LabVIEW在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用分析

張立霞

摘要：LabVIEW是近些年較熱門的程序開發(fā)環(huán)境，以其圖形化的界面，程序流程框架式編程方法深受青睞，已在多個領(lǐng)域應(yīng)用。汽車行業(yè)是我國以及世界工業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，LabVIEW在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，使汽車研發(fā)、檢測及維護(hù)等各項工作，都邁上了一個新臺階，目前在汽車發(fā)動機、車身、底盤、電氣設(shè)備以及與其他軟件的聯(lián)合等五大方面的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：LabVIEW;圖形化;汽車領(lǐng)域;應(yīng)用

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）10-0275-02

1概述

經(jīng)歷100多年的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中必不可少的工具之一。、功能的多樣化、智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化帶來卓越用戶體驗的同時，也使汽車對于技術(shù)應(yīng)用的要求越來越高，虛擬儀器可滿足其需求。

2虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的對比

傳統(tǒng)儀器，即具有一定功能的儀器實物。包括硬件和軟件，軟件一般固化。

虛擬儀器，也包括硬件和軟件兩大部分。兩者對比如表1所示。

3LabVIEW的簡介

虛擬儀器本質(zhì)上就是在一個硬件平臺上，用軟件設(shè)計出虛擬的儀器面板，實現(xiàn)用戶想要的功能。目前應(yīng)用最廣泛的開發(fā)工具是LabVIEW。

LabVIEW是NI公司研發(fā)的一種基于圖形的開發(fā)、調(diào)試及運行的程序開發(fā)環(huán)境。開發(fā)環(huán)境即軟件，如編寫c語言的軟件。c語言開發(fā)環(huán)境使用文本編寫程序，不易理解、耗時長、出現(xiàn)bug不易發(fā)現(xiàn);而LabVIEW，將各種代碼轉(zhuǎn)化成形象的圖標(biāo)組成虛擬面板，將圖標(biāo)根據(jù)具體工作原理，用線連接，就能實現(xiàn)各功能。連線不成功明確顯示問題所在。對編程語言基礎(chǔ)要求不高，在一定程度上擺脫了其束縛。

4LabVIEW在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1LabVIEW在各領(lǐng)域的應(yīng)用

從20世紀(jì)80年代發(fā)展至今，LabVIEW已經(jīng)深入到全球各個領(lǐng)域，如科研、電力電子、機械、航空航天、汽車、冶金、石化、軍工、教育、醫(yī)藥和生物等。主要完成測試測量、控制、仿真、快速開發(fā)以及跨平臺等功能方面的應(yīng)用。

4.2LabVIEW在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用

（1）發(fā)動機方面

①動力性能測試

用傳感器、數(shù)據(jù)采集卡和保持卡、電壓轉(zhuǎn)換器和計算機等硬件，采用LabVIEW軟件編程，完成數(shù)據(jù)的采集、分析以及結(jié)果的顯示，對汽車的最高車速、加速性能以及最低穩(wěn)定車速等性能評價指標(biāo)進(jìn)行檢測和分析，保證汽車出廠和使用過程中的安全嘲。

②進(jìn)氣管檢測

進(jìn)氣管不能有雜質(zhì)和缺陷，否則使耗油量增大，甚至加劇發(fā)動機內(nèi)部磨損，引發(fā)故障。可用攝像頭對進(jìn)氣管內(nèi)外拍照，用圖像采集卡采集圖像，送入LabVIEW平臺對圖像處理，與標(biāo)準(zhǔn)圖像比對、分析雜質(zhì)與缺陷所在位置，標(biāo)出并報警。

③排放檢測

用進(jìn)氣流量傳感器檢測空氣流量參數(shù)，用外置溫度計檢測環(huán)境參數(shù)，用數(shù)據(jù)采集卡采集數(shù)據(jù)并輸入計算機，用LabVIEW軟件程序處理數(shù)據(jù)，將廢氣成分?jǐn)?shù)據(jù)和國家相關(guān)法規(guī)的規(guī)定值進(jìn)行直觀對比、顯示，判斷排放是否超標(biāo)。國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求日益嚴(yán)苛，但系統(tǒng)的更改操作簡單，擴(kuò)展性較好。

