目 录 目 录 特 等 奖 幻 影 显 示 系 统 3 一 等 奖 安 防 卫 士 6 车 联 网 演 示 系 统 10 星 载 降 水 雷 达 综 合 测 试 系 统 13 生 物 传 感 器 课 件 17 二 等 奖 铆 钉 机 器 视 觉 自 动 测 试 系 统 18 基 于 FTIR 的 L

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2 目 录 目 录 特 等 奖 幻 影 显 示 系 统 3 一 等 奖 安 防 卫 士 6 车 联 网 演 示 系 统 10 星 载 降 水 雷 达 综 合 测 试 系 统 13 生 物 传 感 器 课 件 17 二 等 奖 铆 钉 机 器 视 觉 自 动 测 试 系 统 18 基 于 FTIR 的 LABVIEW 多 点 触 控 交 互 平 台 21 基 于 NI CRIO 的 采 煤 机 控 制 与 监 测 系 统 25 基 于 NI-CompactRIO 的 大 跨 空 间 结 构 健 康 监 测 系 统 设 计 29 电 台 水 印 的 嵌 入 与 识 别 33 基 于 虚 拟 仪 器 的 混 合 动 力 汽 车 设 计 开 发 平 台 35 基 于 LabVIEW 的 数 字 通 信 系 统 仿 真 机 性 能 分 析 37 气 液 两 相 流 流 型 识 别 教 学 实 验 系 统 38 三 等 奖 基 于 加 速 度 传 感 器 的 多 功 能 手 势 感 应 控 制 器 39 基 于 LabVIEW 的 太 阳 能 板 自 动 追 踪 仪 42 基 于 LabVIEW 小 型 供 热 节 能 系 统 的 设 计 46 图 书 馆 节 能 监 控 系 统 51 1

3 目 录 校 园 服 务 机 器 人 54 烹 饪 机 器 人 57 跟 踪 声 源 摄 像 头 60 生 命 探 测 仪 64 ismartbeam 有 关 桥 梁 的 力 学 问 题 分 析 演 示 系 统 67 船 舶 运 动 可 视 化 仿 真 平 台 68 光 学 模 拟 69 优 秀 奖 基 于 LabVIEW 的 古 建 筑 木 结 构 缺 陷 监 测 系 统 70 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 的 超 声 骨 密 度 测 量 仪 74 简 易 实 物 三 维 弹 球 77 基 于 NI ELVIS 与 LabVIEW 的 机 器 视 觉 汽 车 预 警 系 统 的 设 计 81 基 于 Compact-RIO 的 移 动 机 器 人 平 台 85 基 于 互 联 网 的 远 程 康 复 训 练 系 统 89 基 于 NI Compact RIO 的 速 降 系 统 94 自 由 曲 面 测 量 97 基 于 LabVIEW 的 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 测 控 系 统 101 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 的 无 线 多 点 实 时 环 境 监 控 系 统 104 数 字 化 技 术 演 示 中 心 108 愤 怒 的 斜 抛 运 动 109 虚 拟 仪 器 教 学 辅 助 系 统 110 基 于 LabVIEW 的 自 动 控 制 原 理 实 验 系 统 111 2

4 特 等 奖 幻 影 显 示 系 统 队 伍 名 称 :bob 学 校 名 称 : 清 华 大 学 队 员 姓 名 : 许 默 涵 高 永 丰 高 原 杨 昊 张 前 指 导 老 师 : 邓 焱 作 品 功 能 简 介 : 针 对 裸 眼 3D 技 术 在 互 动 电 视 立 体 产 品 展 示 立 体 可 视 电 话 等 领 域 的 广 泛 商 业 应 用 前 景, 克 服 了 目 前 技 术 的 观 察 角 度 受 限 分 辨 率 低 和 价 格 昂 贵 等 不 足, 利 用 PXI 虚 拟 仪 器 技 术 的 图 像 采 集 运 动 控 制 和 信 号 处 理 的 综 合 技 术 优 势, 构 建 了 一 个 低 成 本 可 互 动 的 裸 眼 3D 显 示 系 统 模 型 具 体 包 括 以 下 功 能 : 1 虚 拟 立 体 模 型 的 360 度 悬 浮 立 体 显 示 ; 2 待 展 示 实 物 的 实 时 和 非 实 时 图 像 获 取 处 理 及 立 体 复 现 ; 3 利 用 手 势 进 行 立 体 模 型 的 旋 转 和 缩 放 控 制 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 基 于 PXI 的 图 像 采 集 处 理 和 运 动 控 制 为 核 心, 集 成 机 光 电 知 识 于 一 体, 是 一 个 良 好 的 多 学 科 知 识 展 示 平 台 ; 2. 基 于 虚 拟 仪 器 的 软 硬 件 优 势, 以 低 成 本 的 方 式 实 现 了 一 种 简 单 可 行 的 360 度 视 角 的 3D 景 深 显 示, 具 有 实 用 性 和 商 业 潜 力 ; 3. 提 供 了 立 体 模 型 输 入 非 实 时 的 高 清 图 像 采 集 和 实 时 快 速 图 像 采 集 三 种 展 示 素 材 的 获 取 方 式, 覆 盖 了 市 场 对 裸 眼 3D 技 术 的 3 个 层 次 的 需 求 4. 实 现 了 人 性 化 的 人 机 交 互 展 示 和 带 景 深 的 展 示, 优 于 目 前 同 类 的 裸 眼 3D 显 示 技 术 作 品 实 现 方 案 简 介 作 品 实 施 的 软 硬 件 架 构 图 如 图 1 所 示 该 图 可 以 描 述 为 三 横 三 纵 模 式, 横 向 表 示 了 该 作 品 功 能 模 块 的 三 个 部 分, 即 以 图 像 采 集 和 运 动 控 制 为 核 心 的 采 集 部 分 以 图 像 和 信 号 处 理 为 核 心 的 处 理 部 分 以 及 以 光 学 复 现 平 台 为 核 心 的 显 示 部 分 ; 纵 向 表 示 了 该 作 品 实 现 展 示 素 材 图 像 获 取 的 三 种 方 式 ( 立 体 模 型 输 入 非 实 时 的 高 清 图 像 采 集 和 实 时 快 速 图 像 采 集 ) 的 具 体 实 施 过 程 下 面 对 这 三 个 过 程 分 别 阐 述 : 3

5 特 等 奖 1. 立 体 模 型 输 入 对 虚 拟 物 体 进 行 3D 建 模, 读 取 其 四 个 视 图 的 信 息, 并 将 其 分 别 投 影 到 显 示 部 分 的 玻 璃 金 字 塔 结 构 上, 利 用 反 射 的 方 法 四 视 图 分 别 在 玻 璃 金 字 塔 结 构 成 虚 像, 进 行 立 体 显 示 ; 图 1 作 品 的 软 硬 件 架 构 图 2. 非 实 时 的 高 清 图 像 采 集 通 过 PXI 控 制 Smart camera 和 转 台 配 合 进 行 实 际 物 体 非 实 时 采 集, 利 用 条 码 识 别 建 立 ID 进 行 存 储 建 库, 再 次 刷 该 物 体 条 码 时, 调 用 库 中 图 片, 进 行 筛 选 组 合 等 处 理 后 投 影 在 光 学 结 构 上, 显 示 其 立 体 影 像 ; 3. 实 时 快 速 图 像 采 集 通 过 PXI 控 制 四 路 USB 摄 像 头 同 时 进 行 采 集, 将 采 集 后 的 图 像 合 成 并 投 影 在 光 学 结 构 中 进 行 立 体 显 示 ; 另 外, 在 进 行 虚 拟 物 体 和 非 实 时 显 示 时, 利 用 摄 像 头 采 集 人 手 势 图 片, 通 过 图 像 处 理 机 器 视 觉 的 方 法 判 断 手 位 置, 从 而 控 制 显 示 素 材 的 放 大 缩 小 以 及 旋 转, 实 现 人 机 互 动 裸 眼 3D 立 体 展 示 的 效 果 图 和 系 统 工 作 照 片 如 图 2 和 图 3 所 示 4

6 特 等 奖 虚 拟 地 月 系 显 示 实 物 采 集 显 示 图 2 效 果 图 系 统 工 作 照 片 专 家 点 评 : 本 作 品 针 对 裸 眼 3D 技 术 在 互 动 电 视 立 体 产 品 展 示 立 体 可 视 电 话 等 领 域 的 广 泛 商 业 应 用 前 景, 克 服 了 目 前 技 术 的 观 察 角 度 受 限 分 辨 率 低 和 价 格 昂 贵 等 不 足, 利 用 虚 拟 仪 器 技 术, 基 于 PXI 平 台 提 供 的 图 像 采 集 运 动 控 制 模 块, 构 建 了 一 个 集 机 光, 电 知 识 为 一 体, 低 成 本 可 互 动 的 裸 眼 3D 显 示 系 统 模 型, 极 具 实 用 性 以 及 商 业 潜 力, 并 且 正 在 申 请 专 利 5

7 一 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 安 防 卫 士 队 伍 名 称 : 天 使 之 翼 学 校 名 称 : 国 防 科 技 大 学 队 员 姓 名 : 张 熠 陈 强 陆 科 宇 王 一 杉 马 可 指 导 老 师 : 邢 克 飞 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 由 传 感 器 信 息 无 线 采 集 节 点 安 防 信 息 合 成 与 处 理 终 端 安 防 信 息 监 控 服 务 中 心 和 安 防 信 息 共 享 客 户 端 四 部 分 组 成, 完 成 对 10Km 半 径 范 围 内 温 度 湿 度 烟 雾 光 强 车 辆 震 动 状 态 和 外 界 入 侵 等 信 息 的 监 测 和 预 警, 实 现 采 集 数 据 的 显 示 处 理 建 立 数 据 库 生 成 office 报 表 等 功 能, 并 实 现 远 程 数 据 资 源 共 享 是 基 于 NI 技 术 的 安 防 网 络 系 统 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 基 于 NI 的 无 线 数 据 采 集 设 备 实 现 了 多 传 感 器 信 息 的 采 集 传 输, 构 建 了 10Km 半 径 范 围 内 的 广 布 式 的 无 线 采 集 网 络, 实 现 安 防 环 境 中 的 全 方 位 监 测 2. 结 合 虚 拟 仪 器 无 线 采 集 网 络 互 联 网, 成 功 实 现 了 安 防 工 作 的 统 一 化 管 理 集 成 化 监 控 和 网 络 化 延 伸, 突 显 了 虚 拟 仪 器 在 安 防 领 域 的 优 越 性 3. 采 用 传 感 器 信 息 无 线 采 集 节 点 -> 安 防 信 息 合 成 与 处 理 终 端 -> 安 防 信 息 监 控 服 务 中 心 -> 安 防 信 息 共 享 客 户 端 的 分 层 结 构 方 案, 监 控 内 容 便 于 扩 充 作 品 实 现 方 案 简 介 : 本 作 品 硬 件 平 台 包 括 3 个 数 据 采 集 卡 NI DAQ 个 无 线 基 站 AT5150 及 多 传 感 器 ; 软 件 平 台 利 用 LabVIEW 8.6 建 立 传 感 器 信 息 无 线 采 集 节 点 安 防 信 息 合 成 与 处 理 终 端 安 防 信 息 监 控 服 务 中 心 和 安 防 信 息 共 享 客 户 端 四 个 层 次, 实 现 对 安 防 环 境 中 数 据 的 采 集 传 输 处 理 显 示 及 网 络 的 共 享 互 联 6

8 一 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 1 硬 件 结 构 图 其 中 采 集 节 点 的 采 集 功 能 由 传 感 器 通 过 信 号 线 与 数 据 采 集 卡 NI DAQ 9205 相 连 实 现 DAQ 9205 与 AT5150 配 对 连 接, 成 为 采 集 发 送 端 ; 另 有 一 AT5150 和 PC 相 连, 成 为 采 集 接 收 端, 实 现 数 据 传 输 每 个 终 端 可 通 过 LabVIEW 的 DAQmx 并 行 采 集 8*32 路 信 号 利 用 生 产 者 / 消 费 者 模 式, 通 过 LabVIEW 的 信 号 处 理 函 数 控 件 完 成 对 数 据 的 分 析 处 理, 并 通 过 LabVIEW 的 显 示 控 件 完 成 采 集 端 与 服 务 中 心 的 监 控 界 面 利 用 LabSQL 访 问 Access 数 据 库 ; 利 用 Report Generation Toolkit for Microsoft Office, 生 成 office 报 表 7

9 一 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 2 软 件 结 构 图 图 3 系 统 功 能 图 8

10 一 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 4 系 统 工 作 图 通 过 TCP/IP 实 现 采 集 终 端 与 服 务 中 心 的 数 据 传 输 通 过 Web 发 布 实 现 客 户 端 对 服 务 中 心 的 远 程 访 问 专 家 点 评 : 本 作 品 通 过 多 传 感 器 模 / 数 信 号 的 统 一 化 采 集 处 理, 实 现 多 传 感 器 的 高 度 集 成, 协 同 工 作 与 管 理 节 点 信 号 的 网 络 共 享 与 监 控 与 互 联 网 技 术 结 合, 融 入 物 联 网 的 概 念, 将 虚 拟 仪 器 技 术 完 美 融 合, 初 步 构 建 网 络 化 分 布 式 仪 器 作 品 集 成 度 高 性 价 比 高 对 于 推 广 应 用 到 安 防 领 域 的 各 种 应 用 有 着 较 高 的 参 考 价 值 9

11 一 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 车 联 网 演 示 系 统 队 伍 名 称 :SibTiger 学 校 名 称 : 吉 林 大 学 队 员 姓 名 : 王 竣 段 立 飞 雷 典 娄 方 明 郭 章 勇 指 导 老 师 : 高 振 海 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 建 立 了 一 个 3m 10m 双 向 两 车 道 和 一 个 面 积 4m 5m 包 括 4 个 交 叉 路 口 ( 其 中 2 个 交 叉 口 有 红 绿 灯,2 个 交 叉 口 无 红 绿 灯 ) 两 纵 两 横 4 条 主 干 道 人 车 混 流 的 微 缩 道 路 环 境 道 路 环 境 中 包 括 7 辆 搭 载 NI Single-Board 的 模 型 小 车, 其 中 两 辆 为 NI 机 器 人 起 步 包 中 的 机 器 人 车,5 辆 为 我 们 自 主 组 装 的 模 型 车 模 型 车 集 成 了 摄 像 头 磁 敏 传 感 器 超 声 波 传 感 器 等 环 境 感 知 系 统 以 及 无 线 通 信 模 块, 应 用 磁 导 航 技 术 机 器 视 觉 技 术 无 线 通 信 技 术 自 动 控 制 等 技 术 在 道 路 上 实 现 自 主 行 驶 车 车 通 信 车 路 通 信 功 能, 搭 建 一 个 智 能 车 联 网 演 示 系 统, 并 基 于 车 联 网 信 息 实 现 了 车 车 协 调 控 制 车 路 协 调 控 制 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 采 用 微 缩 交 通 的 形 式 演 示 了 基 于 单 车 环 境 感 知 车 车 通 信 车 路 通 信 技 术 的 单 车 自 动 行 驶 车 车 协 调 控 制 车 路 协 调 控 制 的 车 联 网 系 统 通 过 该 系 统 可 实 现 实 际 交 通 环 境 中 复 杂 工 况 的 低 成 本 高 逼 真 度 模 拟 2. 在 交 通 环 境 中 采 用 了 NI Vision 模 块 模 拟 实 际 环 境 中 的 GPS 对 模 型 车 进 行 动 态 定 位 3. 在 模 型 车 上 基 于 NI SingleBoard 实 现 了 多 传 感 器 信 息 采 集 并 应 用 了 LabView 中 Digital Filter Design Advance Signal Process 模 块 实 现 了 信 号 的 实 时 处 理 4. 应 用 NI SingleBoard 以 及 LabView 中 的 Robotics PID Control FPGA 模 块 实 现 了 模 型 车 的 方 向 速 度 联 合 控 制 作 品 实 现 方 案 简 介 : 系 统 主 要 包 括 道 路 交 通 环 境 多 模 型 车 和 智 能 交 通 设 施 三 个 主 要 部 分, 如 图 1 所 示 10

12 吉 A-JLU863 一 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 3 智 能 交 通 设 施 2 模 型 车 Leader Vehicle 吉 AJLU001 Follower Vehicle V2V/V2I 1 道 路 交 通 环 境 Radar/Camera 图 1 车 联 网 演 示 系 统 (1) 道 路 交 通 环 境 : 交 通 环 境 主 要 为 模 型 车 提 供 一 个 类 似 现 实 生 活 的 交 通 环 境, 主 要 包 括 道 路 交 通 标 志 交 通 指 示 灯 ; 图 2 道 路 交 通 环 境 图 3 交 通 信 号 灯 (2) 多 模 型 车 : 采 用 多 辆 模 型 车 模 拟 实 际 交 通 环 境 中 的 车 辆 ; 11

13 一 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 其 中, 模 型 车 电 子 控 制 系 统 包 括 以 下 四 部 分, 如 图 4 所 示 : 1) 控 制 器, 采 用 NI SingleBoard 嵌 入 式 控 制 器 ; 2) 无 线 通 信 模 块, 用 于 与 周 围 车 辆 及 道 路 交 通 设 施 通 信 ; 3) 环 境 感 知 模 块, 包 括 摄 像 头 磁 敏 传 感 器 超 声 波 传 感 器 等 ; 4) 执 行 系 统, 包 括 驱 动 系 统 和 转 向 机 构 (3) 智 能 交 通 设 施 : 采 用 NI PXI 系 统 及 摄 像 头 作 为 微 缩 交 通 环 境 的 服 务 站, 主 要 负 责 实 时 识 别 模 型 车 位 置, 与 模 型 车 通 信 及 智 能 交 通 设 施 ( 如 数 字 红 绿 灯 等 ) 监 管 专 家 点 评 : 车 车 车 路 协 调 控 制 是 未 来 智 能 交 通 的 趋 势, 可 提 高 交 通 运 行 效 率, 驾 驶 舒 适 性 并 大 幅 降 低 交 通 事 故 率 车 联 网 演 示 系 统 使 得 这 些 概 念 从 理 论 转 变 为 了 现 实 该 系 统 集 成 了 多 种 传 感 器, 如 摄 像 头 磁 敏 传 感 器 超 声 波 传 感 器 等, 并 采 用 最 新 无 线 通 信 技 术 和 自 动 控 制 技 术 在 微 缩 的 城 市 道 路 模 型 上 实 现 了 自 主 开 发 的 智 能 小 车 在 道 路 上 自 主 行 驶 车 车 通 信 车 路 通 信 等 功 能 12

