作者：陈勇将,高明
出版社：清华大学出版社
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LabVIEW案例实战试读：
前言
LabVIEW是专为测试、测量和控制应用而设计的系统工程软件，它提供了一种图形化编程方法，可帮助读者对应用程序的各个方面进行可视化，包括硬件配置、数据测量与分析。本书基于滚珠丝杠副综合性能测量的工程实例，详细介绍了使用LabVIEW编制滚珠丝杠副综合性能测量系统的步骤，此系统包括温度测量模块、输入扭矩测量模块、振动测量模块和定位精度测量与分析模块。
滚珠丝杠副的温升直接引起其部件温度位移的变化，其温度测量需要测量两端轴承、工作台和丝杠的温度，丝杠温度的测量需要考虑在工作状态下，丝杠一直在做旋转运动。第3章给出滚珠丝杠副温度测量模块程序编制的详细步骤。
滚珠丝杠副输入扭矩即是与丝杠连接的伺服电机输出的扭矩，此扭矩数值是用来计算滚珠丝杠副传递效率的重要参数之一。滚珠丝杠副输入扭矩的测量需要考虑电压与扭矩的转换关系。第4章给出滚珠丝杠副输入扭矩测量模块程序编制的详细步骤。
伴随高速化的发展，滚珠丝杠副的振动问题越加突出。滚珠丝杠副的振动不仅产生污染环境的噪声，还会直接影响滚珠丝杠副进给系统的跟踪精度。滚珠丝杠副的振动通常采用加速度传感器进行测量，第5章给出滚珠丝杠副振动测量模块程序编制的详细步骤。
滚珠丝杠副的定位精度是螺母在数控系统控制下运动所能达到的位置精度，即螺母在按照数控指令完成运动后实际位置与目标位置的差值。滚珠丝杠副的定位精度直接影响了机床加工工件的表面质量和精度。第6章给出滚珠丝杠副定位精度测量与分析模块程序编制的详细步骤。
最后给出滚珠丝杠副综合性能测量与分析界面程序编制的详细步骤，并基于滚珠丝杠副综合性能实验平台，使用已编制的滚珠丝杠副综合性能测量与分析系统，对轴承端、工作台及丝杠的温度、伺服电机的输出扭矩、工作台的振动与实验台的定位精度进行测量与分析。
本书主要由陈勇将编写。此外，美国国家仪器有限公司（NI）院校计划部大区经理高明泽也参与了部分内容的编写。本书的出版得到了2017年教育部第一批产学合作协同育人项目（项目编号 201701009009）的支持。感谢清华大学出版社的编辑给我们的写作提出了宝贵的意见。由于时间仓促，书中难免存在不妥之处，敬请读者谅解并提出宝贵意见。
感谢丁海毅和刘祥在格式修改上提供的帮助。陈勇将2019年2月第1篇LabVIEW编程入门实例第1章 温度报警系统
温度报警系统程序编制实例为入门实例。在使用LabVIEW编制数据采集应用程序之前，通过此入门实例的学习，可以了解LabVIEW的基本工具和核心概念，以便更好地使用LabVIEW开发环境。此入门实例使用随机数来模拟温度值的产生，通过条件结构判断温度值是否超出设定值。1.1 温度报警系统程序编制说明1．温度报警系统前面板
温度报警系统前面板相当于一个窗口，用户通过它与程序交互。前面板由输入控件和显示控件组成：输入控件可让用户输入数值或对某一状态进行调节与控制，如开关和旋钮；显示控件则是输出用户所需要的信息，如数值显示控件。
本实例的前面板界面如图1-1所示。左边为波形图表，用于显示温度变化曲线。右边依次为“圆形指示灯”（温度报警器）、“温度计”和“停止采集”的布尔控件。圆形指示灯表示一个预警信号，当温度超过某个预设的温度值时，该指示灯变亮或变成指定的颜色，温度计则能直观地显示当前温度的值；“停止采集”的布尔控件则可以随时停止温度采集任务。图1-1 温度报警系统前面板2．温度报警系统程序框图
温度报警系统程序框图用于程序的构建，通过在框图上放置函数、子VI（类似于常规编程语言中的子函数）和结构来创建具体的程序。本实例的程序框图如图1-2所示，包含以下内容。图1-2 温度报警系统程序框图
①温度产生程序。温度值由一个随机数产生，同时与100相乘，将模拟电信号数据变成模拟温度数据，就能产生0～100℃的温度范围。
②温度显示程序。温度显示用波形图表和温度计控件表示，通过波形图表、温度计两种显示方式显示当前温度值。
③温度判断程序。使用一个“大于？”函数判断产生的温度是否大于50℃。
④报警预留程序。报警预留系统以圆形指示灯为一个预警信号，采用条件结构判断温度判断程序所产生的结果是否为真。当结果为真时，该指示灯变成红色。
⑤运行间隔程序。采用值为1000ms的“等待”函数，使程序每两次运行的时间间隔为1s。1.2 温度报警系统程序编制步骤
