【導(dǎo)讀】虛擬儀器技術(shù)是一種與計(jì)算機(jī)結(jié)合的新型儀器技術(shù)。基于計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)儀器總線技術(shù)的測(cè)量技術(shù)使其有功能多、靈活性強(qiáng)、速度快、人機(jī)界面友好等優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家儀器公司推出面向測(cè)量?jī)x器的控制和管理的LabVIEW虛擬儀器軟件平臺(tái)，集測(cè)量、管理和控制于一身。將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方面，可以縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低開(kāi)發(fā)成本，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。工程學(xué)院精細(xì)農(nóng)業(yè)研究室的“果樹(shù)仿形噴施農(nóng)藥方法與技術(shù)研究”國(guó)家自然基金課題研究是精確農(nóng)業(yè)的一個(gè)方向，關(guān)于測(cè)量農(nóng)作物生物量方面將使用虛擬儀器。本設(shè)計(jì)是課題的一部分，設(shè)計(jì)利用NI公司開(kāi)發(fā)的LabVIEW軟件和相關(guān)硬件，設(shè)計(jì)生物量測(cè)量的自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制定位機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳感器采集數(shù)據(jù)并傳輸給計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)處理。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)采集行走機(jī)構(gòu)工作實(shí)況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證，誤差能控制在允許范圍內(nèi)，也證明本系統(tǒng)能達(dá)到定位精度高，行走穩(wěn)定，采集點(diǎn)均勻等實(shí)驗(yàn)要求，能保證質(zhì)量完成該實(shí)驗(yàn)的任務(wù)。

　　

【正文】 算機(jī)，為科研工作提供方便。 定位機(jī)構(gòu)部分自動(dòng)行走定位機(jī)構(gòu)在滾珠螺桿與齒帶齒帶輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)下，按本實(shí)驗(yàn)要求在程序中設(shè)定電機(jī)脈沖數(shù)和行走步數(shù)，分別測(cè)定導(dǎo)軌與皮帶傳動(dòng)行走的距離并與理論值比較，即設(shè)定為小電機(jī)脈沖頻率160Hz,每走一步的脈沖數(shù)80。小電機(jī)脈沖頻率500Hz,每走一步的脈沖數(shù)250，比較分析如下表：表8 行走距離實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表工作狀態(tài)行走 步數(shù)理論計(jì)算距離實(shí)際測(cè)量距離誤差小電機(jī)正轉(zhuǎn)102030大電機(jī)正轉(zhuǎn)204060如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得皮帶傳動(dòng)平均誤差，導(dǎo)軌傳動(dòng)平均誤差，表明機(jī)構(gòu)能達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的定位精度要求，定位準(zhǔn)確，定位精度高，行走穩(wěn)定，采集點(diǎn)均勻等實(shí)驗(yàn)要求，用米尺測(cè)量實(shí)際行走距離與通過(guò)編程設(shè)置電機(jī)所設(shè)定的距離誤差在之內(nèi)（未考慮測(cè)量誤差），運(yùn)行路徑長(zhǎng)一些誤差會(huì)累積所以大一些，下傳動(dòng)由于是高精度導(dǎo)軌傳動(dòng)誤差相對(duì)小一些，（）,通過(guò)計(jì)算，機(jī)構(gòu)走30步給了個(gè)脈沖，計(jì)算距離為：與計(jì)算值的也只左右的誤差，基本上能達(dá)到要求。本機(jī)構(gòu)只要在軟件程序上改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)不同形狀的行走路線，如角斜線，只要兩個(gè)電機(jī)循環(huán)交叉給予脈沖即可實(shí)現(xiàn)，編程路線放大圖如圖31分辨率為電機(jī)分辨率。圖31 路線放大圖本機(jī)構(gòu)還為實(shí)驗(yàn)小組合作者檢測(cè)實(shí)驗(yàn)所需的氙燈光源亮度、光強(qiáng)分布是否均勻提供自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)，根據(jù)要求定位測(cè)出光強(qiáng)并描繪出光強(qiáng)等高圖可以檢測(cè)氙燈是否符合實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)境的要求。滾珠螺桿是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。因此行走機(jī)構(gòu)可以用于工業(yè)制造方面，如十字型大型數(shù)控工作臺(tái)，機(jī)械手自動(dòng)裝備生產(chǎn)線等等，由于基于LabVIEW虛擬儀器基礎(chǔ)，可以對(duì)軟件按所需要求編程并設(shè)置特定參量，使機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不同的行走方式、路徑、速度等性能要求，在對(duì)于工作條件苛刻的情況下還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，結(jié)合相關(guān)的硬件用戶可以自行快速開(kāi)發(fā)自定義的靈活性強(qiáng)，功能擴(kuò)展性好，可靠性高的測(cè)量或控制系統(tǒng)！致 謝 首先，至于我的導(dǎo)師俞龍講師和吳偉斌博士研究生我最真摯的謝意，在他們悉心指導(dǎo)下完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。