14 一 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 星 载 降 水 雷 达 综 合 测 试 系 统 队 伍 名 称 :TestOurselves 学 校 名 称 : 哈 尔 滨 工 业 大 学 队 员 姓 名 : 刘 通 朱 雨 王 玉 泽 指 导 老 师 : 付 宁 作 品 功 能 简 介 : 星 载 降 水 测 量 雷 达 作 为 气 象 预 测 中 的 核 心 仪 器, 是 我 国 新 一 代 气 象 卫 星 的 有 效 载 荷, 对 气 象 预 报 和 防 灾 减 灾 具 有 重 要 意 义 综 合 测 试 系 统 旨 在 为 星 载 降 水 雷 达 提 供 体 积 小 智 能 化 程 度 高 使 用 方 便 的 测 试 系 统 在 降 水 测 量 雷 达 的 研 制 过 程 中, 综 合 测 试 系 统 提 供 先 进 的 检 测 技 术 和 调 试 装 置, 检 测 雷 达 性 能 参 数, 保 证 其 雷 达 研 制 的 顺 利 进 行 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : a. 有 特 定 的 实 际 应 用 背 景, 并 兼 备 一 定 的 通 用 性 ; b. 采 用 前 沿 的 测 试 平 台 (PXIe), 具 有 扩 展 性 ; c. 系 统 具 备 大 容 量 实 时 高 速 等 应 用 特 点 ( 系 统 中 4 通 道 50M 采 集 +3T 容 量 的 高 速 磁 盘 阵 列 存 储 是 此 特 点 的 主 要 体 现 ); d. 灵 活 采 用 外 购 和 自 研 相 结 合 的 设 计 形 式 ;( 系 统 除 购 买 了 NI 机 箱 控 制 器 四 个 外 设 模 块 外, 还 包 含 两 块 自 研 板 卡 ); e. 良 好 的 人 机 交 互 界 面, 美 观 大 方 ; 作 品 实 现 方 案 简 介 : 13

15 一 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 星 载 降 水 雷 达 综 合 测 试 系 统 (NI PXIe 平 台 1075/1062Q) NI PXIe-8262 NI 8264 Controller NI PXIe 8264 CPCI 1553B Card CPCI multi-task Card 1553B 总 线 耦 合 器 4 路 422 数 据 接 收 低 频 信 号 监 测 供 电 组 合 NI PXIe-5422 Arbitrary Waveform Generator NI PXIe-5122 High Speed Digitizer NI PXIe-5122 High Speed Digitizer NI PXIe-8130 Embedded Controller 信 号 转 接 组 合 被 测 对 象 : 星 载 降 水 测 量 雷 达 硬 件 架 构 图 中 蓝 色 部 分 为 测 试 系 统 的 硬 件 设 备 采 用 PXIe 总 线 架 构 (NI PXIe 1075), 采 用 PXIe8130 嵌 入 式 控 制 器 此 外, 设 备 还 包 括 4 块 从 NI 公 司 购 买 的 PXIe 外 设 模 块 和 两 块 自 主 开 发 的 CPCI 功 能 模 块 这 些 模 块 主 要 完 成 高 速 数 据 采 集 和 存 储 高 速 信 号 模 拟 高 速 串 行 通 讯 1553B 总 线 通 讯 和 低 频 信 号 采 集 等 功 能 软 件 架 构 操 作 软 件 基 于 LabVIEW 开 发, 采 用 主 操 作 程 序 + 多 个 子 功 能 程 序 的 形 式 下 图 给 出 了 软 件 的 架 构, 图 中 左 半 部 分 为 主 程 序 流 程, 由 图 中 可 以 看 出 主 程 序 在 程 序 初 始 化 完 成 后 处 于 挂 起 状 态, 等 待 用 户 命 令 图 的 右 半 部 分 为 软 件 响 应 命 令 的 流 程 响 应 的 事 件 包 括 1553B 通 信 高 速 数 据 采 集 422 通 信 低 频 信 号 监 测 雷 达 回 波 信 号 输 出 重 新 初 始 化 内 定 标 状 态 和 相 控 阵 状 态 在 响 应 的 事 件 中,1553B 的 通 信 命 令 是 先 发 送 命 令 至 被 测 对 象 ( 降 水 雷 达 ), 然 后 接 收 应 答 数 据 进 行 校 验, 并 给 出 结 果 指 示 其 余 命 令 均 是 调 用 各 自 的 子 VI, 然 后 等 待 子 VI 运 行 结 束 14

16 一 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 主 程 序 流 程 启 动 等 待 用 户 事 件 主 程 序 响 应 事 件 流 程 1553B 通 信 接 口 检 查 响 应 用 户 事 件 降 水 雷 达 自 检 1553B 通 信 请 求 高 速 数 据 采 集 422 通 信 低 频 信 号 监 测 雷 达 回 波 信 号 输 出 重 新 进 行 初 始 化 内 定 标 状 态 相 控 阵 状 态 系 统 对 时 分 析 通 信 请 求 降 水 雷 达 初 始 化 设 置 挂 起 等 待 用 户 事 件 向 降 水 雷 达 发 送 命 令 并 等 待 应 答 接 收 应 答 数 据 调 用 对 应 子 VI 等 待 子 VI 执 行 完 毕 退 出 校 验 应 答 数 据 并 给 出 指 示 15

17 一 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 专 家 点 评 : 星 载 降 水 雷 达 作 为 气 象 预 测 中 的 核 心 仪 器, 是 我 国 新 一 代 气 象 卫 星 的 有 效 载 荷, 对 气 象 预 报 和 防 灾 减 灾 具 有 重 要 意 义 在 降 水 雷 达 的 研 制 过 程 中, 本 作 品 基 于 PXI 平 台 现 有 的 和 自 定 制 的 模 块 集 成 了 先 进 的 检 测 技 术 和 调 试 装 置, 能 够 精 确 地 检 测 出 雷 达 性 能 参 数, 保 证 了 雷 达 研 制 的 顺 利 进 行, 为 星 载 降 水 雷 达 提 供 了 体 积 小 智 能 化 程 度 高 便 携 的 测 试 系 统 16

18 一 等 奖 软 件 组 生 物 传 感 器 课 件 队 伍 名 称 :CJX 学 校 名 称 : 浙 江 大 学 队 员 姓 名 : 陈 必 超 指 导 老 师 : 沈 义 民 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 课 件 管 理 平 台 教 师 在 课 堂 教 学 中 往 往 需 要 通 过 多 种 方 式 进 行 内 容 的 讲 解 演 示, 同 时 课 程 内 容 知 识 点 繁 多 往 往 需 要 教 师 花 费 大 量 精 力 整 理 安 排 内 容 设 计 的 海 量 的 课 程 资 料 如 PPT, 图 片, 程 序 等 本 程 序 基 于 LabVIEW 开 放 式 平 台, 支 持 PPT,FLASH, 图 片,VI 等 多 种 格 式 文 件, 涵 盖 了 几 乎 所 有 课 程 教 学 辅 助 手 段, 丰 富 了 授 课 课 件 中 的 演 示 方 式 在 程 序 中 提 供 了 不 同 种 类 课 程 资 源 的 导 入, 分 类, 删 除, 保 存 等 管 理 公 功 能, 增 强 了 平 台 的 开 放 性 界 面 设 计 参 考 了 当 前 手 机 系 统 的 屏 幕 模 式, 任 务 栏 的 采 用 极 大 的 提 高 了 软 件 的 操 控 性 ; 灵 活 应 用 LabVIEW 控 件 自 定 义 特 性, 控 件 的 动 画 显 示 提 供 了 良 好 的 人 机 交 互 体 验 软 件 界 面 : 17

19 一 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 铆 钉 机 器 视 觉 自 动 测 试 系 统 队 伍 名 称 : 交 大 LV 视 觉 小 组 学 校 名 称 : 上 海 交 通 大 学 队 员 姓 名 : 程 帅 马 鑫 晟 包 涌 金 任 宏 达 指 导 老 师 : 陈 德 荣 作 品 功 能 简 介 : 通 过 NI LabVIEW 及 其 附 带 机 器 视 觉 工 具 包 并 结 合 NI 数 据 采 集 卡 控 制 实 现 铆 钉 等 产 品 的 自 动 化 检 测 本 系 统 经 多 次 验 证 可 以 满 足 大 批 量 高 精 度 高 效 率 的 要 求 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 充 分 使 用 NI 6259BNC 数 据 采 集 卡 功 能, 实 现 了 模 拟 量 数 字 量 和 脉 冲 序 列 的 输 入 和 输 出 ; 2 使 用 照 相 机 对 产 品 拍 照, 配 合 NI 机 器 视 觉 工 具 包 完 成 后 续 的 图 像 处 理 工 作 处 理 高 效 快 捷 精 准, 完 全 能 达 到 测 试 要 求 ; 3 设 备 运 行 自 动 化 程 度 高, 运 行 稳 定, 维 护 方 便 4 程 序 的 扩 展 性 强, 可 设 置 检 测 不 同 材 料 与 规 格 的 铆 钉 5 检 测 误 差 控 制 在 ±0.05mm 铆 钉 处 理 速 度 可 调 且 不 影 响 高 质 量 检 测 系 统 有 完 善 的 数 据 报 表, 数 据 库 实 时 存 储 数 据 作 品 实 现 方 案 简 介 : 振 动 盘 振 动 使 铆 钉 向 轨 道 移 动, 铆 钉 进 入 转 盘, 光 电 传 感 器 检 测 铆 钉 的 位 置, 用 照 相 机 采 集 图 像, 传 入 LabVIEW 视 觉 判 断 程 序, 等 铆 钉 转 到 固 定 位 置 通 过 控 制 气 泵 吹 气 将 不 合 格 铆 钉 吹 入 废 料 盒 而 合 格 的 铆 钉 进 入 另 一 个 收 集 箱 起 到 分 离 的 作 用 18

20 一 二 等 等 奖 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 相 机 图 像 信 息 工 控 机 (PC) 振 动 盘 USB 连 接 铆 钉 检 测 传 感 器 数 字 信 号 NIUSB 数 字 信 号 气 泵 控 制 阀 PWM 波 模 拟 信 号 控 制 拍 照 步 进 电 动 机 图 1 19

21 一 二 等 等 奖 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 2 专 家 点 评 : 本 作 品 通 过 使 用 虚 拟 仪 器 技 术 将 机 器 视 觉, 运 动 控 制 与 生 产 线 测 试 完 美 结 合 通 过 LabVIEW 进 行 高 效 图 像 分 析 并 结 合 DAQ 数 据 采 集 卡 控 制 实 现 铆 钉 等 产 品 的 自 动 化 检 测 本 系 统 经 多 次 验 证 可 以 满 足 大 批 量 高 精 度 高 效 率 的 要 求 可 以 被 借 鉴 和 应 用 于 高 标 准, 严 要 求 的 各 种 生 产 线 测 试 系 统 中 20

22 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 FTIR 的 LABVIEW 多 点 触 控 交 互 平 台 队 伍 名 称 : 交 大 LV 视 觉 小 组 学 校 名 称 :instruboy 队 员 姓 名 : 刘 弘 逸 李 耀 磊 庞 成 指 导 老 师 : 况 迎 辉 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 为 一 套 多 点 触 控 人 机 交 互 平 台 具 体 功 能 通 过 LABVIEW 软 件 与 摄 像 头, 投 影 仪 配 合 实 现 本 平 台 可 实 现 理 论 上 无 数 多 点 的 触 控 操 作, 应 用 我 们 根 据 LABVIEW 开 发 的 软 件, 可 实 现 人 机 交 互 白 板, 简 易 图 像 处 理 等 功 能 本 平 台 具 有 极 强 的 可 扩 展 性, 基 于 本 平 台 与 LABVIEW 软 件 可 开 发 出 各 种 触 摸 软 件 应 用, 也 可 根 据 本 平 台 为 原 型 制 作 低 成 本 大 屏 幕 触 摸 屏 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 本 平 台 软 件 部 分 使 用 LABVIEW 设 计, 具 有 程 序 简 单 易 懂, 易 于 非 专 业 人 士 修 改 的 特 点 2 本 平 台 具 有 很 强 的 可 扩 展 性, 具 有 LABVIEW 基 础 知 识 的 用 户 便 可 根 据 LABVIEW 软 件 和 本 平 台 开 发 出 各 种 有 趣 的 触 摸 控 制 软 件 应 用 3 本 平 台 硬 件 设 计 使 用 纯 光 学 触 摸 原 理, 受 环 境 影 响 小, 稳 定 度 高, 精 度 高, 避 免 了 传 统 电 学 原 理 触 摸 屏 需 要 精 确 电 伺 服 且 不 稳 定 的 缺 点 4 本 平 台 设 计 具 有 原 理 简 单, 易 于 制 作, 成 本 低 廉, 可 低 价 简 单 的 实 现 大 面 积 触 摸 屏 的 特 色 作 品 实 现 方 案 简 介 : 本 作 品 为 人 机 交 互 触 摸 屏 基 本 实 现 方 法 及 流 程 为 : 在 厚 度 大 于 8mm 的 亚 克 力 玻 璃 板 内 部 ( 该 板 四 周 装 有 一 定 数 量 的 LED 红 外 灯 ), 由 于 FTIR 现 象, 光 线 会 在 亚 克 力 玻 璃 板 内 不 断 全 反 射, 不 会 从 亚 克 力 玻 璃 板 面 射 出, 当 手 指 碰 到 亚 克 力 玻 璃 板 表 面 时, 全 内 反 射 被 破 坏, 在 手 指 下 方 将 散 射 出 红 外 光, 在 其 下 方 通 过 摄 像 头 拍 摄 ( 摄 像 头 加 装 了 红 外 滤 光 片 ), 传 入 PC 机, 通 过 LabVIEW 软 件 进 行 图 像 处 理, 计 算 出 触 摸 坐 标 点, 进 而 形 成 电 子 白 板 软 件 和 图 片 处 理 软 件 的 输 入 控 制 由 此 通 过 手 指 触 摸 亚 克 力 板 可 以 实 现 在 电 子 白 板 程 序 和 图 片 处 理 程 序 中 白 板 写 字 和 控 制 图 片 操 作 硬 件 部 分 : 利 用 亚 克 力 玻 璃 板 的 FTIR 原 理, 配 合 红 外 灯, 投 影 仪, 摄 像 头, 个 人 电 脑 实 现 具 体 见 硬 件 原 理 图 软 件 部 分 : 利 用 LabVIEW 视 觉 与 运 动 模 块 的 相 关 Vision 函 数 实 现 图 像 的 采 集 及 处 理 具 体 详 见 软 件 流 程 图 21

23 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 触 摸 屏 原 理 图 见 图 1 2. 红 外 LED 8. 手 指 3. 亚 克 力 板 9. 红 外 光 10. 挡 板 图 1. 触 摸 屏 原 理 图 硬 件 原 理 图 见 图 2 22

24 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 1. 兼 容 层,2. 红 外 LED 灯,3. 亚 克 力 玻 璃,4. 个 人 计 算 机,5. 加 装 了 红 外 波 段 滤 光 片 的 摄 像 头,6.USB 摄 像 头 与 个 人 计 算 机 的 接 口,7. 投 影 仪 图 2 硬 件 示 意 原 理 图 ( 实 际 投 影 仪 位 置 为 屏 幕 下 面 ) 软 件 流 程 图 见 图 3 23

25 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 3 软 件 流 程 图 专 家 点 评 : 本 作 品 将 虚 拟 仪 器 技 术 与 多 点 触 控 应 用 完 美 结 合 使 用 LabVIEW 的 图 像 处 理 功 能 可 以 达 到 理 论 上 无 限 多 点 的 识 别, 并 可 实 现 触 控 屏 对 于 软 件 应 用 程 序 的 多 点 触 摸 控 制, 并 且 本 作 品 具 有 原 理 简 单, 易 于 制 作, 成 本 低 廉, 识 别 精 度 高, 可 实 现 较 大 的 触 摸 面 积, 高 性 价 比 等 特 色 本 设 计 依 托 虚 拟 仪 器 技 术 可 以 用 于 日 常 教 学, 大 型 展 会, 重 要 会 议, 图 像 绘 制, 图 像 处 理 等 应 用 场 合, 具 有 极 高 的 商 用 价 值 24

26 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 基 于 NI CRIO 的 采 煤 机 控 制 与 监 测 系 统 队 伍 名 称 : 中 国 矿 业 大 学 机 电 一 队 学 校 名 称 : 中 国 矿 业 大 学 队 员 姓 名 : 刘 寿 宝 杨 海 陈 友 群 马 立 静 朱 艳 君 指 导 老 师 : 冯 雪 君 作 品 功 能 简 介 : 采 煤 机 是 实 现 煤 矿 生 产 机 械 化 和 现 代 化 的 重 要 设 备 之 一, 本 课 题 构 建 了 一 个 基 于 CRIO 嵌 入 式 平 台 的 采 煤 机 状 态 监 测 实 时 控 制 及 故 障 诊 断 的 综 合 系 统, 主 要 实 现 如 下 功 能 : 1. 实 时 控 制 与 状 态 监 测 : 对 采 煤 机 进 行 实 时 控 制 以 及 主 要 参 数 的 监 测, 实 现 阈 值 报 警 并 停 机 ; 2. 故 障 诊 断 : 通 过 时 域 倒 频 谱 和 功 率 谱 分 析 采 煤 机 出 厂 前 和 井 下 空 载 运 行 时 的 振 动 信 号, 定 位 采 煤 机 的 故 障 信 息 ; 数 据 库 : 对 采 煤 机 的 监 测 参 数 及 故 障 信 息 进 行 实 时 存 储, 方 便 技 术 人 员 分 析 采 煤 机 运 行 状 况 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 创 新 点 : 1. 通 过 嵌 入 式 模 块 控 制 变 频 器, 实 现 对 采 煤 机 牵 引 电 机 速 度 调 节 以 及 往 返 运 动 截 割 电 机 运 行 降 尘 喷 水 和 摇 臂 升 降 综 合 控 制, 完 全 可 以 替 代 原 有 传 统 的 PLC ARM 等 多 种 控 制 模 块 和 软 件, 一 体 化 程 度 高 2. 通 过 嵌 入 式 模 块 以 及 labview 开 发 平 台, 对 进 水 量 防 爆 电 阻 减 速 器 油 温 变 频 器 等 各 项 参 数 实 时 监 控, 保 证 系 统 安 全 可 靠 的 运 行 3. 通 过 嵌 入 式 模 块 以 及 labview 开 发 平 台 的 丰 富 库 函 数, 结 合 中 国 矿 业 大 学 在 采 煤 机 故 障 诊 断 方 面 的 经 验, 实 现 了 出 厂 前 在 线 评 估 和 大 型 井 下 设 备 故 障 后 的 及 时 诊 断 4. 实 时 的 数 据 存 储, 可 通 过 历 史 查 询, 查 询 故 障 信 息, 方 便 技 术 人 员 对 系 统 运 行 状 态 进 行 分 析 25

