1、 （ 20_ _届） 本科毕业 设计 基于 LaBVIEW 测厚系统的设计 所在学院 专业班级 测控技术与仪器 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘 要 板材的厚度是衡量板材质量的一个重要指标之一，板材厚度的精确控制是节约原材料、保证产品质量、提高生产效率的主要因素。 所以，一种可靠的板材厚度检测方法具有非常重要的意义。 本论文首先介绍了选题的背景、课题的意义和国内外板材厚度监测技术的发展和现状；然后介绍了对 LabVIEW 软件的学习、硬件的条件、系统硬件结构和传感器的选择做了简单的介绍，接着设计了数据采集、数据存储、数据显示等。 其中数据的采集和显示系统具有实时性，这样
2、可以更加直观的反映复合板材的厚度趋势，为现场的生产带来方便。而间断的数据存储系统不仅能够节省数据存储空间，同时也为以后的板材厚度数据提供了一个依据。 关键词： LabVIEW 测厚 数据采集 II Abstract Thickness is one of the key factors of the plate quality. Precise control of thickness of plate is to ensure product quality, conservation of raw materials, the main factors to improve product
3、ivity.so an effective method to control the thickness of plate is very important. This paper introduces the topics of the background, the significance of issues at home and abroad plate thickness monitoring technology development and current status; and then focus on the software that my study LabVI
4、EW and in these conditions, the choice of hardware and sensors, then design the data Collection, data storage, data display. Including data acquisition and display system with real-time, this can be more intuitive trend reflects the thickness of composite sheet for the site of production convenience
5、. And continuous data storage system not only saves data storage space, but is also for the future plate thickness data provide a basis. Keywords: LabVIEW thickness data acquisition and processing III 目录 摘 要 错误 !未定义书签。 ABSTRACT 错误 !未定义书签。 1 绪论 错误 !未定义书签。 1.1 选题背景 错误 !未定义书签。 1.2 论文的研究内容 错误 !未定义书签。 1.
6、3 课题的意义 错误 !未定义书签。 1.4 板材厚度在线监测系统国内外发展概况 错误 !未定义书签。 1.4.1 国内板材厚度在线监测系统的发展概况 错误 !未定义书签。 1.4.2 国外板材厚度在线监测系统的发展概况 错误 !未定义书签。 1.5 课题的相关工作 错误 !未定义书签。 1.5.1 板材厚度在线监测系统的功能要求 错误 !未定义书签。 1.5.2 板材厚度在线监测系统的组成 错误 !未定义书签。 1.6 LabVIEW 的设计系统的优缺点 错误 !未定义书签。 1.6.1 LabVIEW 的应用现状 错误 !未定义书签。 1.6.2 LabVIEW 的设计系统的优缺点 错误
7、!未定义书签。 2 软件和硬件简介 错误 !未定义书签。 2.1 软件发展 6 2.2 软件学习 6 2.2.1 LabVIEW 系统介绍 6 2.2.2 前面板和程序框图 错误 !未定义书签。 2.3 硬件的介绍 错误 !未定义书签。 2.3.1 工控机 6 2.3.2 PCI-1714 数据采集卡 7 3 系统的设计 错误 !未定义书签。 3.1 总体设计方案 错误 !未定义书签。 3.2 常用的测厚传感器 错误 !未定义书签。 3.3 程序设计步骤 错误 !未定义书签。 3.3.1 数据的采集模块 错误 !未定义书签。 3.3.2 数据的保存模块 错误 !未定义书签。 3.3.3 数据的
