基于虚拟仪器的车速表检验台自动化检定系统

引 言

滚筒式机动车车速表检验台是一种以滚筒模拟路面，利用车轮与滚筒在无相对滑移时线速度一致的原理，通过与滚筒同步的转速传感器测量机动车车速，并与机动车车速表指示值进行比较的设备。

根据JJG 909-2009《滚筒式车速表检验台检定规程》规定，在对滚筒式车速表检验台进行检定时，需要将机动车缓慢地驶入车速检验台，使机动车驱动轮置于前后滚筒之间，并与前后滚筒可靠地接触，驱动车速检验台滚筒使其稳速旋转。当车速检验台示值在 30 km/h，40 km/h，60 km/h 时，分别记录车速检验台显示仪表示值和转速表（或测速仪）示值。显然，滚筒转速的测量是检定方法中的关键步骤。在现行检定方法中，往往使用单独的转速表，整个检定过程 / 装置整体性较差、智能化程度低。因此，有必要研发针对滚筒式车速表检验台的智能化检定系统。

针对上述要求，本文研制开发了基于虚拟仪器技术的车速表检验台自动化检定系统。该系统由光电开关触发产生电信号，经由数据采集卡采集，最终在上位机软件上处理并输出相应格式的电子原始记录文件。

1 系统设计及硬件配置

系统硬件主要包括激光光电开关、数据采集卡以及上位机 PC。系统运行流程如图 1 所示。

图 1 系统运行流程

其中，激光光电开关负责将转速信息转换为电信号，并 对其进行适当调理。该光电开关采用 4芯航空插头，包含NC（空）、VCC（5V 电源）、GND（地）和 TTL（信号输出） 4 个引脚，可直接与后续数据采集卡进行连接。激光光电开关的光束集中，可测距离达到米量级，提高了测量的方便性。当未接收到反射光时，光电开关 TLL 引脚持续输出高电平； 当接收到反射信号时，输出低电平。光电开关测量转速的输 出信号示意如图 2 所示。

图 2 光电开关测量转速的输出信号示意图

数据采集卡选型时兼顾车速表检验台现场检定的便携性以及测速系统的可扩展性，最终选择 NI 公司 USB-6341 型板卡。该板卡是基于 USB 接口的 NI X 系列多功能 DAQ 设备， 可同时双向传输模拟、数字和计时 / 计数器数据。在本文系统中，使用板卡中的引脚 32（GND）、引脚 77（板卡内置计时器 1 的信号输入）以及引脚 96（5 V 电源）。引脚 96、引脚 32 分别与激光光电开关的电源、地连接，引脚 77 与光电开关的输出信号相连。

上位机 PC 采用一款 Windows 平台的平板电脑，整个系统比较轻便，其硬件组成如图 3 所示。

2 上位机软件

系统上位机软件基于 LabVIEW 平台开发，采用基于“队列”的模块化设计思路，基本框图如图 4 所示。

图 4 软件框图

主界面程序提供整个系统的 UI 界面，硬件参数配置模块主要负责数据采集卡的硬件配置，可对普通用户屏蔽。

基本信息模块提供原始记录基本信息的输入界面，包括送检单位、设备名称、制造商、型号规格、检定日期、检定地点、环境温度、环境湿度等。

转速测量模块是软件系统的核心部分，首先需要手动输入滚筒直径的测量值，确认后开始测量转速。检定人员将零值误差、零点漂移以及示值手动输入到软件中，示值也可根据规程预置。车速台滚筒旋转时，软件实时显示转速并换算为速度，点击按钮用以记录当前速度值。完成三组测量点后， 数据将被保存以供后续生成原始记录调用。

生成原始记录模块则根据前述步骤存储的数据进行相应的误差计算，并以 Excel 文件形式输出符合规程要求的电子原始记录。上位机软件界面如图 5 所示。

3 结 语

本文研制开发的虚拟仪器自动化检定系统满足了车速表检验台的现场检定需求，通过激光光电开关将转速信息转换为电信号，再经数据采集卡以及上位机软件实现自动化检定和原始记录自动生成等，提高了检定工作的效率与数据准确性。

图 5 上位机软件界面