Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Programové prostředky pro měření a řízení Ing. Anna Korbářová, Ph.D. Ing. Přemysl Fitl.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Programové prostředky pro měření a řízení Ing. Anna Korbářová, Ph.D. Ing. Přemysl Fitl."— Transkript prezentace:

1 1 Programové prostředky pro měření a řízení Ing. Anna Korbářová, Ph.D. Ing. Přemysl Fitl

2 2 Úvod do LabVIEW LabVIEW Vývojové prostředí od firmy National Instruments pracující s grafickým programovacím jazykem G Programový kód v podobě blokového schématu Zpracovávání programu na základě toku dat (namísto vykonávání instrukcí) Programy = Virtuální měřicí přístroje (Virtual Instruments, VI´s) Přednáška č. 1

3 3 Front Panel Uživatelské rozhraní VI´s Indikátory a ovládací prvky pro vstup a výstup hodnot Ovládací prvky – knoflíky, tlačítka, posuvné stupnice, … Indikátory – grafy, LED diody, tabulky, … Obecně se vytváří jako první Přednáška č. 2

4 4 Front panel Panel nástrojů Logický ovládací prvek GrafLegenda Logický indikátor STOP tlačítko Tabulka Ikona Numerický indikátor Numerický ovládací prvek Help Přednáška č. 2

5 5 Block diagram Po vytvoření předního panelu Místo pro sestavování grafického zdrojového kódu programu Propojení terminálů objektů z předního panelu pomocí vodičů Provádění nejrůznějších operací s daty pomocí expresních VI (funkcí) a operátorů Přednáška č. 2

6 6 Block diagram SubVI Panel nástrojů Numerická konstanta While Loop (smyčka) Terminál grafu Dráty (tok dat) Funkce časovače Funkce dělení Terminál logického ovladače Přednáška č. 2

7 7 Express VI´s, VI´s and Functions Standardní VI Funkce Express VI: interaktivní VI s konfigurovatelným dialogovým oknem Standardní VI: podprogramy (SubVI´s) mají block diagram i front panel Funkce: základní operační prvek v LabVIEW (nemá front panel a block diagram) Expresní VI Přednáška č. 2

8 8 Uzlové body (nodes) Ikona Zobrazení stejného VI třemi způsoby Žluté pole = standardní VI Modré pole = expresní VI Rozšiřitelný uzel Rozšířený uzel Přednáška č. 2

9 9 Terminály Výstupy z block diagramu do předního panelu (a vstupy opačným směrem) Zobrazení jako ikona a nebo pouze jako datový typ Přednáška č. 2

10 10 Icon and Connector pane Aby bylo možné použít VI jako snadno identifikovatelný subVI (podprogram) Grafická reprezentace programu Text, obrázek, kombinace Konektory - počet souhlasí s počtem indikátorů a ovládacích prvků v podprogramu Max 28 terminálů u jednoho podprogramu (více při tvorbě SubVI´s) Přednáška č. 2

11 11 Další tlačítka u blokového diagramu Panel nástrojů Spouštěcí tlačítko Zvýrazněný průběh programu Tlačítko pro opakované měření Ukončení programu Pause/Pokračování programu Vlastnosti textu Zarovnání objektů Rozložení objektů Uspořádání Změna velikosti objektů Zahájení krokování Další krok Ukončení krokování Sonda Přednáška č. 2

12 12 „plovoucí“ paleta nástrojů používá se pro modifikaci objektů předního panelu i blokového schématu a operace s nimi Operace s objekty Posouvání objektů Tools Palette Automatický výběr nástroje Umístění / změna velikosti Popis / text Zobrazí menu objektu Spojování dráty Vytváření breakpoint Vytváří kontrolní body Kapátko (kopie barvy) Změna barvy objektů Přednáška č. 2

13 13 Controls palette pouze u Front panelu obsahuje ovládací prvky a indikátory prvky uspořádány ve skupinách podle typu Přednáška č. 2

