傳感器與自動檢測技術(shù)課件：第8章 現(xiàn)代檢測技術(shù)

1、第8章 現(xiàn)代檢測系統(tǒng) 8.1 計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)8.2 虛擬儀器8.3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)8.4 視覺檢測技術(shù)8.1 計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)8.1.1概述 所謂計(jì)算機(jī)檢測，是將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲、處理、顯示或打印的過程。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)融合了許多領(lǐng)域的新技術(shù)、新器件、新方法，計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)也有許多的類型。但就其共性來說，一般包括硬件及軟件兩大部分：軟件部分除了具有必要的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)軟件外，主要包含有信號的采集、處理與分析等功能模塊軟件；硬件部分主要是由信號調(diào)理、采樣/保持、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、總線接口電路等

2、部分組成 。典型計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的組成如圖8.1所示。 圖8.1 典型計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的組成8.1.2 輸入通道的計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 在計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)中，往往需要同時(shí)采集多個(gè)傳感器的參數(shù)，然后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。這種多線巡回采集系統(tǒng)，從降低成本的角度出發(fā)，般只采用一個(gè)A/D 轉(zhuǎn)換器，由計(jì)算機(jī)對各參數(shù)分時(shí)進(jìn)行采樣。為此，需要有個(gè)多路開關(guān)，輪流把各傳感器輸出的模擬信號切換到A/D轉(zhuǎn)換器。 由于A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程需要定的時(shí)間，因而需要采樣值在A/D轉(zhuǎn)換過程中能夠保持不變。否則，轉(zhuǎn)換精度可能會受到影響，尤其是當(dāng)被測信號是快速變化量時(shí)更是如此。有效的措施是在A/D轉(zhuǎn)換器的前級設(shè)置采樣保持電路。另外，模擬量輸出系統(tǒng)

3、(D/A轉(zhuǎn)換過程)也可能是分時(shí)工作的，對于每一個(gè)輸出信號，也需要保持輸出值在一定時(shí)間內(nèi)不變，能夠完成這一工作的電路，稱之為采樣保持器(簡稱為S/H)。采樣保持電路和多路模擬開關(guān)是不少計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)中輸入、輸出通道的重要組成部分，目前已有較多的此類芯片供選用。（有關(guān)內(nèi)容見第7章）。 8.1.3 輸出通道的計(jì)算機(jī)接口技術(shù) 將微型機(jī)處理后的數(shù)字信號，用于控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，就必須考慮輸出信號的形式。實(shí)際工程應(yīng)用中，根據(jù)不同的受控對象和具體要求，信號輸出可以有多種。所以，微型機(jī)與執(zhí)行裝置之間還要有一個(gè)接口部分，以實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換、參數(shù)匹配及功率放大等功能。因大多數(shù)的執(zhí)行裝置為電動或氣動執(zhí)行器等形式，它們只能夠

4、接收模擬信號。（1）輸出通道信號種類 根據(jù)輸出對象的不同，計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)輸出信號有：模擬量、開關(guān)量、數(shù)字量等輸出信號。1）模擬量輸出信號 模擬量輸出信號是最常見的輸出信號方式，通常有直流電流、電壓兩種輸出形式。2）開關(guān)量輸出信號 從性質(zhì)上講，開關(guān)量是一種二值型的輸出量，即表征“開”與“關(guān)”，或者“是”與“非”等二種狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)及智能儀器系統(tǒng)中的開關(guān)量輸出信號具有以下幾種基本的表現(xiàn)形式。 開關(guān)量控制 越限報(bào)警 反映系統(tǒng)本身的工作狀態(tài) 3）數(shù)字量輸出信號 數(shù)字量的輸出方式是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中重要的信號輸出形式。數(shù)字量輸出信號分為串行和并行兩種。 串行用于較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，例如系統(tǒng)與上位

5、計(jì)算機(jī)之間通信多為串行。 并行方式傳輸速度快，但所需導(dǎo)線條數(shù)多，只適合于較短距離的傳輸，例如系統(tǒng)與周圍的其他智能設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。 （2）輸出通道的計(jì)算機(jī)接口 一般來說，模擬量輸出通道主要包括有：D/A轉(zhuǎn)換器；多路模擬開關(guān)；采樣/保持器等部分。 1）8位D/A轉(zhuǎn)換器與CPU的接口 D/A轉(zhuǎn)換器與CPU的接口電路有兩種基本形式。一種是通過I/O接口(輸入/輸出接口或鎖存器)與CPU的數(shù)據(jù)總線相連；另一種是與數(shù)據(jù)總線直接連接。采用那一種接口電路主要取決于D/A轉(zhuǎn)換器芯片內(nèi)部是否設(shè)置了數(shù)據(jù)鎖存器。對于芯片內(nèi)部已有鎖存器的芯片，則可采用直接連接，也可用并行接口或鎖存器連接，應(yīng)用較靈活。但內(nèi)部沒用鎖存

6、器的D/A轉(zhuǎn)換器，如AD7520、DAC0808等，必需使用并行接口或鎖存器進(jìn)行連接。 圖8.2中給出了DAC0832與803l單片機(jī)連接成單緩沖方式的接口電路。 圖8.2 DAC0832單緩沖接口電路 圖8.3 為DACl208與8031單片機(jī)的接口電路示意圖圖8.3 DAC1208與8031CPU的接口電路示意圖8.1.4 計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）傳感器的選擇選擇傳感器時(shí)應(yīng)從以下幾方面的條件考慮：1）與測量條件有關(guān)的因素：輸入信號的幅值，頻帶寬度、精度要求、測量所需要的時(shí)間。2）與傳感器有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)有：精度、穩(wěn)定度、響應(yīng)特性、模擬量與數(shù)字量、輸出幅值、對被測物體產(chǎn)生的負(fù)載效應(yīng)、校正周

