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基于虚拟仪器技术的机电一体化教学实验平台

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企业导报
２ ０ １ ４年第 ２ ３期
送 速 率 。图 １ 显 示 了在 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ ｌ ｅ Ｅ ＤＣ Ａ机 制 与 Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ ８ ０ ２ ． １ １
三、 结 束 语
算法下， 不 同优先级业务流平均端到端时延。从 图中可以看出，
基于虚拟仪器技术的机 电一体化教学实验平 台
基于虚拟仪器 技术 的机 电一体化教 学实验平 学院）
摘
要： 具备先进的机 电一体化教 学实验设备是培 养高素质 、 高技 能的机 电一体化技能人才的重要部分之一 。但是 由于实验
教 学中各种原因 已经影响 了机 电一体化教 学实验的教学质量 ， 因此将虚拟仪 器技 术应 用其 中， 建立一个更加 高质的机 电一体化教 学实验平 台。本文主要从剖析虚拟仪 器技 术展 开， 在 了解清楚虚拟仪器技 术的基础上将其 融入进机 电一体化教 学实验 平 台中， 旨 在为 实际的 实验教 学提供一定的理论参考 。
关键词： 虚拟仪 器技 术 ； 机 电一体化教 学； 实验教学 ＿ Ｉ ． ａ ｂ Ⅷ Ｗ， 其不仅 引言： 机 电一体 化教学 旨在培养 出能够 重拾数控设备相关 中能够提供 行业标准 图形化编程的软件— — 的技术与管理 的工作人才 。随着机 电一体化技术 的快速 发展 ，
能够完 成基 本的各种 软硬件的连接， 另外还 能够 提供一个强大
件则可 以创建 一个完全个性化 、 自定义的用 户界面 。之所 以将 根据不同的硬件配置搭建一个不同的信 号测试系统 。
虚拟仪器技术融入进机 电一体化实验教学 中， 主要是看 中了其 具有性能高、 扩展性强、 开发时 间少、 无缝集成的特点。 （ 三） 加 强实践教 学。利用虚拟 仪器技术 中的视觉反馈的位
【 １ 】 。
在实验中进行 图像处理时 ， 需要获取到 目标物体 的质 心坐
教 学实验平 台中， 主要 由数据采 集与处理模 块、 视觉模块组 成 标，而想要获得质心坐标就需要先检车到 目标物 体的边缘 ， 得
其中的数据采集 与处理 模块 主要 由传 感器 、 动态应变仪 、 ＮＩ 到其轮廓之后再计算 出其质心坐标 ， 得到 了质心坐标就 能够 计 数据采集卡和计算机。这个模块主要是对柔性机械臂 的动态测 算出 目标物 体的具体位置 。整个实验过程不仅能够增强学生对 试 从而达到实现数据的采集与处理功能。 视觉模 块包括 了 Ｃ Ｃ Ｄ 虚拟仪器技术的理解 ， 同时还 能够加强其实践能力。
摄 像头 、 ＮＩ 图像采集卡和 计算机 。这个模块的主要功能是对数
字 图像进行处理 ， 同时还 能够提供给学生机器视觉研究 。
三、 结 语
总而言之 ， 将 虚拟 仪器 技术应用进机 电一体化 教学实验平