14 14 Přednáška č. 2 Function Palette Function palette pouze u Block diagramu obsahuje funkce a operátory pro vytváření programu také uspořádány ve skupinách

15 15 Help Context Help More help Uzamknout help Terminály a adresa programu Ctrl + H More help Otevře klasické okno help Přednáška č. 2

16 16 Error list varování závažné chyby detaily někde je chyba ! Přednáška č. 2

17 17 Základní úkony (1) Otevření VI Front panel Otevření palet Vkládání ovládacích prvků a indikátorů Změna umístění (zarovnání, uspořádání), velikosti, barvy Úprava vlastností objektů (akce, default value, stupnice…) Popisky (font, barva, velikost,…) Záměna prvků Klávesové zkratky Properties, VI properties Přednáška č. 2

18 18 Block diagram Otevření palety funkcí Vkládání funkcí a operátorů Změna umístění, zarovnání, uspořádání Úprava vlastností objektů (popisky, default value…) Spojování prvků vodiči, broken wires, … Properties Základní úkony (2) Spuštení a zastavení programu po krocích X pomalé s náhledem X běžné X opakované pause, breakpoint, stop Přednáška č. 2

19 19 Příklady Př. 1 – matematické funkce program pro převod: 1.°C na °F, MPa na Torry, dny na sekundy 2.m/s na km/hod, km na míle Př. 2 – logické funkce program pro přepouštění nádrží Přednáška č. 2

20 20 Datové typy ControlIndicatorData TypeDefault Value Single-precision, floating-point numeric 0,0 Double-precision, floating-point numeric 0,0 Complex single-precision, floating-point numeric 0,0+i0,0 8-bit signed integer numeric 0 8-bit unsigned integer numeric 0 16-bit signed integer numeric 0 Boolean FALSE String empty string Cluster ---- Path Picture ---- Přednáška č. 3

21 21 Front Panel – Numeric numerický ovladač a indikátor posuvníky knoflíky, číselníky nádrž ovladač a indikátor s časovým údajem teploměr box pro definování barvy Přednáška č. 3

22 22 Block diagram – Numeric Základní numerické funkce Operace s řetezci hodnot Zaokrouhlování Numerické konstanty (prázdné) Vytvoření rovnice Převod datových typů Komplexní čísla Numerické konstanty (nejběžnější) Přednáška č. 3

23 23 Přednáška č. 3 goniometrické funkce exponenciální funkce hyperbolické funkce Block diagram – Matematics

24 24 Front Panel – Boolean Tlačítko s LED LED OK tlačítko Cancel tlačítko Zaškrtávací políčka Dvoupolohové přepínače Stop Button Přednáška č. 3

25 25 logické operátory log. operátory pro řetězce log. na číslo log. na 0;1 Block Diagram – Boolean negace číslo na log. logické konstanty Přednáška č. 3

26 26 Front Panel - Ring & Enum textová menu číselné menu obrazové menu číselné+obraz. menu Přednáška č. 3

27 27 Front Panel – Array & Cluster Řetězec (tabulka) Cluster Matice Error In / Out Přednáška č. 4

28 28 velikost jeden prvek vyjmutí pole inicializace min, max změna rozměrů rozdělení (1D) převrácení (1D) prahování (1D) proložení (1D) konstanta Block Diagram - Array výměna polí vkládání polí vytvoření podmnožina uspořádání (1D) vyhledávání (1D) rotace (1D) interpolace (1D) rozdělení (1D) transponování Přednáška č. 4

29 29 Front Panel - String & Path řetězec zadávání / indikátor Rozbalovací menu File Path zadávání / indikátor Přednáška č. 4

30 30 podmnožina hledání vzoru rozšířené hledání vzoru výběr formátů formátování vytvoření textu Block Diagram – String délka spojení výměna vyhledávání datum/čas převody datových typů odstranění mezer konstanty Přednáška č. 4

