氙灯光照参数测量系统设计与实现

摘要

随着氙灯在场馆照明、医疗卫生、交通安全等相关领域的应用不断增多，其产品质量逐渐受到众多用户的关注。氙灯在出厂时配有光照参数分布曲线，在氙灯的使用过程中，可将其作为基准，与氙灯实际工作时的光照参数分布曲线进行比较，评估氙灯的性能。传统的氙灯光照参数测量方法是采用积分球作为容器，对氙灯的光照参数进行固定点检测。由于检测点数有限，测量数据缺乏信服力，无法可靠评估氙灯性能，这种方法已经不能满足生产企业的需要，数字化、智能化、测量角度全面的氙灯光照参数测量系统已经成为光照测量技术发展的必然趋势。本课题设计了基于OPC通信技术的氙灯光照参数测量系统，可以对氙灯阴极至阳极180°范围内的光照参数进行实时检测。
　　本研究设计了机械臂控制系统，根据机械臂的技术参数，对步进电机及其驱动器、联轴器，编码器进行选型。编写PLC梯形图程序，通过PLC控制机械臂，使机械臂带动传感器完成从氙灯阴极到阳极的往复运动。设计了数据采集系统，采用Keithley2701仪表配合Keithley7700开关模块，完成对氙灯光照的辐照度、照度及温度等参数的实时检测。基于LabVIEW软件的上位机界面设计，根据项目控制需求，在LabVIEW开发环境下，通过图形化语言编程实现对AB PLC、Keithley2701仪表、氙灯电源的控制。基于OPC技术的通信配置，连接各控制器与交换机，通过网络通信配置实现上位机与各控制模块之间的数据交互。完成测控系统的整体调试，比较系统实际检测时与氙灯出厂时的光照参数及其分布曲线，分析氙灯光照的均匀性及发光效率，评估氙灯的性能。通过观察氙灯光照参数测量系统的实际运行情况以及分析系统的检测数据，可知本测控系统在控制和检测精度两个方面达到了设计要求。经现场操作验证，系统可准确有效地实时检测氙灯的光照参数。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．2 国内外光照参数测量研究现状及分析

1．2．1 国外光照参数测量研究现状

1．2．2 国内光照参数测量研究现状

1．2．3 光照测量系统的发展现状

1．2．4 光照测量系统的发展趋势

1．3 本文主要内容

第2章 氙灯光照参数测量系统总体方案设计

2．1 氙灯结构及工作原理

2．1．1 氙灯结构及主要技术参数

2．1．2 氙灯工作原理

2．2 测控系统的主要技术指标

2．3 控制方案的选择

2．4 系统整体控制方案

2．5 本章小结

第3章 氙灯光照参数测量系统的硬件设计

3．1 氙灯光照参数测量系统的硬件结构框图设计

3．2 电源控制系统设计

3．3 机械臂控制系统设计

3．3．1 机械臂控制系统需求分析

3．3．2 机械臂控制系统的总体结构设计

3．3．3 控制系统方案器件选型

3．3．4 机械臂控制系统硬件组装及实现

3．4 数据采集控制系统设计

3．4．1 数据采集控制系统需求分析

3．4．2 数据采集控制系统器件选型

3．4．3 数据采集控制系统的总体结构设计

3．4．4 数据采集控制系统组装及设置方法

3．4．5 数字滤波设计

3．5 本章小结

第4章 氙灯光照参数测量系统的软件设计

4．1 机械臂控制系统中PLC的控制程序设计

4．1．1 罗克韦尔PLC的梯形图程序设计

4．1．2 罗克韦尔PLC的通信配置

4．2 上位机与罗克韦尔PLC之间的网络通信配置

4．2．1 OPC技术

4．2．2 上位机与罗克韦尔PLC的整体通信方案

4．2．3 NI OPC Servers服务器的配置

4．2．4 PLC标签的绑定

4．2．5 LabVIEW软件中共享变量的设置

4．3 上位机界面中LabVIEW软件的程序设计

4．3．1 氙灯光照参数测量系统主控界面的设计与实现

4．3．2 数据处理控制界面的设计与实现

4．3．3 温度预处理界面的设计与实现

4．4 本章小结

第5章 氙灯光照参数测量系统的整体调试

5．1 氙灯光照参数测量系统性能测试

5．1．1 氙灯光照参数测量系统实物图及控制流程

5．1．2 氙灯光照参数测量系统的实际检测情况

5．1．3 测试数据分析

5．2 测控系统的技术指标完成情况

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