27 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 优 越 性 : 1. CRIO 与 PLC ARM 等 相 比 具 有 开 发 方 便, 快 捷, 可 针 对 不 同 工 况 以 及 机 器 型 号 快 速 修 正 调 整 程 序 ; 2. CRIO 一 体 化 程 度 高 体 积 小 简 单 可 靠, 适 合 煤 矿 井 下 恶 劣 的 环 境 ; 3. 增 加 故 障 诊 断 和 数 据 库 查 询 功 能, 进 一 步 保 证 采 煤 机 安 全 高 效 CRIO 一 体 化 程 度 高 体 积 小 简 单 可 靠, 适 合 煤 矿 井 下 恶 劣 的 环 境 增 加 故 障 诊 断 和 数 据 库 查 询 功 能, 进 一 步 保 证 采 煤 机 安 全 高 效 作 品 实 现 方 案 简 介 : 状 态 监 测 : 实 时 采 集 采 煤 机 各 种 监 测 参 数 并 实 时 显 示, 利 用 共 享 变 量 传 入 上 位 机 并 实 现 阈 值 报 警 及 停 车 实 时 控 制 : 嵌 入 式 平 台 输 出 速 度 控 制 信 号 并 输 入 变 频 器 中, 实 现 电 动 机 的 加 减 速 正 反 转 控 制 ; 当 采 煤 机 驶 到 行 程 开 关 处, 控 制 系 统 产 生 正 反 转 控 制 信 号 并 输 入 变 频 器, 改 变 电 机 运 行 方 向, 实 现 采 煤 机 的 往 复 运 动 当 系 统 发 生 故 障, 采 煤 机 紧 急 停 机, 实 现 采 煤 机 监 测 系 统 与 控 制 系 统 的 一 体 化 故 障 诊 断 : 首 先 对 振 动 信 号 进 行 滤 波, 然 后 使 用 时 域 分 析 倒 频 谱 分 析 及 功 率 谱 分 析 分 别 对 信 号 进 行 时 域 分 析 频 域 分 析, 当 峰 值 频 率 在 电 机 齿 轮 和 轴 承 特 征 频 率 的 10% 裕 度 内, 则 可 判 断 出 故 障 的 基 本 类 型 数 据 库 : 包 括 存 储 和 查 询 两 部 分, 查 询 程 序 中, 采 用 事 件 结 构 进 行 编 程, 当 执 行 查 询 按 钮 按 下 执 行 执 行 查 询 事 件 存 储 程 序 中, 可 选 择 参 数 保 存 种 类 及 保 存 时 间 并 存 入 access 数 据 库 振 动 信 号 摇 臂 油 温 牵 引 载 荷 采 煤 机 截 割 部 载 荷 油 液 温 度 牵 引 电 机 温 度 牵 引 电 机 电 流 防 爆 电 阻 变 频 控 制 信 号 Ni AI (14ch) 接 口 监 控 界 面 Pc 接 口 故 障 诊 断 上 位 机 数 据 库 主 机 截 割 电 机 控 制 信 号 牵 引 电 机 Digital I/O 电 源 降 尘 器 26

28 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 系 统 硬 件 架 构 图 监 控 模 块 状 态 监 测 实 时 控 制 用 户 登 陆 系 统 采 煤 机 主 界 面 故 障 诊 断 模 块 时 域 分 析 倒 频 谱 分 析 功 率 谱 分 析 数 据 库 模 块 数 据 存 储 参 数 查 询 系 统 软 件 架 构 图 登 陆 界 面 用 户 权 限 管 理 实 时 控 制 Compact RIO 上 位 机 状 态 监 测 数 据 库 管 理 故 障 诊 断 数 据 库 功 能 示 意 图 27

29 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 系 统 工 作 图 片 专 家 点 评 : 本 作 品 是 一 套 采 煤 机 出 厂 前 和 井 下 空 载 运 行 时 的 全 面 故 障 诊 断 系 统, 定 位 采 煤 机 的 故 障 信 息 基 于 NI 嵌 入 式 平 台, 改 变 了 传 统 的 采 煤 机 监 测 系 统 控 制 系 统 故 障 诊 断 系 统 分 离 的 缺 点, 首 次 实 现 了 利 用 同 一 套 系 统 对 采 煤 机 各 部 件 综 合 控 制 实 时 报 警 运 动 状 态 动 画 演 示 故 障 诊 断 利 用 中 国 矿 业 大 学 在 采 煤 机 故 障 诊 断 方 面 的 经 验, 结 合 时 域 分 析 倒 频 谱 分 析 和 包 络 功 率 谱 分 析 方 法 以 及 温 度 监 测, 实 现 对 采 煤 机 故 障 的 智 能 诊 断, 能 够 快 速 的 判 断 出 故 障 位 置, 大 大 简 化 了 设 备 和 工 作 流 程, 提 高 了 工 作 效 率, 减 小 生 产 成 本 28

30 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 基 于 NI-CompactRIO 的 大 跨 空 间 结 构 健 康 监 测 系 统 设 计 队 伍 名 称 : 大 工 抗 震 学 校 名 称 : 大 连 理 工 大 学 队 员 姓 名 : 刘 倩 杨 礼 东 贾 子 光 指 导 老 师 : 任 亮 作 品 功 能 简 介 : 针 对 大 跨 空 间 结 构 健 康 监 测 系 统 的 功 能 和 要 求 为 本 系 统 设 计 了 多 信 号 实 时 同 步 采 集 功 能 传 感 器 切 换 显 示 功 能 多 方 式 数 据 自 动 存 储 功 能 自 动 生 成 发 送 报 表 功 能 多 途 径 自 动 报 警 功 能 以 及 三 维 模 型 动 态 显 示 功 能 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 一 创 新 点 以 实 际 项 目 需 求 及 软 件 功 能 为 出 发 点, 参 考 既 有 监 测 系 统 基 本 功 能, 增 加 了 多 信 号 实 时 同 步 采 集 多 方 式 数 据 自 动 存 储 自 动 生 成 发 送 报 表 多 途 径 自 动 报 警 及 三 维 模 型 动 态 显 示 等 一 系 列 创 新 点, 系 统 功 能 更 加 全 面 完 善 二 优 越 性 相 对 于 传 统 的 监 测 系 统, 基 于 NI CompactRIO 平 台 的 该 监 测 系 统 具 有 应 用 前 景 广 阔 系 统 运 行 稳 定 状 态 机 架 构 合 理 可 移 植 性 强 逻 辑 控 件 组 合 合 理 自 动 化 程 度 高 等 优 越 性 作 品 实 现 方 案 简 介 : 1 LabVIEW FPGA 利 用 LabVIEW FPGA 完 成 底 层 传 感 器 数 模 转 换 信 号 转 换 信 号 采 集 等 硬 件 基 础 功 能 FPGA 程 序 框 图 如 图 1 所 示 29

31 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 一 2 LabVIEW Real-Time 利 用 LabVIEW Real-Time 实 时 控 制 器 将 FPGA 采 集 到 的 信 号 实 时 地 发 送 至 PC 上 位 机 程 序, 该 系 统 利 用 TCP/IP 协 议 与 PC 上 位 机 进 行 通 信, 后 期 数 据 处 理 由 PC 上 位 机 完 成 Real-Time 程 序 框 图 如 图 2 所 示 图 二 30

32 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 3 LabVIEW Host 该 系 统 实 现 的 功 能 大 部 分 由 上 位 机 程 序 完 成 构 建 上 位 机 程 序 的 核 心 思 想 是 采 用 状 态 机 架 构, 在 程 序 运 行 时, 循 环 每 迭 代 一 次, 循 环 结 构 就 从 任 务 队 列 中 取 出 一 个 任 务, 然 后 由 条 件 结 构 根 据 该 任 务 的 名 称 选 择 并 进 入 相 应 的 分 支, 执 行 该 任 务 使 用 状 态 机 结 构, 程 序 运 行 更 加 高 效, 当 软 件 功 能 改 变 时, 不 需 要 修 改 程 序 框 架, 在 局 部 做 部 分 修 改 就 可 以 满 足 要 求, 程 序 可 移 植 性 强 上 位 机 程 序 框 图 如 图 3 所 示, 系 统 工 作 照 如 图 4 所 示 图 三 31

33 二 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 四 专 家 点 评 : 本 作 品 主 要 基 于 NI-CompactRIO 开 发 了 大 跨 空 间 结 构 健 康 监 测 系 统, 其 创 新 点 在 于 将 单 一 的 监 测 目 标 变 量 ( 位 移 倾 角 加 速 度 ) 融 合 到 具 有 集 成 功 能 的 数 据 采 集 系 统 中, 实 现 多 信 号 的 实 时 同 步 采 集, 以 实 时 显 示 存 储 分 析 随 时 调 用 目 标 变 量, 评 估 结 构 健 康 状 态, 结 构 安 全 预 警, 判 定 损 伤 位 置, 同 时 提 供 原 始 监 测 数 据 该 监 测 系 统 主 要 针 对 大 连 市 新 体 育 中 心 体 育 馆 健 康 监 测 项 目 而 设 计, 随 着 主 体 结 构 的 竣 工, 该 系 统 将 正 式 投 入 使 用 随 着 越 来 越 多 的 重 要 结 构 需 要 进 行 健 康 监 测, 本 系 统 应 用 前 景 十 分 广 阔 32

34 二 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 电 台 水 印 的 嵌 入 与 识 别 队 伍 名 称 : 麦 利 叶 学 校 名 称 : 北 京 邮 电 大 学 队 员 姓 名 : 李 宇 琛 徐 立 人 李 俊 倪 郑 威 指 导 老 师 : 刘 奕 彤 杨 鸿 文 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 是 一 种 通 用 的 防 止 无 线 欺 骗 的 鉴 别 无 线 电 台 真 伪 的 技 术, 使 用 PN 码 序 列 对 振 荡 器 产 生 的 载 波 进 行 调 制, 为 振 荡 器 加 入 水 印 信 息 这 种 水 印 添 加 方 式 对 既 有 电 台 没 有 其 他 的 介 入, 不 影 响 电 台 的 正 常 发 射 和 接 收, 不 需 要 了 解 也 不 会 改 变 已 有 的 无 线 电 台 的 其 他 内 部 构 成 及 信 号 方 式, 不 影 响 电 台 上 承 载 信 息 的 质 量 本 作 品 通 过 实 验 数 据 进 行 了 验 证 由 于 其 通 用 性, 该 方 法 能 够 在 无 线 通 信 技 术 上 广 泛 推 广 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 这 种 电 台 水 印 的 嵌 入 与 识 别 方 式 无 需 针 对 不 同 的 传 送 内 容 与 传 送 形 式 作 调 整, 对 于 所 有 通 信 系 统 传 送 的 信 息 能 够 使 用 统 一 的 添 加 水 印 的 方 式 这 与 一 般 情 况 下 专 门 的 图 片 水 印 和 文 字 水 印 的 方 式 相 比, 是 一 个 巨 大 的 突 破 2. 这 种 电 台 水 印 的 嵌 入 与 识 别 方 式 对 于 电 台 的 所 使 用 的 发 送 技 术 和 接 收 技 术 是 透 明 的, 只 需 要 在 原 有 设 备 的 基 础 上 添 加 一 个 专 有 的 调 制 器 和 解 调 器 即 可, 无 需 改 变 原 有 设 备 3. 水 印 的 改 变 方 式 及 其 简 单, 仅 需 要 改 变 PN 种 子, 便 可 以 生 成 不 同 的 PN 码 序 列 作 品 实 现 方 案 简 介 : 在 物 理 上 有 在 本 地 振 荡 器 的 输 出 端 插 入 一 个 独 立 的 装 置, 对 振 荡 源 产 生 一 个 附 加 的 相 位 调 制, 为 振 荡 器 输 出 的 载 波 插 入 水 印, 即 添 加 了 一 个 标 示 电 台 身 份 的 ID 水 印 添 加 方 式 如 下 :PN 码 种 子 通 过 PN 发 生 器 产 生 一 组 PN 码,PN 码 经 过 相 位 计 算 后 在 IQ 调 制 器 中 对 振 荡 源 进 行 调 制 在 接 收 端 进 行 载 波 提 取 之 后, 对 载 频 进 行 解 调, 提 取 出 PN 码 水 印 信 息 在 实 际 应 用 中, 可 在 发 射 端 随 时 更 换 水 印 PN 码, 防 止 该 电 台 的 水 印 被 获 取 并 被 企 图 伪 造, 以 保 证 电 台 的 安 全 33

35 二 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 专 家 点 评 : 本 作 品 提 供 了 一 种 防 止 无 线 欺 骗 的 鉴 别 无 线 电 台 真 伪 的 全 新 技 术, 首 创 地 使 用 PN 码 序 列 对 振 荡 器 产 生 的 载 波 进 行 调 制, 为 振 荡 器 加 入 水 印 信 息 这 种 水 印 添 加 方 式 对 既 有 电 台 没 有 其 他 的 介 入, 不 影 响 电 台 信 号 的 收 发 质 量, 更 无 需 改 变 已 有 无 线 电 台 的 其 他 内 部 构 成 由 于 易 于 实 现, 可 作 为 一 种 通 用 的 加 密 手 段, 广 泛 地 使 用 在 各 类 无 线 通 信 系 统 中, 极 具 实 用 性 以 及 商 业 潜 力, 并 且 正 在 申 请 专 利 34

36 二 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 基 于 虚 拟 仪 器 的 混 合 动 力 汽 车 设 计 开 发 平 台 队 伍 名 称 :Green Road 学 校 名 称 : 清 华 大 学 队 员 姓 名 : 叶 晓 王 好 端 张 妍 懿 陈 明 洁 指 导 老 师 : 金 振 华 作 品 功 能 简 介 : 利 用 LabVIEW 开 发 了 混 合 动 力 汽 车 的 整 车 模 型 和 控 制 器 模 型 利 用 NI-Control Design&Simulation 和 NI-Realtime 模 块, 搭 建 了 一 套 集 离 线 仿 真 硬 件 在 环 测 试 台 架 测 试 和 实 车 试 验 等 功 能 的 控 制 器 开 发 验 证 平 台, 开 发 并 验 证 了 混 合 动 力 汽 车 的 基 于 规 则 的 控 制 策 略 和 实 时 优 化 控 制 策 略 实 现 了 基 于 虚 拟 仪 器 的 新 能 源 动 力 汽 车 的 开 发 手 段 示 例 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 采 用 LabVIEW 工 具, 为 混 合 动 力 汽 车 整 车 的 开 发 提 供 了 具 有 离 线 仿 真, 实 时 仿 真, 台 架 试 验 和 整 车 试 验 功 能 的 开 发 平 台 统 一 的 平 台, 方 便 模 型 通 用, 数 据 处 理 2. 基 于 通 用 硬 件 和 LabVIEW 平 台 的 开 发 平 台 和 传 统 专 用 工 具 相 比, 具 有 配 置 灵 活, 修 改 方 便, 价 格 低 廉, 可 裁 剪 性 好 等 优 点, 为 新 能 源 汽 车 控 制 器 的 开 发 提 供 了 一 条 绿 色 之 路 (Green Road) 3. 利 用 LabVIEW 实 现 了 混 合 动 力 汽 车 的 控 制 策 略, 经 过 实 车 和 台 架 验 证, 在 城 市 工 况 下 可 以 实 现 22~30% 的 节 油 率 4. 基 于 LabVIEW, 编 写 了 动 态 测 功 机 的 控 制 器 程 序 和 上 位 机 监 控 程 序 为 混 合 动 力 系 统 的 开 发 提 供 了 有 力 的 工 具 作 品 实 现 方 案 简 介 : 35

37 二 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 快 速 原 型 控 制 器 用 于 实 际 混 合 动 力 系 统 台 架 测 试 实 际 控 制 器 硬 件 在 环 测 试 离 线 仿 真 环 境 CAN IO CAN Hybrid Controller IO CAN HIL 仿 真 器 台 架 测 试 环 境 RCP 控 制 器 IO TCP Link Host Computer TCP Link 如 上 图 所 示 的 基 于 LabVIEW 的 混 合 动 力 系 统 开 发 平 台 利 用 虚 拟 仪 器 技 术 搭 建 了 集 离 线 仿 真 平 台 实 时 仿 真 平 台 采 用 快 速 原 型 控 制 器 的 台 架 试 验 和 测 控 系 统 为 一 体 的 平 台 针 对 混 合 动 力 系 统 测 试 和 加 载 模 拟 的 需 求, 设 计 了 基 于 LabVIEW-RT 的 测 控 系 统, 可 以 方 便 地 进 行 发 动 机 电 机 标 定, 变 速 箱 等 部 件 的 试 验, 并 可 以 同 步 记 录 实 时 参 数, 满 足 混 合 动 力 系 统 的 试 验 需 求 利 用 该 平 台, 在 NI-Simulation 模 块 下 搭 建 了 系 统 的 仿 真 模 型, 实 现 了 离 线 仿 真 和 实 时 硬 件 在 环 仿 真 验 证 并 开 发 了 混 合 动 力 汽 车 的 控 制 策 略, 并 进 一 步 用 台 架 试 验 和 实 车 试 验 验 证 了 控 制 策 略 实 车 试 验 表 明, 开 发 的 控 制 策 略 表 现 出 较 好 的 节 油 性 能 该 平 台 可 以 很 好 地 满 足 混 合 动 力 系 统 开 发 的 需 求, 采 用 统 一 的 平 台, 代 码 通 用 和 移 植 性 能 好, 比 起 采 用 专 用 快 速 原 型 系 统 和 专 用 控 制 器, 可 以 节 省 成 本, 并 且 有 较 强 的 可 定 制 性 专 家 点 评 : 本 作 品 将 虚 拟 仪 器 技 术 引 入 新 能 源 动 力 汽 车 的 开 发 过 程 中, 基 于 PXI 平 台 搭 建 了 一 套 集 离 线 仿 真 硬 件 在 环 测 试 台 架 测 试 和 实 车 试 验 等 功 能 为 一 体 的 控 制 器 开 发 验 证 平 台, 开 发 并 验 证 了 混 合 动 力 汽 车 的 基 于 规 则 的 控 制 策 略 和 实 时 优 化 控 制 策 略 本 作 品 和 传 统 专 用 工 具 相 比, 具 有 配 置 灵 活, 修 改 方 便, 价 格 低 廉, 可 裁 剪 性 好 等 优 点, 为 新 能 源 汽 车 控 制 器 的 开 发 提 供 了 一 条 绿 色 之 路 36

38 二 等 奖 软 件 组 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 基 于 LabVIEW 的 数 字 通 信 系 统 仿 真 机 性 能 分 析 队 伍 名 称 : 南 邮 奋 进 队 学 校 名 称 : 南 京 邮 电 大 学 队 员 姓 名 : 符 张 杰 指 导 老 师 : 戎 舟 虚 拟 的 数 字 通 信 平 台 在 日 常 的 通 信 原 理 教 学 中, 对 于 信 号 的 通 信 过 程 只 是 建 立 在 枯 燥 的 数 学 模 型 中, 学 生 很 难 直 观 的 感 受 到 信 号 完 整 的 传 输 流 程 本 程 序 通 过 LabVIEW 强 大 的 可 视 化 功 能 完 整 模 拟 出 信 号 从 抽 样 量 化 编 码 到 调 制 解 调 接 收 过 程 同 时 对 于 以 上 的 各 个 过 程 都 有 具 体 的 参 数 可 供 设 置, 方 便 直 观 的 看 出 各 参 数 对 于 整 个 流 程 的 影 响 同 时 程 序 又 加 入 了 实 时 的 语 音 采 集 处 理, 与 现 实 生 活 更 加 贴 近, 极 大 的 方 便 了 教 学 及 科 研 工 作 模 拟 手 机 作 为 程 序 背 景 以 及 数 据 显 示 控 件 如 波 形 图 的 灵 活 使 用 生 动 直 观 的 演 示 了 原 本 抽 象 的 通 信 原 理 37

39 二 等 奖 软 件 组 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 气 液 两 相 流 流 型 识 别 教 学 实 验 系 统 队 伍 名 称 :106lv 学 校 名 称 : 中 国 计 量 学 院 队 员 姓 名 : 王 二 朋 白 宏 震 张 帅 指 导 老 师 : 孙 斌 功 能 全 面 的 教 学 试 验 系 统 多 相 流 实 验 系 统 分 析 复 杂, 涉 及 到 多 项 高 级 信 号 处 理 方 法, 同 时 实 验 步 骤 繁 多, 增 加 了 教 学 试 验 的 难 度 将 LabVIEW 专 业 工 具 包 如 时 频 域 分 析, 高 阶 统 计 计 量 方 法 与 多 项 流 实 验 系 统 有 机 结 合, 可 以 进 行 再 现 滤 波 和 离 线 分 析 提 供 了 用 户 管 理 功 能, 原 理 演 示, 报 表 生 成 并 且 内 附 了 大 量 实 物 图 片 以 及 原 理 说 明, 实 验 介 绍, 生 动 了 再 现 了 实 验 过 程 界 面 对 设 计 实 验 的 各 个 内 容 进 行 了 良 好 的 整 合, 功 能 完 备, 专 业 性 强 38

