。該界面上有交互式的控制控件和顯示控件。顯示

75、控件用于向用戶顯示數(shù)據(jù)或者信息、圖像，控制控件則是用于用戶向程序輸入數(shù)據(jù)或控制信號。其很多的控件是模仿了現(xiàn)實儀器的界面，用戶也可以自己需要繪制、定制控件。程序框圖是VI程序的圖形化源代碼，其功能等效于傳統(tǒng)儀器內(nèi)部的測量電路，對虛擬儀器進(jìn)行編程，以便控制和操縱定義在前面板上的輸入和輸出，還包括儀器面板上的控制對象、顯示對象、對應(yīng)的連線端子。程序框圖中節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流向決定了程序的執(zhí)行順序，同時可以應(yīng)用結(jié)構(gòu)語句調(diào)整程序執(zhí)行的順序，如平鋪結(jié)構(gòu)

76、，用圖表表示函數(shù)，用連線表示數(shù)據(jù)流。</p><p>　　在程序調(diào)試方面，LabVIEW提供了強(qiáng)大的調(diào)試工具，開發(fā)者可以在程序執(zhí)行時將加亮執(zhí)行按鈕按下，程序?qū)⒁詣赢嫹绞竭\行，數(shù)據(jù)流以氣泡的形式沿著節(jié)點間的連線流動，未執(zhí)行到的模塊就以灰色呈現(xiàn)，有利于開發(fā)者明確的知道程序執(zhí)行到了哪一部分，可以直觀的顯示程序執(zhí)行的過程，便于調(diào)試程序。同時可以設(shè)置任意多的測試點，將鼠標(biāo)放置在連線上單擊便可知道該處在運行階段的數(shù)據(jù)，方便驗

77、證數(shù)據(jù)正確與否，也允許設(shè)置斷點，可以使用單步進(jìn)入執(zhí)行，對程序進(jìn)行跟蹤調(diào)試。使用單步運行方式運行程序可以顯示每一步的運算結(jié)果，開發(fā)者可以清晰的了解每一步的執(zhí)行情況。LabVIEW的查錯功能也很強(qiáng)大，在程序框圖中可即時檢查錯誤，無需編譯時檢查，如果程序出現(xiàn)錯誤，菜單欄上的運行按鈕處于斷開狀態(tài)，開發(fā)者點擊該按鈕就會自動給出錯誤代碼、錯誤原因以及錯誤所在位置，化簡程序編程檢查錯誤的繁瑣。</p><p>　　4.2 La

78、bVIEW的特點</p><p>　　LabVIEW把復(fù)雜、繁瑣、費時的語言編程簡化成“用圖標(biāo)提示的方法選擇功能塊、用線條將各種功能塊連接起來”的編程方式，其開發(fā)系統(tǒng)的速度比使用其他編程語言快4~10倍，所提供的工具使創(chuàng)建測試和測量應(yīng)用變得更為輕松[15]。</p><p>　　其具有的優(yōu)勢主要在以下幾個方面：</p><p>　　(1)提供了豐富的圖形控件，并采用

79、圖形化的編程程序，徹底將工程師們都苦澀的文本編程工作中解脫出來。在LabVIEW中，一個VI即是一個運用程序，其表現(xiàn)形式就是一個由各種控制、輸入、顯示等功能或者是對象的圖標(biāo)和儀器的圖像模塊及其間的連線組成的圖。其具體編程步驟如下：</p><p><b>　　創(chuàng)建前面板</b></p><p>　　前面板就是圖形用戶界面，在VI的前面板上，我們可以用鼠標(biāo)選擇contr

80、ol菜單上的對象，為系統(tǒng)來創(chuàng)建各種的數(shù)據(jù)顯示、表格、圖表、趨勢圖、圖像及控制按鈕。當(dāng)完成VI時，可以用前面板來控制你的系統(tǒng)，操作簡單，運行VI時，通過選擇開關(guān)、容器、滾動條、圖像放大或縮小來改變系統(tǒng)的參數(shù)，或者用鍵盤輸入想要的參數(shù)。</p><p><b>　　構(gòu)造后面板程序框圖</b></p><p>　　從程序框圖中右鍵單擊出現(xiàn)functions菜單，選擇系統(tǒng)所需