（ 二） 高效灵活的软件 。软件是虚拟仪器技 术中最重要的部 台的建 设中 ， 不仅能够 弥补 以往 的实验 中存 在的不足 ， 同时还 分阁 。通过借 助正确的软件 工具并设计 或者调用特 定的程序 模 能够有效提高学生 的实践能力 以及理论结合 实践的能力 ， 对于 块， 就能够创建～个 自己的应用 以及友好 的人机交互 界面。其 提高教学效果也有一定帮助 。
体化实验教学中可 以借鉴 到一定 的经验。
二、 机 电一体化教学实验中融入虚拟仪器技术的具体措施
实验中，负责图像采集的是利用 Ｃ Ｃ Ｄ摄像头和 图像采 集 卡。在实验中采集到动态 图像 ， 利用 图像 采集卡将其转换成 为
（ 一） 模块化的 Ｉ ／ Ｏ硬件。虚拟仪器技术能够提供各种各样 数字化体 香， 接着 通过 Ｐ Ｃ Ｉ 总线 即时传输到计算 机 当中， 再 借 的硬件 产品， 从数据的采集 、 信 号处理、 声音和振动测量 、 视觉 、 助图像处理对转 换后 的图像做进一步的处理。 运 动、 仪器控制 、 分布式 Ｆ Ｏ到 Ｃ Ａ Ｎ 接 口都有 。在机 电一体化
用进实验教学中， 能够起 到一 定的效果 。
一
要求能够帮助机 电一体化在测试应 用中发挥 出更大的优势。 将 数据采集 以及信 号处 理功 能模 块放入 进机 电一体化 教
、
虚 拟 仪 器 技 术
借助 Ｌ ａ ｂ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 作为试验 的开发工具， 在这种情 况 所谓 的虚拟仪器技术 ，就是借助高性能 的模 块化硬件 ， 再 学实验当中， 结合高效灵活 的软件完整各种测试 、 测量和 自动化 的应用 。记 之下， 学 生能够 了解 到如何 测量 热电偶、 电热调节器 、 应变传 感 住模 块化硬件 ， 能够提 供全方位 的系统集成 ， 而 高效 灵活 的软 器等各种传感器信号 ， 同时学生还 可 以在 实验过程 中了解如 何
特别是再加上计算机技术 的普及 ， 目前 的机 电一体化技术是将 的数据处理能 力 ， 设置数据 处理、 转换、 储存 的方 式 ， 并且将 结 机械与微 电子技术紧密结合在一起 的一 门技术 。因此 ， 该课程 果显示 出来。此 外， 其还能够提供更 多交互式 的测量工具和 更 例 如针对微软 Ｖｉ ｓ ｕ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ的 想要为我 国输送更多 的应用型人才 ， 就应 该在 日常的教学 中将 加 高层 次的系统管理软件 工具， ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｏ 等， 都能够满足 高性 能应用 的要求。而这个 理论与实践充分结合 ， 特 别是在实践方面。将虚拟仪器技术应 Ｍｅ
置控制模块 实现对位置 的跟踪控制 。 在这个机 电一体化教学实
从发展现状而言 ， 虚拟仪器技术 已经在 测试行业、 自动化 、 验中其实验 模块涉及 到控制 系统的 闭环控 制、 图像采集 、 图像 石 油钻探等领域 都有涉及 ， 因此将虚拟仪器技术应用进机 电一 识别 以及 Ｐ Ｄ矫正 。