40 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 加 速 度 传 感 器 的 多 功 能 手 势 感 应 控 制 器 队 伍 名 称 : 复 旦 大 学 学 校 名 称 : 日 月 队 队 员 姓 名 : 黄 昕 元 朱 丹 柳 志 栋 刘 洋 指 导 老 师 : 李 旦 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 是 一 台 手 持 式 设 备, 利 用 戴 在 手 上 的 加 速 度 传 感 器 来 感 应 用 户 的 手 势 姿 态, 并 通 过 相 关 控 制 算 法 模 拟 出 对 鼠 标 四 向 滚 轮, 手 柄 等 多 种 PC 外 设 的 控 制 功 能, 为 用 户 提 供 一 种 全 新 的 交 互 式 体 验 程 序 还 提 供 一 个 扩 展 接 口, 能 够 将 控 制 器 信 息 传 递 给 用 户 定 制 的 控 制 程 序, 从 而 控 制 软 件 或 外 接 硬 件 设 备, 实 现 用 户 自 定 义 的 手 势 控 制 功 能 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 使 用 手 势 感 应 的 方 式 来 实 现 多 种 硬 件 设 备 的 控 制 功 能, 形 式 新 颖, 交 互 性 强 2 将 多 种 实 用 设 备 集 成 到 一 起, 避 免 了 来 回 转 换 的 麻 烦, 并 且 通 过 手 戴 的 方 式 进 行 操 作, 更 简 单 更 轻 松, 为 用 户 提 供 很 大 方 便 3 提 供 了 一 个 以 手 势 控 制 为 核 心 的 创 新 平 台, 利 用 程 序 扩 展 接 口 可 以 实 现 用 户 自 定 义 的 软 硬 件 控 制 功 能, 大 大 拓 宽 了 应 用 前 景 作 品 实 现 方 案 简 介 : 基 本 原 理 将 加 速 度 传 感 器 输 出 的 模 拟 信 号 经 过 处 理 后 转 换 为 用 户 手 掌 的 倾 角 姿 态 转 动 速 度 加 速 度 等 运 动 状 态 参 数, 再 根 据 用 户 实 时 选 择 的 功 能 模 式 ( 即 鼠 标 滚 轮 手 柄 和 自 定 义 扩 展 ), 动 态 调 用 不 同 的 控 制 算 法 对 手 势 信 息 进 行 分 析, 最 后 使 用 系 统 API 接 口 或 板 卡 上 的 信 号 输 出 端 口 等 实 现 相 应 的 软 硬 件 控 制 功 能 硬 件 设 备 39

41 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 1 Freescale MMA7260 加 速 度 传 感 器, 将 加 速 度 信 息 转 换 为 模 拟 电 压 信 号 2 按 键 组, 用 于 实 现 不 同 工 作 模 式 的 切 换, 以 及 一 些 特 定 的 功 能 3 NI mydaq 数 据 采 集 卡, 实 现 模 拟 数 字 信 号 的 采 集 以 及 控 制 信 号 输 出 系 统 架 构 主 要 分 为 三 个 层 次 : 会 话 层 负 责 处 理 硬 件 输 入 以 及 软 件 界 面 的 人 机 交 互 ; 控 制 层 是 程 序 的 主 体, 具 有 主 从 结 构, 主 程 序 进 行 硬 件 信 号 处 理, 并 通 过 一 个 工 作 模 式 控 制 器 来 动 态 调 用 当 前 工 作 模 式 所 对 应 的 控 制 算 法 ; 应 用 层 负 责 实 现 控 制 程 序 与 具 体 应 用 之 间 的 连 接 作 品 工 作 照 片 40

42 二 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 专 家 点 评 : 本 作 品 利 用 多 种 传 感 器 来 感 应 手 势 的 运 动 状 态, 并 在 此 基 础 上 模 拟 出 鼠 标 四 向 滚 轮, 以 及 摇 杆 等 多 种 PC 外 设 功 能, 为 用 户 提 供 一 种 全 新 的 交 互 式 体 验 使 用 时 只 需 将 控 制 器 戴 在 手 上, 通 过 控 制 器 上 的 按 键 选 择 切 换 不 同 功 能, 然 后 通 过 各 种 手 势 动 作 即 可 实 现 多 样 化 的 控 制 该 作 品 原 型 基 于 便 携 式 的 虚 拟 仪 器 解 决 方 案, 界 面 友 好, 成 本 低 廉, 性 价 比 高 在 该 作 品 的 基 础 上 进 行 改 进 将 可 以 使 用 在 各 种 需 要 进 行 交 互 式 体 验 控 制 和 操 作 的 场 合 有 着 非 常 广 阔 的 应 用 前 景 41

43 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 LabVIEW 的 太 阳 能 板 自 动 追 踪 仪 队 伍 名 称 : 南 京 理 工 大 学 学 校 名 称 :421 队 员 姓 名 : 王 磊 和 珊 华 狄 指 导 老 师 : 张 重 雄 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 能 够 实 现 对 太 阳 水 平, 垂 直 方 向 的 全 方 位 跟 踪, 晚 上 自 动 复 位 跟 踪 太 阳 的 方 法 可 概 括 为 : 视 日 运 动 轨 迹 跟 踪 和 光 电 跟 踪 视 日 运 动 轨 迹 跟 踪 是 根 据 太 阳 运 动 规 律 变 化 的 跟 踪 光 电 跟 踪 是 根 据 太 阳 光 入 射 光 线 的 强 弱 变 化 的 跟 踪 通 过 这 两 种 方 式 实 现 对 太 阳 水 平, 垂 直 全 天 候 的 跟 踪 该 系 统 适 用 于 各 种 需 要 跟 踪 太 阳 的 装 置 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 本 装 置 的 创 新 与 优 越 性 在 于 用 : 1 本 作 品 采 用 虚 拟 仪 器 技 术, 利 用 NI 的 图 形 化 语 言 LabVIEW 8.2 和 DAQ 采 集 卡, 实 现 软 件 和 硬 件 的 开 发 2 可 以 判 断 阴 天 还 是 晴 天 来 自 动 选 择 是 以 光 电 跟 踪 为 主 还 是 以 视 日 跟 踪 为 主 3 可 以 判 断 白 天 和 晚 上, 晚 上 自 动 复 位, 回 到 初 始 状 态 夜 间 4 出 现 异 常 状 态 时, 可 以 通 过 手 动 调 节 系 统, 使 电 机 在 短 时 间 内 恢 复 正 常 5 含 有 电 机 保 护 功 能, 可 以 防 止 电 机 因 转 动 到 极 限 而 产 生 对 电 机 设 备 的 损 坏 作 品 实 现 方 案 简 介 : 光 电 跟 踪 和 视 日 运 动 轨 迹 跟 踪 的 具 体 实 现 方 法 : 首 先 视 日 运 动 的 跟 踪 是 利 用 LabVIEW 软 件 获 取 当 前 的 时 间 及 日 期, 通 过 时 间 日 期 以 及 当 地 的 经 纬 度 来 计 算 太 阳 高 度 角 及 方 位 角, 设 定 每 隔 20 分 钟 计 算 一 次 太 阳 的 高 度 角 及 方 位 角, 保 存 这 两 个 参 数, 同 时 比 较 20 分 钟 前 后 的 高 度 角 和 方 位 角, 通 过 分 析 处 理 得 到 电 机 的 转 动 方 向 和 转 动 时 间 来 控 制 电 机 完 成 视 日 运 动 轨 迹 的 跟 踪 ; 光 电 跟 踪 利 用 四 象 限 光 敏 传 感 器 来 检 测 太 阳 光 线 是 否 偏 移 电 池 板 的 法 线 方 向, 若 入 射 光 线 平 行 于 电 池 板 的 法 线 方 向, 传 感 器 的 各 象 限 压 差 小 于 设 定 的 偏 差 值, 则 电 机 无 动 作, 若 入 射 光 线 偏 移 了 电 池 板 的 法 线 方 向, 传 感 器 一 三 二 四 象 限 产 生 电 压 差, 驱 动 电 路 驱 动 高 度 角 方 位 角 电 机 转 动, 使 入 射 光 线 逼 近 电 池 板 的 法 线 方 向, 即 实 现 了 太 阳 能 电 池 板 的 光 电 跟 踪 42

44 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 附 : 硬 件 架 构 图 软 件 架 构 图 43

45 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 功 能 示 意 图 44

46 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 系 统 工 作 照 片 专 家 点 评 : 本 作 品 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 可 以 实 现 太 阳 的 全 天 候 自 动 跟 踪, 不 受 天 气 因 素 影 响, 实 现 光 电 跟 踪 与 时 间 跟 踪 的 双 重 跟 踪 模 式, 操 作 简 便 稳 定 可 靠, 能 够 在 不 同 地 区 应 用 的 一 套 太 阳 能 自 动 跟 踪 系 统, 可 以 提 高 太 阳 能 的 利 用 率 本 作 品 的 设 计 将 能 源 技 术 与 虚 拟 仪 器 技 术 完 美 结 合, 在 节 能 应 用 中 有 着 不 错 的 发 展 前 景 45

47 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 LabVIEW 小 型 供 热 节 能 系 统 的 设 计 队 伍 名 称 : 北 京 信 息 科 技 大 学 学 校 名 称 : 初 生 牛 犊 队 队 员 姓 名 : 朱 宝 伟 刘 丽 霞 赖 融 周 建 张 鹏 指 导 老 师 : 孔 全 存 郭 阳 宽 作 品 功 能 简 介 : 1 本 设 计 动 态 实 时 采 集 温 度 流 量 液 位 压 力 压 差 等 物 理 参 数 ; 2 实 时 显 示 温 度 流 量 液 位 压 力 压 差 管 道 的 对 流 给 热 速 率 上 水 箱 散 热 速 率 等 参 数, 用 于 分 析 记 录 报 表 ; 3 实 现 对 温 度 和 液 位 的 自 动 控 制, 根 据 环 境 温 度 设 定 受 热 终 端 的 温 度 该 设 计 的 目 的 在 于 合 理 满 足 供 热 需 要 的 同 时 也 减 少 了 热 量 的 浪 费, 以 达 到 节 能 效 果 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 本 设 计 仅 使 用 NI 公 司 的 产 品, 实 时 采 集 多 种 物 理 参 数, 用 于 分 析 与 显 示 ; 动 态 形 象 的 表 达 供 热 的 物 理 现 象 和 物 理 过 程 2 本 系 统 根 据 环 境 温 度 的 变 化 来 实 现 对 受 热 终 端 供 热 装 置 温 度 的 自 动 控 制, 利 用 Fuzzy-PID 算 法 最 小 二 乘 法 数 据 标 定 等 控 制 算 法, 实 现 对 温 度 和 液 位 的 实 时 控 制 3 本 系 统 把 加 热 控 制 和 热 量 利 用 等 的 分 析 结 合 起 来, 表 征 出 与 散 热 相 关 的 因 素, 为 实 现 最 佳 的 节 能 控 制 过 程 提 供 参 考 4 本 系 统 的 界 面 使 用 自 定 义 的 控 件, 实 现 了 人 机 交 互, 不 仅 生 动 形 象 而 且 美 观 直 观 简 单 5 本 设 计 有 很 强 实 用 性 和 扩 展 性, 既 可 以 在 能 源 上 扩 展 使 用 太 阳 能, 也 可 以 在 终 端 上 做 供 暖 和 热 水 器 并 用 本 系 统 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 软 件 (LabVIEW 2010) 硬 件 (NI ELVIS) 教 学 平 台 硬 件 上, 合 理 利 用 NI ELVIS 平 台 进 行 接 口 设 计, 并 通 过 PCI6251 板 卡 实 现 数 据 采 集 软 件 上, 采 用 生 产 者 - 消 费 者 的 架 构, 生 产 者 用 于 数 据 采 集 温 度 液 位 流 量 等 6 个 物 理 参 数, 使 用 了 自 定 义 控 件 进 46

48 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 行 显 示 ; 消 费 者 应 用 于 数 据 分 析 及 显 示, 对 采 集 到 的 数 据 进 行 了 滤 波 求 平 均 值, 其 中 液 位 采 用 最 小 二 乘 法 进 行 线 性 拟 合, 并 进 行 了 校 准, 然 后 通 过 TDMS 实 现 数 据 存 储 和 读 取 控 制 上, 通 过 Fuzzy-PID 算 法 实 现 对 温 度 和 液 位 的 实 时 控 制 程 序 主 界 面, 使 用 自 定 义 控 件 实 现 流 量 电 动 执 行 阀 动 态 显 示 其 中 温 度 的 控 制 目 标 是 基 于 对 当 时 环 境 温 度 的 实 时 监 测 的 结 果 ; 并 且 还 对 流 体 热 量 利 用 进 行 一 定 的 分 析, 得 到 系 统 的 能 量 有 效 利 用 率 最 大 的 限 度 的 避 免 热 量 的 浪 费, 以 达 到 节 能 的 效 果 图 1- 系 统 功 能 示 意 图 47

49 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 2.1- 硬 件 接 口 图 48

50 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 2.2- 硬 件 平 台 实 物 图 图 3.1- 软 件 主 界 面 图 49

51 三 等 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 3.2- 部 分 软 件 架 构 图 图 4- 系 统 工 作 图 专 家 点 评 : 本 作 品 能 够 全 程 实 时 采 集 温 度 流 量 液 位 压 力 管 道 的 对 流 给 热 速 率 加 热 总 功 率 等 参 数, 以 用 于 分 析 与 实 时 显 示 ; 还 能 够 动 态 形 象 地 展 示 供 热 的 物 理 现 象 和 模 拟 物 理 过 程 将 虚 拟 仪 器 技 术 与 供 热 节 能 应 用 完 美 结 合, 为 节 能 应 用 提 供 了 高 效 可 靠 的 解 决 方 案, 有 着 广 泛 的 应 用 前 景 50

52 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 书 馆 节 能 监 控 系 统 队 伍 名 称 : 上 海 交 大 VSN 学 校 名 称 : 上 海 交 通 大 学 队 员 姓 名 : 从 飞 云 周 徐 宁 刘 韬 指 导 老 师 : 陈 进 作 品 功 能 简 介 : 上 海 交 通 大 学 新 图 书 馆 是 学 校 建 筑 节 能 监 管 的 重 点 目 前 图 书 馆 大 空 间 内 所 采 用 的 空 调 温 度 统 一 调 控 模 式, 室 内 大 空 间 的 温 度 分 布 不 均 匀, 能 耗 浪 费 较 严 重, 需 要 进 行 系 统 合 理 化 控 制 本 系 统 可 根 据 阅 览 室 的 温 度 模 型 和 相 关 环 境 参 数, 给 出 合 理 的 空 调 控 制 策 略, 以 最 小 耗 能 实 现 最 优 环 境 参 数 控 制, 实 现 节 能 减 排 的 目 标 主 要 功 能 如 下 :1) 基 于 WSN 的 无 线 网 络 采 集 平 台 2) 基 于 Internet 的 环 境 能 耗 数 据 采 集 3) 阅 览 室 三 层 楼 温 度 场 模 型 展 示 4) 监 测 布 点 动 态 建 模 此 功 能 增 加 了 系 统 对 测 点 信 息 的 灵 活 性 5) 空 调 调 控 方 案 提 示 及 报 表 输 出 功 能 6) 环 境 参 数 异 常 邮 件 提 醒 功 能 7) 历 史 温 度 湿 度 CO2 能 耗 数 据 在 线 查 询 功 能 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1) 针 对 图 书 馆 当 前 空 调 控 制 的 不 足, 通 过 对 图 书 馆 环 境 参 数 的 采 集 分 析, 给 出 了 图 书 馆 的 空 调 的 合 理 控 制 策 略, 以 最 小 能 耗 实 现 最 优 控 制, 达 到 节 能 的 目 的 2) 实 现 了 基 于 Internet 的 数 据 采 集 与 访 问 机 制 充 分 利 用 聚 星 仪 器 提 供 的 RIO-Mesh 数 据 库, 用 户 可 在 任 何 地 点 通 过 网 络 接 入 本 系 统, 对 图 书 馆 的 环 境 参 数 的 进 行 调 控 3)NI 提 供 的 WSN 无 线 网 络 应 用 平 台 可 快 速 实 现 环 境 参 数 的 实 时 采 集, 大 大 降 低 项 目 的 施 工 难 度 4)NI CompactRIO 系 统 的 引 入 可 提 高 系 统 运 行 的 稳 定 性, 同 时, 利 用 虚 拟 仪 器 的 快 速 开 发 优 势, 可 提 高 项 目 开 发 效 率, 缩 短 开 发 周 期 作 品 实 现 方 案 简 介 : 本 系 统 通 过 对 上 海 交 通 大 学 新 图 书 馆 阅 览 室 的 环 境 参 数 无 线 采 集 Internet 网 络 发 布 建 模 分 析 等 过 程, 实 现 了 图 书 馆 阅 览 室 的 空 调 节 能 调 控 系 统 应 用 的 硬 件 有 :NI 的 WSN9792 可 编 程 无 线 网 关 无 线 节 点,9791 无 线 网 关, 图 1 表 示 了 无 线 网 络 采 集 系 统 的 架 构 框 图, 阅 览 室 三 层 楼 所 有 的 环 境 参 数 数 据 都 通 过 放 置 于 三 楼 的 9792 可 编 程 无 线 网 关 发 布 到 Internet 网 上, 同 时 为 解 决 无 线 方 案 中 的 覆 盖 盲 点 问 题, 将 2 和 3 楼 的 两 个 3202 无 线 节 点 设 置 成 信 息 中 转 模 式, 最 后 实 现 了 全 楼 层 无 线 覆 盖 传 输 的 效 果 图 2 显 示 了 Internet 网 络 采 集 实 现 的 架 51

53 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 构 框 图, 当 环 境 参 数 通 过 9792 发 布 到 RIO-Mesh 数 据 库 后, 用 户 只 需 接 入 网 络, 即 可 获 取 相 关 环 境 数 据, 对 空 调 进 行 合 理 调 控 图 3 显 示 了 系 统 的 软 件 界 面 图 网 络 数 据 库 Ethemet 9792 可 编 程 无 线 网 关 Ethemet 9791 室 外 采 集 模 块 X B200 无 线 中 转 节 点 B300 无 线 Node 节 点 B400 无 线 中 转 节 点 3202 湿 度 CO2 数 据 采 集 B200 下 属 节 点 信 息 中 转 3212 X X 湿 度 CO2 数 据 采 集 B200 下 属 节 点 信 息 中 转 3212 无 线 采 集 节 点 3202 无 线 采 集 节 点 3212 无 线 采 集 节 点 3202 无 线 采 集 节 点 X X X X 图 1 无 线 网 络 采 集 系 统 框 架 终 端 显 示 控 制 无 线 节 点 3212 Internet 无 线 节 点 3202 Rio-mesh 数 据 库 9792 可 编 程 无 线 网 关 图 2 基 于 Internet 的 网 络 采 集 框 架 52