81、的對象，執(zhí)行語句的選擇，這樣就可以方便某一功能的循環(huán)，先后順序的調(diào)整，顯示控件、函數(shù)、結(jié)構(gòu)，節(jié)點與節(jié)點間用線連接來傳遞數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　模塊化和層次化</b></p><p>　　LabVIEW的VI設(shè)計成模塊化，所以任何VI可以自己運行實現(xiàn)單一功能或者作為其它VI的一部分，配合實現(xiàn)整體的功能，這樣就大大減少了程序的復(fù)雜度，可以為自己的VI創(chuàng)建自己喜

82、歡的圖標(biāo)作為自己的VI，提高了VI的識別性、一目了然，避免了子VI在視覺上的混亂。</p><p>　　(2)內(nèi)建的編譯器在用戶編寫程序的同時就在后臺自動完成了編譯。如果用戶在編寫程序中出現(xiàn)錯誤，鼠標(biāo)單擊菜單欄上的運行按鈕就可顯示錯誤所在的位置及錯誤原因或者將鼠標(biāo)放置在程序框圖中打叉的連接線上也可顯示錯誤的原因，這樣可使開發(fā)者及時的發(fā)現(xiàn)問題，不需要自己查找原因，不僅提高了開發(fā)效率，而且便于修改程序。</p&

83、gt;<p>　　(3)由于采用數(shù)據(jù)流模型，實現(xiàn)了自動的多線程,從而能充分利用處理器尤其是多處理器的處理能力。</p><p>　　(4)有多種方式顯示于記錄測試結(jié)果?？捎脭?shù)字、字符或曲線顯示在屏幕上，也可打印、繪圖或數(shù)據(jù)記錄在其他外帶存儲器上。</p><p>　　(5)支持多種接口，如串行通訊接口、USB接口、GPIB、VIX等標(biāo)準(zhǔn)總線接口，以及多種數(shù)據(jù)采集卡等。<

84、/p><p>　　(6)通過創(chuàng)建項目的方式，將運用程序打包成安裝包，可以在沒有安裝LabVIEW的計算機(jī)上運行程序,這樣方便了客戶端的使用，減少了軟件安裝及維護(hù)的費用。</p><p>　　(7)利用VI遠(yuǎn)程控制面板，可以輕松發(fā)布在網(wǎng)上，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制程序運行。</p><p>　　(8)NI同時提供了豐富的附加模塊和工具包，用于擴(kuò)展不同領(lǐng)域的運用。 </p&g

85、t;<p>　　視覺開發(fā)模塊(vision Development Module)包括了一個視覺助手應(yīng)用軟件(Vision Assistant)和一個圖像處理VI庫(NI Vision)[16]。其中NI視覺助手是一個交互式環(huán)境，它可以方便完成圖像采集和二進(jìn)制、灰度及彩色圖像的處理與分析、識別，讓開發(fā)人員無需編程即能快速完成視覺應(yīng)用的模型建立。IMAQ視覺是一個包含200多種功能強(qiáng)大的圖像處理函數(shù)的功能庫。而VI配置圖像采

86、集系統(tǒng)和采集圖像，包括打開和關(guān)閉設(shè)備接口、圖像編碼和解碼、采集圖像等；在視覺實用工具函數(shù)子選板含有用于圖像的創(chuàng)建、處理、顯示等大量的實用VI，視覺模塊為圖像識別提供了廣闊的思維空間，使一些產(chǎn)品難以用肉眼來檢測的部位通過圖像的采集，分割等進(jìn)行圖像的識別效果。 </p><p>　　報表生成工具包(NI Report Generation Toolkit)也是NI公司推出公司推成的基于LabVIEW環(huán)境的工

87、具包，利用該工具包我們可以在檢定系統(tǒng)中生成Microsoft word 格式的報表。</p><p>　　基于上述原因，本課題設(shè)計選用LabVIEW作為開發(fā)平臺，配合其機(jī)器視覺開發(fā)模塊(vision Development Module)和報表生成工具包(NI Report Generation Toolkit)等工具進(jìn)行開始，使得有了更好的人機(jī)界面，檢定人員可以實時觀察檢定過程的變化。</p>&

