虚拟仪器技术在织机动态参数测试实验中的应用

实验教学　张发　吕汉明：虚拟仪器技术在织机动态参数测试实验中的应用　９７　虚拟仪器技术在织机动态参数测试实验中的应用术　张发吕汉明　天津工业大学纺织学院天津３００１６０　摘　要采用ＩＰＣ）］Ｉ数据采集卡的方案，利用ＬａｂＶＩＥＷ开发平台开发基于虚拟仪器技术的织机动态参数测试系统，　并对织造过程进行测试。实验结果表明，该系统完全可以满足织机动态参数测试实验的要求。　关键词织机；动态参数；测试；虚拟仪器　中图分类号：ＴＳ１０３．３３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７１—４８９Ｘ（２０１０）０９—００９７—０２　Ｖｉ　ｒｔｕａｌ　Ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ’ｓ　Ａｐｐ　Ｊ　ｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ＤｙｎａｍｉＣ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　Ｔｅｓｔｊ　ｎｇ　ｏｆ　Ｌｏｏｍ／／Ｚｈａｎｇ　Ｆａ，Ｌｖ　Ｈａｎｍｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉＳ　ｐａｐｅｒ，ＩＰＣ　ｐｌｕｓ　ｄａｔａ　ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ　ｃａｒｄ　ｐｒｏｇｒａｍ，ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ＬａｂＶＩＥＷ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｌｏｏｍ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｗｅａｖｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｗａｓ　ｔｅｓｔｅｄ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔＳ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｌｌｙ　ｍｅｅｔｓ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉＣ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｌｏｏｍ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｌｏｏｍ：ｄｙｎａｍｉｃ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ｔｅｓｔ　ｓｙｓｔｅｍ：ｖｉｒｔｕａｌ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ　Ａｕｔｈｏｒ’ｓ　ａｄｄｒｅｓｓ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｔｅｘｔｉｌｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ，Ｃｈｉｎａ　３００１６０　传统方法对织机动态性能进行测试需要较多的设备，　国ＮＩ公司的ＬａｂＶＩＥＷ实现，　现场测试和后续数据处理极不方便，难以提高测试精度。利　软件结构分为３个层次：最　用虚拟仪器技术对织机进行测试，可以大大提高测试的准确　底层是设备驱动层，中间　性、可靠性及灵活性。　是测试程序层，最高层是　用户应用层。　设备驱动层处于采集　１织机动态参数检测系统的组成　本文建立的织机动态参数测试系统可以对织机的动态经　由ＩＰＣ、数据采集卡及传感器组成，软件平台利用ＬａｂＶＩＥＷ开　发。该系统有很强的灵活性和开放性。　１．１系统的硬件结构组成　经纱张力传感器为ＳＣＨＭＩＤＴ公司　的ＴＳＯ一２００张力传感器，量程０￣２００　Ｎ，精度±０．１％，输出　纱张力、综框运动及筘座运动进行在线测试。测试系统硬件　卡与应用程序之间，实现　信号为Ｏ～１０　Ｖ；用于测量综框位移的传感器为米诺公司的　ＫＴＭ１５０线位移传感器，量程Ｏ～１５０　ｆｉｌｍ，输出线性信号０～　１０　Ｖ，独立线性率±０．０５％；用于测量织机主轴及筘座转角　的传感器为瑞普科技的ＺＫＴ４４１２增量式编码器，每转１　０００脉　冲；数据采集卡采用阿尔泰的ＰＣＩ８６９６采集动态经纱张力及　综框位移信号，ＰＣＩ２３９４采集主轴及筘座位置信号。　１．２系统的软件结构组成及其实现　测量平台的软件采用美　≥二［｝　ｊ　Ｉｊ—［Ｉ｝｝＝＝Ｊ　　Ｊ＋Ｉ—Ｉ三二　Ｔ　Ｌ—ｒ　　匕＝　≥｛—肆二二二｝—ｊｌ　■　　Ｉ　Ｉ　Ｉ　Ｉ，ｆ　Ｉ…………　…＿＿—　Ｌ｝　Ｈ　，ｌ　Ｉ　Ｉ　　ＩＪ／Ｊｒｌ｝　　’Ｊ　　Ｉ＼　、１Ｉ　珥　—士二工．＃　Ｌ—　ｉＬ—Ｌ—Ｌ＝一＿＿＿＿１　—　ＦＨ　Ｊ　】　：．，　÷　…卜＋—｝—　斗—一＿ｒ一—＿一十一　……　：＿＿　＋ｌ＿Ｊ　’　芦—＿Ｉ＿＿广—＿ｌ　………［　Ｉ　、　＿－　…　…　一……　ａ织机主轴与时间间的关系曲线　ｂ筘座转角与织机主轴间的关系曲线　ｌ　．　