气动量仪自动数据采集及处理系统的设计与实现.pdf

2 0 1 4年 7月 第 4 2卷 第 l 4期 机床与液压 MACHI NE T 0OL ＆ HYDRAUL I CS J u 1 ． 2 01 4 Vo 1 ． 4 2 No ．1 4 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 1 4 ． 0 3 3 气动量仪 自动数据采集及处理 系统的设计与实现 唐磊 ，孟祥印 ，唐波 西南交通大学机械工程学院，四川成都 6 1 0 0 3 1 摘要在机床生产中报表是常见而重要的管理环节，传统的方法是测量人员拿仪器测量出一个数值 ，再手工地向记录 表或计算机中填写结果，然后将结果统一地规整以便打印存档，这样既费时又费力。为了节省时间及人力，提高生产效 率，以气动量仪为对象，研究了使用 V C 配合 E x c e l 实现被测量数据的自动录入、实时图表显示、自动存档的方法。系 统运行稳定 、可靠 ，得到用户的好评 ，此方法也可用于其他类似场合。 关键词 V C ；E x c e l ；数据采集；自动报表 中图分类号T P 2 7 4 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 4 1 41 0 7 3 De s i g n a nd I mp l e me nt a t i o n o f Pne u ma t i c M e a s ur i ng I n s t r u me nt Da ta Ac qu i s i t i o n a nd Pr o c e s s i n g S y s t e m TANG Le i ．MENG Xi a n g y i n，TANG Bo S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， C h e n g d u S i c h u a n 6 1 0 0 3 1 ，C h i n a Ab s t r a c t Re p o si n g s t a t i s t i c s i s a c o mmo n a n d i mp o r t a n t ma n a g e me n t a s p e c t i n p r o d u c t i o n b y ma c h i n e t o o 1 ．T h e t r a d i t i o n a l me t h o d i s t h a t t h e me a s u r e me n t c r e w me a s u r e a v a l u e w i t h i n s t r u me n t s ，a n d t h e n ma n u Ml y fi l l o u t t h e r e s u l t s t o t h e r e c o r d s h e e t o r c o mp u t e r ，t h e n t h e r e s u h s w i l l b e s t ru c t u r e d a n d p r i n t e d f o r a r c h i v e ． T h i s me t h o d i s t i me c o n s u mi n g a n d l a b o r i o u s ．I n o r d e r t o s a v e t i me a n d m a n p o w e r ， i m p r o v e p r o d u c t i o n e f f i c i e n c y ， t a k i n g p n e u m a t i c m e a s u r i n g i n s t r u m e n t a s t h e o b j e c t ， V C a n d E x c e l w e r e u s e d t o r e a l i z e t h e me a s u r e me n t d a t a a u t o ma t i c i n p u t ，r e a l t i me c h a r t d i s p l a y a n d a u t o ma t i c a l d a t a a r c h i v e ．T h e s y s t e m i s s t a b l e ，r e l i a b l e ， a n d h a s b e e n p r a i s e d b y u s e r s ．