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基于视觉的测量系统设计缩写稿
随着计算机技术和测控技术的发展，基于计算机系统的数字化测量系统，即虚拟仪器，逐渐成为当今仪器发展的新趋势[1]。虚拟仪器（Virtual Instrument）是二十世纪90年代发展起来的一项新技术，它将计算机与功能化硬件模块结合，用户可以通过的图形界面操作计算机[2]。
在虚拟仪器中，图像和数据采集、分析、控制、结果输出和用户界面等功能都是由软件完成，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，因为软件是整个仪器系统的核心，即体现了“软件即仪器”的思想[3]。
LabVIEW是一种优秀的虚拟仪器开发平台，它采用图形化编程方式，具有强大的数据采集、分析和处理库函数。开发人员可轻松地构建仪器面版，并组建一个测试系统。而无需进行繁琐的程序代码的编写[4]。同时，利用其模块化方式，用户可在很短的时间内构建、设计和更改自己的虚拟仪器系统。
LabVIEW(laboratory virtual instrument engineering workbench实验室虚拟仪器工程平台[5] ) ,是直观的前面板与流程图式的编程方法的结合，是构建虚拟仪器的理想工具. LabVIEW和仪器系统的图像和数据采集、分析、显示部分一起协调工作，是简化了而又更易于使用的基于图形化编程语言的开发环境.软件前面板，是自动化的拓展，因为它们保持了传统直观的视觉和感觉效果. 同时，软件前面板创建了一个真正的接口，无论用户使用什么类型的硬件，用户能够很容易地从一个单一前面板控制多台，并把整个系统作为一台虚拟仪器来看待[6]。 流程图式的程序设计与科技工程人员较为熟悉的数据流和方块图的概念是一致的，而且由于流程图与传统程序设计语言的语法细节无关，构建和测试程序就可以少费时间。 使用流程图方法可以实现内部的自我复制，采用前面板、流程图、图标等用户就对整个系统实现图形化描述[7]。
整个虚拟化视觉检测系统由六大模块组成，即：图像采集卡模块、图像和数据显示模块、图像控制模块、图像和数据分析测量模块、图像和数据存储模块、存储图像和数据查看模块. 各模块设计方案介绍如下.
(1)1394图像采集卡模块.在编程软件中通过1394摄像头采集的一系列图像都由LabVIEW软件提供的图像产生模块构成通过一些参数的调节来控制模拟产生的图像，使图像尽量合乎实际现场的。图像采集卡模块有一些连接通道用于参数的输入和数据的输出.
(2)图像和数字显示模块. 此模块通过一些显示控件来显示图像，以数字注解。了解由图像采集卡传输过来的图像并建立模板。图像的数字显示部分则是用来显示单个的数据，它能够直观准确的显示出数据的大小，用于显示图像分析模块分析测量的结果. 这些图像和数据能被很方便的存储，而且它是实时动态显示[8].
(3)图像控制模块. 此模块用来控制图像采集卡模块的参数的设置，通过一些旋钮等控件控制。此模块还用于图像显示模块的数据范围控制，采集的图像大不一样，使之显示范围也就不一样，通过此模块可以通过控件调节数据的显示范围.
(4)图像和数据分析测量模块. 图像和数据分析测量模块对图像采集卡模块传输过来的图像和数据进行测量与处理分析，通过LabVIEW软件提供的一些控件对图像的数据进行测量分析，得出分析结果。然后把分析的图像数据结果传送到图像显示模块的数字显示部分，图像和数据分析模块在此软件起着很重要的作用，它是整个软件的核心关键部分，决定着整个软件的质量[9].
(5)图像数据存储模块. 图像数据存储模块用于存储图像数据分析模块的关键图像和数据，通过编程把图像和数据存储在一个文件中，每次存储的图像和数据都追加到上次存储的后面，这样能对图像和数据进行合理的管理，图像和数据的存储包含对图像和数据存储的时间信息，能对存储的图像和数据有更多的了解，方便以后的查看.
(6)存储图像和数据查看模块. 有了图像和数据存储模块存储的图像和数据，可以通过此模块读取图像和数据存储文件进行查看，进行图像和数据的对比，在于对历史图像和数据的查看比较上， 人为的作出一些分析重点[10]。
图1 各模块之间的关系
通过上面六个模块连接，使图像和数据在各个模块中传输，对六个模块进行合理的组合，就构成了整个软件。如图1所示。
当各个模块完成后，只需要对模块进行组合就能实现整个虚拟仪器控制面扳设计.通过上面六个模块连接，使图像和数据在各个模块中传输. LabVIEW程序是框图程序，整个程序重点在于图像和数据的交换，使图像和数据通过各种控件在各个模块中进行流通. 然后根据程序的逻辑进行各个控件属性的改变[11].