54 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 3 系 统 软 件 界 面 显 示 专 家 点 评 : 图 书 馆 作 为 公 共 建 筑, 其 能 耗 是 普 通 住 宅 的 5-15 倍, 是 建 筑 节 能 监 管 的 重 点 其 中 空 调 的 能 耗 占 据 总 能 耗 的 3/4 以 上 为 了 实 现 节 能 减 排, 交 通 大 学 图 书 馆 基 于 最 新 的 物 联 网 的 概 念 构 建 了 无 线 采 集 与 分 析 系 统, 实 现 了 对 于 室 内 大 空 间 温 度 湿 度 和 空 气 质 量 的 监 控, 并 通 过 优 化 空 调 系 统 的 调 节 策 略, 减 少 不 合 理 的 空 调 设 定 能 耗, 在 确 保 室 内 舒 适 度 的 前 提 下, 实 现 节 能 减 排 的 目 标 并 可 通 过 互 联 网 实 现 对 图 书 馆 环 境 的 实 时 监 控 53

55 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 校 园 服 务 机 器 人 队 伍 名 称 :IPoDA 学 校 名 称 : 清 华 大 学 队 员 姓 名 : 易 晓 春 陈 纯 杰 孙 博 文 王 昊 指 导 老 师 : 叶 朝 晖 作 品 功 能 简 介 : 校 园 智 能 服 务 机 器 人 主 要 为 游 客 提 供 以 下 服 务 : 1. 信 息 咨 询 游 客 可 以 通 过 机 器 人 自 带 的 触 摸 屏, 获 得 校 园 变 迁 各 类 活 动 道 路 交 通 等 方 面 的 信 息 2. 游 客 互 动 机 器 人 可 以 收 发 短 信 邮 件, 提 供 照 相 服 务, 进 行 简 单 对 话, 与 游 客 互 动 3. 引 路 导 航 机 器 人 可 以 为 游 客 提 供 长 距 离 目 标 的 道 路 信 息, 以 及 精 确 的 近 距 离 目 标 引 导, 可 以 作 为 校 庆 各 类 活 动 的 迎 宾 员 4. 远 程 检 测 控 制 远 程 端 可 以 通 过 局 域 网 对 机 器 人 进 行 状 态 检 测 和 运 动 控 制, 保 障 机 器 人 的 安 全 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 在 上 海 世 博 会 上, 活 波 可 爱 功 能 丰 富 的 海 宝 机 器 人 给 各 国 游 客 留 下 了 深 刻 的 印 象 时 值 清 华 大 学 百 年 校 庆 之 际, 我 们 想 开 发 一 个 校 园 服 务 机 器 人, 在 校 庆 期 间, 为 校 友 和 其 他 游 客 提 供 便 捷 的 服 务, 展 示 清 华 大 学 百 年 的 变 迁 与 此 同 时, 机 器 人 也 可 以 在 其 他 学 校 其 他 场 合 和 活 动 中 为 游 客 与 参 与 者 提 供 各 类 服 务, 提 高 活 动 的 科 技 水 平 与 层 次 作 品 实 现 方 案 简 介 : 系 统 结 构 可 分 为 以 下 环 节 : 供 电 装 置 : 系 统 配 有 2 个 12v7Ah 的 电 池, 可 以 通 过 220v 市 电 充 电 同 时 机 顶 配 有 太 阳 能 电 池 板, 可 以 在 室 外 进 行 太 阳 能 充 电, 延 长 使 用 时 间 人 机 交 互 功 能 : 机 器 人 具 有 优 良 的 人 机 交 互 功 能, 机 器 人 前 方 的 触 摸 屏 作 为 用 户 控 制 的 主 要 平 台, 了 解 机 器 人 的 各 类 信 息 并 进 行 控 制 内 部 PC 运 行 语 音 识 别 与 输 出 的 程 序 实 现 语 音 控 制 与 简 单 对 话 机 箱 上 配 置 安 装 了 网 络 摄 像 头 可 以 为 游 客 提 供 拍 照 与 邮 件 发 送 的 服 务 感 知 功 能 : 机 器 人 装 有 红 外 测 距 摄 像 头 等 传 感 器, 可 以 对 人 体 路 面 和 影 响 信 息 及 时 的 获 取 并 传 输 54

56 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 运 动 控 制 模 块 : 系 统 配 有 两 台 伺 服 电 机 及 驱 动, 高 精 度 的 编 码 器 定 位 可 以 达 到 对 机 器 人 良 好 的 运 动 控 制 数 据 通 信 : 系 统 内 部 架 设 局 域 网 并 可 以 与 校 内 的 Internet 进 行 无 线 接 入, 提 供 发 送 邮 件 访 问 ftp 等 Internet 服 务 同 时 系 统 还 支 持 蓝 牙 传 输 协 议 GSM 短 信 收 发 平 台 等 远 程 控 制 端 : 远 程 控 制 端 通 过 无 线 与 机 器 人 相 连 接, 可 以 实 时 对 机 器 人 摄 像 头 的 影 像 进 行 观 测, 可 以 实 现 远 程 运 动 控 制 感 知 功 能 : 机 器 人 装 有 红 外 测 距 摄 像 头 等 传 感 器, 可 以 对 人 体 路 面 和 影 响 信 息 及 时 的 获 取 并 传 输 软 件 功 能 图 55

57 三 等 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 硬 件 框 图 硬 件 实 物 图 专 家 点 评 : 本 作 品 是 一 个 完 全 由 学 生 自 主 设 计 研 发 的 针 对 清 华 大 学 百 年 校 庆 的 智 能 机 器 人, 开 发 了 信 息 咨 询 游 客 互 动 引 路 导 航 等 实 用 功 能 机 器 人 有 良 好 的 人 机 互 动 性 能, 可 以 做 到 人 与 机 简 单 对 话 留 言 为 游 客 拍 照 表 演 节 目 等 等 机 器 人 的 开 发 以 图 形 化 系 统 设 计 为 核 心, 涉 及 到 嵌 入 式 控 制 机 器 视 觉 语 音 识 别, 机 械 设 计 运 动 控 制 无 线 通 信 网 络 互 联 等 多 种 技 术 的 综 合 运 用 项 目 还 可 以 进 行 后 期 的 二 次 开 发, 利 用 机 器 人 智 能 化 程 度 高 与 校 园 无 线 网 络 相 连 的 特 点, 进 一 步 实 现 多 机 器 人 之 间 的 交 互, 实 现 覆 盖 大 区 域 全 校 园 的 智 能 服 务, 具 备 很 好 的 应 用 前 景 步 骤, 协 调 机 器 人 行 走 抓 球 击 球 的 相 关 运 动 ; 同 时 通 过 无 线 网 络 传 输, 机 器 人 运 行 状 态 以 及 运 行 数 据 可 以 实 时 传 输, 供 远 程 人 员 监 控 本 作 品 在 系 统 开 发 中 涉 及 到 多 传 感 器 融 合 运 动 控 制 机 器 视 觉 定 位 和 避 障 算 法 等 多 个 方 面, 属 于 融 合 多 个 学 科 从 算 法 到 实 现 的 综 合 性 作 品 56

58 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 队 伍 名 称 : 梦 之 星 烹 饪 机 器 人 学 校 名 称 : 首 都 师 范 大 学 队 员 姓 名 : 蒋 鹏 张 盛 博 张 杲 辉 赵 宇 指 导 老 师 : 赵 国 忠 作 品 功 能 简 介 : 基 于 虚 拟 仪 器 Lab VIEW 编 程 和 PXI6251 数 据 采 集 卡, 以 及 外 部 硬 件 执 行 机 构 构 成 的 烹 饪 机 器 人 本 设 计 实 现 了 基 本 的 自 动 炒 菜 功 能 炒 的 菜 主 要 为 一 遍 顺 序 就 能 炒 下 来 的 菜 其 自 动 控 制 电 磁 炉 放 铲 子 轨 道, 自 动 放 菜 油 盐 酱 醋 以 及 其 他 辅 料 直 观 和 方 便 的 用 户 操 作 界 面 用 户 可 订 制 菜 谱 或 者 自 编 菜 谱, 能 够 实 现 远 程 网 络 控 制 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 此 烹 饪 机 器 人 的 设 计 是 在 LabVIEW2010 版 本 下 进 行 编 程, 基 于 PXI-6251 的 开 发 平 台 进 行 自 动 化 控 制 有 如 下 几 个 特 点 : 1 便 利 性 只 需 要 人 把 菜 和 料 放 入 规 定 的 仓 中, 其 整 个 炒 菜 过 程 完 全 自 动 化, 不 需 人 为 参 与 2 操 作 简 洁 只 需 在 电 脑 上 选 好 菜 单, 点 击 确 定, 机 器 人 就 可 以 自 动 完 成 剩 下 的 炒 菜 过 程 3 加 热 装 置 采 用 电 磁 炉, 可 实 现 多 种 类 控 温 模 式 4 集 成 度 高 把 各 功 能 模 块 集 中 在 一 个 框 架 内, 结 构 严 紧 5 相 比 已 有 成 品, 体 积 较 小, 占 用 厨 房 空 间 小 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 6 采 用 继 电 器 控 制, 性 能 可 靠 作 品 实 现 方 案 简 介 : 软 件 方 面 : 采 用 LabVIEW2010 编 程, 架 构 采 用 字 符 串 截 取 匹 配 状 态 机 时 间 结 构 DAQ Assistant 控 制 和 采 集 IO 数 据 等 关 键 技 术 57

59 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 硬 件 方 面 :1 整 体 硬 件 采 用 钢 衍 架 结 构 作 为 结 构 支 撑 2 加 热 装 置 采 用 电 磁 炉, 直 接 将 电 磁 炉 的 按 键 连 线 接 出, 用 继 电 器 控 制 3 铲 的 升 降 固 体 料 放 置 菜 仓 开 关 以 及 轨 道 的 升 降 所 需 的 电 机 均 采 用 继 电 器 控 制 4 液 体 料 的 放 置 采 用 电 磁 阀 控 制, 其 放 量 多 少, 用 时 间 进 行 控 制 5 整 个 硬 件 控 制 系 统 所 需 的 电 源 来 自 一 个 电 脑 主 机 箱 电 源 如 下 为 软 硬 件 架 构 和 功 能 示 意 图 : 图 1 软 件 框 架 状 态 机 与 事 件 结 构 图 2 程 序 主 界 面 58

60 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 图 2 继 电 器 控 制 电 机 正 反 转 以 及 电 磁 阀 关 断 图 4 菜 仓 结 构 图 图 5 工 作 照 片 炒 花 生 米 图 6 继 电 器 控 制 电 路 板 图 7 整 体 实 物 图 专 家 点 评 : 本 作 品 基 于 PXI 平 台 控 制 自 定 制 的 硬 件 执 行 机 构 中 的 继 电 器, 构 建 了 一 台 功 能 完 整 的 烹 饪 机 器 人 工 作 时, 用 户 只 需 将 菜 和 调 料 放 入 指 定 的 仓 中, 再 通 过 直 观 的 用 户 界 面, 完 成 定 制 菜 谱 后, 机 器 人 就 可 以 完 全 独 立 地 控 制 电 磁 炉 和 锅 铲 并 且 按 序 放 入 菜 和 调 料, 完 成 炒 菜 的 全 过 程, 同 时 支 持 被 远 程 控 制 该 作 品 用 户 操 作 简 单 性 能 可 靠 集 成 度 高, 并 且 占 地 面 积 小, 在 餐 饮 行 业 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 59

61 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 跟 踪 声 源 摄 像 头 队 伍 名 称 : 跟 踪 声 源 摄 像 头 学 校 名 称 : 北 京 理 工 大 学 队 员 姓 名 : 廖 春 龙 贾 永 涛 高 雪 飞 林 默 指 导 老 师 : 谢 湘 作 品 功 能 简 介 : 本 系 统 基 于 云 台, 利 用 二 维 麦 克 风 阵 列 声 源 定 位 原 理, 根 据 声 源 方 位 调 整 摄 像 头 角 度, 使 得 摄 像 头 自 动 对 准 声 源 方 向, 实 现 说 话 人 声 源 的 自 动 追 随, 这 一 技 术 能 够 运 用 于 适 用 于 " 智 能 教 室 "( 安 装 在 黑 板 上 ) 会 议 室 ( 墙 壁 上 ) 以 及 安 防 监 控 等 领 域 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 准 确 进 行 声 源 定 位 声 源 定 位 系 统 中 对 噪 声 进 行 了 三 次 处 理, 巴 特 沃 斯 带 通 滤 波 处 理 端 点 检 测 去 噪 声, 第 三 次 是 在 相 关 双 曲 线 算 法 中 的 数 据 预 处 理 减 少 了 误 差, 能 够 实 现 较 为 准 确 的 定 位 2 实 现 声 源 的 自 动 追 随, 不 需 要 手 动 遥 控 3 本 系 统 采 用 网 络 摄 像 头, 可 以 直 接 通 过 网 络 发 送 命 令 控 制 云 台, 并 且 只 要 掌 握 云 台 的 IP 和 通 道 号, 通 过 网 络 便 可 以 随 时 随 地 的 查 看 云 台 的 采 集 视 频 作 品 实 现 方 案 简 介 : 1 声 源 定 位 声 源 定 位 采 用 3 个 麦 克 风 排 成 直 线 阵 列 采 集 声 音 信 号, 声 源 定 位 模 块 得 到 说 话 人 的 角 度 和 距 离, 麦 克 风 直 线 阵 列 如 下 图 所 示 : 2 摄 像 头 的 自 动 追 随 60

62 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 声 源 定 位 是 摄 像 头 实 现 自 动 追 随 的 基 础, 在 准 确 定 位 声 音 的 方 向 后, 云 台 在 局 域 网 内 接 收 到 PC 机 发 送 过 来 的 角 度 和 距 离, 利 用 网 络 摄 像 机 提 供 的 部 分 上 层 函 数, 对 云 台 进 行 控 制, 让 摄 像 头 转 向 说 话 人 的 方 向, 实 现 说 话 人 的 自 动 追 随 控 制 摄 像 头 运 转 采 用 的 协 议 :pelco-d 协 议 通 信 协 议 :TCP/IP UDP 作 品 软 硬 件 架 构 示 意 图 如 下 所 示 : 系 统 工 作 照 片 如 下 图 所 示 : 系 统 所 用 DAQ 采 集 箱 61

63 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 麦 克 风 阵 列 网 络 摄 像 机 62

64 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 说 话 人 1 说 话 后 摄 像 头 自 动 追 随 并 输 出 说 话 人 1 角 度 和 距 离 说 话 人 2 说 话 后 摄 像 头 自 动 追 随 并 输 出 说 话 人 2 角 度 和 距 离 专 家 点 评 : 本 作 品 通 过 使 用 虚 拟 仪 器 技 术, 基 于 云 台, 利 用 二 维 麦 克 风 阵 列 声 源 定 位 原 理, 根 据 声 源 方 位 调 整 摄 像 头 角 度, 使 得 摄 像 头 自 动 对 准 声 源 方 向, 实 现 说 话 人 声 源 的 自 动 追 随, 可 以 在 " 智 能 教 室 "( 安 装 在 黑 板 上 ) 会 议 室 ( 墙 壁 上 ) 以 及 安 防 监 控 等 领 域 大 范 围 推 广 应 用 63

65 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 生 命 探 测 仪 队 伍 名 称 :CCMS.N04 学 校 名 称 : 华 中 科 技 大 学 队 员 姓 名 : 覃 武 庹 立 权 刘 鹏 甘 元 勇 指 导 老 师 : 江 建 军 作 品 功 能 简 介 : 鉴 于 我 国 人 口 众 多 灾 难 频 发, 于 人 员 的 搜 救 过 程 中 以 及 军 事 上 烟 雾 或 者 穿 墙 目 标 识 别 后 的 快 速 打 击 方 面, 准 确 判 断 出 是 否 有 生 命 体 的 存 在 能 够 有 效 节 省 搜 救 时 间, 提 高 打 击 质 量 为 生 命 营 救 军 事 打 击 提 供 了 有 力 保 障 因 此 研 究 一 种 感 官 无 法 直 接 触 及 的 有 着 高 精 度 高 实 时 性 人 机 交 互 友 好 的 非 接 触 式 生 命 探 测 仪 分 析 人 体 的 生 命 参 数 有 着 广 阔 的 应 用 前 景 和 广 大 的 国 情 需 求 应 用 虚 拟 仪 器 模 块 化 设 备 以 及 LabVIEW 语 言 进 行 信 号 处 理 信 号 处 理, 和 流 程 控 制 通 过 雷 达 前 端 发 射 一 定 频 率 的 信 号, 遇 到 生 命 体 后 回 波 带 着 生 命 特 征 信 号 返 回 通 过 一 定 流 程 的 信 号 处 理 滤 出 生 命 体 的 心 跳 呼 吸 以 及 体 动 信 号, 并 用 功 率 谱 图 显 示 给 出 来 然 后 多 次 测 量, 计 算 生 命 体 存 在 机 率 以 百 分 比 的 条 形 框 和 布 尔 变 量 有 与 无 的 形 式 显 示 出 来 此 作 品 能 够 很 实 时 精 确 的 探 测 到 运 动 的 生 命 体 人 机 交 友 界 面 善 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 搭 建 了 统 一 的 通 用 软 硬 件 平 台 使 用 虚 拟 仪 器 设 备 及 图 形 化 语 言 LabVIEW 做 为 开 发 的 硬 件 平 台 和 开 发 工 具 使 得 在 生 命 探 测 方 向 采 用 通 用 硬 件, 不 需 更 换 硬 件 情 况 下 仅 仅 靠 改 变 软 件 来 改 变 发 射 信 号 频 率, 甚 至 多 频 率 探 测 成 为 了 可 能 2 信 号 处 理 方 式 上 灵 活 多 样 使 用 LabVIEW 语 言 作 为 开 发 工 具, 使 得 信 号 处 理 上 可 以 有 大 量 现 成 的 信 号 处 理 工 具 包 使 用, 降 低 了 开 发 难 度, 缩 短 了 开 发 周 期 在 需 要 使 用 现 在 的 非 LabVIEW 子 函 数 时, 也 可 以 通 过 DLL 来 方 便 实 现 3 通 过 PXI5660 与 5670 板 卡 的 大 量 实 测 数 据 设 定 了 生 命 信 号 的 特 征 频 率, 对 体 动 与 呼 吸 频 率 范 围 进 行 了 划 分 基 于 此 划 分 采 用 了 小 波 变 换 的 信 号 处 理 方 式 和 提 出 用 功 率 比 的 分 析 手 段 实 时 精 确 的 对 生 命 体 运 动 进 行 了 显 示, 提 高 了 探 测 精 度 作 品 实 现 方 案 简 介 : 64