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虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

虚拟仿真实验教学中心平台建设方案一、背景介绍虚拟仿真实验教学中心平台是一种基于虚拟现实技术的教学模式，它通过模拟真实场景、创建虚拟环境，使学生能够在虚拟世界中进行实验操作和学习。

该平台能够提供高质量、低成本的实验教学环境，为学生提供更多的机会与真实实验的接触，并能够在一定程度上弥补实验设备不足的问题。

二、建设目标1.提高实验教学的效果：虚拟仿真实验教学中心平台能够模拟真实实验的场景，提供更多的操作机会和实验环境的变化，从而提高学生的实验技能和学习效果。

2.降低实验教学的成本：虚拟仿真实验教学中心平台可以减少实验设备的购置和维护成本，提高实验室的利用率。

3.提高实验教学的安全性：通过虚拟仿真实验教学中心平台，可以避免一些危险性较高的实验操作，降低学生和教师的安全风险。

三、建设内容1.虚拟仿真实验室建设：建设多个虚拟实验室，涵盖各个学科的实验内容，每个实验室包括多个虚拟实验工作站和相关设备模型。

2.虚拟教学环境建设：在虚拟实验室中，搭建相应的教学环境，包括课程内容、教学资源、实验操作指南等，以方便学生进行学习和实验操作。

3.虚拟实验操作系统建设：建设虚拟实验操作系统，用于模拟真实实验操作、调节实验条件、记录实验数据等功能。

该操作系统应具备友好的用户界面和操作体验，便于学生使用。

4.虚拟实验数据分析与评价系统建设：建设虚拟实验数据分析与评价系统，用于对学生的实验数据进行分析和评价，提供学生的实验报告和评分等功能。

5.虚拟实验教师培训与支持：为教师提供虚拟实验教学的培训和支持，包括操作系统的使用、实验指导方案的制定以及实验教学技能的培养等。

四、建设流程1.确定需求：通过与教师和学生的讨论，确定虚拟仿真实验教学中心平台的功能需求和技术要求。

2.设计平台架构：设计虚拟仿真实验教学中心平台的系统架构和模块划分，确定各个功能模块的开发和集成方式。

3.开发平台功能：根据需求和架构设计，分别进行虚拟实验室、虚拟教学环境、虚拟实验操作系统、虚拟实验数据分析与评价系统的开发。

基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计

基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计

基于虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台设计作者：葛耀峥雷勇陶国良来源：《科教导刊》2013年第06期摘要基于NI CompactRIO 控制系统作为主控单元的虚拟仪器的气动控制综合实验教学平台是利用计算机技术、虚拟仪器技术和高性能的模块化硬件以及气动一体化技术，结合高效灵活的软件来完成各种机电信号测试、测量和自动控制应用的实验教学平台。

以满足控制工程实验教学目的。

关键词虚拟仪器气动控制 LabVIEW开发环境实验教学平台0 引言为了能新增机械电子工程专业本科高年级更高层次的研究性、创新性实验内容，使学生通过实践能理解到如何去研究和解决科研问题或工程问题，急需开发一批既包括虚拟仪器在智能化程序、计算机硬件和软件技术又具有机电与测控制技术一体的实验教学设备供学生实践使用。

