虛擬儀器技術對激光精密測量的影響范文

本站小編為你精心準備了虛擬儀器技術對激光精密測量的影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要：

在當前的社會當中，激光精密測量是一項十分重要的工作，在很多領域當中，都發揮著不可替代的重要作用。隨著科技的不斷發展，對激光精密測量逐漸提出了更高的要求，因此，為了滿足日益提高的使用要求，對虛擬儀器技術進行了應用，從而使激光精密測量發揮出更為良好的作用和效果。基于此，文章對虛擬儀器技術進行了介紹，以此為基礎對新型激光精密測量裝置進行設計開發，從而使數據處理和測試的自動化水平得到提高，使測試工作的效率、準確性等大大提高。

關鍵詞：

虛擬儀器技術；激光精密測量；應用分析

在虛擬儀器技術中，通過對高性能模塊化硬件的應用，利用高效靈活的計算機軟件，對各種自動化的測試任務加以完成。利用模塊化的硬件，能夠使測試系統更容易實現，并且利用相應的軟件，對用戶界面進行自定義創建。用戶的應用開發需求，可以被這些標準軟硬件平臺加以滿足，從而推動測試測量領域的更大進步。在激光精密測量當中，通過對虛擬儀器技術的應用，能夠對細絲直徑、小孔直徑、單縫寬度等微小尺寸進行準確、快速的測量。

1測量原理和測量方法

在光的傳播當中，如果遇到不透明物體邊緣的阻擋，例如細線、小孔、狹縫等，將會出現衍射的情況。衍射將會重新分布光強，如果波長近似于障礙物的尺寸，就能夠觀察到衍射的現象。對于光強分布的測量，可對光電元件進行利用，從而對光強的變化進行掌握，通過對這種原理進行應用，就能夠對微小尺寸進行測量[1]。在過去的測量方法下，光電監測器對數據進行測量，對光強分布加以掌握，然后需要進行復雜的計算才能夠得到微小尺寸，采用光強分布測試儀、632.8m波長的氦氖激光器，利用數字式檢流計作為測量儀器。光的波長通常在數百納米的數量級上，因此，能夠對微小尺寸進行測量。如果狹縫的寬度不斷增加，衍射的現象就會較為不明顯，此時，光的傳播是趨近于直線的，因此，只能在中間的位置觀察到一個亮點或一條亮線。在人工測量當中，對光強分布儀器的應用，首先將激光電源開啟進行預熱，對光接受傳感器和光源的高度保持一致，并且對傾斜度、高低、左右等進行調節，將激光管管口靠近單縫，將狹縫照亮[2]。利用紙屏對單縫的位置、傾斜度進行觀察，保持水平對稱的衍射條紋，改變縫寬，對條紋的改變進行觀察。然后移開紙屏，調整檢流計。將讀數鼓輪進行轉動，達到中央最大衍射，最后通過一系列計算，對距離進行計算。

2模塊化硬件的設計

采用虛擬儀器技術模塊化的方法設計硬件，主要包括自動操作控制模塊、數據采集輸入模塊等部分，和計算機之間，利用通信接口進行連接，從而實現結果輸出、定量計算、信號預處理、信號自動獲取、測試過程自動控制等步驟，并且利用互聯網實現信息共享。在設計數據采集輸入模塊的時候，對高精度A/D轉換器、濾波器、低漂移運算放大器等器件進行了應用，光電池傳感器的信號，可通過單片機控制自動進行采集，最后經由串行通信接口，將數據傳遞給計算機[3]。在輸出控制模塊當中，對于人工操作的工作步驟，需要自動進行完成，包含著很多方面的內容，例如，在唯一控制模塊中，在串行通信接口中，單片機對計算機控制信號進行接受，然后轉換控制步進電機輸出，從而對光電傳感器的直線位移進行驅動。計算機通過協調控制輸入模塊和唯一控制模塊，能夠對光強分布的數據進行自動的通信和采集，并在計算機當中進行存儲，然后相應的計算機軟件負責接下來的計算結果輸出、分布曲線繪制、數據處理等工作。

3軟件的設計

在激光精密測量中對虛擬儀器技術進行應用，需要進行相應軟件的設計。在設計的整個測試過程中，應當對各個模塊的初始化設置，以及運行控制操作的順序等進行協調，從而能夠自動化進行儀器標定和數據采集等工作。對于各類相關數據，要能夠進行可靠的顯示、保存和分析處理。人機對話界面應當注重便利性，讓用戶在對儀器運行狀態進行調整和監控的過程中，可以利用計算機終端的輸入輸出設備加以實現，并且確保分析結果的準確性，提供打印、編輯管理等服務。例如，可以對美國研發的LabVIEW平臺來開發虛擬儀器，從而在激光精密測量裝置中，實現虛擬儀器技術的有效應用[4]。在對虛擬儀器程序進行開發的時候，開發平臺中主要有圖標/連接器、框圖程序、程序前面板等部分。其中，程序前面板對控制儀器的操作前面板進行模擬，在面板中包括旋鈕、開關、按鍵等部分，能夠對自動步進、右進、左進、以及左右位移量進行控制。將測量得出的光強分布值作為輸出量，利用圖形、表格的形式進行體現。在程序前面板當中，包含有框圖程序，其中主要由連線、圖框、節點、端口等部分。圖標/連接器能夠提供調用接口，利用圖標對被調用節點進行表示，連接器對階段數據輸入輸出口進行表示。在開發過程中，應當對應前面板輸入輸出和連接器端口。在平臺當中，還提供了很多外部程序的接口，能夠局部的改動輸入輸出接口，在測控軟件當中對其它的程序模塊進行嵌入。基于此，通過對統一軟件接口進行定義，最終在開發平臺上形成整體，完成軟件的開發。

4結束語

激光精密測量作為一種十分先進的技術，在很多領域當中，都得到了十分廣泛的應用，通過對光的衍射現象的利用和觀察，完成相應的測量任務。而在實際應用中，為了進一步提高激光精密測量的效率和效果，對虛擬儀器技術進行了應用，通過軟硬件的設計，取得了十分良好的應用效果。

參考文獻

[1]林尊琪，陳衛標，樓祺洪，等.我國近期激光前沿若干重要進展評述[J].中國科學:技術科學，2013，9:961-978.

[2]吳學健，李巖，尉昊，等.飛秒光學頻率梳在精密測量中的應用[J].激光與光電子學進展，2012，3:5-14.

[3]裘祖榮，石照耀，李巖.機械制造領域測量技術的發展研究[J].機械工程學報，2010，14:1-11.

[4]沈飛，徐德，唐永建，等.微操作/微裝配中微力覺的測量與控制技術研究現狀綜述[J].自動化學報，2014，5:785-797.

作者：徐演順 單位：國防科技大學 機電控制與自動化學院 四達機械制造公司