8、读取模块 错误 !未定义书签。 3.3.3 警报程序 模块 错误 !未定义书签。 4 操作方法 错误 !未定义书签。 5 结 论 错误 !未定义书签。 参 考 文 献 错误 !未定义书签。 IV 致 谢 错误 !未定义书签。 附 录 错误 !未定义书签。 附图 1 错误 !未定义书签。 附图 2 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）题目 1 1 绪论 1.1 课题的来源 所谓虚拟仪器，就是按照仪器需求组织的生产一个数据采集系统。虚拟仪器研究中涉及到基础理论是主要由计算机数据采集和数字信号处理。 LabVIEW（ Laboratory Virtual instrument Engineerin
9、g Workbench）作为虚拟仪器的一种，是由图形化的语言编程的开发环境，在科学研究以及工程实验中发挥了重要的作用。图形化的程序语言，又称为“ G” 语言。使用这种编程语言时，基本上不用写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、所熟悉的术语、概念和图标，方便快捷，应用性极强。 LabVIEW 软件在大学理工科实验、科学研究和工程生产中都有着很高的应用价值和发展前景。在板材测厚方面， LabVIEW 软件的应用同样很广泛，能够提供形象、方便、快捷的解决方案。 1 随着国民经济和工业生产水平的不断提高，板材的需求量也越来越大，现在国内外，一个公司的效益往往和其生产规模和生产中
10、科技的含量成正比。很显然，如果用传统的方法（用千分尺进行人工测量）是很 难解决而且也不可能解决以上问题的，在自动控制技术和计算机技术发达的今天，为了解决以上问题，我们借用了虚拟仪器来实现对生产线各个环节的厚度进行了监控。 2 1.2 论文的研究内容 本文基于上述考虑，论文研究的主要内容是通过对 LabVIEW 软件的学习，利用该软件以及其他设备，设计了一个板材测厚系统，实时监测的板材厚度。基于我校实验室的 LabVIEW 虚拟仪器教学实验系统，利用 LabVIEW 软件，和PCI-1714 数据采集系统设计一个测厚系统，就能很方便的对流水线生产的板材进行 24 小时厚度测量，保证产品符合预计的
11、要 求。 3本文系统介绍了该系统的工作原理和使用方法，以及如何利用该系统模拟厚度数据完成厚度的测量。通过该程序可以对能够设定板材的最大厚度值和最小厚度值，当厚度超过这个范围时进行自动报警。 4 1.3 课题的意义 在当今高速发展的信息社会中，迫切需要对各种复杂的信息进行实时采集、分析、处理，并达到智能化控制的要求。 5传统的测厚装置主要是依靠人工操作和观察，难以适应当代社会化大生产的要求。目前，板材产业正处于向自动化、毕业设计（论文）题目 2 智能化生产方向发展的时期。但在国内中小型板材企业的生产线上缺少有效地厚度监测系统，由于不能 及时得到各工序中与厚度相关参数的反馈信息，导致不能及时解决板
12、材在实际生产过程中遇到的问题，将对产品质量造成直接影响。 6 现针对我国多数中小型板材企业缺乏有效的厚度监测系统这一问题，在充分考虑各个企业对生产线进行技术改造的经济能力基础上，对板材厚度测量方式进行改良。 7本课题将结合现代化测试技术，运用 LabVIEW及国内外相关的、成熟的自动控制监测理论，提出板材厚度在线监测系统的设计研究。以确保板材厚度偏差控制在 0.01mm的误差范围内，提高产品质量，降低生产运作成本，有效地提高劳动生产率和产品的市场 竞争力。 8 1.4 板材厚度在线监测系统 1.4.1 国内板材厚度在线监测系统发展状况 我国板材设备状态在线监测技术起步较晚，与国外同行业相比有着
13、较大差距。但近几年的迅速发展也取得了一批研究成果。例如：广东珠江钢铁有限公司csp生产线上的 X射线测量金属厚度系统，具有测量精度高。对于带钢薄板的测量，其端部的测量偏差不超过 60pm，本体的测量偏差不超过 40um，稳定性强，可不间断连续工作，能够在高温下（在热轧钢板时，温度达到 900摄氏度以上）作业的特点。上海有色金属压延厂集成化电容测厚仪，采用频率变换型电容传 感器检测金属板带厚度的原理和方法，完全消除了被测金属板带在测头中上、下跳动对厚度测量的影响。直接对频率进行计数，实现数字化输入，供计算机数据处理，具有很高的测量精度。激光 -CCD厚度检测系统，利用光电藕合器 CCD采用入射光
14、斜射方式、激光三角法等对板材进行厚度测量，具有精度高、通用性好、采样速度快，抗干扰能力强的特点。 9新型激光 -CMOS厚度检测系统采用了新型的 CMOS VLSL面阵光电传感器，它不但具有 CCD图像传感器的功能，而且还有体积小、可靠性高、价格低的特点，可使测量探头体积小、成本低，配以专业的 处理电路和计算机，可实现高精度在线测量。 WCH 11型微机测厚仪，采用涡流传感器检测板材厚度，可以在轧制过程中直接观测工作情况，并可以在测量结果，随时调节轧制的厚度，不仅提高了轧制的精度，还提高了生产的效率。 10 1.4.2 国外板材厚度在线监测系统发展状况 在板材的在线监测技术的研究中，发达工业国
