[发明专利]基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集方法

摘要

本发明公开一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法。所述方法包括硬件结构和软件模块；所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成；所述软件模块基于LabVIEW平台开发，通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描，同时实现电信号的采集；所述软件模块由控制面板和显示面板组成，控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块，显示面板包括二维实时信号显示模块、实时信号显示模块和信号位置显示模块。所述方法能够实现X轴电机和Y轴电机的单独以及联合控制并设置信号高精度采集间距，快速准确定位信号采集点，有效提高了信号采集的效率和稳定性。

主权项

1.一种基于LabVIEW的脉冲同步控制二维扫描和信号采集实现方法，其特征在于：/n所述方法包括硬件结构和软件模块；/n所述硬件结构由工作站、板载数据采集卡、信号放大器、工作站电源、运动控制模块、运动控制模块电源和超声传感器组成；所述板载数据采集卡、信号放大器和超声传感器三者顺次相连，所述超声传感器经信号放大器后与所述板载数据采集卡相连进行数据采集、模数转换以及数据储存；所述板载数据采集卡安装于所述工作站主板之中；所述软件模块基于LabVIEW平台开发，通过硬件控制两个电机进行二维栅扫描，同时实现电信号的采集；/n所述软件模块由控制面板和显示面板组成，控制面板包括位置调节模块、参数设置模块和信号采集模块，显示面板包括二维图像实时显示模块、实时信号显示模块和信号位置显示模块；/n所述软件模块为基于LabVIEW图形化编程平台编写的控制程序和系统操作界面，利用该控制程序实现2台步进电机进行X轴与Y轴的高精度二维栅扫描，使与之相结合的信号采集装置能够快速稳定的进行点对点采集信号，同时配合板载多通道数据采集卡进行数据获取、传输和储存；/n其中，所述控制面板中：/n所述位置调节模块包含以下结构和操作步骤：串口序列选择窗口、X轴和Y轴电机位置调节输入和位置调节确定按钮；操作步骤为：首先于串口序列选择窗口选择电机与工作站对应连接串口，以实现串口初始化、串口读写和关闭串口串口通信功能，完成串口通信后在X轴和Y轴电机位置调节串口输入以毫米为单位的电机位移距离，勾选对应轴的选择方框后，点击位置调节确定按钮可实现一维或二维的空间位置调节；/n所述参数设置模块包含以下结构和操作步骤：X轴和Y轴扫描长度输入窗口，扫描间距输入窗口，数据存储位置选择窗口和文件命名窗口；操作步骤为：首先确定信号采集范围大小，先后输入以毫米为单位的X轴和Y轴扫描长度，而后确定X轴扫描间距，其中，间距设置越小表示信号采集越精细，相应采集循环次数越多，完成一次采集时间越长，输入的扫描间距参数随实际情况进行设定；最后，对预采集数据文件命名和储存位置进行设置；/n所述信号采集模块包含以下结构和操作步骤：采样率，采样长度，时钟模式，触发超时，采集模式，触发等待，采样深度，触发延时输入或选择窗口；操作步骤为：由信号的频率出发，根据奈奎斯特定理选择合适采样率；依据不同信号的幅值、长度、周期和频率特性选择采样长度、时钟模式、触发延时、采集模式、触发等待参数，使最终信号采集准确性和效率达到最佳；内嵌急停控制，用于迅速切断所有信号，在意外发生前停止所有电机运转和数据采集卡采集，并使电机停止后自动回到设置的初始位置，采集卡的数据清零；/n其中，所述显示面板中：/n所述二维图像实时显示模块包含以下结构和操作步骤：X轴和Y轴坐标分别代表参数设置模块中的X轴和Y轴扫描长度；通过两个坐标的定位，对所采集信号进行实时重建可得到二维图像实时显示；进一步地，通过调整坐标轴的最大和最小值，可以调节该模块中特别显示感兴趣的图像区域范围；此外，通过改变右侧色条颜色强度的大小值，可以根据信号强度调整获得二维图像的最佳显示对比度；/n所述实时信号显示模块包含以下结构和操作步骤：坐标轴X轴代表信号采集模块中采样长度值，Y轴为信号幅值，该模块图像显示点源信号的位置和信号幅值，图像随扫描位置变化，实时反映信号位置和幅值的变化情况；/n所述信号位置显示模块包含以下结构和操作步骤：坐标轴X轴代表参数设置中X扫描长度，Y轴为信号采集模块中采样长度值，可代表每个点源信号最大值出现的位置；完成一次X轴扫描后，该显示模块可呈现出该行点源信号最大值出现的位置，接着会进入下一个扫描循环，如此往复；/n其中，/n所述软件模块的控制流程为：/n1)串口初始化，测试工作站与控制器、采集板卡通讯是否正常，若不正常则进行调试直至正常；/n2)当端口检测到高电平触发信号时，电机控制器发出指令控制X轴电机行进指定路程，同步地，采集卡受到触发信号触发数据采集过程；当X轴电机行进完指定路程后停止运动，采集板卡停止数据采集，并将数据上传至工作站，写入存储文件；同时，Y轴电机行进指定路程直至停止；此时，X轴电机反向运动指定路程，同步地，采集卡受到触发信号触发数据采集过程；当X轴电机行进完指定路程后停止运动，采集板卡停止数据采集，并将数据上传至工作站，写入存储文件；同时，Y轴电机行进指定路程直至停止，X轴电机再次反向运动，同步发生数据采集保存过程，如此循环往复，直至完成指定区域面积的覆盖扫描；/n3)最后，所采集的数据被全部保存在一个文件内，软件控制过程结束。/n