7、期、超標(biāo)準(zhǔn)過大的輸入信號保護(hù)等。3）與使用環(huán)境條件有關(guān)的因素有：安裝現(xiàn)場條件及情況、環(huán)境條件(濕度、溫度、振動等)、 信號傳輸距離、所需現(xiàn)場提供的功率容量等。4）與購買和維修有關(guān)的因素有：價(jià)格、零配件的儲備、服務(wù)與維修制度、保修時(shí)間、交貨日期等。 （2）主計(jì)算機(jī)選型 微型計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的核心，對系統(tǒng)的功能、性能價(jià)格以及研發(fā)周期等起著至關(guān)重要的作用。對“微機(jī)內(nèi)置式”系統(tǒng)，需要選擇微處理器、外圍芯片等構(gòu)成嵌入在系統(tǒng)之中的微型計(jì)算機(jī)；而對“微機(jī)擴(kuò)展式” 系統(tǒng)，則需要選擇適用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為開發(fā)和應(yīng)用平臺，搭建“微機(jī)擴(kuò)展式” 檢測系統(tǒng)、虛擬儀器系統(tǒng)等。（3）輸入、輸出通道設(shè)計(jì) 輸入通道數(shù)應(yīng)

8、根據(jù)需檢測參數(shù)的數(shù)目來確定。輸入通道的結(jié)構(gòu)可綜合考慮采樣頻率要求及電路成本按前述的幾種基本結(jié)構(gòu)來選擇。輸出通道的結(jié)構(gòu)主要決定于對檢測數(shù)據(jù)輸出形式的要求，如是否需要打印、顯示，是否有其他控制、報(bào)警功能要求等。 （4）軟件設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的軟件應(yīng)具有兩項(xiàng)基本功能：其一是對輸入、輸出通道的控制管理功能；其二是對數(shù)據(jù)的分析、處理功能。對高級系統(tǒng)而言，還應(yīng)具有對系統(tǒng)進(jìn)行自檢和故障自診斷的功能及軟件開發(fā)、調(diào)試功能等。 （5）典型計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)通常由系統(tǒng)硬件與軟件兩大部分組成。1）系統(tǒng)硬件組成圖8.4所示為智能檢測系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖，它主要包含有微機(jī)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)及接口、基本I/O子系

9、統(tǒng)及接口、通信子系統(tǒng)及接口、控制子系統(tǒng)及接口等部分。圖8.4 智能檢測系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖2）系統(tǒng)軟件組成圖8.5所示為檢測系統(tǒng)的軟件組成框圖，它包含有初始化管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機(jī)接口、測試算法、通信與控制程序、時(shí)鐘管理模塊、故障診斷與處理、中斷服務(wù)程序、監(jiān)控主程序等。 圖8.5 檢測系統(tǒng)的軟件組成框圖（6）計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 計(jì)算機(jī)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致可分為總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。 1）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 確定所需的信息、同時(shí)確定為提供所需信息而測量的系統(tǒng)物理參數(shù) 測試方法的選擇 檢測系統(tǒng)采用的測試方法取決于系統(tǒng)的性能指標(biāo)，諸如非線性度、精度、分辨率、誤差、零漂、溫漂、可靠性等，在這些

10、性能指標(biāo)確定后。根據(jù)成本預(yù)算、人機(jī)界面、測量模塊與其它模塊的界面要求選擇合適的測試方法。 2）系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)完成之后，即可開始進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)宜采用模塊化設(shè)計(jì)方法，需要考慮以下因素： 根據(jù)性能要求選擇相應(yīng)的測量方法； 選擇適當(dāng)?shù)膫鞲衅骰蜣D(zhuǎn)換器； 考慮系統(tǒng)所處現(xiàn)場需要的處理功能； 與傳感器、轉(zhuǎn)換器相配合的硬件和機(jī)電裝置的規(guī)格，以及專用器材的制造； 有關(guān)的應(yīng)用軟件的選擇及軟件的編制。 8.1.6 計(jì)算機(jī)檢測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例（1）轉(zhuǎn)軸等回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)測量、數(shù)據(jù)處理圖所示為系統(tǒng)硬件電路原理圖圖8.6 單片機(jī)測速系統(tǒng)電路原理圖（2）汽車萬向節(jié)、傳動軸扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)臺計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng) 1）試驗(yàn)臺對

11、計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的要求 該試驗(yàn)臺用于汽車萬向節(jié)、傳動軸的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)，圖8.8為該試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8.9為試件在試驗(yàn)過程中應(yīng)承受的扭矩載荷示意圖圖8.8 試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)示意圖圖8.8 試件在試驗(yàn)過程中應(yīng)承受的轉(zhuǎn)矩載荷示意圖圖8.10 計(jì)算機(jī)測試與控制系統(tǒng)組織方框圖 （3）齒輪傳動部件試驗(yàn)中的測量和控制系統(tǒng)圖8.11為齒輪傳動部件試驗(yàn)中的測量和控制系統(tǒng)。在試驗(yàn)系統(tǒng)中驅(qū)動轉(zhuǎn)速和負(fù)載控制由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過RS232等串行接口控制直流或交流變頻調(diào)速系統(tǒng)和耦合或負(fù)載控制裝置來實(shí)現(xiàn)。 圖8.11 齒輪傳動部件試驗(yàn)中的測量和控制系統(tǒng)（4）液壓泵試驗(yàn)液壓泵的試驗(yàn)在液壓泵試驗(yàn)臺上進(jìn)行，試驗(yàn)臺的基本回路如圖8.

