LabVIEW快速開發(fā)太空探索飛行器結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)LabVIEW快速開發(fā)太空探索飛行器結(jié)構(gòu)測試系統(tǒng)

2010年8月，我們*成功地在獵戶座GTA上進行了結(jié)構(gòu)測試。此項1.05大氣壓下的耐壓測試需要以下三個分布式系統(tǒng)共同運作完成：

• 增壓和排氣(P&V)系統(tǒng)，用于自動控制載人艙內(nèi)壓力
• 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），用于結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)實時采集、虛擬通道實時計算以及限制和警報分析
• 數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)（DDS），用于實時和測試后分布同步參數(shù)、視頻和音頻數(shù)據(jù)以測試控制器和數(shù)據(jù)客戶端

G Systems 使用NI軟硬件組件開發(fā)各個系統(tǒng)，幫助我們縮短開發(fā)周期，保持高級功能。 圖1顯示了各個系統(tǒng)部件之間的關(guān)系。

圖1. 系統(tǒng)架構(gòu)概覽

圖2.耐壓測試中的獵戶座載人艙艙

增壓和排氣(P&V)系統(tǒng)

在測試過程中精確地控制載人艙的內(nèi)部壓力的P&V系統(tǒng)，擁有高壓氣瓶的便攜式運載，能在加壓過程中提供氣體。

圖3.增壓和排氣(P&V)系統(tǒng)

該系統(tǒng)在CompactRIO旁擁有一個控制單元。 它同時控制壓力和監(jiān)視關(guān)鍵故障或警報。  我們選擇可信賴的CompactRIO和LabVIEW實時模塊控制著這一關(guān)鍵進程。 觸屏“磚頭電腦”在可拆卸掛式組成結(jié)構(gòu)中提供了一個LabVIEW的圖形用戶界面，操作員因此可在一個安全的地點控制加壓過程。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

DAS收集參數(shù)數(shù)據(jù)，主要用于應(yīng)變測量。  DAS的核心由PXI和LabVIEW實時系統(tǒng)組成，可在1800多條信道內(nèi)收集同步數(shù)據(jù)。 此外，DAS還可以同步計算數(shù)千條用戶定義的虛擬通道，并同時監(jiān)控可能會導(dǎo)致測試關(guān)閉的警報和限制程度。  四核PXI實時控制器，優(yōu)化執(zhí)行每個處理器上的特定循環(huán)，以維持確定性的性能，并行執(zhí)行所有活動。

DAS將數(shù)據(jù)記錄至技術(shù)數(shù)據(jù)管理流（TDMS）文件，然后再轉(zhuǎn)移至DDS文件服務(wù)器。  在測試過程中，所有的數(shù)據(jù)都通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至用戶，進行實時查看。  圖4顯示了DAS設(shè)備機架、7個SCXI機箱其中一個的內(nèi)部情況和用于系統(tǒng)設(shè)置和控制的配置圖形用戶界面。

圖4.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

我們使用DAS控制計算機，通過網(wǎng)絡(luò)連接編程更改系統(tǒng)配置并定義計算信道、警報和限制。  DAS還包括堅固的電纜和接線板，使用標(biāo)準(zhǔn)的圓形連接器，以確保信號連接穩(wěn)定。

過去我們在保持高通道數(shù)系統(tǒng)校準(zhǔn)上遇到了難題，因此，我們開發(fā)了一個核查系統(tǒng)，供操作員將電纜連接到42個前面板連接器上，并自動運行每個連接器通道上的校準(zhǔn)驗證程序。  校準(zhǔn)系統(tǒng)通過源測量單元和交換數(shù)字萬用表檢查應(yīng)變模塊激勵源、感應(yīng)線，并在每次測試前確認(rèn)這些線在可接受范圍內(nèi)。

數(shù)據(jù)分布系統(tǒng)

DDS實時收集、同步、呈現(xiàn)數(shù)千條數(shù)據(jù)通道并發(fā)布回放。 DDS不僅呈現(xiàn)P&V和DAS中的數(shù)據(jù)，而且還有監(jiān)察測試進展的32個IP攝像機和8個麥克風(fēng)中的數(shù)據(jù)。  圖5顯示了整個系統(tǒng)的分布式性質(zhì)和DDS收集的數(shù)據(jù)來源。