LabVIEW的核心是结构化的软件。它是一个比流行的基于文本语言的控制流更为丰富的计算模型，因为它的本质是并行的，而C/C + + 和BASIC 则不是；它们必须依赖于对操作系统的库函数调用来实现并行机制。在LabVIEW 中，甚至一个初学者都可以设计一个高度并行的应用程序，而且无需额外的努力或知识就可以自动地将它扩展至多个紧密连接的处理器。
机器视觉是通过光学装置和非接触传感器自动地接收和处理真实物体的图像[12],通过对图像进行数字化处理,根据其像素分布、亮度和颜色等信息,进行尺寸、形状及颜色等的判别,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。与人工视觉相比较,机器视觉具有精确、快速、可靠和数字化等优点[14]。
LabVIEW是一种图形化的标准图像、数据采集和仪器控制软件,它面向视觉应用的图像处理软件IMAQ Vision，模块的形式提供了全方位的数字图像处理算法,能迅速快捷地构建满足工程需要的视觉测量系统[13]。
随着计算机硬件、软件的快速发展，虚拟仪器技术将广泛应用于机械等工程测量领域。虚拟仪器技术的优势在于用户对仪器的自定义，在于其灵活方便的构建和转换方式。利用虚拟仪器技术实现液压系统状态检测，构成简单，功能齐全，用户根据自己的需要，随时修改软面板的设计，周期短，维护调试方便，随着计算机技术的不断发展，各种仪器接口标准的不断完善，虚拟仪器技术在测量、测试、状态检测，故障诊断等方面将有越来越多的用途。
虚拟仪器以其可视化、成本低的优势正在被越来越多工程测试人员所采用[15]，虚拟仪器成为未来仪器发展的主流方向。LabVIEW作为一种图形化的测试系统专用开发工具正在得到越来越广泛的应用。
参考文献
[1] 王海宝，吴光洁.多通道虚拟仪器水质污染离子在线检测技术研究.科技通报2005.11
[2] 宋巍巍，王树勋，李海峰.LvabVIEW环境下汽车牌照倾斜校正.吉林大学学报（信息科学版）.2005.9
[3] 汪云，辛军.基于LABVIEW 的一种虚拟仪器控制面板的实现. 襄樊学院学报2005.7
[4] 赵玉龙，蒋有才，张彦斌，张宁.虚拟仪器技术在移动电站状态检测中的应用.测试技术学报.2002.5
[5] 王跃轩，易红，倪中华.及其视觉系统中图像误差补偿方法.数据采集与处理.2005.8
[6] 吕继宇，张华春，阴河俊.基于LabVIEW的频谱仪控制系统.测试技术学报2005.4
[7] 于晓薇.基于LabVIEW的虚拟仪器研究及其在板材厚度检测中的应用：[硕士学位论文].浙江：浙江大学，2004
[8] 雷俊. 基于虚拟仪器技术的机器视觉系统研究：[硕士学位论文].西北工业大学，2001
[9] 郑利峰. 虚拟仪器实验室设计与实现：[研究生学位论文].西南交通大学，1999
[10] 李亚渌. 远程虚拟电子实验室系统的设计与开发：[研究生学位论文].大连理工大学，2002
[11] 李小玲. 虚拟环境下的电子实验：[研究生学位论文].电子科技大学，2002
[12] 吴立力. 信号采集系统中的数据传输、显示与处理：[研究生学位论文].北京工业大学，2001
[13] 何利. 现代测试系统模型及体系结构研究：[硕士学位论文].成都电子科技大学，2001
[14] 刘江峰. 基于DSP的互感器校验仪设计及实现：[硕士学位论文].武汉理工大学，2004
[15] 周培霞，李巴津，薛志刚. 通用数据采集器与LabVIEW接口驱动设计.内蒙古石油化工，2006
[16] National Instruments .LabVIEW7.1 Release Notes，2004
[17] National Instruments .LabVIEW Quick Reference Card，2003
[18] National Instruments .NI Vision Concepts Manual .2006
[19] National Instruments .NI Vision for LabVIEW' User Manual
[20] National Instruments .DAQ Quick Start Guide,2004
[21] National Instruments .LabVIEW Measurements Manual，2003
[22] National Instruments .LabVIEW Express VI Development Toolkit User Guide，2003
[23] National Instruments .G Programming Reference Manual，1998