12、12所示。圖（a）為溢流閥加載的試驗(yàn)回路，而圖（b）為調(diào)節(jié)閥加載的試驗(yàn)回路。 圖8.12 液壓泵的基本試驗(yàn)回路8.2 虛擬儀器8.2.1 虛擬儀器的概述（1）虛擬儀器的基本概念虛擬儀器（Virtual Instrument，簡稱VI）就是在以計(jì)算機(jī)為核心的硬件平臺上，由用戶設(shè)計(jì)定義具有虛擬面板，其測試功能由測試軟件實(shí)現(xiàn)的一種計(jì)算機(jī)儀器系統(tǒng)（如圖8.13） 。 圖8.13 VI內(nèi)部功能劃分（2）虛擬儀器的構(gòu)成及其特點(diǎn)1）虛擬儀器的構(gòu)成虛擬儀器由通用儀器硬件平臺（簡稱硬件平臺）和應(yīng)用軟件兩個(gè)部分構(gòu)成。虛擬儀器的硬件平臺 虛擬儀器的硬件平臺一般分為計(jì)算機(jī)硬件平臺和測控功能硬件（I/O接口設(shè)備）。 虛

13、擬儀器的硬件構(gòu)成有多種方案，通常采用以下幾種（如圖8.14所示）基于數(shù)據(jù)采集的虛擬儀器系統(tǒng) 基于通用接口總線GPIB接口的儀器系統(tǒng) 基于VXI總線儀器實(shí)現(xiàn)虛擬儀器系統(tǒng)基于串行口或其它工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線的系統(tǒng) 圖8.14 虛擬儀器的基本構(gòu)成框圖虛擬儀器的軟件 虛擬儀器軟件主要由兩部分組成，即應(yīng)用程序和I/O接口儀器驅(qū)動程序。 目前的虛擬儀器軟件開發(fā)工具有以下兩類：文本式編程語言，如Visual C+，Visual Basic，Labwindows/CVI等。圖形化編程語言，如LabVIEW，HPVEE等。 2）虛擬儀器的特點(diǎn) 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，具有以下特點(diǎn)： 傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè)，其表面布置著

14、種類繁多的顯示與操作元件。 在通用硬件平臺確定后，由軟件取代傳統(tǒng)儀器中的硬件來完成儀器的功能。 儀器的功能可以由用戶根據(jù)需要由軟件自行定義，而不是由廠家事先定義的，增加了系統(tǒng)靈活性。 儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需要更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，而不需購買新的儀器，節(jié)省了物質(zhì)資源。 研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。 虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的開放式標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，可與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展，與網(wǎng)絡(luò)及其周設(shè)備互聯(lián)。 虛擬儀器的關(guān)鍵是軟件 （3）虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用 虛擬儀器技術(shù)作為計(jì)算機(jī)技術(shù)與儀器技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新技術(shù)，應(yīng)用前景十分廣泛。從總體上而言，虛擬儀器是測量/測試領(lǐng)域的一個(gè)創(chuàng)新概念，改變了人們對儀器的傳統(tǒng)觀念，適應(yīng)了現(xiàn)代測

15、試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展趨勢。虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用方式多種多樣。 8.2.2 虛擬儀器的整體設(shè)計(jì) 虛擬儀器的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)步驟和一般軟件的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)步驟基本相同，只不過虛擬儀器在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮硬件部分。步驟如下：（1）確定所用儀器或設(shè)備的接口形式 （2）確定所選擇的接口卡是否具有設(shè)備驅(qū)動程序（3）確定應(yīng)用管理程序的編程語言專業(yè)的圖形化編程軟件，如LabVIEW、LabWindows/CVI，采用通用編程語言，如Visual C+、Visual Basic或者Delphi。 （4）編寫用戶的應(yīng)用程序根據(jù)儀器的功能，確定軟件采用的算法、處理分析方法和顯示方式。（5）調(diào)試運(yùn)行應(yīng)用程序用數(shù)據(jù)或仿真的方法

16、，驗(yàn)證儀器功能的正確性，調(diào)試并運(yùn)行儀器。8.2.3 虛擬儀器系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境目前世界上最具有代表性還是美國國家儀器公司（NI）兩個(gè)虛擬儀器開發(fā)平臺：LabWindows/CVI和LabVIEW。（1）LabWindows/CVI 1）LabWindows/CVI下虛擬儀器軟件組成在LabWindows/CVI軟件平臺中，設(shè)計(jì)完成的虛擬儀器軟件組成框圖如圖8.15所示。 圖8.15 用Lab Windows/CVI 設(shè)計(jì)的虛擬軟件構(gòu)成框圖2）LabWindows/CVI編程環(huán)境LabWidows/CVI開發(fā)環(huán)境可以分為四個(gè)區(qū)域：菜單區(qū)、工程列表區(qū)、函數(shù)庫區(qū)、編譯區(qū)。 4）用LabWindows/CV

