基于LabVIEW的鼠標(biāo)位移測量技術(shù)研究

圖2 部分消除邊界的LabVIEW 程序框圖

2 檢測實(shí)驗(yàn)與性能分析

檢測實(shí)驗(yàn)采用USB 接口的dell 三鍵光電有線鼠標(biāo)，最高分辨率400dpi.分別測試了鼠標(biāo)在指針最小與最大移動速度( 控制面板中設(shè)置) 中以4mm/ s 與20mm/ s 的速度進(jìn)行位移測量性能。采用步進(jìn)電機(jī)與控制器對其進(jìn)行位移標(biāo)定，位移精確度為0.01mm.得到如圖3 所示位移圖像。

由于步進(jìn)電機(jī)顯示位移與鼠標(biāo)實(shí)際檢測的位移具有統(tǒng)計(jì)關(guān)系而且是線性的，故可以建立回歸模型： Yi = A + B ？？ X i + εi( i= 1， 2， ……， n) ， 其中( X i ， Yj ) 表示( X ， Y) 的第i 個(gè)觀測值，A 、B 為參數(shù)，A + B ×X i 為反映統(tǒng)計(jì)關(guān)系直線的分量，εi 為反映在統(tǒng)計(jì)關(guān)系直線周圍散布的隨機(jī)分量，εi ~ N( 0， δ 2 ) ， 服從正態(tài)分布。根據(jù)最小二乘法：

　　相關(guān)系數(shù)越接近1， 則二者越正相關(guān)。圖3 直線擬合的結(jié)果如表2.

表2 線性擬合結(jié)果

圖3 步進(jìn)電機(jī)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及線性擬合

由表可知，不同條件下兩種方法測定的位移相關(guān)系數(shù)均接近于1， 即實(shí)驗(yàn)鼠標(biāo)位移測定與步進(jìn)電機(jī)標(biāo)定位移接近相等；截距A 可以忽略不計(jì)，即鼠標(biāo)位移測量沒有系統(tǒng)誤差； 斜率B 的標(biāo)準(zhǔn)差均小于0.3%， 即實(shí)驗(yàn)鼠標(biāo)隨機(jī)誤差小。以上充分說明實(shí)驗(yàn)鼠標(biāo)在低速的位移測量具有精度高、線性度好、誤差小等優(yōu)點(diǎn)。

為測試低速條件下鼠標(biāo)位移測量性能與速度的關(guān)系，用相同的標(biāo)定方法測試了不同速度鼠標(biāo)位移的性能。由圖4 可知總體來看，鼠標(biāo)移動速度越大，斜率誤差與總擬合標(biāo)準(zhǔn)差越大，測量位移性能降低，但在20mm/ s 速度以內(nèi)仍滿足位移測定的一般需求。可以預(yù)見隨速度的增大，誤差將逐漸變大。此鼠標(biāo)位移測定方法適宜于低速情況。

圖4 不同速度位移測定的誤差

3 總結(jié)

本文通過對鼠標(biāo)原理的分析，提出了利用顯示坐標(biāo)系統(tǒng)與鼠標(biāo)坐標(biāo)系統(tǒng)的映射關(guān)系測量實(shí)際位移的方法。通過Lab-VIEW 編程調(diào)用庫函數(shù)節(jié)點(diǎn)( CLF) 實(shí)現(xiàn)了對顯示坐標(biāo)系統(tǒng)的邊界消除，從而實(shí)現(xiàn)了不受量程限制的位移測定。利用步進(jìn)電機(jī)對實(shí)際的位移測量性能進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示此方法達(dá)到了精確位移測量的要求，可以提供精確度0.1mm 的位移測量，具有線性度好，精確度高，誤差小的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)研究顯示該位移測量系統(tǒng)在低速的位移測量中具有更佳的性能。采用高層軟件設(shè)計(jì)的方法，使鼠標(biāo)位移測量不受鼠標(biāo)接口、鼠標(biāo)型號的限制，具有高性價(jià)比與強(qiáng)適用性的特征。此鼠標(biāo)位移檢測方法集成到基于LabVIEW 的漏磁檢測系統(tǒng)中，取得了良好的效果。