66 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 由 信 号 发 生 器 产 生 连 续 波 信 号, 经 过 上 变 频 后 由 一 定 频 率 增 益 与 方 向 角 的 天 线 发 射 出 去, 经 过 被 生 命 体 对 信 号 调 制 反 射 回 来 由 接 收 天 线 接 收, 通 过 LabVIEW 编 程 控 制 对 接 收 到 的 信 号 进 行 解 调 出 基 带 信 号, 对 基 带 信 号 进 行 小 波 变 换 处 理, 并 对 处 理 结 果 进 行 一 定 分 析, 然 后 得 出 测 量 结 果 此 系 统 中, 信 号 发 生 器 采 用 NI PXI 5421 板 卡, 产 生 信 号 ; 经 过 NI PXI 5610 上 变 频 到 一 指 定 频 率 带 宽 以 及 相 关 参 数 的 条 件 下 通 过 同 轴 电 缆 传 输 到 天 线 发 射 出 去 ; 在 被 测 区 域 后 反 射 回 来 同 样 由 接 收 天 线 接 收 至 NI PXI 5600 下 变 频 至 中 频 由 NI PXI 5620 数 字 化 仪 接 收 进 行 滤 波 及 相 关 信 号 处 理 过 程 ; 最 后 由 PC 进 行 分 析 统 一 分 析 显 示 示 意 图 硬 件 构 成 65

67 三 等 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 专 家 点 评 : 本 作 品 基 于 PXI 平 台 控 制 射 频 前 端 发 射 一 定 频 率 的 信 号 同 时 采 集 回 波, 由 于 遇 到 生 命 体 的 回 波 总 携 带 有 生 命 特 征 信 号, 包 括 心 跳 呼 吸 以 及 体 动 信 号, 结 合 先 进 的 信 号 处 理 手 段 从 硬 件 采 集 的 原 始 数 据 中 提 取 生 命 特 征 信 号, 定 位 生 命 体 该 作 品 能 够 实 时 精 确 地 探 测 到 运 动 的 生 命 体, 可 作 为 非 接 触 式 生 命 探 测 仪 使 用, 为 解 决 自 然 或 人 为 灾 难 发 生 后 的 人 员 搜 救 难 题 提 供 了 一 条 新 思 路, 对 生 命 营 救 提 供 了 有 力 保 障 66

68 三 等 奖 软 件 组 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : ismartbeam 有 关 桥 梁 的 力 学 问 题 分 析 演 示 系 统 队 伍 名 称 :Way of Success 学 校 名 称 : 哈 尔 滨 工 业 大 学 队 员 姓 名 : 黄 晶 兰 锦 春 俞 忠 达 高 啸 天 王 子 安 指 导 老 师 : 张 少 时 王 春 香 桥 梁 问 题 分 析 软 件 梁 的 分 析 涉 及 因 素 众 多, 包 括 各 种 载 荷, 内 力 分 析 等 同 时 梁 的 形 式 也 有 多 种 : 悬 臂 梁, 简 支 梁 等 原 理 复 杂, 演 示 困 难 本 软 件 通 过 梁 受 力 分 析 的 算 法 模 拟 的 多 种 梁 在 各 种 受 力 情 况 下 的 变 化, 同 时 创 造 性 的 设 计 了 以 自 由 拖 拽 的 方 式 添 加 受 力 点, 极 大 的 提 高 了 整 个 软 件 的 操 控 性 和 用 户 体 验 67

69 三 等 奖 软 件 组 船 舶 运 动 可 视 化 仿 真 平 台 队 伍 名 称 : X-power 学 校 名 称 : 广 东 工 业 大 学 队 员 姓 名 : 陆 灏 铭 指 导 老 师 : 陈 玮 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 在 船 舶 运 动 控 制 领 域, 控 制 算 法 需 要 收 集 各 种 海 况 下 船 舶 控 制 的 数 据 进 行 多 次 反 复 的 试 验, 耗 时 耗 力, 对 船 舶 运 动 控 制 进 行 仿 真 研 究 成 为 必 然 但 是 传 统 的 计 算 机 仿 真 需 要 从 建 立 数 学 模 型 转 换 模 型, 到 结 果 的 分 析, 需 要 专 业 性 高, 仿 真 操 作 复 杂 而 费 时 为 了 方 便 控 制 工 程 师 不 再 将 大 量 的 时 间 浪 费 在 重 复 的 建 模 上, 可 以 集 中 精 力 搭 建 控 制 系 统, 修 改 控 制 策 略 和 控 制 算 法, 本 开 发 小 组 开 发 了 本 作 品 船 舶 运 动 可 视 化 仿 真 平 台 该 软 件 通 过 逼 真 的 大 视 场 角 三 维 视 景 与 船 模 的 可 视 化 操 作, 完 备 的 外 界 参 数 操 作 以 及 专 业 的 船 舶 操 作 模 型 和 算 法, 提 供 了 一 个 实 用 性 极 强 的 仿 真 平 台 68

70 三 等 奖 软 件 组 光 学 模 拟 队 伍 名 称 : 物 理 之 光 学 校 名 称 : 首 都 师 范 大 学 队 员 姓 名 : 刘 晨 闫 文 杰 蒋 茜 王 岩 指 导 老 师 : 崔 烨 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 光 学 原 理 平 台 传 统 的 光 学 原 理 演 示 比 较 抽 象, 无 法 动 态 的 观 察 各 种 参 数 对 光 路 的 影 响 以 及 各 种 光 学 特 性 的 变 化 通 过 LabVIEW 提 供 的 丰 富 的 现 实 空 间 波 形 图,XY 图, 强 度 图 等, 生 动 的 展 示 了 : 波 列 叠 加 水 波 干 涉 单 孔 衍 射 双 缝 干 涉 平 面 衍 射 光 栅 条 纹 偏 振 消 光 波 片 改 变 光 的 偏 振 态 激 光 形 成 过 程 填 补 了 国 内 该 类 型 课 件 的 空 白 69

71 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 LabVIEW 的 古 建 筑 木 结 构 缺 陷 监 测 系 统 队 伍 名 称 : 维 度 学 校 名 称 : 湘 潭 大 学 队 员 姓 名 : 秦 琴 苏 湘 陈 德 平 王 汉 超 燕 少 安 指 导 老 师 : 龙 士 国 李 旭 军 作 品 功 能 简 介 : 系 统 在 不 损 坏 原 有 木 结 构 的 前 提 下, 科 学 地 检 测 旧 木 构 件 是 否 存 在 腐 朽 或 虫 蛀 等 缺 陷, 以 便 维 护 人 员 了 解 检 测 的 结 果 来 确 定 保 护 和 修 复 的 方 案, 对 我 国 文 化 瑰 宝 木 结 构 古 建 筑 进 行 保 护 系 统 操 作 简 便, 成 本 很 低, 结 果 明 显 易 得 利 用 声 波 反 射 散 射 的 方 法, 通 过 软 件 与 硬 件 的 协 同 处 理, 获 得 材 料 试 件 的 准 确 的 缺 陷 位 置 或 尺 寸 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : (1) 现 今 旅 游 行 业 一 般 都 注 重 古 建 筑 风 景 区 的 开 发, 但 在 古 建 筑 保 护 方 面 比 较 薄 弱, 此 系 统 解 决 了 维 护 古 建 筑 木 结 构 的 方 案 设 计 的 一 大 难 题, 有 利 于 维 护 古 建 筑 原 有 风 貌 ; (2) 此 系 统 只 要 对 被 检 测 对 象 表 面 产 生 轻 微 震 动, 通 过 获 取 的 图 像 就 可 以 得 出 其 缺 陷 位 置, 方 法 简 单 有 效 ; (3) 利 用 外 部 模 拟 触 发 的 技 术, 在 超 磁 共 振 器 激 发 声 波 的 同 时 启 动 DAQ 进 行 数 据 采 集, 工 作 效 率 高 ; (4) 系 统 程 序 具 有 打 印 报 表 屏 幕 分 辨 率 自 适 应 调 整 及 调 用 多 个 小 工 具 软 件 的 功 能, 方 便 现 场 检 测 计 算 与 远 程 数 据 分 析 作 品 实 现 方 案 简 介 : 具 体 实 现 方 法 : 首 先 进 入 测 量 界 面 并 设 置 好 波 速 等 参 数, 运 行 程 序 开 始 测 量 由 超 磁 共 振 器 在 木 结 构 试 件 表 面 激 发 声 波, 产 生 的 应 力 波 经 过 反 射 折 射 和 绕 射 由 纵 波 换 能 器 接 收 并 转 换 为 电 压 信 号, 电 信 号 经 过 数 据 采 集 卡 进 行 采 集 和 处 理, 在 电 脑 显 示 屏 上 显 示 所 采 集 的 时 域 信 号 和 频 域 信 号 波 形 图, 同 时 显 示 经 自 动 计 算 出 的 尺 寸 和 缺 陷 位 置 值 和 二 维 图 形 最 后 对 测 量 结 果 能 进 行 保 存 图 形 打 开 打 印 网 上 报 表 等 操 作, 方 便 多 种 情 况 下 进 行 数 据 分 析 与 结 果 观 察 70

72 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 试 件 木 块 用 超 磁 共 振 器 激 发 声 波 纵 波 换 能 器 应 力 波 信 号 转 换 为 电 信 号 NI USB-6251 对 电 信 号 进 行 去 噪 滤 波 作 功 率 谱 分 析 + LabVIEW PC 机 2010 显 示 测 量 结 果 及 作 截 图 画 图 计 算 保 存 打 印 等 图 一 系 统 工 作 流 程 图 开 始 设 置 参 数 激 发 声 波 并 同 步 触 发 采 集 检 测 下 一 点 显 示 采 集 并 滤 波 去 噪 后 的 图 形 显 示 作 功 率 谱 后 的 图 形 利 用 数 组 索 引 得 出 主 频 值 自 动 计 算 结 果 并 对 文 件 进 行 操 作 结 束 图 二 软 件 流 程 图 71

73 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 三 系 统 工 作 截 图 1 图 四 系 统 工 作 截 图 2 72

74 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 专 家 点 评 : 该 作 品 为 解 决 维 护 古 建 筑 木 结 构 的 方 案 设 计 难 题 提 供 了 一 条 新 思 路, 对 维 护 古 建 筑 原 有 风 貌 具 有 很 大 的 现 实 意 义 结 合 虚 拟 仪 器 技 术, 利 用 外 部 模 拟 触 发 的 技 术, 在 超 磁 共 振 器 激 发 声 波 的 同 时 进 行 数 据 采 集, 只 要 对 被 检 测 对 象 表 面 产 生 轻 微 震 动, 通 过 获 取 的 图 像 就 可 以 得 出 其 缺 陷 位 置, 方 法 简 单 而 高 效 ; 图 形 化 系 统 设 计 的 理 念 贯 穿 整 个 设 计, 软 件 界 面 直 观 高 效, 为 现 场 检 测 计 算 与 远 程 数 据 分 析 提 供 了 极 大 的 方 便 虚 拟 仪 器 技 术 与 该 作 品 的 完 美 结 合 可 以 在 此 基 础 上 被 广 泛 地 用 于 各 种 古 建 筑 的 木 结 构 缺 陷 监 测 应 用 当 中 73

75 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 的 超 声 骨 密 度 测 量 仪 队 伍 名 称 : 首 医 健 康 队 学 校 名 称 : 首 都 医 科 大 学 队 员 姓 名 : 何 琼 林 芳 乔 媛 慧 指 导 老 师 : 刘 庆 凯 作 品 功 能 简 介 : 系 统 采 用 直 接 接 触 双 斜 探 头 脉 冲 反 射 法 测 量 超 声 波 在 胫 骨 皮 质 骨 中 的 传 播 速 度 (speed of sound, SOS), 根 据 超 声 速 度 值 所 反 映 的 骨 密 度 信 息 诊 断 骨 质 疏 松 症 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 通 道 的 分 时 复 用 :labview 控 制 继 电 器 工 作, 实 现 定 位 探 头 和 测 量 探 头 分 时 复 用 ; 2. 去 除 软 组 织 影 响 : 根 据 超 声 波 的 传 播 理 论 和 传 播 路 径 自 行 推 导 了 声 速 测 量 公 式, 分 别 计 算 出 超 声 在 皮 质 骨 中 的 传 播 速 度 和 软 组 织 厚 度, 去 除 软 组 织 的 影 响, 提 高 测 量 准 确 度 ; 3. 屏 蔽 技 术 : 硬 件 部 分 采 用 屏 蔽 线 屏 蔽 盒, 减 小 外 界 信 号 带 来 的 干 扰, 提 高 测 量 精 度 ; 4. 低 成 本 方 案 : 鉴 于 采 集 卡 成 本 高, 备 用 单 片 机 控 制 方 案, 可 大 大 降 低 仪 器 成 本 ; 5. 专 利 应 用 : 超 声 探 头 为 自 行 设 计,( 专 利 号 :ZL 作 品 实 现 方 案 简 介 : 测 量 原 理 : 图 1 超 声 波 在 胫 骨 中 的 传 播 路 径 利 用 超 声 检 测 仪 和 专 用 探 头 发 射 并 接 收 超 声 波, 定 位 探 头 接 收 到 皮 肤 软 组 织 和 骨 皮 质 交 界 处 的 反 射 波, 测 量 探 头 接 收 到 骨 皮 质 和 骨 髓 腔 交 界 处 的 反 射 波 反 射 波 通 过 反 相 器 整 形 后, 波 形 为 规 整 的 方 波 如 图 2 所 示 : 74

76 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 图 2 整 形 后 的 波 形 系 统 工 作 简 介 : 打 开 电 源 后, 探 头 置 于 牛 胫 骨 表 面, 系 统 开 始 工 作, 通 过 采 集 卡 控 制 继 电 器 的 通 断, 选 择 探 头 工 作, 实 现 通 道 复 用 在 进 行 测 量 之 前, 调 整 探 头 位 置 至 最 佳 测 量 角 度 探 头 调 整 好 后 进 行 数 据 采 集, 采 集 到 的 数 据 由 LABVIEW 数 据 处 理 程 序 计 算 测 量 结 果 并 与 正 常 值 进 行 比 对, 最 后 给 出 诊 断 报 告 系 统 的 工 作 流 程 是 为 : 数 定 位 探 头 准 备 定 位 探 头 开 始 测 量 传 输 测 量 调 整 测 量 探 头 传 输 据 测 量 探 头 准 备 测 量 探 头 开 始 测 量 测 量 数 据 LabVIEW 处 理 数 据 最 终 结 果 显 示 给 出 检 查 报 告 75

77 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 专 家 点 评 : 该 作 品 结 合 虚 拟 仪 器 技 术, 采 用 定 量 超 声 技 术, 测 量 皮 质 骨 ( 胫 骨 ) 中 的 超 声 传 播 速 度, 根 据 速 度 值 所 反 映 的 骨 矿 密 度 量 化 信 息 来 评 价 骨 质 量, 进 而 诊 断 骨 质 疏 松 症 将 生 物 医 电 领 域 技 术 与 虚 拟 仪 器 技 术 紧 密 结 合 避 免 了 采 用 双 能 X 射 线 测 量 骨 密 度 费 用 高, 辐 射 高 的 风 险 有 着 不 错 的 实 际 临 床 试 验 的 应 用 前 景 76

78 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 简 易 实 物 三 维 弹 球 队 伍 名 称 :HiApple 学 校 名 称 : 东 南 大 学 队 员 姓 名 : 严 思 宁 李 蓬 勃 唐 健 指 导 老 师 : 况 迎 辉 作 品 功 能 简 介 : 本 制 作 是 三 维 弹 球 的 实 物 版, 我 们 设 计 了 一 个 简 易 发 射 槽, 使 小 球 有 一 个 固 定 的 发 射 区, 从 而 让 玩 家 们 有 一 个 比 较 公 平 的 开 局 然 后 利 用 易 拉 罐 做 成 了 开 关 型 积 分 挡 板 和 光 电 门 制 成 的 积 分 点, 用 以 收 集 数 据, 并 添 加 了 一 些 撞 击 板, 用 以 改 变 小 球 的 轨 道, 使 小 球 轨 道 多 样 性, 能 有 更 多 的 趣 味 性 此 外, 我 们 制 作 了 两 块 非 常 实 用 的 挡 板, 用 于 小 球 的 击 打, 由 超 声 波 模 块 控 制, 具 有 极 强 的 操 作 性 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : (1) 将 原 来 的 三 维 弹 球 实 物 化, 具 有 非 常 强 的 可 操 作 性 ; (2) 在 实 物 弹 球 板 上 设 置 积 分 点, 并 通 过 MyDAQ 进 行 数 据 采 集, 还 原 了 三 维 弹 球 的 积 分 环 节, 富 有 极 强 的 挑 战 性 ; (3) 整 个 弹 球 桌 面 的 制 作 材 料 都 是 生 活 中 容 易 找 到 的, 而 且 制 作 也 比 较 简 便, 整 个 实 物 部 分 的 成 本 较 低, 例 如 我 们 设 计 的 开 关 使 用 易 拉 罐 做 成 的 简 易 接 触 型 开 关, 因 此 成 本 较 低 ; (4) 软 件 环 节 界 面 友 好, 图 标 清 晰, 便 于 点 击 和 选 择, 音 效 独 特, 有 利 于 大 家 进 行 界 面 操 作 (5) 挡 板 的 转 轴 部 分 采 用 步 进 电 机 控 制, 并 且 由 超 声 波 传 感 器 采 集 信 号, 从 而 控 制 步 进 电 机 的 转 速 和 转 角, 这 样 的 控 制 方 式 便 于 广 大 玩 家 操 作, 老 少 皆 宜 作 品 实 现 方 案 简 介 : 那 么 整 个 系 统 是 如 何 工 作 的 呢? 我 们 就 先 用 框 图 来 简 单 介 绍 下 : 77

79 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 打 开 游 戏, 游 戏 进 入 loading 画 面 按 下 开 始 游 戏, 则 开 始 倒 计 时, 并 且 计 分 通 道 激 活 手 动 发 射 弹 球, 弹 球 撞 击 到 计 分 点 上 并 且 判 断 为 有 效, 则 在 软 件 界 面 相 应 的 灯 会 闪 动, 产 生 相 对 应 的 音 效, 并 加 上 相 应 的 积 分 通 过 手 离 超 声 波 模 块 的 距 离 和 手 移 动 的 速 度 分 别 控 制 步 进 电 机 的 转 角 和 转 速, 从 而 控 制 挡 板 击 打 小 球, 控 制 小 球 的 运 动 路 线, 若 小 球 漏 下, 则 重 新 发 射 游 戏 直 到 时 间 结 束, 则 会 得 到 相 应 的 总 积 分, 并 选 择 是 否 要 重 玩 重 玩 则 继 续, 不 重 玩 则 会 有 退 出 画 面, 这 时 可 以 选 择 退 出 或 者 重 新 开 始 游 戏 游 戏 过 程 中 可 以 随 时 退 出 游 戏 78

80 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 最 初 的 系 统 工 作 图 最 初 的 软 件 界 面 图 79

