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匹配装置自动检测系统的软件设计与实现

时间:2017-09-01 19:25来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是控制工程论文,本课题的研究目标是设计出一套通用的自动检测系统,能够对遥测系统的多种型号设备进行检测。检测系统不仅能够测试采集数据,还具有一定的故障诊断能力。
1. 引言
 
1.1 课题背景、来源及研究意义
随着计算机软件和硬件的不断发展,以及测量技术的不断提高,测试技术对航天航空装备发展的支持作用越来越明显,对相应装备装置的性能检测已成为判断装置性能质量是否合格的重要因素之一,适用于武器装备测试的自动检测系统也随着军事工业的需求不断向前发展,装备的自动检测成为了是航天航空事业关注的重点之一。据统计,采用先进的自动测试技术,能够使武器装备的维修测试效率提高十倍以上,故障隔离效率提高百分之三十之多,并可在其全寿命周期内节省百分之二十以上的测试维修保障费用。因此,测试保障装备已成为保持、恢复、提高现代武器装备战斗力和综合测试保障能力的高效率武器,越来越受到世界各军事强国的高度重视并得到了迅猛地发展[1、2]。匹配装置自动检测系统是受某航天部某院的委托,按照合同及任务书的要求,由我所在的实习公司承担研制的用于某飞航导弹遥测匹配装置在生产过程中的自动检测装备。匹配装置是在导弹研制的过程中,遥测系统信号变换的装置。作为导弹的重要组成部分,匹配装置的作用是将转换后的弹上信息(导弹上的电源、测量、控制等设备所对应的各种电压信号)送到遥测设备。遥测数据记录设备主要完成导弹飞行过程中遥测数据的可靠记录,并实时存储,落地后回收存储器[3],通过自动测试台采集读取相应的数据,并传递给上位机进行分析和处理。自动测试台是集信号发生、自动检测和数据分析于一体的测试系统,用于匹配装置生产和使用过程中的性能检测,其精度及质量要求极高,测试台的可靠性直接关系到导弹研制试验过程中的实验数据的可信度以及整个实验的成败。因此,在导弹研制的过程中,需要进行多次试验,每次试验都会有巨额投资,匹配装置作为导弹的重要组成部分,要经过多次检测,来确保每次试验数据的可信度。目前,对自动检测系统的研究已经比较广泛,但是原有的测试台精度为 0.1%,不能满足现在匹配装置的检测,并且容易发生故障。
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1.2 自动检测系统
自动检测系统从始至终都是在生产实践过程中的一大热点和难点, 随着计算机技术、微型化与智能化的飞速发展,测试领域发生了根本性的变革。目前自动测试技术不论是在国内还是国外均取得了不小的成就,并将其应用在航空航天、生产科研、军用武器装备、通信、能源等各个领域中。一般意义的自动测试系统(Automatic Test System,ATS)主要强调的是“自动”的概念,尽量希望是测试过程中人能够极少参与甚至不参与,主要依靠计算机进行控制,自动进行测量、处理数据以及显示或输出测试结果。自动测试系统与人工测试相比,自动测试系统最大的优点就是时间上的快速性,人工成本的节约并且自动测试系统的测试精确度要比人工测试高很多,能够提高劳动生产率,适合于对速度、效率要求较高的功能、性能测试,目前,自动测试系统尤其在国防设备的测量方面发挥着极其重要的作用。自动测试系统(ATS)一般由自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)、测试程序集、软件开发工具三部分组成[3]。自动测试设备主要由控制器、电源、信号源、测量仪器、开关系统、人机接口和被测单元——机器接口等部分组成[6]。控制器一般是小型计算机、微型计算机,在自动测试设备中处于核心地位,有相应的测试程序软件,它以打印机、显示器、键盘作为人机接口,向信号源、开关系统、测量仪器发送控制命令管理整个测试过程,控制数据流,并接收测量仪器发送的测量结果将结果送到显示器;信号源在自动测试系统中的作用是向例试件提供各种激励信号;开关系统的作用是按照控制器的命令提供信号传输的路径。
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2. 自动检测系统方案设计
 