俞老師學(xué)識(shí)淵博,教務(wù)繁忙，感謝他在百忙中抽空在我們的論文選題和論文修改上花費(fèi)的寶貴時(shí)間與精力，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的有價(jià)值的重要建議與意見(jiàn)，使得我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)順利的完成。感謝吳偉斌博士研究生，他見(jiàn)多識(shí)廣，術(shù)業(yè)精攻，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)作了精心指導(dǎo)，在此深表我的感激與崇敬,師兄科研態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，寬于待人，不僅從學(xué)習(xí)上給予了我無(wú)限幫助與關(guān)懷，更給予了對(duì)我人生意義的重要影響。感謝實(shí)驗(yàn)室洪添勝教授的關(guān)心和指導(dǎo)以及整個(gè)105精細(xì)農(nóng)業(yè)研究室所有的師兄師姐們，如李震碩士研究生師兄，劉志壯博士研究生師兄和張文昭碩士研究生師姐等等，他們博學(xué)，善良，在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題他們給予了我毫不耐煩的解答與幫助，感謝105給予了我學(xué)習(xí)與發(fā)展難得的良好機(jī)會(huì)，我在這里學(xué)到了很多東西，在此也表示我以后將一如既往的向他們學(xué)習(xí)，祝愿他們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)和科研當(dāng)中取得更大突破。再次對(duì)所有在設(shè)計(jì)和制作工作一起合作的同學(xué)、對(duì)我提供過(guò)幫助和鼓勵(lì)的老師和同學(xué)表示深深的謝意，感謝你們的無(wú)私幫助。感謝養(yǎng)育我的父母，祝愿他們身體健康，感謝一直在默默支持我的所有親朋好友。參 考 文 獻(xiàn)孫恒、陳作模主編. 2000. 機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，436439濮良貴、紀(jì)名剛主編. 2001. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，122134秦曾煌主編. 2002. 電工學(xué)（下冊(cè)）. 北京：高等教育出版社，2936洪添勝、李震. 2005. 虛擬儀器在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的運(yùn)用. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)會(huì).劉汝全編著. 2000. 電子技術(shù)常用器件應(yīng)用手冊(cè). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，5455孫傳友 漢澤西 張欣等編著. 2002. 測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社胡泓 姚伯威編著. 2003. 機(jī)電一體化原理及運(yùn)用. 北京：國(guó)防工業(yè)出版社北京昆侖海岸傳感器技術(shù)中心. 2005. 傳感器 發(fā)送器 監(jiān)控儀選型指南.鄧焱 王磊編著. 2004. 測(cè)試技術(shù)與儀器運(yùn)用北京：機(jī)械工業(yè)出版社金鑫、吳金玉譯. 用于VXI測(cè)試的虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器的比較. ，(2):2123秦樹(shù)人編著. 2000. 虛擬技術(shù)——測(cè)試儀器從硬件到軟件. 振動(dòng)、測(cè)試與診斷，(1):16 Benneff P. 1993. Virtual Instrument What they are. Electronic Products,(7):3739National Instruments Corp. 1997. DAQ PCI E Series User ManualNational Instruments Corp. 1997. Software Instrumentation Reference And CatalogueNational Instruments Corp. 1998. SCXI1520. User ManualNational Instruments Corp. 1998. Started with SCXINational Instruments Corp. 1998. SCXI1520. SCXI Classis User ManualNational Instruments Corp. 1998. LabVIEW Quick Start GuideNational Instruments Corp. 1998. LabVIEW Graphical Programming for InstrumentationNational Instruments Corp. 2003. LabVIEW Measurements Manual,1922National Instruments Corp. 2003. LabVIEW User Manual,41100Tom . Graphical Tool Speed Instrumentation Software Development. Computer Design,(3):6171英文摘要The Research of New Method in Measurement of QPAR（Quality of Photosynthesis Availability Radiancy）Based on Virtual InstrumentsLiu Shangfan(College of Engineering, South China Agricultural UniversityGuangzhou 510642, China)Abstract: Precision Agriculture is a pop topic in agriculture research of the world. Applying Virtual Instruments technique in the research of modern agriculture can shorten the research time，lower the capital and increase the quantity of agricultural product, increase the agriculture