88、lt;p><b>　　4.3系統(tǒng)監(jiān)控界面</b></p><p>　　該系統(tǒng)涉及了電子計價秤檢定分度值的與手/自動模型的選擇，由于各各模式的不同產(chǎn)生了不同的操作界面，總體上分為了5g手/自動檢定方式界面、10g手/ 自動檢定方式界面、誤差曲線界面、生成報表界面。系統(tǒng)的監(jiān)控界面主要為主菜單的監(jiān)控界面與操作監(jiān)控界面。</p><p>　　主菜單監(jiān)控界面(如圖4.1)

89、，此界面的功能如下：</p><p>　　(1)該界面集合了整個系統(tǒng)的所有功能模塊。</p><p>　　(2)在開始下拉菜單中有“登陸”和“退出系統(tǒng)”兩項操作，只有登陸之后才可以進(jìn)行相應(yīng)檢定工作，提高了系統(tǒng)的安全性。</p><p>　　(3)此界面控制每次操作只能進(jìn)行一項，只有完成相應(yīng)的操作時，才能執(zhí)行其它操作，避免了系統(tǒng)由于用戶操作不慎，多次點擊多個操作界面，

90、使檢定過程產(chǎn)生錯誤與混亂，造成系統(tǒng)癱瘓。</p><p>　　(4)該界面顯示直觀，操作簡便，易懂。</p><p>　　圖4.1電子計價秤自動檢定系統(tǒng)主菜單</p><p>　　對于系統(tǒng)的操作監(jiān)控界面可分為了5g手動、5g自動、10g手動、10g自動。就手動檢定模式（如圖4.2）來說，其為檢定員通過點擊各各檢定點控制其檢定過程的。其檢定時間是由檢定人員自己控制，使

91、得檢定更為靈活。通過OPC配置與LabVIEW實時目標(biāo)連接，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的統(tǒng)一。而自動檢定模式（如圖4.3）為系統(tǒng)開始操作之后自動進(jìn)行一系列的檢定過程，檢定時間由PLC編程中定時時間控制。</p><p>　　圖4.2 10g手動檢定標(biāo)準(zhǔn)界面</p><p>　　圖4.3 10g自動檢定標(biāo)準(zhǔn)界面</p><p>　　該界面以直觀的方式呈現(xiàn)系統(tǒng)的檢定信息：</p

92、><p>　　(1)界面以清晰的信息顯示了所需檢定的項目。</p><p>　　(2)在按下開始檢定之后，由氣缸控制的標(biāo)準(zhǔn)碼由零到最大量程加載至電子秤的承載盤上，界面上的14個布爾按鈕代表著每一個標(biāo)準(zhǔn)碼，當(dāng)加載標(biāo)準(zhǔn)碼時，其所對應(yīng)的布爾按鈕顏色會發(fā)生變化，操作者可以清晰的觀測到是哪幾個標(biāo)準(zhǔn)砝碼在進(jìn)行加卸載。</p><p>　　(3)若在檢定過程出現(xiàn)問題可以隨時進(jìn)行暫?；?/p>

93、者結(jié)束該次檢定。</p><p>　　(4)利用界面上的圖像直觀顯示電子計價秤上實時的秤值讀數(shù)，方便檢定人員在操作界面時，觀測秤值數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)砝碼所對應(yīng)的重量是否相符及與自動識別圖像而獲取的數(shù)據(jù)秤值是否一致，就可以方便進(jìn)行視覺上的辨別。</p><p>　　(5)界面上清晰的顯示了稱量測試與除皮測試模塊，系統(tǒng)默認(rèn)先進(jìn)行稱量測試，若要進(jìn)行除皮稱量時，只需將按鈕切換，撥至“除皮稱量”，預(yù)先設(shè)置一

94、個皮重記錄在皮重框里，然后清零。</p><p>　　(6)結(jié)束檢定之后返回到主菜單，這時可以在檢定結(jié)果中查看相應(yīng)該次檢定的擬合曲線和生成報表，誤差結(jié)果及原始報表的生成，同時出具相應(yīng)的檢定通知書或者檢定合格證書。</p><p>　　4.4系統(tǒng)各模塊編程及分析</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計的程序即為操作控制界面的后面板——程序框圖，以主菜單和10g手動/自動來分析