T h i s me t h o d c a n b e u s e d f o r o t h e r s i mi l a r a p p l i c a t i o n s ． Ke ywor d sVC ；Ex c e l ；Da t a a c qu i s i t i o n；Au t o ma t i c r e p o r t 气动量仪是一种非接触式长度测量仪器，它能将 工件尺寸 的变 化 量转 换 成 压缩 空气 流 量或 压 力 的变 化，由指示装置指示出来 ，从而测量出工件尺寸的误 差。因其操作简便 、测量效率高，被广泛应用于机械 制造工业 生 产实 际 中。气 动量 仪 一 般配 备 R S 4 8 5通 信接口，具备多机通信能力 ，生产气动量仪的商家通 常会为其产品开发相应的配套软件。但配套软件功能 单一、针对性不强 ，也不具备数据 自动分组 、实时图 表显示等功能，让用户在使用操作中多有不便 ，因而 可视化的数据 自动采集系统便成为了一种急切需求。 文中基 于 V C 和 E x c e l 很好地满足 了这一需求 。 1 系统架构介绍 该系统 的整体架构框 图如图 1 所示 ，为了实现气 动量仪与电脑的通信 ，须经过 R S 2 3 2 ． R S 4 8 5转换器。 系统软件包括 3个部分 1 通信部分，实时 得到气动量仪瞬时数据 ，在测完尺寸后计算得到测量 数据 ； 2 数据 实 时绘点 ，以 图表 的形 式显 示 每一 个测量结果，以便操作员查看误差走向； 3 数据 处理，把采集到的数据实时地存储到 E x c e l 报表文件 中，以便二次处理及存档。 图 1 系统架构框图 2通信部分的设计与实现 气动量 仪 的信 号 由计 算 机 的 R S 2 3 2串 口采 集 ， 因而系统的通信部分 即是对 R S 2 3 2串口的操作。通 常来讲，其实现方法主要有两种 一种是使用 Wi n d o w s 操作系统的 A P I ；另一种是使用微软公司提供的 M S C o m m控件。前一种方法较为繁琐 ，不便使用；后 收稿 日期 2 0 1 3 0 53 1 作者简介唐磊 1 9 8 8 ～ ，男，硕士研究生，主要从事机器人与现代机电测控技术及产品研究。Em a i l t a n g l e i ． 9 7 9 1 6 3． c o n 。 1 0 8 机床与液压 第 4 2卷 一 种 方法 方 便 、简 单 。 控件实现通信。 因此 ，该 系统使用 M S C o m m 3 实时图表设计与实现 M S C o m m全称为 Mi c r o s o f t C o m m u n i c a t i o n s C o n t r o l ， 是 M i c r o s o f t 公司提供的简化 Wi n d o w s 串行通信编程的 A c t i v e X控件， 它为应用程序提供了通过 串行接 口收 发数据的简便方法，编程人员不需要花过多时间去了 解复杂 的 A P I 函数 ，就可实现串 口编程 。 M S C o m m控件提供了两种处理通信问题的方法 1 事件驱动 E v e n t - D ri v e n 方法 ； 2 查询法。 查询方式是指通过用户程序中定时或不定时地查询 MS C o m m 控件 的内部 成员 C o m m E v e n t 属 性是 否发 生 变化来进行相应的处理。事件驱 动方式是处理 串行端 口交互作用的一种非常有效的方法，许多情况下，事 件发生时需要得到通知 比如在 C a r r i e r D e t e c t C D 或 R e q u e s t T o S e n d R T S 线上有一个字符到达或一 个变化发生 ，此时，可以利用 M S C o m m控件的 O n ． C o m m事件捕获并处理这些通信事件；O n C o m m事件 还可以检查和处理通信错误。在编程过程中，通过在 O n C o m m事件处理函数中加入相应处理代码，实现应 有的功能。这种方式的优点是实时性强，可靠性高。 M S C o m m控件的事件 O n C o m m是该控件的惟一事 件。此事件可用来处理所有与通信相关的事件 ，不管 是何种事件发生 ，M S C o m m控 件只用一个 C o m m E v e n t 的属性予以代表。使用事件程序 的好处 是不需 要一直 让程序处于检查的状态，只要事先将程序代码写好 ， 如事件发生 ，就会直接执行相应 的程序指令 。 由于涉及到多机通信 ，为了保证实时性 ，必须配 合一个定时器来完成多机轮询功能，在每一个定时器 结束时，结束上一台仪器的查询并启动下一台仪器的 查询 。 处理通信的流程图如图2 所示。 o n T j me r 开始 、 ． T i m e r 1 支 ．