17、I設(shè)計(jì)虛擬儀器的步驟與方法 在LabWindows/CVI虛擬儀器開發(fā)平臺上，利用其豐富的函數(shù)庫和強(qiáng)大的接口功能，可方便地設(shè)計(jì)出符合用戶要求的程序。使用LabWindows/CVI編程的基本步驟如下。 制定程序的基本框架 根據(jù)測量任務(wù)確定程序的基本框架、儀器面板及程序中所需的函數(shù)。 創(chuàng)建用戶界面 根據(jù)第一步制定的方案，創(chuàng)建用戶界面、設(shè)置控件屬性和回調(diào)函數(shù)名稱。 程序源代碼的編寫 在創(chuàng)建好用戶界面后保存用戶界面時(shí)，計(jì)算機(jī)自動生成頭文件（*.h文件）。利用計(jì)算機(jī)自動生成源程序（*.c文件）代碼框架，并在框架中添加函數(shù)代碼來完成代碼的編寫。 創(chuàng)建工程文件并運(yùn)行 將用戶界面文件（*.uir文件）、源代

18、碼文件（*.c）和頭文件（*.h文件）添加到工程文中來完成工程文件的創(chuàng)建，然后編譯調(diào)試工程文件。LabWindows/CVI編程基本步驟如圖8.18所示。（2）LabVIEW 編譯型圖形化編程語言LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，也是通用的編程系統(tǒng)，使用圖形化編程語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖形式，有一個(gè)可完成任何編程任務(wù)的龐大的函數(shù)庫。LabVIEW的函數(shù)庫包括數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等等。 1）LabVIEW程序的基本構(gòu)成 采用LabVIEW編程的應(yīng)用程序，通常被稱為虛擬儀器程序（Virtual Instruments），簡

19、稱虛擬儀器（VIs）。它主要由前面板（Front Panel）、框圖程序（Block Diagram）以及圖標(biāo)和連結(jié)器窗格（Icon and Connector）三部分組成。 2）LabVIEW的編程環(huán)境LabVIEW是一個(gè)多功能的集成編程環(huán)境。它主要由前面板窗口和框圖程序窗口組成。其中，前面板窗口用于編輯和顯示前面板對象?？驁D程序窗口用于編輯和顯示框圖程序（程序代碼）。兩個(gè)窗口都由相應(yīng)菜單和工具欄組成，其中菜單是相同的，框圖程序窗口的工具欄增加了用于程序調(diào)試的按鈕。 3）LabVIEW程序設(shè)計(jì)的一般過程一個(gè)完整的VI程序由3部分組成：前面板、框圖程序和圖標(biāo)/連接口，因此一個(gè)VI程序設(shè)計(jì)主要包

20、括前面板的設(shè)計(jì)、框圖程序的設(shè)計(jì)以及程序的調(diào)試。 8.2.3 虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)（1）基于LabWindows/CVI數(shù)據(jù)采集 虛擬儀器的硬件平臺由計(jì)算機(jī)和I/O接口設(shè)備兩部分組成。I/O接口設(shè)備主要完成輸入信號的采集、放大與模/數(shù)或數(shù)/模轉(zhuǎn)換等任務(wù)。 在數(shù)據(jù)采集方面，LabWindows/CVI提供了兩個(gè)函數(shù)庫：數(shù)據(jù)采集數(shù)庫（Data Acquisition Library）與易用數(shù)據(jù)采集函數(shù)庫（Easy I/O for DAQ）。在總線數(shù)據(jù)獲取方面，LabWindows/CVI提供了四個(gè)函數(shù)庫：RS 232庫（RS 232 Library）、儀器控制函數(shù)庫（GPIB/GPIB 488

21、.2 Library）、VISA庫（VISA library）、VXI庫（VXI Library）。 LabWindows/CVI環(huán)境中，I/O接口設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡的軟件驅(qū)動分以下兩種情況。 NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡 可利用LabWindows/CVI自帶的驅(qū)動函數(shù)驅(qū)動。設(shè)計(jì)者只需正確設(shè)置輸入?yún)?shù)就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的任務(wù)，不需編寫代碼程序。 非NI公司生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集卡 在LabWindows/CVI環(huán)境中使用非NI公司的數(shù)據(jù)采集卡，需要自己編寫數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動程序。如果該數(shù)據(jù)采集卡支持標(biāo)準(zhǔn)C系列的計(jì)算機(jī)開發(fā)語言，如VC等，把該驅(qū)動程序的動態(tài)鏈接庫(*.dlI)移到LabWindows/CVI子目錄

22、下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集卡與LabWindows/CVI環(huán)境的數(shù)據(jù)交換。（2）基于LabVIEW編程語言的數(shù)據(jù)采集1）概述基于LabVIEW的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖8.19所示。 圖8.19 基于LabVIEW 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2）DAQ硬件設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡的功能 一般情況下，DAQ硬件設(shè)備的基本功能包括模擬量輸入（Analog Input）、模擬量輸出（Analog Output）、數(shù)字I/O（Digital I/O）和定時(shí)/計(jì)數(shù)（Timer/Couter）。數(shù)據(jù)采集卡的選用 在實(shí)際應(yīng)用中，選用數(shù)據(jù)采集卡時(shí)需要注意以下一些問題：數(shù)據(jù)分辨率和精度最高采樣速度通道數(shù)數(shù)據(jù)總線接口類型是否需要隔離板卡本身