31 31 Front Panel - List & Table posuvný seznam vícesloupcový listbox tabulka strom Expresní tabulka Přednáška č. 4

32 32 Block Diagram - Cluster rozpojit / spojit dle jména rozpojit / spojit vytvořit matici klastrů pojmenovat a spojit konstanta Cluster ↔ Array Přednáška č. 4

33 33 Cykly - Structures For smyčka (dokud) While smyčka (pokud) Časové smyčky Case smyčka (podmínka) Událost Kód Matlabu Sekvenční smyčky Rovnice Vyřazení části programu Zpětná vazba Proměnné Přednáška č. 5

34 34 Příklady použití cyklů Global a Local Variable - úprava While loop – kontinuální průběh (stop) Sequence structure – počáteční podmínky Case structure – signalizace (vypnutí/zapnutí) For loop, Feedback node - opakování Přednáška č. 5

35 35 Přednáška č. 5 Front panel - Graph graf/diagram s časovým průběhem měření XY graf expresní XY graf intensitní graf/diagram digitální graf 3D povrchový graf 3D parametrický graf 3D křivkový graf 3D scéna složitější grafy

36 36 Graf název / popisek osa Y osa X legenda k osám kurzor mřížka paleta grafu legenda grafu legenda kurzoru Přednáška č. 5

37 37 Chart – překrytý / patrový překrytýpatrový Přednáška č. 5

38 38 XY - graf Zdrojová data Přednáška č. 5

39 39 Digitální graf Vstupní data Binární vyjádření Digitální graf Přednáška č. 5

40 40 Report Generation Easy Text Report Easy Print VI Panel or Documentation New Report Print Report Save Report to File Dispose Report Set Report Font Append Report Text Table to Report List to Report Front Panel to Report Control Image to Report Image to Report Report NI DIAdem Report Wizard Přednáška č. 6

41 41 Další funkce pro report VI Documentation Append: Front panel Image VI Block diagram VI description VI Hierarchy VI History VI Icon VI List of Controls VI list of SubVIs Advanced Report Generation Append File to Report Clear Report Clear Report Text Get Report Settings Get Report Type Query Available Printers Přednáška č. 6

42 42 Přednáška č. 6 Report Generation

43 43 Report Generation Přednáška č. 6

44 44 Block diagram - File I/O Zapsat / Přečíst tabulkový soubor Otevřít / Vytvořit / Nahradit soubor Zapsat / Přečíst textový soubor Vytvořit / Rozdělit cestu čtení a ukládání „waveform“ signálu ve formátu *.tdm (binary measurement file) Přednáška č. 6

45 45 File I/O Zapsat do „Measurement file“ - binární nebo textový Číst „Measurement file“ Scan from / Format into File Zapsat / Číst Binární Soubor Konstanty Konfigurační soubor pro Windows (*.ini) Práce se Zip soubory Advanced File Functions Přednáška č. 6

46 46 Přednáška č. 6 Advanced File Functions

47 47 Time and Dialog Odpočítávání (ms) Čekat (ms) Čekej do dalšího násobku (ms) Číslo na časový údaj Získat Date/Time String Získat Date/Time (s) Date/Time na sekundy Sekundy na Date/Time konstanta Časové zpoždění Uplynulá doba Formátovat Date/Time String

48 48 Time and Dialog Dialogová okna Hlášení chyb Vyhledání chyb Výzva k zadání údajů - doalog box Zpráva - dialog box Aktivita na předním panelu

49 49 Icon and Connector pane Aby bylo možné použít VI jako snadno identifikovatelný subVI (podprogram) Grafická reprezentace programu Text, obrázek, kombinace Konektory - počet souhlasí s počtem indikátorů a ovládacích prvků v podprogramu Max 28 terminálů u jednoho podprogramu Přednáška č. 7