2.1 功能要求及技术指标
根据用户的要求,本课题开发的自动检测系统所具备的功能如下:本测试台首先可以进行自检,来检测硬件的精度,实现测量精度,采用 6?位的数字万用表,提供精度0.004%的直流电压测试。同时,可以对匹配装置的电压模块,直通模块,光耦模块,地弹转换模块等所具有的特定功能进行自动测试,也可以为匹配装置供电。对所测试的结果实现报表管理,提供报表管理界面,测试完成或发现故障时会自动保存测试结果,并按要求生成测试报告,对于由于故障导致测试中止的,在测试报告中显示故障现象并提示可能的故障点。测试系统方法软件要求:1. 测试方法:循环测试----可设置启动时间、间隔和次数,用于循环实验时的测试。自动测试----用于振动实验等场合的单次快速测试,一键完成。2. 报表管理:提供报表管理界面,测试完成或发现故障时会自动保存测试结果,并按要求生成测试报告,对于由于故障导致测试中止的,在测试报告中显示故障现象并提示可能的故障点。3. 显示界面:显示测试条件、测试界面、测试结果、故障现象、电压值等要求的要素。
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2.2 匹配装置自动检测系统总体设计
匹配装置自动检测系统由上位机和下位机两大部分构成。上位机部分主要是由工控机和测试台软件组成,负责控制自动检测系统的命令发送和采集存储及测试数据处理。下位机为整个硬件测试台(包括电源、数字万用表和硬件电路系统),主要负责接收指令后动作的控制和数据的传送。被测件通过电缆连接在输入输出接口上,计算机通过控制总线输入控制信息让开关矩阵按测试时序要求控制输入输出接口,被测量经过输入接口通过数据采集后进入测试单元进行检测。测试单元由高低电平测试模块、模拟量测试模块组成,分别对输入的被测量进行测试并生成测试数据。计算机通过 GPIB 总线发出控制指令至矩阵开关进行程控转换,使测试台能够自动切换开关。
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3. 上位机软件的设计与实现
3.1 测试系统软件功能设计要求.........19
3.1.1 测试软件开发目的......... 19
3.1.2 软件性能指标与功能..... 19
3.2 测试系统软件开发和运行过程............20
3.3 软件模块设计........21
3.3.1 系统软件整体框架......... 21
3.3.2 前面板的设计......... 22
3.3.3 软件总体测试流程.......... 24
3.3.4 系统各个功能测试模块.......... 24
3.3.4 数据库开发及使用......... 31
3.4 本章小结........33
4. 检测系统的关键技术及软件优化
4.1 上位机软件的关键技术.........34
4.2 远程屏幕监视程序设计.........37
4.2.1 网络协议介绍......... 37
4.2.2 端口和套接字介绍......... 41
4.3 软件优化........46
4.4 本章小结........48
5. 系统联调与结果
5.1 测试台工作过程分析............49
5.2 测试结果分析........54
5.3 本章小结........55
 
5. 系统联调与结果
 
本章侧重于对测试台的工作过程进行分析以及系统整体联调的过程与测量结果(包括自检、电压测试、直通测试等)及数据的分析。
 
5.1 测试台工作过程分析
自动检测系统在硬件与软件都准备完毕,需要进行整个系统的联调。打开测试台硬件电路设备的电源,该设备首先处于休眠状态,相继把数字万用表和程控电源模块的电源打开,则整个设备处于待工作状态,上位机软件通过 USB 接口触发电源开关,待测试台供电并等待 10s 达到稳定。此时上位机根据预先设置好的参数向测试台发送状态信号和指令,USB 通过固定的数字万用表内置程序对上位机发送的信号进行解析,产生相应的测试台内部的状态信号,将此状态信号和数据送到 GPBI 总线上,通过判断不同的状态信号来执行相应继电器的通断操作,当测试台发送完数据后,采集匹配装置将转换后的信号通过 USB 接口回传给上位机,并在上位机软件上对读取的数据进行显示、处理。首先,在一个系统准备完善时,需要对该设备进行自检,保证设备本身没有问题。该设备进行自检即在输入和输出端用电缆连接,在上位机发送指令,通过硬件设备进行采集,每一路信号发送与采集的数据在误差范围内即表示该设备符合条件。
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总结
 
本设计在 Visual Studio2008 开发平台上,结合 Access 数据库,基于 C#窗体应用程序进行上位机软件的开发,设计了一个控制采集显示的软件平台。该平台界面简单友好直观,便于操作,能够更加方便测试人员的测试工作。在整个系统设计前期,首先了解了该检测台的测试需求,在进行软件设计时,综合分析了该软件开发的可行性以及对该软件的功能模块进行了模块化处理,最后对整个界面进行了总体的设计布局。开发期间,独立自学了 Visual Studio 窗体应用程序的开发以及网络通信的编程方法,并根据项目任务书以及详细的技术书,对每一个功能模块逐一实现。充分利用了公司实习的机会与资源,遇到问题,查找了相关资料并且向公司的同事请教,真正的做到了理论联系实际,提高了自己的动手实践能力。整个项目开发的过程中,学到了很多,不仅熟悉了 Visual Studio 开发的基本流程,也掌握了网络编程和数据库的操作,同时在工作的过程中,自己分析问题解决问题的能力有了很大的提高,积累了一定的经验。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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