81 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 那 么 这 样 一 个 看 似 简 单 的 弹 球 桌 面, 有 着 什 么 特 殊 的 地 方 呢? 首 先, 实 物 化 的 三 维 弹 球 会 吸 引 很 多 玩 家, 使 大 家 充 满 兴 趣, 其 次, 这 样 一 个 富 有 趣 味 性 的 游 戏 适 合 所 有 年 龄 层 的 玩 家 进 行 娱 乐, 而 且 挑 战 性 极 强, 十 分 有 意 义 当 然, 如 果 小 孩 子 接 触 到 这 款 游 戏, 必 定 会 让 他 们 爱 不 释 手, 因 为 这 样 的 游 戏 不 仅 可 以 锻 炼 他 们 的 运 动 规 划 性, 而 且 可 以 提 高 他 们 的 空 间 想 象 力 和 动 手 能 力, 是 他 们 良 师 益 友 注 : 以 上 涉 及 到 的 图 片 均 为 我 们 最 初 的 作 品 图 片, 主 要 用 于 配 合 文 字 的 介 绍, 最 新 实 物 尚 在 优 化 中 专 家 点 评 : 本 作 品 源 于 学 生 的 课 余 生 活, 结 合 虚 拟 仪 器 技 术 将 原 来 的 三 维 弹 球 游 戏 实 物 化, 具 有 非 常 强 的 可 操 作 性, 娱 乐 性 使 用 生 活 中 常 见 的 材 料 制 作 整 个 作 品, 简 便, 低 价, 又 不 失 创 造 性 作 品 最 大 程 度 上 地 使 用 了 mydaq 硬 件 平 台 上 的 各 种 模 拟 输 入 输 出, 数 字 I/O 以 及 音 频 输 入 输 出 资 源, 将 声 机 电 效 果 合 并 呈 现, 且 界 面 友 好, 可 以 应 用 于 各 大 院 校 的 创 新 教 学 当 中 寓 教 于 乐 80

82 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 基 于 NI ELVIS 与 LabVIEW 的 机 器 视 觉 汽 车 预 警 系 统 的 设 计 队 伍 名 称 : 上 理 之 光 学 校 名 称 : 上 海 理 工 大 学 队 员 姓 名 : 周 春 樵 邬 敏 杰 张 彩 艳 王 海 指 导 老 师 : 金 暄 宏 作 品 功 能 简 介 : 我 们 通 过 设 计 两 辆 小 车 在 实 验 场 地 进 行 行 走 来 模 拟 道 路 的 真 实 路 况 小 车 1 行 驶 在 后, 小 车 2 行 驶 在 前, 当 小 车 1 有 撞 上 小 车 2 的 可 能 时, 我 们 设 计 的 单 目 视 觉 汽 车 预 警 系 统 将 采 取 一 系 列 的 预 警 措 施, 确 保 避 免 撞 车 危 险 此 外, 当 有 物 体 突 然 窜 入 小 车 前 面 的 时 候, 距 离 很 近 时, 小 车 也 可 以 立 即 停 止, 保 证 了 行 车 的 安 全 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 在 设 计 本 次 汽 车 预 警 系 统 的 过 程 中, 充 分 利 用 了 ELVIS 硬 件 平 台 强 大 的 集 成 功 能, 特 别 是 ELVIS 硬 件 平 台 自 身 携 带 的 多 种 高 精 度 和 高 响 应 速 率 的 测 量 仪 器, 同 时 通 过 结 合 软 件 Multisim 对 构 建 的 系 统 进 行 相 应 的 仿 真, 在 电 路 测 量 通 信 控 制 等 方 面 为 我 们 大 大 降 低 了 阻 碍, 使 得 系 统 得 以 更 好 地 搭 建 2. 利 用 LabView 强 大 的 编 译 功 能 和 Vision 的 图 像 处 理 模 块 编 程 界 面, 能 够 更 形 象 的 模 拟 两 辆 小 车 行 驶 的 实 际 情 况, 使 驾 驶 员 更 好 的 做 出 选 择 3. 本 预 警 系 统 受 环 境 的 影 响 比 较 小, 能 够 更 好 的 应 用 于 实 际 情 况 4. 采 用 单 目 视 觉, 系 统 实 时 性 较 好 作 品 实 现 方 案 简 介 : 在 硬 件 方 面, 我 们 在 小 车 1 上 安 装 上 摄 像 头, 对 小 车 2 的 车 体 进 行 拍 摄, 通 过 无 线 摄 像 头 的 传 输 模 块 将 拍 摄 到 的 画 面 传 送 到 PC 机, 从 而 确 保 了 我 们 预 警 系 统 的 实 时 性 两 辆 小 车 通 过 上 位 机 上 的 软 件 对 小 车 的 行 驶 速 度 和 方 向 进 行 调 整, 从 而 模 拟 出 小 车 1 即 将 追 尾 小 车 2 的 场 景,LED 报 警 和 蜂 鸣 器 系 统 报 警, 若 驾 驶 员 没 有 做 出 相 应 的 速 度 调 整, 小 车 将 由 LabVIEW 自 行 停 止 在 软 件 方 面, 无 线 摄 像 头 将 拍 摄 到 的 小 车 2 的 车 牌 画 面 不 间 断 的 传 入 PC 机,LabVIEW 编 写 的 程 序 将 采 集 的 图 像 进 行 处 理, 对 于 小 车 2 的 车 牌 质 心 位 置 进 行 计 算 分 析, 从 而 获 得 两 辆 车 之 间 的 距 离 当 两 辆 车 车 距 过 于 接 近 时, 可 以 通 过 程 序 前 面 板 构 建 的 控 制 平 台 采 取 相 应 的 避 险 措 施 如 果 没 有 发 出 任 何 人 为 的 措 施, 程 序 将 调 用 预 设 的 避 险 措 施, 对 于 小 车 1 进 行 减 速 控 制 通 过 双 重 预 警 保 障, 从 而 可 以 更 好 的 避 免 汽 车 追 尾 的 事 故 发 生 81

83 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 PC 机 (LABVIEW 进 行 对 应 的 图 像 和 数 据 处 理 ) 无 线 通 信 无 线 USB 小 车 1 摄 像 头 速 度 测 量 电 机 无 线 通 信 电 小 车 2 源 电 声 光 报 警 速 度 测 量 电 机 源 系 统 硬 件 框 图 82

84 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 系 统 软 件 框 图 83

85 优 秀 奖 综 合 组 - 基 于 PC 的 数 据 采 集 平 台 系 统 工 作 照 专 家 点 评 : 本 作 品 充 分 利 用 了 教 学 实 验 室 虚 拟 仪 器 平 台 ELVIS 强 大 的 集 成 功 能, 同 时 通 过 结 合 电 路 设 计 与 分 析 软 件 Multisim 对 构 建 的 系 统 进 行 相 应 的 仿 真 比 较 从 设 计 仿 真 到 原 型 和 实 现, 使 用 标 准 的 设 计 流 程 实 现, 在 电 路 测 量 通 信 控 制 等 方 面 为 大 大 降 低 了 设 计 反 复, 使 得 系 统 得 以 更 好 地 搭 建 作 品 利 用 虚 拟 仪 器 技 术 结 合 了 机 器 视 觉 和 运 动 控 制, 构 建 了 汽 车 预 警 系 统 的 原 型, 在 未 来 汽 车 自 动 巡 航 应 用 中 有 着 一 定 的 参 考 价 值 和 应 用 前 景 84

86 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 基 于 Compact-RIO 的 移 动 机 器 人 平 台 队 伍 名 称 : 交 龙 学 校 名 称 : 上 海 交 通 大 学 队 员 姓 名 : 唐 恒 博 刘 栋 栋 张 腾 王 炜 指 导 老 师 : 王 景 川 作 品 功 能 简 介 : 以 Compact-RIO 为 核 心, 搭 建 了 通 用 移 动 机 器 人 平 台 在 此 平 台 上, 实 现 了 环 境 感 知 定 位 导 航 环 境 交 互 操 作 任 务 规 划 等 机 器 人 领 域 关 键 技 术 通 过 设 计 的 特 定 实 验, 证 明 平 台 的 稳 定 性 可 扩 展 性 通 用 性 以 及 以 Compact-RIO Labview 为 核 心 的 软 硬 件 系 统 的 易 用 性 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 系 统 可 扩 展 性, 以 Compact-Rio 为 核 心 控 制 器 的 机 器 人 平 台, 其 可 扩 展 板 卡 的 特 性 可 以 轻 易 满 足 不 同 功 能 机 器 人 的 要 求 2. 控 制 系 统 的 稳 定 性 与 实 时 性, 将 Compact-RIO 作 为 机 器 人 的 核 心, 应 用 于 机 器 人 域, 大 幅 度 提 高 了 系 统 的 稳 定 性, 也 有 效 的 解 决 了 机 器 人 控 制 的 实 时 性 问 题 3. 编 程 环 境 的 易 用 性, 将 Labview 作 为 开 发 环 境 以 及 开 发 语 言, 应 用 于 机 器 人 领 域, 图 形 化 的 编 程 有 效 的 提 高 了 开 发 效 率, 并 且 Labview 的 简 单 易 用 性 极 大 的 降 低 了 机 器 人 软 件 的 开 发 门 槛 作 品 实 现 方 案 简 介 : 利 用 Compact-RIO 为 核 心, 搭 建 了 通 用 的 移 动 机 器 人 平 台, 该 平 台 可 以 实 现 环 境 感 知 定 位 导 航 与 环 境 交 互 操 作 任 务 规 划 等 机 器 人 领 域 关 键 技 术 平 台 硬 件 上, 运 动 机 构 包 含 : 两 个 直 流 无 刷 电 机 ; 环 境 感 知 机 构 包 含 : 一 个 激 光 距 离 传 感 器 3 个 限 位 开 关 以 及 编 码 器 ; 操 作 机 构 包 含 : 一 个 机 械 抓 手 以 及 电 磁 弹 射 装 置 软 件 上, 以 Labview 作 为 开 发 环 境,Compact-RIO 运 行 任 务 程 序, 同 时 为 了 调 试 的 方 便, 使 用 PC 作 为 监 控 显 示 系 统 工 作 流 程 如 下 : 采 集 传 感 器 的 信 息, 包 括 激 光 传 感 器 限 位 开 关 以 及 编 码 器 信 息, 实 现 对 环 境 的 感 知 在 此 基 础 上, 通 过 与 已 知 的 特 征 地 图 的 匹 配, 完 成 机 器 人 的 精 确 自 定 位 根 据 机 器 人 所 处 位 置, 以 及 感 知 的 环 境 信 息, 进 行 任 务 规 划, 主 要 包 括 : 机 器 人 导 航 ( 去 哪 里 ), 以 及 机 器 人 环 境 交 互 ( 需 要 做 什 么 ) Compact-RIO 完 成 了 从 最 底 层 的 传 感 器 数 据 采 集 电 机 的 运 动 控 制, 到 中 间 层 的 地 图 匹 配 机 器 人 的 自 定 位 导 航, 以 及 最 高 层 的 机 器 人 任 务 规 划 85

87 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 表 1 硬 件 架 构 图 86

88 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 表 2 软 件 架 构 图 87

89 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 表 3 系 统 工 作 照 片 专 家 点 评 : 本 作 品 设 计 了 一 个 自 动 捡 球 和 投 球 机 器 人, 拓 展 了 机 器 人 在 球 场 上 的 应 用, 以 更 好 的 为 体 育 运 动 做 服 务 机 器 人 在 给 定 的 平 整 场 地 内, 能 够 自 动 识 别 场 地 内 出 现 的 球 和 球 筐, 通 过 传 感 器 确 定 自 身 位 置, 迅 速 到 达 球 面 前, 并 将 其 有 效 抓 起, 投 入 球 筐 本 作 品 以 CompactRIO 作 为 机 器 人 的 主 控 制 器, 不 仅 要 分 析 传 感 器 数 据, 从 而 确 定 球 球 筐 的 位 置 ; 也 要 规 划 行 走 路 径 和 运 动 步 骤, 协 调 机 器 人 行 走 抓 球 击 球 的 相 关 运 动 ; 同 时 通 过 无 线 网 络 传 输, 机 器 人 运 行 状 态 以 及 运 行 数 据 可 以 实 时 传 输, 供 远 程 人 员 监 控 本 作 品 在 系 统 开 发 中 涉 及 到 多 传 感 器 融 合 运 动 控 制 机 器 视 觉 定 位 和 避 障 算 法 等 多 个 方 面, 属 于 融 合 多 个 学 科 从 算 法 到 实 现 的 综 合 性 作 品 88

90 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 基 于 互 联 网 的 远 程 康 复 训 练 系 统 队 伍 名 称 : 至 善 队 学 校 名 称 : 东 南 大 学 队 员 姓 名 : 王 楠 胡 小 科 吴 常 铖 柯 欣 指 导 老 师 : 宋 爱 国 作 品 功 能 简 介 : 本 系 统 采 用 互 联 网 为 依 托, 为 老 年 人 或 术 后 病 人 提 供 远 程 的 康 复 训 练 目 前 本 系 统 可 提 供 一 对 三 服 务, 病 人 和 医 师 之 间 可 进 行 语 音 视 频 通 话, 可 远 程 遥 控 也 可 本 地 控 制 目 前, 本 机 器 可 提 供 三 种 训 练 模 式, 自 由 模 式 被 动 模 式 以 及 主 动 模 式 医 师 端 加 载 了 数 据 库, 记 录 病 人 的 康 复 情 况, 以 供 长 期 检 查 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 本 案 基 于 互 联 网 的 远 程 康 复 训 练 系 统 可 以 为 患 者 提 供 更 为 人 性 化 的 服 务, 能 为 偏 远 地 区 的 残 疾 患 者 提 供 长 期 健 康 指 导 及 支 持 随 着 国 内 残 障 人 数 的 增 加 和 老 龄 化 人 口 的 增 长, 患 者 多, 治 疗 师 少 的 矛 盾 日 渐 突 出, 一 对 多 远 程 监 控 模 式 很 好 的 解 决 了 这 一 问 题 89

91 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 本 系 统 中 设 计 了 多 种 康 复 训 练 本 体, 每 种 机 器 人 在 设 计 的 过 程 中 都 考 虑 了 其 安 全 性 而 且 保 证 其 重 量 和 大 小 适 合 家 庭 使 用 系 统 设 计 了 多 款 游 戏, 满 足 不 同 患 者 以 及 患 者 不 同 康 复 阶 段 的 需 求, 使 患 者 摆 脱 了 枯 燥 乏 味 的 训 练 过 程, 轻 松 愉 悦 的 完 成 康 复 训 练 作 品 实 现 方 案 简 介 : 系 统 总 体 规 划 : 90

92 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 本 案 所 设 计 的 远 程 康 复 训 练 系 统 主 要 包 括 康 复 训 练 机 器 人 本 体 及 网 络 控 制 平 台 两 部 分 其 中 康 复 训 练 机 器 人 是 由 single-board 为 处 理 器 实 现 的 四 自 由 度 康 复 训 练 机 器 人, 网 络 控 制 平 台 利 用 Visual C++ 和 NI Measurement Studio 联 合 编 写 患 者 端 客 户 机 N 网 络 康 复 训 练 机 器 人 控 制 箱 康 复 训 练 机 器 人 机 械 部 件 患 者 端 客 户 机 1 医 生 端 服 务 器 图 1 康 复 训 练 机 器 人 系 统 框 图 本 地 控 制 模 块 本 地 控 制 模 块 由 NI 提 供 的 sbrio-9631 平 台, 电 机 驱 动 电 路 组 成 步 进 电 机 1 步 进 电 机 2 U 型 架 电 机 推 杆 驱 动 电 路 sbrio 信 号 调 理 电 路 接 近 开 关 光 电 编 码 盘 扭 矩 传 感 器 力 矩 电 机 RS232 PC( 客 户 机 ) 磁 流 变 阻 尼 器 图 2 康 复 训 练 机 器 人 的 控 制 箱 组 成 框 图 sbrio-9631 接 收 PC 机 发 送 的 控 制 命 令 后 根 据 所 处 情 况 给 出 电 机 的 行 动 参 数, 交 予 电 机 驱 动 模 块 控 制 电 机 运 动 同 时 采 集 位 置 力 矩 等 信 息, 并 将 其 作 为 反 馈 量 上 传 至 本 地 PC, 进 一 步 保 证 了 作 品 的 安 全 性 和 可 靠 性 以 sbrio-9631 为 核 心 的 控 制 箱 程 序 设 计 流 程 图 如 下 : 91

93 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 开 始 参 数 设 置 打 开 串 口 向 PC 机 读 取 一 帧 数 据 命 令 解 释 停 止 工 作? N Y 关 闭 串 口 机 器 人 姿 态 调 整 采 集 机 器 人 状 态 信 息 控 制 磁 流 变 阻 尼 器 控 制 力 矩 电 机 向 PC 机 反 馈 数 据 结 束 图 3 控 制 箱 程 序 设 计 流 程 图 网 络 控 制 平 台 基 于 互 联 网 的 远 程 康 复 训 练 系 统 的 网 络 控 制 平 台 包 括 医 师 端 和 患 者 端 本 系 统 利 用 Visual C++ 和 NI Measurement Studio 联 合 编 写 了 网 络 控 制 平 台, 功 能 结 构 框 图 如 图 4 所 示 患 者 身 份 信 息 采 集 训 练 数 据 信 息 管 理 视 频 采 集 压 缩 视 频 显 示 康 复 训 练 机 器 人 机 器 人 控 制 箱 视 频 显 示 主 动 训 练 方 案 被 动 训 练 方 案 康 复 训 练 游 戏 网 络 制 定 训 练 方 案 网 络 通 信 网 络 通 信 患 者 端 客 户 机 医 师 端 服 务 器 92

94 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 图 4 网 络 化 康 复 训 练 系 统 结 构 框 图 图 5 系 统 实 物 图 专 家 点 评 : 及 时 正 确 的 康 复 训 练 能 够 帮 助 老 年 人 残 障 人 士 以 及 中 风 患 者 减 少 残 疾 的 可 能 性 远 程 康 复 训 练 系 统 不 仅 使 患 者 摆 脱 了 地 域 的 局 限, 一 对 多 模 式 的 引 入 也 提 高 了 医 师 康 复 的 效 率 该 远 程 康 复 系 统 基 于 图 形 化 开 发 平 台 LabVIEW 设 计 了 多 种 针 对 不 同 部 位 进 行 训 练 的 机 器 人, 并 借 助 于 互 联 网 和 网 络 数 据 库 为 远 端 的 医 生 提 供 患 者 的 康 复 资 料 此 外 为 提 高 训 练 的 趣 味 性, 还 集 成 了 多 款 康 复 训 练 游 戏, 并 实 现 了 针 对 不 同 阶 段 的 训 练 模 式 93

95 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 基 于 NI Compact RIO 的 速 降 系 统 队 伍 名 称 : 清 华 军 魂 队 学 校 名 称 : 清 华 大 学 队 员 姓 名 : 陈 亮 马 强 张 媛 指 导 老 师 : 邓 炎 作 品 功 能 简 介 : 基 于 NI LabVIEW 开 发 环 境 和 Compact RIO 硬 件 系 统, 采 用 匀 加 速 直 线 运 动 的 策 略 控 制 步 进 电 机 实 现 重 物 快 速 地 下 降 或 上 升 指 定 的 距 离, 准 实 时 地 显 示 运 动 过 程 参 数 曲 线 和 进 程 状 态 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 系 统 层 次 结 构 划 分 合 理, 模 块 设 计 较 为 独 立, 便 于 编 程 测 试 和 功 能 扩 展 ; 2 良 好 的 人 机 交 互 界 面, 便 于 观 察 和 记 录 运 动 过 程 的 参 数 状 态 ; 3 通 过 开 环 控 制 策 略 和 计 算 剩 余 位 移 来 确 定 后 续 运 动 规 律, 既 简 化 了 控 制 过 程 又 保 证 了 精 确 度, 节 省 了 FPGA 的 资 源 作 品 实 现 方 案 简 介 : 简 化 的 速 降 系 统 共 由 三 个 层 次 实 现 :PC RT 和 FPGA (1)PC: 作 为 上 层 交 互 界 面, 接 收 用 户 指 令 和 参 数 并 下 发 RT; 接 收 并 显 示 RT 上 传 的 数 据 和 状 态 (2)RT: 作 为 中 间 沟 通 桥 梁, 两 个 并 行 循 环 分 别 与 上 下 层 通 信, 循 环 之 间 通 过 RT FIFO 传 递 信 息 其 一 调 用 FPGA 程 序, 中 断 同 步 起 始, 循 环 读 取 数 据 ; 其 二 通 过 TCP/IP 方 式 与 PC 进 行 命 令 和 数 据 的 下 达 和 上 传 (3)FPGA: 作 为 下 层 执 行 程 序, 响 应 中 断 开 启 任 务, 接 收 指 令 和 参 数, 输 出 频 率 信 号 和 方 向 信 号, 将 间 隔 50ms 的 子 过 程 的 剩 余 位 移 速 度 加 速 度 写 入 DMA FIFO 在 子 过 程 开 始 时 根 据 前 次 反 馈 的 剩 余 距 离 和 速 度 确 定 本 次 的 加 速 度, 然 后 求 得 本 次 的 速 度 在 子 过 程 结 束 时 计 算 实 际 的 运 行 时 间 和 新 的 剩 余 距 离, 作 为 下 次 的 子 过 程 的 计 算 初 值 94