50 50 Přednáška č. 7 Ikona / Terminály

51 51 Terminály ikony Přednáška č. 7

52 52 Přednáška č. 7 Původní program Tvorba SubVI´s Vytvořen SubVI 1.Označit program / část programu 2.Edit  Create SubVI 3.Pojmenovat a uložit SubVI

53 53 Tvorba ikony Panel nástrojů Návrh ikony Vlastnosti ikony Přednáška č. 7

54 54 Přednáška 8 - komunikace s přístroji přednášející: Ing. Přemysl Fitl

55 55 Data Acquisition (získávání dat) DAQ zařízení (karta) počítač senzory konektorový blok kabel Měřicí sestava využívající DAQ kartu

56 56 měřicí přístroj Data Acquisition (získávání dat) senzory Měřicí sestava s přístrojem počítač rozhraní

57 57 Univerzální DAQ zařízení Generování nebo získávání dat z více kanálů Měření nejrůznějších typů dat (v závislosti na software a senzorech) Připojení přes PCI (PCMCIA) slot k počítači Ke kartě přísluší konektorový blok a software Ovládání pomocí řadičů a vhodných příkazů aplikačního software NI-DAQ řadiče (drivers) = soubor VIs pro konfiguraci zařízení, získávání dat a ovládání zařízení DAQ zařízení (karta)

58 58 Získávání dat v LabVIEW Traditional NI-DAQ Specifické VIs pro ovládání: Analogových vstupů Analogových výstupů Digitalních I/O Čítačových operací NI-DAQmx „Řadiče nové generace“: VIs pro vykonávání úkolů Soubor VIs pro všechny typy měření

59 59 NI-DAQmx vs. Tradiční NI-DAQ Tradiční NI-DAQ Používá se v případě, že: zařízení není podporováno NI-DAQmx softwarem (např. AT E série multifunkčních karet) Pokud používáte starší verzi programů National Instruments LabVIEW, LabWindows/CVI nebo Measurement Studio než verze 7.0 Pokud máte starší programy využívající NI-DAQ 6.9x NI-DAQmx Rozhraní pro programování analogových vstupů/výstupů, digitalních I/O, ovládání stovek multifunkčních DAQ zařízení Obsahuje Measurement & Automation Explorer, DAQ Assistant a VI Logger Lite software

60 60 Instalace a konfigurace hardwaru 1.Instalace LabVIEW a řadičů (NI-DAQmx/Trad. NI-DAQ) 2.Instalace hardwaru 3.Konfigurace hardwaru Tradiční NI-DAQ – konfigurace v MAX (Measurement & Automation Explorer) NI-DAQmx – použití DAQ Assistant (LabVIEW  Function Palette  NI Measurements  DAQmx  Data Acquisition)

61 61 Measurement & Automation Explorer

62 62 Test panel Přímo z MAX bez nutnosti mít LabVIEW Testování komunikace s přístrojem Provádění jednoduchých měření Measurement & Automation Explorer

63 63 DAQ Assistant Výběr zařízení, se kterým chceme komunikovat, řídit ho sbírat data …

64 64 Vytvoření měřicí aplikace Front panel Paleta I/O – specifikace přístroje, se kterým chceme komunikovat Trad. NI-DAQ Chanell control DAQmx Name Controls

65 65 Traditional NI-DAQ Analog Input Analog Output Digital I/O Counter Calibration & Configuration Signal Conditioning Channel Constant

66 66 NI-DAQmx Funkce pro čtení/ zápis dat, provádění úkolů, trigger, časování měření, konfiguraci zařízení, kalibraci, nastavení rozsahu, ….