95、各模塊的功能及原理。</p><p>　　(1)主菜單模塊如圖4.4。采用運行主菜單的方式可以方便、清晰的展示整個系統(tǒng)的各個模塊。其好處就是所見即所得。在打開運行此菜單將會出現(xiàn)歡迎的字體，這些字以逐漸依次顯示的方式呈現(xiàn)，體現(xiàn)了一種美感，可以為用戶產(chǎn)生一定的舒適感，不會顯的那么死板，充分體現(xiàn)了人機(jī)的友好界面。</p><p>　　圖4.4 主菜單程序模塊</p><p&g

96、t;　　(2)用戶登陸系統(tǒng)模塊如圖4.5。方便用戶嵌入各種操作系統(tǒng)中，提高安全性。其主要為了有效的保護(hù)私有數(shù)據(jù)及程序本身，防止系統(tǒng)被篡改，設(shè)置系統(tǒng)使用權(quán)限,可以將非操作人員“拒于”系統(tǒng)之外，避免由于使用者誤操作導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，密碼可以根據(jù)不同需求進(jìn)行不同的設(shè)置，在登錄完成之后該界面會自動關(guān)閉，使系統(tǒng)在操作時只產(chǎn)生所需的界面，這樣就優(yōu)化了系統(tǒng)的可讀性，不會造成計算機(jī)上打開界面太多，而造成的各類問題。</p><p>

97、　　圖4.5登陸系統(tǒng)程序模塊</p><p>　　(3)稱量測試模塊如圖4.6。根據(jù)JJG 539-1977《數(shù)字指示秤檢定規(guī)程》從零點起按由小到大的順序加載至最大稱量，有相同的方法卸載至零點，本系統(tǒng)10g手/自動檢定模式設(shè)計了5個檢定點，分別為0.2kg、5kg、15kg、20kg、30kg。加卸砝碼時應(yīng)分別逐漸地遞增或遞減。對于手動檢定模式來說，通過鼠標(biāo)單擊檢定點次數(shù)的累計傳遞到條件語句中，在設(shè)置好的條件結(jié)構(gòu)

98、中的條件，選擇執(zhí)行相應(yīng)的檢定點的程序，次數(shù)累計程序模塊如圖4.7所示。對于自動檢定來說，由于不需要操作者操作檢定點，所有的檢定點的檢定由PLC編程控制。</p><p>　　圖4.6稱量測試模塊</p><p><b>　　4.7次數(shù)累計模塊</b></p><p>　　(4)鑒別力測試模塊如圖4.8。鑒別力顧名思義是電子計價秤對作用在其秤的承

99、載器上的微小負(fù)荷變化之反映的能力，數(shù)字指示秤的鑒別力規(guī)定為不大于1.4e[17]，意味著在秤的承載器上加放或取下不大于1.4e砝碼后，原來的示值必須有變化，否則，要判斷為不合格。鑒別力的測試夾雜在稱量測試中，在最小稱量、50%最大量程和最大量程時對其進(jìn)行鑒別力的測試，利用數(shù)組與全局變量進(jìn)行對數(shù)據(jù)的存儲，在誤差分析時調(diào)用該數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖4.8鑒別力程序模塊</p><p>　

100、　(5)偏載測試模塊如圖4.9。偏載測試是檢測電子秤性能的重要指標(biāo)之一，其含義為在電子秤的不同位置（如四個角）用同一標(biāo)準(zhǔn)砝碼對其進(jìn)行稱量，其誤差應(yīng)不大于該稱量的最大允許誤差，任何一次的稱量結(jié)果誤差均不大于最大允許誤差，否則，視為不合格。對于不多于4個支點的秤，將砝碼依次加載在面積約為承載器1/4的區(qū)域內(nèi)，若多于4個支承點的秤，將砝碼加載在每一個支承點上方，所占面積約為承載器的1/N,其中N為支承點的個數(shù)，若兩個支承點相距太近，則可以把兩

101、倍的砝碼加載到兩支承點連線兩側(cè)兩倍區(qū)域的面積上[17]。</p><p>　　圖4.9偏載測試程序模塊</p><p>　　(6)除皮稱量測試程序模塊如圖4.10。數(shù)字指示秤檢定規(guī)程中規(guī)定對于除皮稱量要求至少要對兩個不同的皮重質(zhì)量進(jìn)行除皮稱量測試，本設(shè)計選定了4個稱量點：最小稱量：20e；最大允許誤差改變的值：500e、2000e；50%的最大稱量，對于皮重值我們可以預(yù)加一個砝碼將其設(shè)為皮