96 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 软 硬 件 架 构 图 功 能 示 意 图 系 统 工 作 照 片 95

97 优 秀 奖 综 合 组 - 嵌 入 式 测 控 平 台 专 家 点 评 : 随 着 城 市 建 设 加 快, 高 楼 日 益 增 多, 高 楼 救 生 显 得 尤 为 重 要 在 LabVIEW 图 形 化 环 境 下, 学 生 们 无 需 掌 握 HDL 语 言 就 构 建 了 速 降 系 统 的 原 型, 实 现 了 在 规 定 时 间 内 通 过 钢 丝 将 重 物 降 到 安 全 平 面 的 任 务 该 速 降 系 统 实 现 了 基 于 FPGA 的 精 确 的 运 动 控 制 以 及 上 位 机 的 人 机 交 互 界 面, 便 于 观 察 和 记 录 运 动 过 程 参 数 96

98 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 自 由 曲 面 测 量 队 伍 名 称 : 综 合 一 组 学 校 名 称 : 南 通 大 学 队 员 姓 名 : 俞 云 雷 朱 永 康 刘 宁 指 导 老 师 : 邵 建 新 作 品 功 能 简 介 : 集 成 激 光 位 移 传 感 器 和 线 性 编 码 器 的 自 由 曲 面 的 测 量 方 法 及 系 统, 主 要 实 现 的 是 对 未 知 自 由 曲 面 的 表 面 参 数 测 量, 并 将 其 转 换 成 离 散 的 几 何 坐 标 数 据, 进 一 步 利 用 三 维 图 形 显 示 控 件 对 曲 面 进 行 重 构 实 现 过 程 中 采 用 自 适 应 采 样, 通 过 改 进, 构 建 了 一 个 基 于 闭 环 控 制 的 仿 形 跟 踪 测 量 系 统, 实 现 零 位 法 测 量, 实 现 了 再 不 影 响 测 量 精 度 的 情 况 下 扩 大 了 测 量 范 围 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 测 量 方 法 为 非 接 触 式 测 量, 可 以 克 服 一 般 接 触 式 测 量 的 缺 点 ; 2 采 用 自 适 应 采 样, 提 高 了 测 量 精 度 ; 3 集 激 光 位 移 传 感 器 和 线 性 编 码 器 为 一 体, 实 现 了 保 证 精 度 下 的 大 量 程 自 由 曲 面 测 量 4 运 动 控 制 卡 采 用 PXI-7358, 控 制 精 度 高, 多 功 能 数 据 采 集 卡 PXIe-6363 同 时 实 现 采 集 电 压 和 计 数 的 功 能 作 品 实 现 方 案 简 介 : 激 光 位 移 传 感 器 将 采 集 到 的 位 移 信 号 转 换 成 电 压 信 号, 电 压 信 号 由 多 功 能 数 据 采 集 卡 进 行 采 集, 三 轴 运 动 平 台 的 控 制 由 PXI-7358 控 制,X-Y 轴 的 联 动 根 据 不 同 路 径 规 划 由 软 件 编 写 进 行 控 制, 由 于 激 光 位 移 传 感 器 线 性 范 围 有 限, 我 们 构 建 了 基 于 闭 环 控 制 的 仿 形 跟 踪 测 量 系 统, 实 现 零 位 法 测 量 具 体 实 现 如 下 : 在 Z 轴 方 向 上 安 装 一 个 线 性 编 码 器, 在 测 量 某 个 测 点 时, 首 先 采 集 激 光 位 移 传 感 器 的 输 出, 并 判 断 该 输 出 是 否 在 其 线 性 范 围 内, 如 果 是, 则 该 输 出 即 为 测 量 结 果 ; 如 果 不 是, 则 以 此 输 出 为 依 据, 上 下 调 整 Z 轴 运 动, 直 到 激 光 位 移 传 感 器 的 输 出 位 于 线 性 范 围 内, 而 Z 轴 的 上 下 调 整 量 由 线 性 编 码 器 测 得, 最 终 的 测 量 结 果 是 由 激 光 位 移 传 感 器 和 线 性 编 码 器 共 同 确 定 这 种 我 们 就 可 以 在 保 持 测 量 精 度 的 前 提 下 大 大 扩 大 激 光 位 移 传 感 器 的 测 量 范 围 97

99 被 测 件 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 X/Y/Z 伺 服 电 机 运 动 控 制 卡 玻 璃 光 栅 尺 插 补 器 线 性 编 码 器 Z Y 激 光 位 移 传 感 器 数 据 采 集 卡 X X-Y 平 台 系 统 硬 件 构 架 图 激 光 测 头 线 性 编 码 器 100mm Zp Ze 线 性 编 码 器 零 位 0 Z 被 测 件 Z 向 数 据 采 集 示 意 图 系 统 软 件 系 统 软 件 模 块 图 运 动 控 制 传 感 控 制 测 量 规 划 数 据 处 理 运 动 初 始 化 参 数 设 置 激 光 位 移 传 感 器 线 性 编 码 器 曲 面 测 量 规 划 测 量 路 径 优 化 数 据 处 理 三 维 显 示 98

100 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 开 始 系 统 初 始 化 被 测 物 整 体 扫 描, 确 定 曲 面 边 界 曲 面 点 数 据 测 量 是 否 在 激 光 位 移 传 感 器 测 量 中 点? 否 调 整 Z 方 向 线 性 进 给 轴 X Y 方 向 测 量 平 台 运 行 到 下 一 测 点 是 采 集 数 据 否 曲 面 是 否 测 量 完 毕? 是 数 据 处 理 曲 面 重 构 结 束 系 统 主 要 功 能 软 件 流 程 图 99

101 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 系 统 工 作 图 专 家 点 评 : 本 作 品 集 成 了 激 光 位 移 传 感 器 和 线 性 编 码 器, 利 用 虚 拟 仪 器 技 术 实 现 了 对 未 知 自 由 曲 面 的 表 面 参 数 测 量, 并 可 将 其 转 换 成 离 散 的 几 何 坐 标 数 据, 利 用 LabVIEW 中 的 三 维 图 形 显 示 控 件 对 曲 面 进 行 重 构 显 示, 并 进 一 步 构 建 完 成 了 基 于 闭 环 控 制 的 仿 形 跟 踪 测 量 系 统, 实 现 了 高 精 度 的 非 接 触 式 测 量 100

102 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 基 于 LabVIEW 的 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 测 控 系 统 队 伍 名 称 :WXY 学 校 名 称 : 华 南 理 工 大 学 队 员 姓 名 : 吴 湛 徐 凌 凡 杨 鹏 指 导 老 师 : 李 礼 夫 作 品 功 能 简 介 : 本 作 品 通 过 基 于 labview 的 NI PXI 8196 嵌 入 式 控 制 系 统 把 虚 拟 车 辆 模 型 虚 拟 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 控 制 器 和 ABS 传 动 实 验 台 架 无 缝 连 接 起 来, 能 够 实 时 监 控 汽 车 单 轮 的 输 出 和 输 入 差 分 扭 矩 信 号, 实 现 了 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 技 术 Torque Vectoring Differential(TVD) 的 硬 件 在 环 仿 真, 从 而 可 以 模 拟 汽 车 在 各 种 实 际 行 驶 工 况 下 TVD 主 动 分 配 差 分 扭 矩 纠 正 汽 车 行 驶 姿 态 的 控 制 过 程 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1. 本 作 品 充 分 发 挥 了 vedyna 在 汽 车 动 力 学 仿 真 领 域 Matlab/Simulink 在 控 制 算 法 开 发 领 域 和 LabVIEW 在 虚 拟 仪 器 技 术 领 域 的 各 自 优 势, 实 现 了 三 者 的 无 缝 连 接, 并 结 合 ABS 传 动 实 验 台 架 使 硬 件 在 环 仿 真 技 术 运 用 到 汽 车 操 纵 稳 定 性 控 制 系 统 的 开 发 过 程 相 比 采 用 路 面 试 验 来 验 证 汽 车 操 纵 稳 定 性 控 制 系 统 的 传 统 方 法, 可 大 大 减 少 开 发 成 本, 缩 短 开 发 周 期 2. 本 作 品 提 出 的 TVD 相 对 传 统 的 ESP 汽 车 稳 定 控 制 系 统, 可 以 在 保 证 汽 车 纵 向 动 力 性 能 不 下 降 的 前 提 下, 同 时 提 高 汽 车 的 操 纵 稳 定 性 作 品 实 现 方 案 简 介 : 一 系 统 组 成 该 测 控 系 统 由 以 下 三 部 分 组 成 : 软 件 部 分 I/O 硬 件 部 分 和 传 动 试 验 台 硬 件 部 分, 见 图 1 101

103 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 图 1 基 于 TVD 的 硬 件 在 环 仿 真 实 验 系 统 结 构 硬 件 部 分 为 自 行 研 制 的 传 动 实 验 装 置, 其 基 本 结 构 及 实 物 分 别 如 图 2 图 3 所 示 图 2 测 控 系 统 的 示 意 图 图 3 传 动 实 验 台 架 实 物 图 102

104 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 二. 系 统 工 作 原 理 1 车 速 信 号 通 过 labview 转 换 为 模 拟 电 压 信 号 经 AO1 口 输 出 给 变 频 器, 从 而 控 制 异 步 电 机 转 速, 模 拟 不 通 车 速 下 的 车 轮 转 速, 2 TVD 控 制 器 输 出 给 右 后 轮 的 差 分 扭 矩 经 量 程 换 算 经 AO3 口 输 出 给 电 流 控 制 器 1, 从 而 控 制 磁 粉 制 合 器, 使 其 产 生 等 比 例 的 制 动 扭 矩 ; 3 将 扭 矩 测 量 仪 该 采 集 回 来 的 扭 矩 经 量 程 换 算 后 经 AI1 输 入 vedyna 整 车 模 型 的 该 侧 车 轮 上, 见 图 4, 4 传 动 实 验 台 上 的 飞 轮 用 于 模 拟 传 动 系 统 上 各 部 件 的 转 动 惯 量 ; 磁 粉 离 合 器 接 收 来 自 车 辆 模 型 中 的 轮 胎 力 信 号 使 其 保 持 完 全 闭 合 传 递 扭 矩 图 4 硬 件 在 环 系 统 实 验 原 理 专 家 点 评 : 本 作 品 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 将 仿 真 的 车 辆 模 型 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 控 制 器 和 ABS 传 动 实 验 台 架 无 缝 连 接 起 来, 能 够 实 时 监 控 汽 车 单 轮 的 输 出 和 输 入 差 分 扭 矩 信 号, 实 现 了 汽 车 扭 矩 主 动 分 配 技 术 TVD 的 硬 件 在 环 仿 真, 从 而 可 以 模 拟 汽 车 在 各 种 实 际 行 驶 工 况 下 TVD 主 动 分 配 差 分 扭 矩 纠 正 汽 车 行 驶 姿 态 的 控 制 过 程 为 汽 车 领 域 相 关 技 术 的 开 发 验 证 提 供 了 新 思 路 103

105 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 基 于 虚 拟 仪 器 技 术 的 无 线 多 点 实 时 环 境 监 控 系 统 队 伍 名 称 : 翱 翔 队 学 校 名 称 : 西 北 工 业 大 学 队 员 姓 名 : 陈 立 伟 曹 晓 欢 OUSSAADI HAFID 贺 宁 指 导 老 师 : 杨 建 华 作 品 功 能 简 介 : 在 不 同 环 境 中 安 插 无 线 传 感 器 节 点, 构 成 简 易 无 线 传 感 器 网 络 节 点 采 集 到 的 数 据 通 过 JAVA 程 序 实 现 与 PXI-1042Q 工 控 机 的 通 信 通 过 LabVIEW 搭 建 的 软 件 平 台 对 环 境 中 的 温 度 和 光 照 进 行 实 时 监 测 当 环 境 参 数 与 预 设 条 件 不 符 时, 通 过 DAQ 驱 动 PXI-6221 多 功 能 卡, 发 出 相 应 的 调 控 信 号, 控 制 LED 电 路 板 工 作 作 品 创 新 点 与 优 越 性 : 1 同 时 应 用 了 无 线 传 感 器 虚 拟 仪 器 JAVA 等 多 种 技 术 ; 2 无 线 传 感 器 节 点 不 依 赖 任 何 设 备 独 立 工 作, 安 插 方 便 快 捷, 单 点 传 输 距 离 可 达 50m, 可 通 过 多 跳 方 式, 实 现 更 远 距 离 的 传 输 ; 3 良 好 的 人 机 交 互 界 面, 环 境 参 数 变 化 可 通 过 波 形 明 显 看 出 正 负 跳 变, 自 动 控 制 系 统 及 时 做 出 调 节 反 应, 具 有 良 好 的 实 时 响 应 性 能 4 该 系 统 为 原 理 性 演 示 系 统, 通 过 更 换 传 感 器 和 增 加 无 线 传 感 器 节 点, 作 品 具 有 很 好 的 推 广 价 值, 可 应 用 于 多 种 不 同 领 域 作 品 实 现 方 案 简 介 : 作 品 使 用 两 个 无 线 传 感 器 节 点 采 集 所 在 环 境 温 度 光 照 数 据, 每 个 节 点 在 使 用 前, 通 过 USB 与 工 控 机 连 接, 工 控 机 通 过 指 定 端 口 将 设 计 开 发 好 的 无 线 传 感 器 网 络 工 作 程 序 烧 入 节 点 控 制 系 统 内 部, 以 控 制 节 点 采 样 频 率, 数 据 收 发 模 式 等 程 序 烧 入 后, 节 点 依 靠 电 池 供 电 独 立 工 作 采 集 到 的 数 据 经 过 节 点 内 部 系 统 的 转 换 处 理, 将 其 发 送 至 网 关 节 点 网 关 节 点 通 过 USB 与 PXI-1042Q 工 控 机 连 接, 利 用 JAVA 程 序 控 制 网 关 节 点 与 工 控 机 的 数 据 通 信 LabVIEW 搭 建 的 软 件 平 台 读 取 写 入 工 控 机 中 的 相 关 数 据, 在 软 件 内 部 经 过 相 关 数 据 处 理, 将 其 转 化 为 国 际 标 准 单 位, 以 波 形 和 控 件 的 形 式 显 示 在 界 面 上 同 时, 在 LabVIEW 软 件 内 部, 根 据 实 际 需 求 预 设 环 境 参 数 条 件, 当 无 线 传 感 器 节 点 所 在 环 境 不 满 足 预 设 条 件 时, 通 过 DAQ 驱 动 PXI-6221 多 功 能 卡, 及 时 给 出 控 制 信 号, 实 现 温 度 及 光 照 的 自 动 调 节 与 控 制 104

106 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 1. 系 统 工 作 流 程 图 ( 功 能 示 意 图 ) 2. LabVIEW 软 件 设 计 流 程 图 105

107 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 3. LED 硬 件 电 路 板 原 理 图 4. 系 统 工 作 照 片 106

108 优 秀 奖 综 合 组 - 模 块 化 的 PXI 平 台 专 家 点 评 : 本 作 品 将 无 线 传 感 器 技 术 与 虚 拟 仪 器 技 术 相 结 合, 构 建 了 一 套 无 线 传 感 器 网 络 原 理 演 示 系 统, 可 以 实 时 地 判 断 无 线 传 感 器 节 点 采 集 到 的 温 度 湿 度 等 信 号 是 否 超 过 阈 值, 并 控 制 LED 显 示 系 统 实 时 报 警 本 作 品 可 以 通 过 更 换 传 感 器, 广 泛 应 用 于 工 业 监 测 等 领 域 107

109 优 秀 奖 软 件 组 数 字 化 技 术 演 示 中 心 队 伍 名 称 : 成 长 学 校 名 称 : 湖 南 工 业 大 学 队 员 姓 名 : 于 敏 杰 指 导 老 师 : 袁 川 来 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 电 子 技 术 的 迅 速 发 展 为 当 前 的 数 字 电 子 技 术 课 程 教 学 提 出 了 更 高 的 要 求, 需 要 专 业 的 软 件 进 行 知 识 和 原 理 演 示, 提 高 趣 味 性 和 互 动 性 针 对 数 字 电 路 中 的 经 典 蒂 娜 路 如 逻 辑 门, 组 合 电 路, 触 发 器 等 专 门 制 作 了 用 于 原 理 演 示 的 课 件, 同 时 用 户 可 以 通 过 修 改 相 关 参 数 与 软 件 进 行 互 动, 加 深 对 理 论 的 理 解 108

110 优 秀 奖 软 件 组 愤 怒 的 斜 抛 运 动 队 伍 名 称 : 冥 王 星 W&G 传 奇 学 校 名 称 : 常 州 职 业 技 术 学 院 队 员 姓 名 : 王 汉 忠 指 导 老 师 : 钱 身 强 王 露 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 立 足 于 基 本 的 物 理 学 知 识, 结 合 当 前 流 行 的 网 络 游 戏 愤 怒 的 小 鸟, 生 动 的 演 示 了 物 理 学 斜 抛 运 动 中 涉 及 到 的 物 理 学 原 理, 整 个 界 面 制 作 显 示 流 畅, 动 画 效 果 良 好, 趣 味 性 强, 合 适 于 课 程 教 学 的 辅 助 性 交 互 式 软 件 109

111 优 秀 奖 软 件 组 虚 拟 仪 器 教 学 辅 助 系 统 队 伍 名 称 : 新 星 队 学 校 名 称 : 石 家 庄 铁 道 大 学 队 员 姓 名 : 王 嘉 乐 指 导 老 师 : 马 怀 祥 作 品 功 能 简 介 及 专 家 点 评 : 目 前, 虚 拟 仪 器 技 术 在 高 校 中 作 为 一 门 专 业 课 程, 普 及 化 程 度 越 来 越 高, 尽 管 市 场 上 有 不 少 好 书 可 以 用 于 学 习, 但 由 于 虚 拟 仪 器 (LabVIEW) 本 身 的 特 点, 初 学 者 往 往 不 易 接 受 书 本 上 的 东 西 鉴 于 此, 该 软 件 创 新 性 地 用 LabVIEW 编 写 了 用 于 学 习 LabVIEW 的 学 习 平 台, 让 自 学 者 和 教 学 者 在 LabVIEW 环 境 中 轻 松 地 完 成 学 习 任 务 110