｝　　ｌ＼　｝　　ｆ一　…／　　；……“：　。……—　—　—　—　—　。＿　。＿　。　ｃ综框位移与织机主轴间的关系曲线　ｄ经纱张力与织机主轴间的关系曲线　图２实验结果　｛天津工业大学创新性实验资助项目，项目编号０８００７。　（下转ＰＩＯ０）　２０１０年３月下第９期（总第１９５期）　藕　蔼　１ＯＯ　韩哲黄洪云：分光计实验教学的改进　实验教学　面镜不能将光线沿原路反射回来，　则需调节载物台３个调平螺钉。　４改进调节手段，避免环境对调节的影响　实验室的地面、桌面是不可能完全水平的，可以靠水平　在望远镜内能够成功观察到载物台上平面镜两面反射　仪来选择最平整的位置来放置分光计。另外在调节上也可采　回的绿十字像后，后面的调节按传统教学方法进行讲授，学　用“返来复去”法来避免桌面不平：即细调调节载物台时学　生在不出错的情况下一般都能很快将分光计调好。但有的学　生记住载物台是从哪一边转过１８０。的，再转回来时还从刚　生由于初次接触分光计，经常不小心用错调节螺钉，致使前　才转过的那一边往回转，避免总是朝一个方向转而由于桌面　面的调节已被打乱，他还在毫不知情的情况下调节，越调越　不平产生螺旋误差。　乱。比如有的学生调节载物台时弄混了载物台下的３个调平　此外为了使学生能够清晰地观察到平面镜反射的绿十字　螺钉，致使载物台严重不平，目测已经是歪斜了，从望远镜　像，要求实验环境的光线适中，所以近年来逐步改善实验室　内细微调节根本不可能再调回来，只能从镜外再调。所以经　的光线条件，安装窗帘盒，更换光学窗帘，使实验效果更加　常提醒学生细调只能对仪器进行微小的改动，差得太多还得　完美。　从望远镜外观察调节。如果分光计状况与教师说的不符，就　否还能够达到目测的要求。　（上接Ｐ９７）　将以上改进措施应用到实验教学中，学生一般都能掌握　分光计这个实验的教学效果。　要随时离开望远镜内的观察，而从镜外整体上检查分光计是　分光计的调节和使用，从而能按时自主完成实验，明显提高　数据存储为ｘｌｓ文件及波形图文件。读盘模块用于将存储在　图２ｃ为综框位移与织机主轴间的关系曲线，图２ｄ为经纱张力　指定路径下的采集数据文件读出，并显示在波形图上。　与织机主轴问的关系曲线。图中结果与织机各项动态参数的　用户应用层与用户的需求紧密相关，主要为用户提供所　理论分析结果相符，测试结果直观，便于存储与回放，便于　需的测试仪器面板，完成测试数据的显示和接受用户的各种　实验的开展。　操作指令。本文虚拟仪器的前面板如图１所示。　３结论　本文建立一个织机动态性能测试平台，对动态经纱张　２实验结果　为了验证测试系统的有效性，对学校布厂的１５１　１Ｍ型有　力、综框及筘座运动进行测试。从实验结果可以看出，该系　梭织机进行现场测试。织机电机的额定转速为９６０　ｒｐｍ，织　统能够满足对织机参数的动态测试要求。通过对织机进行动　物组织为平纹，纱线号数为２０Ｎ／２。图２ａ为织机主轴与时间　态检测与性能分析，可以为织机工艺状态的调整提供依据，　间的关系曲线，图２ｂ为筘座转角与织机主轴间的关系曲线，　（上接Ｐ９８）　利于提高产品质量并延长织机的使用寿命。　的碳棒和导电骨架泡沫镍（镍氢可充电电池可得）。将石墨　使灯泡明亮并较持久即可。电槽可　碳棒放到酒精喷灯上加热除去其中的胶质，淬火３～４次，并　选择石蕊试纸盒，１个或２个均可，２　在酒精喷灯加热能看出碳棒红热有较厚一层时，即形成很好　个石蕊试纸盒操作时把一面去掉粘　的多孔碳棒，也就是多孔碳电极，吸附Ｈ　和０　能力极强。镍　上滤纸，再把２个粘住，电极尽可能　氢电池中得到的导电骨架泡沫镍用稀酸处理后，再用３０％ＫＯＨ　贴近滤纸。　煮沸３０分钟即可。　３制作和演示　③简易电解与氢氧燃料电池的电极的双效性。多孔碳电　３．１制作　如图２所示，电槽用石蕊　极在氢氧燃料电池中效果也较好，但在电解水时实验的结果　试纸盒按前述方法制，电极用前述方　常是Ｈ　和０　体积比不是２：ｌ，一般总是氧气的体积偏小。这可　法制成，有较高活性的正极为导电骨　能是有部分初生的氧在氧气还没从电极上以气泡逸出之前就　架泡沫镍，负极为多孔碳电极。还有　效果和寿命。都用导电骨架泡沫镍，实验发现也行，与多孔　３．２演示　图２　把电极氧化了，越是多孔越易氧化，并有碳不断掉下，影响　图２所示导气装置，用导线连接好开关和小电珠。　碳电极交叉做正负电极；镍作负极没有多孔碳电极效果好，　力稍弱，或活化处理方法等问题。　极为多孔碳电极。　２）提高电流强度处理方法。电极内表面积越大，吸附　１）０２和Ｈ，的制备。如图２所示，关闭小电珠通路，装好　连接导电骨架泡沫镍，负极连接多孔碳电极，开通电源。制备所　的量约超过电极一半左右为佳。　分析认为可能是因为镍对Ｈ　的催化效果好，但在此处吸附能　３０％ＫＯＨ电解液，导气装置排除空气，用６　ｖ低压直流电源，正极　④目前认为的较好的选择是正极为导电骨架泡沫镍，负　需的０。和Ｈ　，并通过导气装置适当调节和提高氧气的比例，０　和　２）演示。开通低压直流电源电解水约３０秒钟，关掉　在电极上气体量越多：电解液浓度大，导电能力强；电极与　电源；开通小电珠通路，小电珠很明亮，并能持续１分钟左　电解液接触面积越大，电极间距离越短，越有利于增强电流　右。在演示过程中，学生既看到水经电解产生Ｈ　和０　的过　强度。这与简易和微型是一对矛盾。由于仅作演示，处理时　程，也看到将Ｈ　和０　的化学能转化为电能的过程。　２０１０年３月下第９期（总第１９５期）　中ｌ　一采裹　＿