脫粒滾筒圓柱度數據采集系統設計—基于VB串口通信

榮　 耀，苑嚴偉，周利明，張俊寧，董　鑫

(1.中國農業機械化科學研究院，北京　100083；2.土壤植物機器系統國家重點實驗室，北京　100083)

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脫粒滾筒圓柱度數據采集系統設計
—基于VB串口通信

榮 耀1,2，苑嚴偉1,2，周利明1,2，張俊寧1,2，董鑫1,2

(1.中國農業機械化科學研究院，北京100083；2.土壤植物機器系統國家重點實驗室，北京100083)

摘要：針對稻麥收獲機脫粒滾筒圓柱度檢測效率低、誤差大的現狀，提出了一種基于VB串口通信的脫粒滾筒圓柱度數據采集系統設計方法，首先通過程序實現激光位移傳感器與上位機的通信，激光傳感器再對脫粒滾筒外圓柱面進行數據采集，最后對采集的數據進行處理。實驗表明：該系統能在5min以內完成數據的采集、存儲和分析，采集到的數據與真實值的誤差在±0.9mm范圍內，采集系統界面簡潔、操作方便，應用范圍十分廣泛。

關鍵詞：脫粒滾筒；數據采集；串口通信；VB

0引言

脫粒滾筒是稻麥收獲機的核心部件，主要通過焊接完成，焊接質量的好壞直接影響收獲機的作業性能；而目前國內檢測手段不能用于大尺寸零件的形位誤差的檢測，更不能在安裝現場對大型零部件的安裝誤差進行測量[1]。在線測量實現了檢測的自動化，是一種基于計算機自動控制的檢測技術，隨著數控機床在生產中的廣泛應用，在線檢測技術將會成為一項很有發展前景的技術[2]。非接觸式測量就是利用對被測表面形貌沒有影響的手段間接反映被測表面的信息來進行測量的方法，這類方法最大的優點是測量裝置探測部分不與被測表面的直接接觸，保護了測量裝置，同時避免了與測量裝置直接接觸引入的測量誤差[3-4]。將非接觸式測量運用到在線檢測中，大大提高了檢測的精度和效率。為此，提出了一種基于VB串口通信的脫粒滾筒圓柱度數據采集系統設計方法，該圓柱度數據采集系統將非接觸式測量與在線檢測緊密結合，首先通過激光位移傳感器采集數據，再對數據進行后續的處理和分析[5]。

1數據采集系統的構成

隨著我國工業水平的不斷提高，檢測設備在各個領域的運用越來越多，檢測設備與上位機的組合使用是構成檢測系統的重要方式。這種方式能充分發揮上位機和智能儀器各自的優點，可完成數據采集、儲存、運算等重要功能；特別是當現場有多臺智能儀器時，該方式能大大降低測控系統的組配成本，有利于提高自動化程度和生產效率[6-14]。該系統的主要功能是通過非接觸式測量對稻麥收獲機脫粒滾筒外圓柱面的數據采集，如圖1所示。該系統主要由硬件部分與軟件部分構成：硬件部分包括工控機、串口轉換器及激光位移傳感器；軟件部分包括串口選擇、距離測量及圖形顯示。

圖1　系統構成圖

1.1硬件構成

工控機是整個系統的核心，所有命令均由工控機發出。串行通信接口標準經過多年的使用和發展，目前主要包括RS-232、RS-422及RS-485等幾種。該數據采集系統所使用的工控機如圖2所示，其串口通信接口標準為RS-232。

圖2　工控機

激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置及位移等變化，主要應用于檢測物體的位移、厚度、振動、距離及直徑等幾何量的測量，具有測量精度高、響應時間短及光斑精密等特點，廣泛應用于高校和研究機構、汽車工業、機械制造工業、航空與軍事工業、冶金和材料工業的精密測量檢測。該數據采集系統選用的激光位移傳感器如圖3所示。其型號為CD33-250N-422，測量范圍為100～400mm，檢測精度為±0.3%F.S. (F.S.=300mm)，串口通信接口標準為RS-422。

圖3　激光位移傳感器

為了順利地實現激光位移傳感器與工控機的串口通信，需要使用一個串口轉換器，如圖4所示。系統選用了導軌安裝式RS-232到RS-485/RS-422光隔離轉換器。

1.2軟件構成

該數據采集系統采用VB語言編寫，應用 Visual Basic 6.0 的MSComm標準串口通信控件編程，以實現對激光位移傳感器進行讀寫控制操作。該數據采集系統界面簡潔、操作簡單、顯示直觀，整個系統的程序流程圖如圖5所示。

圖4　串口轉換器

圖5　系統流程圖

2數據采集系統的設計

利用Visual Basic 6.0開發串口通信程序一般主要有兩種方法：①使用MSComm串口控件；②調用Windows API動態鏈接庫函數。Microsoft Communications Control(簡稱MSComm)是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件。API函數是Windows環境下由C語言編寫的應用程序接口，也是動態鏈接庫中所有函數的統稱，該函數庫種類多、較復雜。MSComm通過串行端口傳輸和接收數據，該控件具有豐富的與串口通信密切相關的屬性和事件，提供了對串口的各種操作，為應用程序提供串行通信功能。MSComm控件在VC、VB、Delphi等語言中均可使用，程序員不必花費大量時間詳細了解較為復雜的API函數。因此，MSComm為應用程序提供了一種通過串行接口收發數據的簡便方法[15]。