67 67 Postup vytváření aplikace 1.Nastavení kanálů + vytvoření úkolů 2.Nastavení časování 3.Nastavení triggeru 4.Čtení / zápis dat

68 68 Kanály Fyzický kanál Terminál, pin na kterém měřím nebo generuji analogový nebo digitální signál Každý má své jedinečné jméno (charakterizaci) Virtuální kanál Soubor vlastností, které zahrnují jméno, fyzický kanál, vstupní terminál, typ měření, informace o měření (rozsah, jednotky, …)

69 69 Tasks – úkoly meření Task = soubor jednoho nebo více virtuálních kanálů s nastaveným časováním, triggerem a dalšími vlastnostmi. Task reprezentuje měření, které chceme provádět – můžeme jej nastavit a poté automaticky používat v aplikaci. Kroky pro vytvoření: 1.Vytvoření úkolu (task) a kanálu pomocí DAQ Assistantu 2.Konfigurace kanálu, časování, trigger (nepovinné) 3.Zápis / čtení dat 4.Odstranění úkolu (kroky 2 a 3 se opakují, pokud to měření vyžaduje – např. zaznamenám data, překonfiguruji trigger a provedu nové měření)

70 70 Příklad měření DC signálu DC signál – stejnosměrný signál (napětí, teplota,otáčky, proud,…) Schéma zapojení amenomomeru (měření rychlosti větru) Schéma měřicího řetězce

71 71 Příklad – Tradiční NI-DAQ Měření s využitím Trad. NI-DAQ Device – číslo přiřazené kartě během konfigurace Channel – analogový vstupní kanál anemometru High / low limit – hodnoty očekávaného rozsahu napětí AI Sample Channel – funkce pro získání hodnot prostřednictvím karty Scaling – přepočet napětí na rychlost větru

72 72 Příklad – NI-DAQmx Měření s využitím NI-DAQmx Physical channel – určení fyzického kanálu použité karty Min / Max Value – očekávaný rozsah napětí (0 až 10V) DAQmx Create Virtual Channel – používá fyzický kanál pro vytvoření Virtuálního analogového vstupního napěťového kanálu DAQ Read – čte vzorek z kanálu + přepočet napětí na rychlost větru

73 73 Komunikace s přístroji (VISA) VISA = Virtual Instrument Software Architecture Umožňuje komunikovat s přístroji přes sběrnice GPIB, USB, PXI, VXI, sériový port Přístroj musí mít nainstalovaný ovladač příp. je možné ovladač vytvořit pomocí VISA Driver Development Wizard (zadání názvu přístroje a výrobce a PXI ID čísla) Nastavení komunikace, kroků měření a charakteru výsledných dat – pomocí Instrument I/O Assistant

74 74 VISA Driver Development Wizard

75 75 Měření – VISA (DMM – digital multimetr) DMM – Druh přístroje, se kterým komunikujeme MEAS:DC? – instrukce přístroji (zaslání měřeného signálu) VISA Write – zapisuje (posílá) instrukci do přístroje VISA Read – čte odezvu přístroje (měřená data) Read buffer – naměřená data

76 76 Přednáška č. 13: NI - Vision přednášející: Ing. Anna Korbářová, Ph.D.

77 77 Obrazová analýza - vývoj Historie počátky v 60. letech 20. století od 70. let do dnes exploze zájmu o OA Současnost desítky tisíc odborných článků intenzívní výzkum nových snímacích prvků vývoj nových metod analýzy - software i hardware rozšíření možností použití OA - praktické aplikace

78 78 Důvody použití OA Výhody objektivita analýzy rychlost vyhodnocení možnost regulace výrobního procesu možnost uložení výsledků (obrazy i naměřená data) automatické výpočty vlastností obrazu široký rozsah možností použití jednoho zařízení menší množství zaměstnanců, menší únava pracovníků

79 79 Důvody použití OA Nevýhody přílišná objektivita analýzy - neschopnost přesně napodobit lidské vnímání potřeba složitého a drahého zařízení potřeba velkého výkonu počítače problém zálohování velkého množství dat horší mobilita systému nutnost konstantního nastavení systému (velké množství rušivých vlivů)