圖5.網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施

6個或更多的測試觀察者使用LabVIEW圖形用戶界面來觀察測試進程或檢索過去的測試數(shù)據(jù)。 在任何時候，我們都可以查看測試進程中的實時數(shù)據(jù)和緩沖的實時數(shù)據(jù)，或從過去的測試中讀取數(shù)據(jù)。  DDS包括兩個用于記錄和傳輸視頻通道的視頻服務(wù)器，以及將模擬音頻轉(zhuǎn)換成基于IP數(shù)據(jù)流的編碼器，可實時應(yīng)用或傳回至MP3格式。  服務(wù)器，同時也是測試網(wǎng)絡(luò)的域控制器，在TDMS文檔中存儲了測試配置和參數(shù)數(shù)據(jù)。

測試觀察員可以使用系統(tǒng)來定義他們的多屏圖形用戶界面，其中的表格、圖表和視頻窗口大小和位置可供選擇。  他們可以保存并在今后調(diào)用這些配置，來重新創(chuàng)建相同的數(shù)據(jù)通道集合和顯示。  LabVIEW圖形用戶界面可在任何Windows筆記本電腦上運行，也可在的客戶端機器上運行，這些大型、壁掛式多媒體顯示器顯示圖形用戶界面，用于群體觀察或展示。 圖6顯示了DDS服務(wù)器機架和可配置的圖形用戶界面。

圖6.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計方案的益處

這三個系統(tǒng)體現(xiàn)了NI軟硬件在極短的開發(fā)時間內(nèi)顯示出的強大功能。  這些系統(tǒng)在以下方面體現(xiàn)了NI產(chǎn)品的優(yōu)勢：

• P&V系統(tǒng)需要CompactRIO和LabVIEW實時模塊的穩(wěn)定性和可靠性。
• DAS依靠于一個連接至SCXI和PXI數(shù)據(jù)采集設(shè)備的高性能多核實時控制器。
• DDS擁有LabVIEW中的可配置圖形用戶界面，同時可連接到多種網(wǎng)絡(luò)資源，提供了豐富的用戶體驗。 

結(jié)論

這三個系統(tǒng)都提出了各自的工程挑戰(zhàn) - 機械、電氣和軟件。  憑借NI產(chǎn)品，G Systems在6個月的時間完成了這些集成系統(tǒng)，并且為*成功的獵戶座乘員艙結(jié)構(gòu)測試提供了穩(wěn)定性和可靠性。

    我們開業(yè)語言以LabVIEW為主，在硬件選型方面也積累了豐富的經(jīng)驗，同時我們也具備獨立的硬件開發(fā)及機械設(shè)計與加工能力，可以制作、加工非標(biāo)設(shè)備，滿足個性化的需求。"術(shù)業(yè)有專攻"，每個人都有自己zui擅長的領(lǐng)域。把這些工作交給我們，使您有精力做科研，這應(yīng)該是一個雙贏的局面。

服務(wù)領(lǐng)域涵蓋：

   LabVIEW 編程 開發(fā)

     LabVIEW作為圖形化編程語言，近幾年發(fā)展迅速，它具備開發(fā)快、可靠性高等特點，非常適合測控領(lǐng)域的應(yīng)用。在該領(lǐng)域我們已經(jīng)有十年的開發(fā)經(jīng)驗，合作用戶涉及科研、國防、外企、大中小型各類企業(yè)。服務(wù)領(lǐng)域遍布自動測控系統(tǒng)眾多領(lǐng)域，包括航空航天、汽車產(chǎn)品測試、工業(yè)自動化、故障診斷、圖像處理等。

   非標(biāo)設(shè)備研制

    在系統(tǒng)開發(fā)過程中，購買不到的配件、電路板等產(chǎn)品，我們也可以進行研制開發(fā)，為您提供一站式的服務(wù)。

   系統(tǒng)集成

為自動化測試提供完整的解決方案。我們從設(shè)備選擇、采購、安裝、調(diào)試、控制、到配套產(chǎn)品的研制，涵蓋您科研生產(chǎn)的全過程。讓您全身心的投入到核心工作中來，減輕您的工作壓力，提升工作效率。

   產(chǎn)品合作開發(fā)

    如果您那有具有市場潛力的好產(chǎn)品、好創(chuàng)意，我們也愿意與您一起合作開發(fā)。在這方面我們也具備了一定的基礎(chǔ)，例如工業(yè)*/呼吸模擬器/人工肺，勞保測試產(chǎn)品"防塵測試儀"已經(jīng)成功推向了市場。成熟的技術(shù)+有潛力的市場，一直是我們追求的目標(biāo)。如果您有好的創(chuàng)意，或者現(xiàn)有的產(chǎn)品需要升級推廣，也歡迎與我們。

      王