一種智能型的光電信號采集分析系統

3．7．3 軟件設計過(guò)程簡(jiǎn)述
采集模塊軟件的職能是控制三維電機運動(dòng)，找到被測器件八個(gè)象限的信號最大值并加以存儲，完成采集過(guò)程。
首先簡(jiǎn)述采集過(guò)程的軟件設計。
根據3．2所述測試對象的特點(diǎn)，外四象限的光感面較大，實(shí)驗表明在很大一個(gè)范圍內，測試返回的數據變化程度不大。因此，為了提高效率，將外四象限的采集過(guò)程設計為先把器件移動(dòng)到估計點(diǎn)(此估計點(diǎn)通過(guò)大量實(shí)驗獲得)，然后在估計點(diǎn)附近做一個(gè)小范圍的掃描找到其附近的一個(gè)最大值作為本次測試返回數據。
該小范圍掃描設計如下：以估計點(diǎn)為中心開(kāi)始進(jìn)行掃描，每步進(jìn)一步(由步進(jìn)電機帶動(dòng))將執行一次檢測并返回一次測試數據，定義的移動(dòng)步長(cháng)是根據用戶(hù)要求的系統靈敏度而設計。首先向某一軸方向移動(dòng)，比較每步進(jìn)一步所返回的測試數據，當測試值開(kāi)始從大變小時(shí)，記錄該測試點(diǎn)為該軸最大值點(diǎn)。然后以該測試點(diǎn)為中心進(jìn)行下一軸的測試，完成x和y軸測試后，記錄該次測試的最大值點(diǎn)并且返回示波器讀回的最大值。這種掃描算法簡(jiǎn)稱(chēng)為十字掃描。事實(shí)上，十字掃描法的可行性是有條件的，條件就是器件必須是沿某一軸呈線(xiàn)性變化，并且最大值惟一。經(jīng)過(guò)大量測試發(fā)現，只要是合格的器件都滿(mǎn)足這一條件，因此十字掃描是可行的。
根據3．2所述測試對象的特點(diǎn)，內四象限光感面較小，雖然所需要測量的范圍縮小了，但是與外四象限相比較，難點(diǎn)在于估計點(diǎn)的選取。經(jīng)過(guò)大量測試發(fā)現，器件的外四象限的一致性很好，也就是說(shuō)同一批次的器件可以選取相同的估計點(diǎn)來(lái)開(kāi)始測量。而器件的內四象限的一致性就不是很好，因此不能采取直接定估計點(diǎn)的方法來(lái)測試內四象限的數據?？紤]到器件的對稱(chēng)性，選擇某一內四象限先進(jìn)行測量，測量算法首先是用弓型掃描找出一個(gè)達到測試最低標準的測試點(diǎn)，然后在該點(diǎn)附近進(jìn)行十字掃描，找出該象限的最大值點(diǎn)，然后將此最大值點(diǎn)作為估計點(diǎn)，利用對稱(chēng)性，分別測試其他三個(gè)內四象限的最大值。這里使用的弓型掃描就是沿弓字對一個(gè)范圍進(jìn)行全面掃描，直到掃描出的數據達到要求才停止掃描。
采集模塊的軟件部分的核心就是上述兩種掃描方式，相比較而言，十字掃描具有效率高，可估計步進(jìn)步數等優(yōu)點(diǎn)，而弓型掃描的惟一優(yōu)點(diǎn)是不需要給出估計掃描初始點(diǎn)。
在采集到信號之后，軟件將完成對采集數據的存儲。將采集回的數據存儲到一個(gè)數據庫，由于數據較少，處理也比較簡(jiǎn)單，故選擇ACCESS數據庫。數據庫內包含十二張基本表。
系統在一次自動(dòng)采集完畢之后，會(huì )將采集的數據記錄到數據庫中相應的字段中。當用戶(hù)需要計算本次測試的器件是否合格時(shí)，分析模塊中的計算模塊將會(huì )依次從數據庫中調用出存儲的數據，然后代入計算某項指標所需要的公式，并顯示最后的計算值。當所有指標均計算完畢，用戶(hù)需要進(jìn)行統計時(shí)，可以調用統計模塊，統計模塊包含曲線(xiàn)、圖表、圖形三種統計方式。
最后當用戶(hù)有打印需求時(shí)，可以調用打印模塊，將用戶(hù)需要指標的數據打印在用戶(hù)自定義的表格中。

4 系統的故障診斷
系統針對的是大批量光感器件的測試，在一次測試過(guò)程中，用戶(hù)只需更換器件即可。大批量的測試對系統的故障自診斷就有了要求。系統中對精度要求較高的部分是采集模塊的尋位部分，因此在設計過(guò)程中，啟動(dòng)軟件時(shí)對SC300控制箱進(jìn)行自動(dòng)歸位就顯得很有必要。但是，當系統經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間未校準或者經(jīng)過(guò)猛烈撞擊之后就會(huì )產(chǎn)生明顯的系統誤差，這種系統誤差是不能通過(guò)對控制箱的復位來(lái)解決的，為了系統的可靠性，設計時(shí)在軟件中加入人工設定設備參數，通過(guò)人工校正，得出系統誤差，再通過(guò)設定設備參數消除這個(gè)誤差。
系統軟件的需求調研中，得知數據采集對運行時(shí)間的要求需要有較靈活的反應，所以系統設計的時(shí)候可以自行設定數據采樣的次數，采樣的次數越少，采集數據的時(shí)間就越短。系統其他部分沒(méi)有特別時(shí)間的要求，不過(guò)各模塊都能做出很快速的反應。在設計過(guò)程中，發(fā)現采樣時(shí)間需要和不同的示波器進(jìn)行延遲配合，否則系統會(huì )出錯或者響應很慢。

5 結 語(yǔ)
經(jīng)過(guò)大批量光感器件測試之后，證明本系統具有很高的精度和響應速度，測試時(shí)間縮短了50%，并且使測試需要的工作人員由兩名減為一名，大大提高了工作效率。另外分析模塊提供的統計和打印功能也簡(jiǎn)化了工作量，提高了效率。