80 80 Software univerzální LUCIA-Laboratory Imaging IMAQ Vision Builder-National Instruments … specializované knihovny univerzálních programů samostatné - příslušenství spec. přístrojů

81 81 Úpravy obrazu - kalibrace Kalibrace velikosti definované sejmutí měřítka spolu se vzorkem okulárové záměrky (kamera v okuláru) objektivová měřítka (před objektivem) Kalibrace barvy barevné sety pro kalibraci barev (včetně kalibrace monitoru, tiskárny, scaneru !!!) – paleta barev Pantone ®

82 82 Úpravy obrazu – barevný obraz vyvážení obrazu zvýšení kvality obrazu = zvýraznění hledaných detailů  potlačení nežádoucích jevů změna kontrastu, světlosti a hodnoty gamma = úpravy tónového rozsahu obrazu ostření se používá k úpravě okrajů (hran) v obraze vyhlazení obrazu odstraňuje šum a vyhlazuje detaily průměrováním obrazových bodů v okolí hran rozmáznutí, rozostření, …

83 83 Úpravy obrazu – barevný obraz vyhledání barevného vzoru v obraze porovnává barvu obrazu se standardem, shodu označí matematické a logické operace s barvami přičtení, odečtení barvy, násobení, dělení,… převedení obrazu na šedý vybranou vlastnost obrazu - světlost, barevnou vrstvu, sytost - převede do šedé stupnice) převedení obrazu na binární - prahování rozdělení hodnot pixelů každé barevné vrstvy do dvou skupin a jejich transformace na černou a bílou barvu

84 84 Úpravy obrazu – šedý obraz morfologické funkce snížení kontrastu mezi pixely snížením resp. zvýšením intenzity pixelů na hranách filtry detekce hran (ostrých přechodů) …velká řada filtrů upravujících kontrast matematické operace umocnění, odmocnění, násobení, dělení hodnot pixelů transformace Fourierova transformace - filtrace i analýza obrazu prahování převedení na binární obraz

85 85 Úpravy obrazu – binární obraz morfologické funkce odstranění částic různé velikosti „uzavření“ nebo „otevření“ objektů vyznačení hran objektů vyplnění děr v objektech odstranění okrajových částic rozdělení dotýkajících se částic úprava tvaru objektů

86 86 Úpravy obrazu – binární obraz filtrace objektů podle tvaru cirkularita, délka stran, … rozměry - obvod, plocha,úhlopříčka … podle umístění v obraze střed objektu, okrajové pixely, … podle orientace podle počtu děr

87 87 Úpravy obrazu – binární obraz další funkce inverze obrazu - obrácení hodnot všech pixelů detekce kruhů - vložení maximálně velkých kruhů do objektů a jejich analýza detekce hran - vyhledání přechodů mezi hodnotami 1 a 0 …

88 88 Analýza obrazu – binární obraz měření nalezených objektů počet vybraných částic plocha, jednotlivé rozměry částic - hitogram tvarové vlastnosti - cirkularita, protažení,… umístění objektu – na ose X resp. Y obrazu plocha děr v objektech vzdálenosti mezi nalezenými hranami vyhledávání objektů pomocí tvarového vzoru (pomocí barevného vzoru) - barevný obraz

89 89 Výsledky obrazové analýzy numerická a textová data zpracování (i statistické) přímo softwarem export do jiných programů (Excel, Word,…) převod výsledků na výstupní signál výsledky lze použít pro regulaci výrobních procesů souvisejících s analýzou regulace součástí celého speciálního měřicího systému univerzálněji - použití měřicích karet a programů LabVIEW, MATLAB nebo programovacích jazyků C++, Pascal, ….

90 90 Ukázka virtuálního měřicího přístroje


Stáhnout ppt "1 Programové prostředky pro měření a řízení Ing. Anna Korbářová, Ph.D. Ing. Přemysl Fitl."

Podobné prezentace


Reklamy Google