102、重。第一個皮重值應(yīng)不小于秤的最小秤量，同時不大于第一個最大允許誤差改變點即0.5e1，對于第二個皮重值可以選取第一個最大允許誤差改變點與第二個最大允許誤差改變點之間的一個皮重值即0.5e—1.0e，使秤的凈重秤量范圍仍能保有兩個分段誤差源[18]。然后將電子計價置零，獲取數(shù)據(jù)后通過程序進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，最后將數(shù)據(jù)存儲在全局變量里。</p><p>　　圖4.10除皮稱量程序模塊</p><p&g

103、t;　　(7)圖像顯示功能模塊如圖4.11。LabVIEW提供了豐富的附加模塊，本功能利用了附加模塊Vision and Motion及USB驅(qū)動程序，讀取外加的USB攝像頭的圖像，在操作界面上可以直接的觀察到當(dāng)前電子計價秤上的秤值，便于操作人員在視覺上對秤值的估計準(zhǔn)確與否。</p><p>　　圖4.11圖像顯示程序模塊</p><p>　　(8)圖像數(shù)據(jù)自動識別、讀取及存儲功能模塊如圖

104、4.12。數(shù)據(jù)的自動獲取解決了原本設(shè)計的中由鍵盤輸入數(shù)值的缺陷，是在數(shù)據(jù)處理中重要的一個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了真正意義上的全自動。當(dāng)前秤值的獲取可以在界面的進(jìn)程顯示中體現(xiàn)出來或存儲在相應(yīng)測試的表格中，對之后的數(shù)據(jù)處理上提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)源。操作者只需將通過相應(yīng)的按鈕進(jìn)行相應(yīng)的操作，所有的數(shù)據(jù)獲取，處理都可自動生成，這樣就充分體現(xiàn)出了整個系統(tǒng)的自動化、智能化。</p><p>　　圖4.12 圖像識別模塊程序</p>

105、<p>　　利用視覺助手應(yīng)用軟件（Vision Assistant）來進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的處理，LabVIEW圖像處理識別過程可分為四個步驟：圖像的獲取，圖像的預(yù)處理、圖像灰度處理、字符分割與識別。圖像識別訓(xùn)練整體框架如圖4.13所示。</p><p>　　圖4.13字符串訓(xùn)練過程</p><p><b>　?、賵D像的獲取</b></p><

106、;p>　　利用系統(tǒng)的USB攝像頭獲取電子計價秤數(shù)字顯示屏的上實時秤值數(shù)據(jù)圖像，且顯示在操作界面上。</p><p><b>　?、趫D像的預(yù)處理</b></p><p>　　USB攝像頭采集回來的原始圖像大小為640×480，象素為32位真彩色圖像，每個象素中紅、藍(lán)、綠各占一個字節(jié)。。</p><p>　　顏色閾值的選擇，每一種顏

107、色值都為0—255，通過改變紅、藍(lán)、綠值來鎖定圖片上有用的信息，將不用信息剔除在外。</p><p><b>　?、蹐D像灰度處理</b></p><p>　　采集到的圖像格式為RGB圖像首先要將其轉(zhuǎn)換為灰度圖，圖像經(jīng)顏色調(diào)變后，已經(jīng)將自己所用到的信息鎖定，然后進(jìn)行灰度閾值范圍的選擇，所有灰度值大于或等于某一閾值的像素被判為目標(biāo)，所有灰度值小于該閾值的像素被排除在目標(biāo)之

108、外，從而使圖片中獲取所需要的信息更為準(zhǔn)確。</p><p><b>　　④圖像分割與識別</b></p><p>　　字符分割采用閾值方法進(jìn)行分割，然后用光學(xué)字符識別方法OCR（Optical Characters Recongnition）識別出圖像上的秤值[19]。利用鼠標(biāo)在圖片上選定字符區(qū)域，將字符鎖定，每一個字符或者數(shù)字各自會在一個框上。LabVIEW中的視覺