23、是否帶有微處理器是否有標(biāo)定功能 支持的軟件驅(qū)動程序及其軟件平臺數(shù)據(jù)采集卡的軟件配置 NI公司還提供了一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡的配置工具軟件Measurement & Automation Explorer，它可以配置NI公司的軟件和硬件，比如執(zhí)行系統(tǒng)測試和診斷、增加新通道和虛擬通道、設(shè)置測量系統(tǒng)的方式、察看所連接的設(shè)備等 3）設(shè)備驅(qū)動程序 一般來說，數(shù)據(jù)采集卡都有自己的驅(qū)動程序，用于控制采集卡的硬件操作。通常，驅(qū)動程序是由采集卡的供應(yīng)商提供，用戶一般無須通過低層才能與采集卡硬件打交道。 4）LabVIEW 數(shù)據(jù)采集模塊的分類 LabVIEW中數(shù)據(jù)采集模塊按照功能分為模擬量輸入（Analog Input）

24、、模擬量輸出（Analog Output）、數(shù)字I/O（Digital I/O）、計(jì)數(shù)器Timer/Counter等，如圖8.20所示。 模擬量輸入模塊根據(jù)功能的不同分為四層，如圖8.21所示。 8.2.4 虛擬儀器的綜合實(shí)例和工程實(shí)例基于Web虛擬儀器技術(shù)的電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控為例來說明虛擬儀器的設(shè)計(jì)。采用基于DDE、Java Applet和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的Web虛擬儀器構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)結(jié)晶機(jī)槽內(nèi)溫度梯度的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖8.22所示。 圖8.22 基于Web虛擬儀器技術(shù)的電熱連續(xù)結(jié)晶機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方案圖8.25中利用多通道單點(diǎn)采集編程節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)晶機(jī)七段左右兩端共14通道溫度采集，該框圖程序中為了減少

25、數(shù)據(jù)采集過程中可能的噪聲干擾造成的誤差，采用重復(fù)采樣10次求平均值作為一次溫度采集的結(jié)果。 圖8.25 結(jié)晶機(jī)槽內(nèi)溫度采集框圖程序?qū)崿F(xiàn)簡單的DDE服務(wù)器/DDE 客戶端編程 利用DDE Client VIs可以方便地實(shí)現(xiàn)DDE Client的冷鏈接或熱鏈接通信方式。其中，使用DDE Advise Start.vi與DDE Advise Check.vi可以實(shí)現(xiàn)熱鏈接方式的DDE通信，其框圖程序如圖8.28所示。 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)庫連接的框圖程序如圖8.30所示。圖8.32為服務(wù)器端的結(jié)晶機(jī)運(yùn)行主界面圖8.33為Web客戶端的結(jié)晶機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控主界面。服務(wù)器端結(jié)晶機(jī)槽內(nèi)溫度分布圖8.34所示客戶端顯示

26、的結(jié)晶機(jī)操作指導(dǎo)界面如圖8.35所示服務(wù)器端結(jié)晶機(jī)歷史時(shí)刻梯度趨勢曲線界面如圖8.36所示W(wǎng)eb客戶端結(jié)晶機(jī)歷史時(shí)刻梯度趨勢曲線界面如圖8.37所示。8.3 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng) 當(dāng)今覆蓋世界范圍的INTERNET與測試技術(shù)相結(jié)合，形成了一種具有強(qiáng)大生命力和廣闊應(yīng)用前景的開放式的遠(yuǎn)程測試體系結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多專家和多系統(tǒng)的協(xié)同測試與診斷，成為當(dāng)今測試技術(shù)中的熱門研究課題，本章主要是對網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的組建、特點(diǎn)、工作原理、運(yùn)行狀況和基于INTERNET的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入介紹。 8.3.1 系統(tǒng)總體分析和規(guī)劃 （1） 基本原則 “先總體、后局部，由上而下，由簡到繁”。（2） 設(shè)計(jì)步驟 （1）進(jìn)

27、行初步調(diào)查，明確基本任務(wù)、主要功能 （2）對現(xiàn)有環(huán)境進(jìn)行分析 （3）制定初步計(jì)劃 （4）確立詳細(xì)設(shè)計(jì) （5）執(zhí)行實(shí)施 （6）整理文檔（3） 網(wǎng)絡(luò)概念 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（latematioaal Standards Organization，ISO)于19771984年之間所發(fā)展的通信架構(gòu)。OSI把網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)分為7層：l物理層、2數(shù)據(jù)鏈路層、3網(wǎng)絡(luò)層、4傳輸層、5會話層、6表示層、7應(yīng)用層。 1）物理層 物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個(gè)開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。 2）鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)通道。物理

28、層要為終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及其連接。每次通信都要經(jīng)過建立通信聯(lián)絡(luò)和拆除通信聯(lián)絡(luò)兩過程，這種建立起來的數(shù)據(jù)收發(fā)關(guān)系就叫做數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路的建立、拆除、數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)/糾錯(cuò)是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù)。 3）網(wǎng)絡(luò)層 主要提供路由功能。具體為：路由選擇和中繼，建立終端網(wǎng)絡(luò)連接，采取分時(shí)復(fù)用技術(shù)在一條數(shù)據(jù)鏈路上復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接，差錯(cuò)檢測與恢復(fù)、流量控制，網(wǎng)絡(luò)管理等。 4）傳輸層 傳輸層是兩臺計(jì)算機(jī)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，第一個(gè)端到端的層次，具有緩沖作用?，F(xiàn)在各種通信子網(wǎng)在性能上存在著很大差異，例如電話交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)、局域網(wǎng)等通信子網(wǎng)都可互連，但它們提供時(shí)吞吐量、傳輸速率、數(shù)據(jù)延