不仅有利于创新能力的培养，而且对于本科生和研究生创新能力的提高或许是非常迫切需要的。

1 NI CompactRIO模块NI CompactRIO模块是一款工业级嵌入式测控系统，集成了嵌入式实时控制器、可编程硬件逻辑（FPGA）和可重配置的I/O 模块。

带有实时处理器和可重新配置FPGA功能，用于独立的分布式应用。

基于NI可重新配置I/O技术，适于超高性能和自定义应用。

NI CompactRIO 可编程控制模块实物图与基本原理框图如图1所示。

2 NI LabVIEW开发环境LabVIEW是一款图形化开发环境，对于要求苛刻的工业级及嵌入式应用具有灵活性和易用性等特点。

可以通过LABVIEW REAL-TIME模块创建程序，并在CompactRIO控制模块上实时地稳定运行。

也可以通过LABVIEW为CompactRIO模块快速创建HMI或用户界面，并在联网的PC或嵌入式触摸板上运行。

2.1 LabVIEW RT 开发环境LabVIEW RT 开发环境借助LabVIEW 图形化开发环境和硬件驱动包，可轻松访问硬件底层，快速构建嵌入式系统的软件原型。

基于虚拟仪器的《机械控制工程》实验平台开发

基于虚拟仪器的《机械控制工程》实验平台开发


平 台各 个 模 块 进 行 了 分析 设 计 ， 述 了《 械 控 制 工 程 》 程 主要 部 分 的 设 计 过 程． 平 台 已运 用 于 教学 实 践 ， 果 良好 ． 描 机 课 该 效
关 键词 ： Ｌ ｂ Ｅ ； 械 控 制 工 程 ； 学 实 验 平 台 ａ ＶＩ ｗ 机 教 中 图 分 类 号 ： ＴＰ ７ ． ２４４ 文 献 标 志码 ： Ａ Ｄ ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １７ —６ ０ ． ０ １ ０ ． １ ＯＩ１． ９ ９ ｊｉ ． ６ １ ９ ６ ２ １ ．４ ０ ６ ｓ
第 ２ 第 ４期 ２卷 ２１ ０ １年 ８月
中原 工 学 院学 报
Ｊ ０ＵＲＮＡＬ ０Ｆ Ｚ ＯＮＧＹＵＡＮ Ｈ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ ０Ｆ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｌ０ＧＹ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ４ １２ ．
Ａｕ ｇ．， ０１ ２ １
文 章 编 号 ：６ １ ６ ０ （０ １０ －０ ７ —０ １ ７ ～ ９ ６ ２ １ ）４ ０ ２ ３
１ 基于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 开发教 学课件 的研 究 ａＶ Ｅ
由于 Ｌ ｂ Ｅ 软 件 与 众 不 同 的 特 点 ， 基 于 ａ ＶＩ Ｗ 在
各章 节子 界 面层 ， 由章 节子 程序模 块 控制 实现 ； ３层 第
为页 面层 ， 由翻页 程序模 块 控制 实现 ． 内则是 并列 关 层
运算 中解 放 出来 ， 更 多 的 时 间去 明确 概 念 ； Ｌ ｂ 用 与 ａ—
ＶＩ ｗ 配套 的硬 件 资 源 使 获 取 实 际 对 象 的 实 时 数 据 Ｅ
变得非 常 轻松 ， 把课 堂 变成测 试 现场 ， 能得 到 真实 的分
析与 展示 ， 活跃 课 堂教 学． 目前 ，机 械控 制 工程 》 门课 程 课 后 实验 主要 应 《 这 用 Ｍａｌｂ进 行 分 析 ， 文 将 Ｌ ｂ Ｅ 引 入 《 械 控 ｔ ａ 本 ａ ＶＩ Ｗ 机 制 工 程 》 程 的教学 和 实验 ． 课
e-Labsim产品介绍

e-Labsim产品介绍

e-Labsim 仿真型实验平台简要介绍简述：武汉凌特电子技术有限公司 e-Labsim 仿真型实验平台是一套根据教学的需要，兼顾一般仿真型开放实验室优势，运用先进的虚拟仿真技术，将实际的硬件设备通过虚拟化，在PC 机上实现与硬件相同的功能及操作方式；在此基础上，利用软件上的优势，进行了灵活的扩展与二次开发，并集成多种虚拟仪器的综合的仿真型开放实验平台。

总而言之，e-Labsim 仿真型实验平台是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，独有的“仿真引擎”技术，同时应用了当今流行的CSDA 的网络架构及软件架构，实现实验室的创新开放。

一、产品图片注：实验连线界面注：虚拟示波器界面仿真软件界面管理系统界面二、产品架构e-Labsim仿真型实验平台当然也是一种虚拟的实验环境和平台，但其又不同于普通的“虚拟实验室”的概念，为了能做到实验室的开放以及让学生进行创新实践，在产品实现方面，我们主要采取了几个方面的思路和方案：1）建立真实完整的实验对象的数学模型，让学生在虚拟环境下感受到的是真实的实验环境；2）将实验对象按知识体系切割为一个个独立的模块，学生可以按照自己的意愿将各模块以不同的方式进行组合以搭建出不同的功能实体或系统；3）每一个模块的相关参数是可以按照学生的意愿来进行自由调节的；e-Labsim仿真型实验平台主要由六大部分构成，具体如下：1）模块级仿真子系统；2）创新实践子系统；3）教学管理子系统；4）实验子系统；5）虚拟仪器子系统；6）Matlab接口调用子系统；三、产品特色直观的用户界面e-Labsim仿真型实验平台能完整模拟硬件外观以及行为，真正将硬件实验设备的外观及功能全部融入仿真平台，融合通信专业的基础及专业课程，使整个操作界面就像一个完整的个人通信实验室。

所有实验模块和测试设备具有与实际硬件一样的使用感受，使用鼠标就可以轻松完成对模块及设备上的所有开关，旋钮及菜单的操作，操作界面和实验效果与实际设备完全一样。