在程序框图编制与前面板制作前需要先新建VI，具体步骤如下。（1）双击LabVIEW图标，启动LabVIEW 2014，选择“文件”→“新建VI”命令，如图1-3所示，随即弹出如图1-4所示的LabVIEW前面板和程序框图界面。图1-3 LabVIEW启动界面图1-4 LabVIEW前面板和程序框图界面（2）前面板会有网格线，用于保持前面板对象的整齐排列。如果不需要网格线，则可通过选择“工具”→“选项”命令打开“选项”对话框，进入“前面板网格”组，选择显示或隐藏网格线。1.2.1 温度报警系统前面板制作
可以在LabVIEW前面板窗口中通过放置不同外观和功能的控件来创建用户操作界面。在LabVIEW前面板空白处右击即可进入浮动的“控件”选项面板，“控件”选项面板每个图标代表一类子模板。本实例用到的控件图标有“图形”“数值”和“布尔”。1．创建波形图（1）选取波形图。在LabVIEW前面板空白处右击进入“控件”选项面板，如图1-5所示，选择“图形”图标，进入“图形”子选项面板。为了便于操作，可以把LabVIEW前面板窗口最大化。图1-5 “控件”选项面板
在“图形”子选项面板中，选择“波形图表”控件并将其移至前面板，此时，光标显示为“抓取”状态，如图1-6所示。在前面板适当位置再次单击便可显示“波形图表”，如图1-7所示。（2）修改波形图表的属性。在“波形图表”控件上右击，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，弹出如图1-8所示的对话框。图1-6 光标的“抓取”状态图1-7 波形图表图1-8 “图表属性：波形图表”对话框
将该对话框中的“外观”选项卡下的“标签”组的“波形图表”改为“温度图表”，如图1-9所示；将“曲线”选项卡下的“名称”组内的“曲线0”改为“当前温度”，如图1-10所示；将“标尺”选项卡下的Y轴“名称”下“幅值”改为“温度”，如图1-11和图1-12所示，修改后的图表如图1-13所示。（3）修改波形图表Y轴坐标范围。在LabVIEW前面板界面的菜单栏中选择“查看”→“工具”命令，然后单击“文本编辑”图标，单击Y轴坐标值，将10改成100。同样地，将-10改为0。注意最后需要单击“工具”选项面板顶部的“自动选择工具”按钮，取消“文本编辑”状态，恢复“选择”状态。图1-9 “外观”选项卡图1-10 “曲线”选项卡图1-11 “标尺”选项卡（X、Y轴）图1-12 “标尺”选项卡（名称）图1-13 “波形图表”的修改（4）修改波形图的颜色。为使产生的波形图更加醒目，可以在“当前温度”右边的曲线框处右击，在弹出的快捷菜单中选择“颜色”命令，以修改其颜色，这里以红色为例，如图1-14所示。图1-14 波形图颜色的修改2．创建“温度计”控件（1）选取“温度计”控件。右击“控件”选项面板，在“新式”组下选择“数值”图标，在打开的子选项面板中选择“温度计”控件并将其拖至前面板适当位置，在“温度计”的标签处双击并修改为“当前温度”，如图1-15所示。图1-15 “温度计”的选取（2）修改“温度计”的属性。在“温度计”控件上右击，在弹出的快捷菜单中选择“显示项”→“数字显示”命令，结果如图1-16所示。为了使其更整齐美观，可用鼠标框选标签和控件，再通过拖动调整其位置，如图1-17所示。图1-16 调整前位置图1-17 调整后位置3．创建一个圆形指示灯
在LabVIEW前面板空白处右击进入“控件”选项面板，选择“新式”组下“布尔”图标，在“布尔”子选项面板选择“圆形指示灯”，并将其标签改为“温度报警器”，如图1-18所示。为使“温度报警器”的颜色更加醒目，可以在“温度报警器”控件上右击，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，显示如图1-19所示的对话框，然后在该对话框“外观”选项卡的“颜色”组中进行设置。图1-18 “圆形指示灯”的创建图1-19 “布尔类的属性：温度报警器”对话框4．创建停止按钮
在LabVIEW前面板空白处右击进入“控件”选项面板，选择“新式”组下“布尔”，再选择“停止按钮”，并将该控件上的布尔标签“停止”改为“停止采集”，同样单击布尔标签即可修改；然后右击控件，从弹出的快捷菜单中选择“显示项”命令，取消“标签”选项隐藏标签。结果如图1-20所示。图1-20 创建“停止采集”按钮5．前面板的美化
在“控件”选项面板选择“新式”组下的“修饰”图标，在“修饰”子选项目标中选择“平面框”作为外边框，如图1-21所示。图1-21 前面板美化6．在前面板添加必要的说明性文字
在LabVIEW前面板的空白处双击，输入“温度报警系统——当温度高于50℃，温度报警器由绿色变至红色”字样，再对字体进行参数设置，更改字体的大小和颜色，如图1-22所示。调整后的前面板如图1-23所示。到此，前面板的制作已经完成。图1-22 添加文字图1-23 温度报警系统前面板的制作
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]