15、家一直处于领先的地位。 20世纪 90 年代以来，随着现代测试技术的发展，各种各样的传感器被应用到了与各种生产仪器相配套的非接触式在线监测系统中。例如，激光、射线等。而计算机数据处理和信号处理技术的引入，进一步促进 了人造板材厚度监测技术的毕业设计（论文）题目 3 发展，出现了各种各样高精度、非接触式测量装置层出不穷。较有代表性的是基于 LAP 偏振系列激光距离传感器的在线非接触式厚度监测系统。如日本东芝公司生产的 TOSGAGE 306 型 X 射线测厚仪、美国 Uitrasonic Arrays 公司 TMS 1000 超声波测厚仪、德国 Grecon 公司生产的 TMNC 型激光测厚仪。
16、这些系统可以测定加压后的板材厚度，在实际应用中取得了很好的效果。 11 1.5 课题的相关工作 1.5.1 在线监测系统的功能要求 目前，对于在线监测系统的功能要求为： (1) 自 动测量，不需人工操作； (2) 连续测量，显示结果； (3) 测量结果可以传送一定距离； (4) 可进行一定的换算，累积处理； (5) 精确度高，即能正确地显示人造板材厚度的实际值。同时不受电源波动、环境温度、电磁感应、粉尘等外界因素的影响。 1.5.2 在线监测系统的组成 一般地在线监测系统可以分为被测对象、传感器、信号调理、反馈控制、显示记录等组成。其流程图如下图 1 所示： 图 1-1 监测系统框图 被测 对
17、象 传感器 信号调理 显示记录 反馈控制 毕业设计（论文）题目 4 1.6 用 LabVIEW 设计系统的优缺点 1.6.1 LabVIEW 的国内外应用现状 LabVIEW 广泛应用于包括自动化、通信、航空、半导体、电路设计和生产、过程控制及生物医学在内的各种工业领域中，用来提高应用系统的开发效率。这些应用涵盖了从产品研发、测试、生产到后期服务的各个环节。在系统的设计中协调使用 LabVIEW，共享软件以及信息资源，可使节约了大量的时间和金钱。 LabVIEW 的应用大致可以分为以下几个方面： (1)应用于生产检测 LabVIEW 已经成为了用于测试测量领域的工业标准化的开发工具。 LabV
18、IEW结合了 NI TestStand 的测试执 行环境和该领域中最大仪器驱动程序库，为整个系统建立了一个稳固完整的检测管理平台。 (2)应用于研究与分析 运用 LabVIEW，可以在汽车、能源研究和其它众多工业领域的应用系统中进行实时德数据分析和计算、对于要求振动、声音、图像处理、小波、时频分析和数字滤波的应用系统， LabVIEW 特别提供了各种附加工具包的加速系统开发。 (3)应用于过程控制和工厂自动化 可利用 LabVIEW来建立工业自动化应用系统和众多的过程控制。在 LabVIEW平台下，可以实现多通道、高速的控制和测量。对于大型复杂的工业自动化和控制系统 ，有专门 LabVIEW
19、数据的记录和监控的模块，用于监控多通道 I/O、与工业重庆大学硕士学位论文 1 绪论控制器和网络进行通信，以及提供基于 PC机的控制。 (4)应用于机器监控 对于要求有实时控制、振动分析、视觉和图像分析或运动控制的机器监视和预先维护的应用系统，选择 LabVIEW 是理想的。 LabVIEW 系列的产品可以快速、准确的建立起功能强大的自动控制和机器监视应用程序。 11 毕业设计（论文）题目 5 1.6.2 用 LabVIEW 设计系统的优缺点 LabVIEW 易学易用 ， 编程就像 设计 电路图一样 ， 不必去记忆那眼花缭乱的文本式程序代码 ， 可 以在 很短的时间内掌握并 应用 到实践中去
20、。 能够以其直观简便的编程方式、众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持，为用户快捷地构筑自己在实际生产中所需要的仪器系统创造了 基础 条件 。可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径 。 使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。 12 LabVIEW 也是一种通用 的 编程系统 软件 ，具有各种各样功能强大的 函数 库，包括 GPIB、串行仪器控制 、 数据采集、数据分析、数据显示 以 及数据 的 存储，甚至还有目 前 非常 热门的网络功能。 LabVIEW 也 是 有完善的 仿真 、调试工具，如设置断点。 LabVIEW 的动态连续跟踪方式，可以连续、动态地观察程序中的数据 以 及其变化情况，比其它语言的开发环境更方便、更有效。 13 LabVIEW 的表现形式和功能类似于实际的仪器；但 却 很容易改变设置和功能。因此， LabVIEW 特别适用于实验室、经常 需要 改变仪器和设备参数和功能的场合， 以 及对 信号 进行传输 、 分析 研究 等场合。 14 总之， 用 LabVIEW 设计的系统可以有效地弥补传统仪器不足之处，它有着许多的优点：技术更新快，功能是由用户自己 定义，可以扩展功能，可方便的与网络设备连接，基于软件体系结构节省开发成本，功能模块化等。