／镭蓓 、 N ＼ 芝 2 ／ ◆ Y 舔加数据到图表显示 并存储到E x c e l 档 卜 发送下一串指令 启动T i me r O n T i m e r 结束 a O nC o mm函数 b O nT i me r 函数 图2 通信相关流程图 测量人员通常希望将采集的数据以图表的方式直 观并实时地显示 出来 ，以便直接观察 出测量结果是否 超出公差上下限，系统采用 MS C h a r t 实现数据的实时 图表显示。M S C h a r t 是 M i c r o s o f t 公司制作的功能强大 的图表控件， 它可以按照一定的规范将数据以图表的 形式绘制出来，使数据变得直观生动。M S C h a r t 具有 4 5个属性，9个方法，4 9个事件 ，可灵活编程 ，也 可实现各类表的显示 。此外 ，利用 M S C h a r t 可 以很方 便地建立各种图表， 制作各种 2维 3维的直方图、折 线图 以及饼状 图。 在使用 MS C h a r t 进行绘图时，为了得到预设显示 效果 ，首先需要对 MS C h a r t 进行初始 化操作 ，该 系统 需要把图形设置为 2 D线条型，此外需要设置上限、 下限 、中线 的粗 细程度 、颜 色 ，记 录点样 式 、颜 色 、 大小等 。 实时图表 的部分初始化代码为 B O O L C P a g e Di s p l a y I n i t MS C h a r t { m M S C h a r t ． S e t C h a r t T y p e 1 l 2 ； ／ ／设置样 式为 2 D线条 型 m MS C h a r t ． S e t S h o w L e g e n d F AL S E ； ／ ／不 显示 图例 m M S C h a r t ． S e t c o 1 u m n c o u n t 4 ； ／ ／设 置曲线 条数， 上限、 下限、 中线、 实时曲线共4条线 I n M S C h a r t ． S e t R o w C o u n t 1 0 ； ／ ／设 置一条 曲线上有 l 0点 VARI ANT v a r ； m MS C h a r t ． G e t P l o t ． G e t A x i s 1 ， v a r ． G e t V a l - u e S c a l e ． S e t A u t o F A L S E ； ／ ／不 自动标注 Y轴刻 度 m M S C h a r t ． G e t P l o t ． G e t A x i s 1 ， v a r ． G e t V a l u e S c a l e ． S e t Ma x i m u m 1 0 0 ； ／ ／Y轴 最大刻度 1 1 1 一M S C h a r t ． G e t P l o t ． G e t A x i s 1 ， v a r ． G e t V a l u e S c a l e ． S e t Mi n i m u m 0 ； ／ ／Y轴最小刻度 m M S C h a r t ． G e t P l o t ． G e t A x i s 1 ， v a r ． G e t V a l u e S c M e ． S e t Ma j o r D i v i s i o n 7 ； ／ ／Y轴刻度 7等分 m M S C h a r t ． G e t P l o t ． G e t A x i s 1 ， v a r ． G e t V a l u e S c a l e ． S e t M i n o r D i v i s i o n 1 ； ／ ／每刻度一个刻度 线 m MS C h a r t ． R e f r e s h ； r e t u m T RUE； } 每当从通信部分获取一条有效数据时 ，需要 向 M S C h a r t 中插人一条数据，实现代码如下 m MS C h a r t ．G e t D a t a G r i d ． S e t Da t a i 1 ，1 ， d D a t a ， 0 ； 第 1 4期 唐磊 等 气动量仪 自动数据采集及处理系统的设计与实现 1 0 9 4 与 E x c e l 报表交互设计与实现 E x c e l 强大的报表制作功能是众所周知 的，它具 有强大 的公式计算 和图表 绘制功能 ，而 V C强大 的数 据处理能力， 操作一个 E x c e l 模板可以显著地缩短报 表的制作周期 。V C操作 E x c e l 有多种方法 ，该 系统 采用 C O M 自动化方法，具体的报表制作过程为 1 用 E x c e l 预先设计好具有公式和图表的报表 文档 ； 2 V C操作 E x c e l 程序加载模板新建报表文档 ； 3 V C操作 E x c e l 程序向报表文档的对应单元 格中填充采集数据。 