2.1MSComm控件的引用

啟動VB 6.0，以標準EXE方式建立新工程，點擊“工程”→“部件”→“控件”，在下拉菜單中選擇“Microsoft Comm Control 6.0”，在前面的方框內打吊鉤，然后選擇“確定”按鈕；這時在工具箱中出現一個類似電話的圖標，說明MSComm控件已經正常引用。

2.2系統界面

在Form1窗口中添加1個Frame控件、1個TextBox控件、1個Shape控件、2個ComboBox控件、5個CommandButton控件、6個Label控件及1個MSComm控件，再根據實際需求對相關控件進行更名和參數設置，組成如圖6所示的數據采集系統界面。程序開始運行后，選擇串口號與比特率，按照順序選擇各個按鈕。點擊“連接”按鈕，指示燈顯示為綠色，表示連接已經成功；點擊“開始測量”按鈕，激光位移傳感器開始采集數據，采集到的數據實時顯示在界面上的Text文本框中，單位為mm，同時將采集的數據進行保存；點擊“停止測量”，激光位移傳感器停止采集數據；點擊“斷開”按鈕，激光位移傳感器與工控機串口之間的連接斷開，指示燈熄滅，此時數據的采集與保存均已完成；點擊“圖形顯示”按鈕，采集到的數據將會以折線圖的形式顯示出來，通過該折線圖，能看出采集到的數據所在區間。

2.3主要源代碼

實現距離信息采集的源代碼如下：

Open"f:圓柱度.xls" For Append As #1

Dim CRbufsend As Variant

Dim continuecmdhex(15) As Byte

continuecmdhex(0) = &H2

continuecmdhex(1) = &H53

continuecmdhex(3) = &H41

continuecmdhex(4) = &H52

continuecmdhex(5) = &H54

continuecmdhex(6) = &H5F

continuecmdhex(7) = &H4D

如在教學《長方形與正方形的面積》以后，教師就可以設置這樣一個問題讓學生思考：明明家最近裝修，要在明明房間的四周貼上壁紙（房頂，地面，門窗部位不貼），明明的房間長5米，寬4米，寬3米，門的高2米，寬0.6米，窗戶長1.5米，高1米；你能幫明明媽媽算算這個房間至少需要購買多少平方米的壁紙嗎？這樣的數學問題對學生來說，挑戰性強，而且與生活聯系比較緊密，他們參與學習的熱情非常高漲；經過思考以后，學生們知道了要想知道需要購買多少壁紙就要算出房間的應貼面積是多少，可以用四周總面積減去門窗的面積，如此教學，不僅鞏固了學生所學知識，而且學生們也從中感受到了學習數學的應用價值，學生們學習的興趣更濃了。

continuecmdhex(8) = &H45

continuecmdhex(9) = &H41

continuecmdhex(10) = &H53

continuecmdhex(11) = &H55

continuecmdhex(12) = &H52

continuecmdhex(13) = &H45

continuecmdhex(14) = &H3

CRbufsend = continuecmdhex

MSComm1.OutBufferCount = 0

MSComm1.Output = CRbufsend

Do

DoEvents

LoopUntil MSComm1.OutBufferCount = 0

Sleep (100)

Command2.Enabled = False

Command1.Enabled = True

Close #1

圖6　系統界面

3實驗與分析

程序開始運行后，選擇串口號和波特率，再點擊連接，指示燈變為綠色，表示工控機與激光位移傳感器順利實現串口通信；點擊“開始測量”按鈕后，實時采集的圓柱度數據連續顯示在Text文本框中，并將采集到的距離信息保存，界面如圖7所示。

圖7　系統運行界面

依次點擊“停止測量”和“斷開”按鈕后，退出數據采集過程；最后點擊“圖形顯示”按鈕，數據將以折線圖的形式顯示出來，如圖8所示。

圖8　數據折線圖

由圖8可知：該數據采集系統采集的數據分布在138.1～138.9mm區間內，該折線圖能清晰地反映出圓柱度數據的分布情況。

4結論

1)本文提出了基于VB串口通信的脫粒滾筒圓柱度數據采集系統設計方法。

2)開發出了脫粒滾筒圓柱度實時數據采集系統，界面簡潔，操作方便。

3)該數據采集系統能在5min之內完成對脫粒滾筒圓柱度數據的采集，數據的誤差在±0.9mm范圍內，并能對數據進行分析，具有良好的實用性。

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Threshing Drum Cylindrical Degree Data Acquisition System Design—Based on VB Serial Communication

Rong Yao1，2, Yuan Yanwei1，2, Zhou Liming1，2, Zhang Junning1，2, Dong Xin1，2

(1.Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences, Beijing 100083, China; 2. State Key Lab of Soil Plant Machinery System Technology, Beijing 100083, China)

Abstract：In order to solve the problem of low efficiency and great error in cylindrical degree detection, this paper puts forward a method of threshing drum cylindrical degree data acquisition system design based on VB serial communication, first the system realize the laser displacement sensor and host computer communication through program, then the laser displacement sensor collect the data of outer cylinder, and finally deal with the data. Experiments show that the system can complete the acquisition, storage and analysis of data within 5min, the error of collected data and real value is in the range of ±0.9 mm, the system has a simple interface, convenient operation, and wide range of application.

Key words：threshing drum; data acquisition; serial communication; VB

文章編號：1003-188X(2016)02-0184-04

中圖分類號：S126

文獻標識碼：A

作者簡介：榮耀(1987-)，男，湖北洪湖人，碩士研究生，(E-mail)rycaams369@163.com。通訊作者：苑嚴偉(1980-)，男，河南周口人，研究員，博士，(E-mail)yyw215@163.com。

基金項目：“十二五”國家科技支撐計劃項目(2012BAF07B01)

收稿日期：2015-01-14