modernization level of our country. Precision Agriculture Laboratory in College of Engineering of our school had contributed more research in this aspect.This design is a part of a national nature fund lesson about precise fertilization in this Lab, research the new method of fertilization to reduce the waste of resource and environment pollution. the software of LabVIEW and related hardware developed by NI pany will be used.This design concerns about the measurement of PAR（Quality of Photosynthesis Availability Radiancy）and LAI(Leaf Area Index), designing a manipulator to control the sampling instrument location to acquire the data passed by the sensor. In order to insure the accuracy fixed position, the stability of work and the data acquisition speed are required. The manipulator bases on LabVIEW program and matches the DAQ card to acplish the assignment. According to the result of experimentation, Using the program we can control the speed of the stepped motor, the location of the manipulator and the time of measurement of DAQ, and the precision of the location can meet the requirement. The structure also can be used in other related location aspects such as machining tools. Keywords: Virtual Instruments Data Acquisition card(DAQ) LabVIEW program附錄附錄一 設(shè)計(jì)感想與總結(jié)從2005年9月開(kāi)始到2006年6月，我留在工程學(xué)院精細(xì)農(nóng)業(yè)研究室協(xié)助吳偉斌博士研究生做國(guó)家基金課題“果樹(shù)仿型農(nóng)藥噴施方法新研究”國(guó)家自然基金課題的科研工作，然后將其中關(guān)于數(shù)據(jù)采集行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)部分作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)綜合利用了我專業(yè)之內(nèi)與之外多方面的知識(shí)，其中包括了以下方面：自動(dòng)化，工業(yè)控制，傳感器，電子電路設(shè)計(jì)，科學(xué)農(nóng)業(yè)知識(shí)，三維定位儀，葉面積儀，示波器，步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)裝置等等和LabVIEW，Proe,AutoCAD軟件的運(yùn)用。因此，本設(shè)計(jì)花費(fèi)時(shí)間也將近一年。在此期間我一邊學(xué)習(xí)一邊探索，讓我在整個(gè)過(guò)程中鍛煉了多方面的能力！學(xué)會(huì)了如何將知識(shí)理論與實(shí)際結(jié)合，學(xué)習(xí)了LabVIEW軟件編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集分析與控制自動(dòng)化，學(xué)會(huì)了查資料，獨(dú)立思考研究自學(xué)能力，并把認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那髮W(xué)作風(fēng)貫徹實(shí)驗(yàn)之中，還經(jīng)常參加導(dǎo)師的學(xué)術(shù)演講與講課參加一些儀器公司的產(chǎn)品推薦會(huì)，廣交會(huì)等等，了解現(xiàn)代自動(dòng)化儀器的最新動(dòng)態(tài)，總之不只是為了做畢業(yè)設(shè)計(jì)而設(shè)計(jì)。我的專業(yè)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化，在機(jī)械設(shè)計(jì)與制造方面我們基本上掌握了所需的東西，但自動(dòng)化方面的實(shí)踐性較少，在此期間學(xué)會(huì)使用LabVIEW軟件編程正是對(duì)這一缺陷的彌補(bǔ)，并且真正把所學(xué)知識(shí)運(yùn)用了實(shí)際。作為農(nóng)業(yè)院校的學(xué)生無(wú)論什么專業(yè)都必須知道自己學(xué)校農(nóng)業(yè)特色方面的知識(shí)，我們工程學(xué)院機(jī)械與自動(dòng)化研究方向都會(huì)與農(nóng)業(yè)相關(guān)，但學(xué)的東西是相通的，在次我增加了有關(guān)農(nóng)業(yè)方面的知識(shí)這是一個(gè)不小的收獲。最后提提與所有合作伙伴的合作還有與實(shí)驗(yàn)室所有老師師兄師姐的相處，很榮幸有這么一個(gè)好的學(xué)習(xí)與進(jìn)步的環(huán)境，所有學(xué)的東西在以后的工作生活中將受益不盡。這是我的點(diǎn)點(diǎn)感想與總結(jié)，關(guān)于本畢業(yè)設(shè)計(jì)。附錄二 實(shí)況與設(shè)計(jì)效果圖片 1 總體測(cè)試機(jī)構(gòu) 2測(cè)試環(huán)境之一 3工作箱布局 4 繼電器組A與B 5信號(hào)調(diào)理模塊 6總體布局設(shè)計(jì) 7 XY式設(shè)計(jì) 8工作箱設(shè)計(jì) 附錄三 數(shù)據(jù)采集板卡6024E引腳圖附錄四 程序前控制面板截圖