29、遲、通信費(fèi)用各不相同。對于上一層的會話層來說，卻要求有一性能穩(wěn)定的界面，傳輸層就承擔(dān)了這一功能，它采用分流合流，復(fù)用解復(fù)用技術(shù)來調(diào)節(jié)上述通信子網(wǎng)的差異，使會話層感受不到。 5）會話層 會話層提供的服務(wù)可使應(yīng)用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗(yàn)點(diǎn)可使通信會話在通信失效時(shí)從校驗(yàn)點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。會話層、表示層、應(yīng)用層構(gòu)成開放系統(tǒng)的高3層，面對應(yīng)用進(jìn)程提供分布處理，對話管理、信息表示、恢復(fù)最后的差錯(cuò)等。 6）表示層 其作用之一是為異種機(jī)通信提供一種公共語言，以便能進(jìn)行互操作。這種類型的服務(wù)之所以需要，是因?yàn)椴煌挠?jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用的數(shù)據(jù)表示法不同。 7

30、）應(yīng)用層 應(yīng)用層是開放系統(tǒng)的最高層，是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。其作用是在實(shí)現(xiàn)多個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)程相互通信的同時(shí)，完成了系列業(yè)務(wù)處理所需的服務(wù)。這些將涉及到虛擬終端、作業(yè)傳送與操作、文件傳送及訪問管理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問、開放系統(tǒng)互連管理等等。 （4） 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)基本功能 主要功能： 設(shè)備信息的采集； 設(shè)備信息的傳送； 設(shè)備信息的分析與處理； 專家意見的匯總； 分析結(jié)論的返回。 （5） 網(wǎng)絡(luò)化設(shè)備體系結(jié)構(gòu)總體框架 為了滿足以上要求，基于INTERNET網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)由兩個(gè)主要部分組成，即安裝于工作現(xiàn)場的檢測系統(tǒng)和測試分析中心的測試分析系統(tǒng)。8.3.2 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)（1） 軟硬件平臺的選擇

31、1）硬件平臺的選擇 網(wǎng)頁服務(wù)器主要是為系統(tǒng)外部用戶提供各種網(wǎng)頁和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口服務(wù)，為加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，網(wǎng)頁服務(wù)器應(yīng)該配置大容量內(nèi)存和較高速的硬盤系統(tǒng)。一般可以考慮配置128M或更大容量的內(nèi)存、及SCSI接口的硬盤。 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要是用于存儲各檢測系統(tǒng)傳輸來的設(shè)備狀態(tài)信息及歷史數(shù)據(jù)、分析診斷所需的故障診斷特征數(shù)據(jù)信息和分析診斷形成的結(jié)果信息。因此數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)具有大容量的硬盤系統(tǒng)，最好配置CDR等數(shù)據(jù)備份設(shè)備。 測試分析系統(tǒng)所在的服務(wù)器主要是根據(jù)設(shè)備狀態(tài)信息，運(yùn)算各種數(shù)學(xué)分析算法和工具進(jìn)行分析和診斷，這些運(yùn)算對CPU的要求較高，同時(shí)必須需要大量的內(nèi)存，所以診斷系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)該配置較高檔次的CP

32、U和較大容量的內(nèi)存，一般可以考慮采用奔騰600或以上CPU和128M以上內(nèi)存。 連接系統(tǒng)各部分的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有較大的帶寬，有利于加快數(shù)據(jù)交換的速度。同時(shí)，基于速度和安生性的考慮，檢測系統(tǒng)與測試分析系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接采用了100M內(nèi)部以太網(wǎng)。若采用公共通信線路則選用高速的因特網(wǎng)接入方式（如ISDN、ADSL等）。 網(wǎng)頁服務(wù)器對外的連接帶寬根據(jù)實(shí)際的并發(fā)客戶數(shù)目確定。 專家診斷瀏覽器和用戶瀏覽器的計(jì)算機(jī)硬件要求較低，能接入INTERNET即可。 對于運(yùn)行檢測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件配置要求也不高，例如奔騰300CPU、64M內(nèi)存即可滿足一般要求。選擇的重點(diǎn)是根據(jù)該檢測系統(tǒng)實(shí)際測試任務(wù)選擇各種符合測試要求的數(shù)據(jù)采集

33、卡和接口卡，如多路AD卡、GPIB接口卡和現(xiàn)場總線接口卡等等。 （）軟件平臺的選擇 選擇軟件平臺首先是選擇各部分的操作系統(tǒng)。目前在PC上運(yùn)行的主流操作系統(tǒng)主要有：Windows9X、windows NT、 Linux/UNIX和Windows2000。 Windows9X是當(dāng)前PC機(jī)上最常用的操作系統(tǒng)，是一個(gè)多用戶、多線程的操作系統(tǒng)，并且直接支持常見網(wǎng)絡(luò)，擁有豐富的開發(fā)資源。 Windows2000是Windows9X的升級版；Windows NT是一個(gè)專門設(shè)計(jì)用于工作站和服務(wù)器的操作系統(tǒng)，他的穩(wěn)定性、安全性和網(wǎng)絡(luò)性能比Windows9X具有大幅度的提高，而且對多用戶和多任務(wù)方面的支持也比較強(qiáng)