图 3 向 E x c e l 中添加数据流程图 E x c e l 的对象模型是层次组织结构。集合作为对 象的容器 ，是一组属于同一类型的对象或相关对象的 集。A p p l i c a t i o n 对象表示整个应用程序 ，处于模型的 最顶层。Wo r k b o o k s 对象作为所有 Wo r k b o o k对象的集 合，包含在 A p p l i c a t i o n对象中。Wo r k s h e e t s 对象作为 所有 Wo r k s h e e t 对象 的集合，包含在 Wo r k b o o k对象 中。R a n g e s 对象作为所有 R a n g e 对象的集合，包含在 Wo r k s h e e t 对象中，是用来处理单个单元格或成组单 元格 的对象。利用 M F C类 向导插入 E x c e l 模板类后 即 可利用这些类定义对象来操作 E x c e l 数据。 当要向 E x c e l 文档中输入一条数据时，需要从对 象模型中的顶层向下逐层找到操作对象，处理流程如 图 3所示 。 5结束语 该 自动数据采集系统实现了气动量仪的自动数据 采集，具有实时图表显示、后台报表输出的功能。后 台输 出的 E x c e l 文档用户可 以进 行二次 处理 ，极 大地 提高了管理效率。也可以将该方法推广至其他类似场 合 ，具有很高的实用价值。 参考文献 [ 1 ]钱伟行 ， 赵伟． 基于 M S C o m m多平台自适应监控系统的 实现[ J ] ． 机械与电子 ， 2 0 0 6 2 1 21 4 ． [ 2 ]唐小洁， 谢驰， 杨府． 基于 M S C o m m控件下的激光跟踪 系统串口通信研究[ J ] ． 中国测试， 2 0 0 9 ， 3 5 3 4 5 4 7． [ 3 ]曲国伟 ， 王英慧． V C 环境下利用 Ms C h a 控件对 G P S 数据的处理[ J ] ． 计算机与现代化， 2 0 0 7 9 1 3 21 3 6 ． [ 4 ]杨宗长 ， 匡虹． 基 于 Ms c h a r t的数据库 图表应用编程 [ J ] ． 工程地质计算机应用， 2 0 0 5 1 7 9 ． [ 5 ]陈清华， 潘地林． 用 V C结合 E x c e l 实现煤矿机械试验报 表制作[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 4 4 5 9 6 1 ． [ 6 ]宣士斌， 李永胜， 李熹， 等． V C中基于 E x c e l 的用户 自定 义报表设计[ J ] ． 计算机工程与设计， 2 0 0 6 ， 2 7 8 1 4 8 3 1 48 8． [ 7 ]周静， 张伟强， 付浩． 基于 MS C h a r t 对钻井信息的实现历 史趋势 曲线 的设计 [ J ] ． 石油 工业计算机应用 ， 2 0 1 1 1 1 5 1 7 ． [ 8 ]余艳艳 ， 周明刚． V C 实现 E x c e l 操作 自动化的方法 研究与应用[ J ] ． 企业技术开发 ， 2 0 1 0 ， 2 9 3 79 ． 上接第 1 6 4页 到之前的精度。 参考文献 [ 1 ]康榜联 ， 文怀兴， 周志红． 数控机床定位精度的检测及补 偿[ J ] ． 中国制造业信息化 ， 2 0 0 8 1 1 6 3 6 5 ． [ 2 ]王家涛， 尤波． 基于 P MA C的数控系统在螺纹磨削中的 应用[ J ] ． 机械工程师 ， 2 0 0 4 9 2 3 2 4 ． [ 3 ]吴珂 ， 杨丽霞 ， 王海瑞． 量子神经网络在电力谐波检测中 的应用[ J ] ． 计算机与数字工程， 2 0 1 2 2 1 3 31 3 6 ． [ 4 ]栾佳雨， 王海瑞 ， 毕贵红， 等． 非负矩阵分解方法识别电 能质量扰动信号 [ J ] ． 计算机 工程 与应用 ， 2 0 1 3 4 24 02 44， 2 53． [ 5 ]WA N G Ha i r u i ， L I Y a ， WA N G J i a n y i n g ， e t a 1 ． A p p l i c a t i o n o f Si e me n s 8 4 0Di S y s t e m i n t he Re c o n s t r uc t i o n o f KI S C Ro l l C o l l a r G ri n d e r[ J ] ．A p p l i e d Me c h a n i c s a n d Ma t e ri a l s ， 2 0 1 3 ， 4 3 7 1 0 7 4 0 7 4 3 ． [ 6 ]陈荣， 王海瑞． 污水处理计算机控制系统的设计与实现 [ J ] ． 计算机测量与控制， 2 0 1 2 4 9 7 6 9 7 8 ．