视频与多种物理信号的采集及后期耦合方法

周杰，张川，王时龙，易力力

（重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044）

来稿日期：2018-06-04

基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2014BAF02B02）；教育部创新团队发展计划项目（IRT_15R64）作者简介：周杰，（1965-），男，四川南部人，硕士研究生，副教授，主要研究方向：机械结构设计；

王时龙，（1966-），男，湖南祁阳人，博士研究生，教授，主要研究方向：计算机集成制造

1引言

某非均质复合棒形组件由外套钢管、芯管和芯管内的混凝土等非金属芯块构成，如图1所示。棒形组件剪切试验机采用先压后剪的方式对此棒形组件进行剪切。在此过程中，需记录下棒形组件的剪切截面受到挤压、变形、断裂的连续变化，并结合剪切截面受到的压紧力和剪切力分析在整个剪切过程中棒形组件截面的变形规律，寻找到使组件变形小、粉尘泄漏量小、刀具寿命长的刀具几何参数和剪切力、压紧力等基础参数。根据这些参数可对剪切机进行结构优化，提高整机材料利用率、实现设备的轻量化，从而提高经济性。当前国内检测系统已能实现多种物理信号的实时同步采集与处理[1]。但用于此剪切机仍不能直观反映出整个剪切过程中棒形组件截面的变化规律，因此必须在采集物理信号的同时通过视频信号对组件截面的变化进行实时采集、存储，

并保留视频与其它信号的时域对应关系，以便于信号的后期处理。国外少数检测系统能实现此目标，如某公司开发的QuantumX 等测量系统，但其在国内暂不通用，并且用户不易根据需求快速扩展功能。因此，亟需开发一种通用性强、功能扩展性好的视频与多种物理信号采集与耦合分析程序。

外套钢管芯管混凝土芯块

图1棒形组件截面示意图

Fig.1Cross Sectional Sketch of the Bar Component

目前，虚拟仪器开发工具有C#、VC 等文本编程语言和Lab-

摘要：为便于对某种非均质复合棒形组件的剪切过程进行实时监测与后期分析，提出了一种基于LabVIEW 的视频与

多种物理信号的采集及后期耦合分析方法。信号采集模块以主/从设计模式和同步触发模式为主体结构，实时同步采集、处理、显示并存储视频和多种物理信号；数据耦合模块通过图像处理工具与图像属性节点相结合的方式自动读取视频文件、提取视频成分，并将视频与其他物理信号进行时域耦合分析。经试验验证，此方法实现了视频与多个物理信号的高精度实时同步采集及回放；并结合实时视频，快速准确地分析了各物理量的动态变化规律。关键词：同步采集；主/从设计模式；离散余弦变化（DCT ）；时域耦合中图分类号：TH16；TP311

文献标识码：A

文章编号：1001-3997（2018）12-0018-05

Video and Multi-Physical Signals Acquisition and Latter Coupling Method

ZHOU Jie ，ZHANG Chuan ，WANG Shi-long ，YI Li-li

（The State Key Laboratory of Mechanical Transmission ，Chongqing University ，Chongqing 400044，China ）

Abstract ：To facilitate the real-time monitoring and latter analysis of the shearing process of a heterogeneous composite bar component ，a LabVIEW -based video and multi-physical signals acquisition and latter coupling analysis method is presented.The data acquisition module ，which is based on Master/Slave design patterns and synchronous trigger modes ，collects ，processes ，displays and saves real-time video and multiple physical signals synchronously.The data coupling module reads video files and extracts video components automatically through NI Vision combined with image property nodes ，which are further coupled with other signals for time domain analysis.The test results show that the proposed method could accurately and synchronously acquire and playback video and multiple-physical signals.This method also analyzes the dynamic variation regularities of all the physical quantities rapidly and accurately via real-time video.

Key Words ：Synchronous Acquisition ；Master/Slave Design Pattern ；Discrete Cosine Transform （DCT ）；Time-Domain Coupling

Machinery Design ＆Manufacture

机械设计与制造

第12期2018年12月

万方数据