一種智能型的光電信號采集分析系統(tǒng)

3．7．3 軟件設(shè)計(jì)過程簡述
采集模塊軟件的職能是控制三維電機(jī)運(yùn)動(dòng)，找到被測器件八個(gè)象限的信號最大值并加以存儲，完成采集過程。
首先簡述采集過程的軟件設(shè)計(jì)。
根據(jù)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(yàn)表明在很大一個(gè)范圍內(nèi)，測試返回的數(shù)據(jù)變化程度不大。因此，為了提高效率，將外四象限的采集過程設(shè)計(jì)為先把器件移動(dòng)到估計(jì)點(diǎn)(此估計(jì)點(diǎn)通過大量實(shí)驗(yàn)獲得)，然后在估計(jì)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?cái)?shù)據(jù)。
該小范圍掃描設(shè)計(jì)如下：以估計(jì)點(diǎn)為中心開始進(jìn)行掃描，每步進(jìn)一步(由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng))將執(zhí)行一次檢測并返回一次測試數(shù)據(jù)，定義的移動(dòng)步長是根據(jù)用戶要求的系統(tǒng)靈敏度而設(shè)計(jì)。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(shù)據(jù)，當(dāng)測試值開始從大變小時(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。這種掃描算法簡稱為十字掃描。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性變化，并且最大值惟一。經(jīng)過大量測試發(fā)現(xiàn)，只要是合格的器件都滿足這一條件，因此十字掃描是可行的。
根據(jù)3．2所述測試對象的特點(diǎn)，內(nèi)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(jì)點(diǎn)的選取。經(jīng)過大量測試發(fā)現(xiàn)，器件的外四象限的一致性很好，也就是說同一批次的器件可以選取相同的估計(jì)點(diǎn)來開始測量。而器件的內(nèi)四象限的一致性就不是很好，因此不能采取直接定估計(jì)點(diǎn)的方法來測試內(nèi)四象限的數(shù)據(jù)。考慮到器件的對稱性，選擇某一內(nèi)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(dá)到測試最低標(biāo)準(zhǔn)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(jì)點(diǎn)，利用對稱性，分別測試其他三個(gè)內(nèi)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(shù)據(jù)達(dá)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(jì)步進(jìn)步數(shù)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(jì)掃描初始點(diǎn)。
在采集到信號之后，軟件將完成對采集數(shù)據(jù)的存儲。將采集回的數(shù)據(jù)存儲到一個(gè)數(shù)據(jù)庫，由于數(shù)據(jù)較少，處理也比較簡單，故選擇ACCESS數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含十二張基本表。
系統(tǒng)在一次自動(dòng)采集完畢之后，會將采集的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)的字段中。當(dāng)用戶需要計(jì)算本次測試的器件是否合格時(shí)，分析模塊中的計(jì)算模塊將會依次從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用出存儲的數(shù)據(jù)，然后代入計(jì)算某項(xiàng)指標(biāo)所需要的公式，并顯示最后的計(jì)算值。當(dāng)所有指標(biāo)均計(jì)算完畢，用戶需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，可以調(diào)用統(tǒng)計(jì)模塊，統(tǒng)計(jì)模塊包含曲線、圖表、圖形三種統(tǒng)計(jì)方式。
最后當(dāng)用戶有打印需求時(shí)，可以調(diào)用打印模塊，將用戶需要指標(biāo)的數(shù)據(jù)打印在用戶自定義的表格中。

4 系統(tǒng)的故障診斷
系統(tǒng)針對的是大批量光感器件的測試，在一次測試過程中，用戶只需更換器件即可。大批量的測試對系統(tǒng)的故障自診斷就有了要求。系統(tǒng)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(shè)計(jì)過程中，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(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過長時(shí)間未校準(zhǔn)或者經(jīng)過猛烈撞擊之后就會產(chǎn)生明顯的系統(tǒng)誤差，這種系統(tǒng)誤差是不能通過對控制箱的復(fù)位來解決的，為了系統(tǒng)的可靠性，設(shè)計(jì)時(shí)在軟件中加入人工設(shè)定設(shè)備參數(shù)，通過人工校正，得出系統(tǒng)誤差，再通過設(shè)定設(shè)備參數(shù)消除這個(gè)誤差。
系統(tǒng)軟件的需求調(diào)研中，得知數(shù)據(jù)采集對運(yùn)行時(shí)間的要求需要有較靈活的反應(yīng)，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候可以自行設(shè)定數(shù)據(jù)采樣的次數(shù)，采樣的次數(shù)越少，采集數(shù)據(jù)的時(shí)間就越短。系統(tǒng)其他部分沒有特別時(shí)間的要求，不過各模塊都能做出很快速的反應(yīng)。在設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)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(tǒng)會出錯(cuò)或者響應(yīng)很慢。

5 結(jié) 語
經(jīng)過大批量光感器件測試之后，證明本系統(tǒng)具有很高的精度和響應(yīng)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(tǒng)計(jì)和打印功能也簡化了工作量，提高了效率。