34、大，適合在windows NT上運(yùn)行的服務(wù)器軟件功能強(qiáng)大，開發(fā)工具眾多；Linux是UNIX操作系統(tǒng)家族中的一員，他的源代碼全部公開，非常適合根據(jù)用戶的需要定制不同的系統(tǒng)，但目前各種資源相對較少，而且開發(fā)工具種類較少，易用性較差，開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的工作量相當(dāng)大。 綜合以上各操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇Windows NT作為服務(wù)器的操作系統(tǒng)；選擇Windows9X或Windows2000作為檢測系統(tǒng)的操作系統(tǒng)。 （2） 基于INTERNET的通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中檢測子系統(tǒng)與服務(wù)器、服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換和消息傳遞都是通過INTERNET完成的，基于INTERNET的通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

35、TCP/IP協(xié)議是當(dāng)今因特網(wǎng)是最成熟、應(yīng)用最廣泛的通訊協(xié)議，這一套總體結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是構(gòu)成因特網(wǎng)的基石，按照TCP/IP協(xié)議而建立的因特網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今社會最大的信息網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議其實(shí)可分為IP和TCP兩大議族，其中IP協(xié)議的主要功能包括無連接數(shù)據(jù)包傳送、數(shù)據(jù)包尋址以及差錯(cuò)處理三部分，而TCP協(xié)議是通過IP協(xié)議提供的數(shù)據(jù)包來傳送數(shù)據(jù)段的協(xié)議。 Socket是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的API，也就是說Socket定義了許多TCP/IP協(xié)議通信函數(shù)和例程，人們可以利用他們來開發(fā)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的程序。當(dāng)使用Socket對網(wǎng)絡(luò)通信編程時(shí)，Socket就是網(wǎng)絡(luò)通信過程中端點(diǎn)的抽象表示，對網(wǎng)絡(luò)的通信就可

36、以采用類似對文件讀寫的概念和方法。圖8.2說明了因特網(wǎng)上互相通信應(yīng)用程序間的關(guān)系。 （3） 系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)技術(shù) 任何一個(gè)系統(tǒng)都必須根據(jù)實(shí)際需求不斷改進(jìn)和升級，最好的解決方案是將各種分析診斷方法制作成一定的模塊，系統(tǒng)能根據(jù)不同用戶的情況把這些模塊動態(tài)重構(gòu)全盛制作成新的模塊，通過系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)在無需改變系統(tǒng)框架的前提下實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)升級。Windows系統(tǒng)本身的DLL文件就提供了一個(gè)調(diào)用模塊的很好的解決方案。DLL稱為動態(tài)鏈接庫，其中可以包含一系列用戶自定義的函數(shù)，系統(tǒng)只有在需要調(diào)用DLL中的函數(shù)時(shí)才由Windows系統(tǒng)加載DLL，然后調(diào)用函數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。加載DLL有隱式和顯式兩種方式。隱式加載是DLL最

37、常用的加載方式，只需在應(yīng)用程序生成時(shí)加以一定的說明即可；而顯式加載則可以在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)動態(tài)決定調(diào)用所需要的DLL。在所開發(fā)的系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫各分析診斷模塊所在的DLL文件名，可采用顯式加載的方式加載DLL。新添加的分析診斷模塊必須按照一定的數(shù)據(jù)接口規(guī)范編寫，再添加到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中即可。 加載DLL文件并調(diào)用其中某個(gè)函數(shù)的步驟： 向系統(tǒng)申明需要調(diào)用的函數(shù)返回值的類型和每個(gè)輸入?yún)?shù)的類型； 調(diào)用WIN32函數(shù)LoadLibrary()函數(shù)，取得系統(tǒng)加載的DLL文件所對應(yīng)的句柄； 利用上一步取得的句柄，調(diào)用WIN32函數(shù)GetProcAddress()，取得DLL文件中需要調(diào)用的函數(shù)的指針； 利用上一

38、步取得的函數(shù)指針即可象平常調(diào)用函數(shù)一樣調(diào)用DLL中的函數(shù)。 （4）網(wǎng)頁動態(tài)生成技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器提供給外部用戶一個(gè)觀察本系統(tǒng)所連接的設(shè)備狀態(tài)的接口，他是通過用戶使用瀏覽器觀看網(wǎng)頁服務(wù)器上的網(wǎng)頁實(shí)現(xiàn)的。由于設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)、分析結(jié)果的圖表會隨著設(shè)備狀態(tài)的變化而變化，因此用戶觀看到的網(wǎng)頁必須在用戶觀看時(shí)動態(tài)生成。動態(tài)生成網(wǎng)頁主要使用ASP結(jié)合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行開發(fā)，主要使用ASP的幾個(gè)內(nèi)置對象：Request對象、Response對象、ADO接口的RecordSet對象。 （5） 多線程編程技術(shù) 一個(gè)成熟的檢測系統(tǒng)必須具備同時(shí)檢測多個(gè)參數(shù)的能力，而且在基于INTERNET的遠(yuǎn)程測試環(huán)境中，客戶端檢測系統(tǒng)還必須

