基于MATLAB GUI的鉆井工具姿態(tài)采集處理系統(tǒng)

　　4.2 GUI界面中activx控件的使用

　　在MATLAB的GUIDE中所提供的基本控件非常少，難以滿足本系統(tǒng)的需要。因此本系統(tǒng)調(diào)用系統(tǒng)中的Activex控件FlexArray、FlexGrid實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在表格中的顯示，調(diào)用axes控件實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)圖形繪制。

　　本程序中用到的控件(包括Activex控件)，在其創(chuàng)建及屬性設(shè)置過程中，使用了全程序法、GUIDE屬性法和兩者相結(jié)合的方法。全程序法是只借助MATLAB提供的句柄功能創(chuàng)建及設(shè)置控件。而GUIDE屬性法類似VB的設(shè)計(jì)風(fēng)格，容易上手，但是這種方法使得m文件過于依賴fig文件。兩者結(jié)合的方法使得設(shè)計(jì)更加靈活。下面以GUIDE屬性法和全程序法相結(jié)合的方法創(chuàng)建、調(diào)用FlexArray控件為例，講解本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)顯示部分?；究丶牟僮鞅容^簡單，在此不進(jìn)行詳述。

　　FlexArray控件的全稱是，該控件的文件即C：＼WINDOWS＼System32＼VSFLEX3.OCX，如果本機(jī)上沒有的話，可以到網(wǎng)上下載，或到其他機(jī)子上復(fù)制，然后使用regsvr32.exe注冊即可。做好這些準(zhǔn)備工作之后，點(diǎn)擊GUI左側(cè)的工具箱中的Activex按鈕后，在設(shè)計(jì)區(qū)拖拉，彈出"Select an Activex Control"對話框，對話框中的"Activex Control List"列表框列出了在當(dāng)前計(jì)算機(jī)上注冊的所有Activex控件，在該列表框中選中 控件，單擊"Create"按鈕，該控件便在GUI的空白編輯區(qū)被創(chuàng)建。

　　創(chuàng)建成功后，GUI自動為該控件生成的句柄做為圖形窗口句柄handles的成員被存儲，對于第N個(gè)被創(chuàng)建的Activex控件，其句柄為handles.activexN，以后借用該句柄就可以通過函數(shù)來調(diào)用對應(yīng)的Activex控件?？丶膶傩栽O(shè)置可以通過雙擊控件或者右鍵菜單打開屬性設(shè)置窗口來進(jìn)行，也可以通過在m文件中通過set命令設(shè)定。通過get可以獲取Activex控件的屬性。

　　要讀取或設(shè)定FlexArray控件表格中某單元格的內(nèi)容時(shí)，首先通過handles.activexl.row=i；handles.activexl.col=j；語句指向目標(biāo)單元格，然后通過fa=get(handles.activexl，′text′)；fa=str2num(fa)；語句將目標(biāo)單元格中的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為數(shù)值賦給變量fa.通過set命令設(shè)置目標(biāo)單元格中的內(nèi)容，也可以設(shè)置固定欄標(biāo)題，只是注意對于行固定欄的行號是0，列固定欄的列號是0。

　　4.3濾波處理及圖形繪制

　　如果使用采集到的傳感器輸出數(shù)據(jù)直接計(jì)算井眼姿態(tài)，將會造成較大的誤差。主要原因是：(1)在鉆進(jìn)中，由于鉆進(jìn)環(huán)境惡劣，振動和旋轉(zhuǎn)都會對傳感器輸出造成較大影響；(2)電路本身的電氣噪聲，對采集數(shù)據(jù)存在一定的影響。

　　在消除旋轉(zhuǎn)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響后，再借助MATLAB語言實(shí)現(xiàn)濾波功能，具體實(shí)現(xiàn)流程如下：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在MATLAB的FDAtool工具箱中設(shè)計(jì)濾波器，濾波效果與實(shí)際情況吻合后，將該濾波器的傳遞函數(shù)使用MATLAB語言實(shí)現(xiàn)，添加到"數(shù)據(jù)處理"功能按鈕對應(yīng)的程序中，完成數(shù)據(jù)處理的全部功能。

　　將濾波前后的數(shù)據(jù)借助axeS控件繪圖顯示，可以看到數(shù)據(jù)處理前后對真實(shí)井眼姿態(tài)描述的差異。

　　5應(yīng)用實(shí)例

　　本系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于智能旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，圖3是在室內(nèi)直井鉆井平臺上進(jìn)行模擬鉆井實(shí)驗(yàn)的鉆進(jìn)過程中，利用本軟件進(jìn)行操作的截圖。該圖較好地展示了該軟件的功能：數(shù)據(jù)、命令的雙向傳輸及顯示、數(shù)據(jù)的后續(xù)處理功能。圖中曲線顯示區(qū)域黑線代表的是采集到的y軸重量加速度的數(shù)值GY，紅線代表的是經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的GY，不難發(fā)現(xiàn)，后者的波動范圍明顯縮小，曲線更為光滑。然后利用處理過的三軸加速度數(shù)值，對鉆井工具的空間姿態(tài)角進(jìn)行計(jì)算，能夠得到與實(shí)際情況較為吻合的空間姿態(tài)，為礦井的鉆進(jìn)中空間姿態(tài)的準(zhǔn)確測量，提供了一個(gè)可供借鑒和參考的方法，能夠使鉆井過程中減少停鉆次數(shù)，為提高鉆井效率和鉆井安全增加了保證。

　　6結(jié)論

　　具有數(shù)據(jù)處理、串口操作控制功能和Activex控件合理調(diào)用功能的上位機(jī)軟件，再加上高性能片上系統(tǒng)C8051F060作為主芯片的井下電路，兩者組成了模擬鉆井姿態(tài)采集處理系統(tǒng)，在115200的串口波特率下，實(shí)現(xiàn)了對多路井下信號的采集、處理，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，井斜角、工具面角等空間角度的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況較為符合，完全適用于鉆井工具的空間姿態(tài)測量應(yīng)用。強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，再加上人機(jī)操作界面，這使得MATLAB在工業(yè)現(xiàn)場監(jiān)控方面將獲得更廣闊的應(yīng)用。