39、同時(shí)與服務(wù)器端進(jìn)行通信，這就對檢測系統(tǒng)提出了具有多任務(wù)要求。多線程技術(shù)是Windows系統(tǒng)提供給用戶的一個(gè)極好的多任務(wù)機(jī)制。在Windows環(huán)境中，每個(gè)運(yùn)行的應(yīng)用程序都建立一個(gè)進(jìn)程，而每一個(gè)進(jìn)程可以由一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行線程組成。這樣，實(shí)現(xiàn)同時(shí)檢測的多任務(wù)安排工作都可以交給操作系統(tǒng)來統(tǒng)籌和完成，開發(fā)人員只需專注于具體檢測任務(wù)程序的開發(fā)，這樣既減輕開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)，又減少了系統(tǒng)由于安排不當(dāng)而引起錯(cuò)誤的概率。 應(yīng)用多線程編程技術(shù)必須處理好線程的劃分與優(yōu)先級分配和線程之間的通信問題。若線程劃分過細(xì)則系統(tǒng)資源就會被劃分得支離破碎，系統(tǒng)耗費(fèi)在線程調(diào)度上的資源就會過多，從而降低了系統(tǒng)整體的執(zhí)行效率；線程劃分過粗則

40、不會很好地利用多任務(wù)機(jī)制同時(shí)檢測多個(gè)設(shè)備參數(shù)。劃分線程的基本原則是將幾個(gè)需要串行執(zhí)行的或相互依賴的任務(wù)模塊劃分為一個(gè)線程，而相互之間依賴性不強(qiáng)的任務(wù)模塊則劃分為不同的線程。實(shí)時(shí)性強(qiáng)的任務(wù)模塊所在線程（如數(shù)據(jù)采樣線程）的優(yōu)先級設(shè)定為高優(yōu)先級，而實(shí)時(shí)性要求不高的線程（如人機(jī)交互線程）的優(yōu)先級則設(shè)定為低優(yōu)先級，這樣就可以保證優(yōu)先處理數(shù)據(jù)采樣的實(shí)時(shí)性任務(wù)，同時(shí)又可以提高系統(tǒng)中其他模塊的處理速度。需要發(fā)送消息的線程只要采用Windows的PostMessage函數(shù)將自定義的消息發(fā)送到指定的線程即可；而接收到消息的線程只需要Windows系統(tǒng)傳遞來的消息的內(nèi)容和發(fā)送者信息即可作出相應(yīng)的處理。 （6） 高速

41、數(shù)據(jù)采樣技術(shù) Windows系統(tǒng)是一個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)，表現(xiàn)為多個(gè)線程在操作系統(tǒng)的統(tǒng)籌安排下分時(shí)共享CPU時(shí)同，操作系統(tǒng)本身的一些系統(tǒng)任務(wù)的優(yōu)先級是最高的，他會中斷用戶正在運(yùn)行任務(wù)，這對于實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)采樣非常不利。 VxD用來支持硬件設(shè)備的管理，是以DLL的形式鏈入Windows操作系統(tǒng)的核心層（ring0），VxD主要解決不能被應(yīng)用層（ring3）處理的一系列問題 。利用VxD驅(qū)動硬件的過程的說明。8.4 視覺檢測技術(shù) 視覺檢測技術(shù)是建立在計(jì)算機(jī)視覺研究基礎(chǔ)上的一門新興檢測技術(shù)?；谝曈X傳感器的檢測系統(tǒng)具有抗干擾能力強(qiáng)、效率高、組成簡單等優(yōu)點(diǎn)，非常適用生產(chǎn)現(xiàn)場的在線非接觸檢測及監(jiān)控，為解決在

42、線問題提供了一個(gè)理想的手段，美國國家標(biāo)準(zhǔn)局在調(diào)查的基礎(chǔ)上曾做過預(yù)測，今后工業(yè)檢測工作的80%將由視覺檢測技術(shù)完成。8.4.1 視覺檢測系統(tǒng)組成圖8.41所示為視覺檢測系統(tǒng)組成的原理框圖，通常它由光源、被測物體、圖像采集系統(tǒng)（包括成像系統(tǒng)、圖像傳感器）、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)及其接口、監(jiān)視器和圖像顯示與輸出裝置等構(gòu)成。 （1）光源 光源是視覺檢測系統(tǒng)的重要組成部分，許多被測目標(biāo)圖像是在光源的照射下，經(jīng)物鏡成像在各種圖像傳感器的像面上才能獲得圖像信號的。 光源可分為自然光源和人工光源等。自然光源包括太陽、星體和大氣等各種天體；人工光源按發(fā)光原理可分為熒光燈光源、鹵素?zé)艄庠?、氣體放電燈光源、半導(dǎo)體發(fā)光

43、二極管光源以及激光光源等。 用于視覺檢測系統(tǒng)的光源應(yīng)滿足： 1）照度適中、穩(wěn)定、可調(diào) 2）亮度均勻穩(wěn)定 3）無陰影 光源的照明一般有漫反射照明、透射照明、結(jié)構(gòu)光照明、定向照明等方式（如圖8.42所示）。 （2）圖像采集系統(tǒng)成像系統(tǒng)1）成像系統(tǒng) 視覺檢測系統(tǒng)中的成像系統(tǒng)有光學(xué)成像系統(tǒng)、紅外成像系統(tǒng)和過程層析成像系統(tǒng)等。 光學(xué)成像系統(tǒng)是將被測對象通過光學(xué)的方法以一定的放大倍率成像在圖像傳感器上，通?？梢愿鶕?jù)物像面位置、物像面大小等成像條件分為照相攝影、顯微、望遠(yuǎn)或投影等典型光學(xué)系統(tǒng)，對其成像質(zhì)量有一定的要求。 紅外成像系統(tǒng)是利用紅外探測器、光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)，接收被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上。在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對被測物體的紅外圖像進(jìn)行掃描，