④故障檢測與診斷

用合適的傳感器分別檢測振動、噪聲和溫度等信號，經(jīng)過硬件電路調(diào)理后，送入LabVIEW軟件程序中，完成信號處理及顯示，和與標(biāo)準(zhǔn)波形對比，分析判斷是否有跳火、哪缸跳火、哪缸斷缸以及冷卻液溫度是否過高等，必要時報警。

（2）車身方面

目前汽車電子控制單元在車身的各個位置均有分布，實際的工作環(huán)境中存在油污、灰塵、水、濕度、溫度以及震動等因素，它必須能在此環(huán)境下正?？煽康毓ぷ鳎虼诵枰獪y試。硬件包括各車身電子控制模塊，LabVIEW軟件程序?qū)崿F(xiàn)檢測各模塊的控制功能是否能正常實現(xiàn)、檢測其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)正常通訊、檢測各模塊的電壓適應(yīng)性如何、檢測在故障注入后各電子控制單元能否記錄規(guī)范的故障代碼、并采取規(guī)范的故障安全措施。

（3）底盤方面

①制動性能

用LabVIEW軟件程序，進(jìn)行仿真實驗，采集車輛參數(shù)，在空載和滿載的條件下，計算及分析不同布置形式的制動管路系統(tǒng)對制動效率的影響，分析臨界車速與輪胎充氣壓力之間的關(guān)系，為制動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計提供參考。

②操縱性能

用車輛現(xiàn)有的零部件及系統(tǒng)等硬件，獲得汽車的行駛軌跡、位移、速度和姿態(tài)角、角速度、加速度、轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)，將這些參數(shù)實時、準(zhǔn)確地送入LabVIEW中的汽車操縱穩(wěn)定性道路試驗測試系統(tǒng)，結(jié)合實車試驗，測試結(jié)果為汽車結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、性能的優(yōu)化提供重要的參考價值。

③關(guān)鍵零部件

用LabVIEW開發(fā)輪轂軸承單元振動測試系統(tǒng)：將軸承逐個通過檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)硬件部分的軸承固定盤固定軸承，電機帶動軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，傳感器采集加速度信號，經(jīng)信號調(diào)理電路后，送入裝有LabVIEW的計算機，即可進(jìn)行檢測。軟件程序中設(shè)置軸承參數(shù)，根據(jù)測試原理，自動計算出標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)外圈特征頻率，等被測軸承的信號進(jìn)來后，計算出實際的特征頻率，與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，進(jìn)行故障判定。用于出廠檢測效率高，降低成本。

（4）電氣設(shè)備

①汽車儀表

LabVIEW在汽車儀表上的應(yīng)用實例較多較典型。每種儀表、信號指示燈和報警燈的檢測原理不同，因此一般在Lab-VIEW軟件程序中，先進(jìn)行參數(shù)設(shè)定，選定待測儀表，該儀表信號送入LabVIEW軟件程序中檢測，與標(biāo)準(zhǔn)的工作參數(shù)數(shù)據(jù)對比，判斷是否在標(biāo)準(zhǔn)工作范圍之內(nèi)，根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)處理。

②總線系統(tǒng)

汽車各電控系統(tǒng)之間的通訊都依靠總線系統(tǒng)來完成，要對總線的工作情況進(jìn)行監(jiān)測。用LabVIEW軟件編寫軟件，可進(jìn)行車型選擇、讀取選定車型的數(shù)據(jù)庫、顯示和接收報文、針對數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷;然后，與實車總線相連，將信息與處理結(jié)果在計算機LabVIEW的界面進(jìn)行顯示，可實時檢測總線系統(tǒng)運行情況及存在的故障，從而能及時地進(jìn)行相應(yīng)的處理。

（5）與其他系統(tǒng)的聯(lián)合

LabVIEW和其他軟硬件聯(lián)合，極大地擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

在LabVIEW中編寫配套軟件程序，在Proteus中進(jìn)行單片機控制系統(tǒng)從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，然后用LabVIEW中的程序輸入Proteus中的虛擬單片機控制系統(tǒng)并運行，實現(xiàn)軟件和虛擬硬件的功能測試。這種聯(lián)合，可提前發(fā)現(xiàn)實物系統(tǒng)中的問題，使單片機控制系統(tǒng)的調(diào)試、軟硬件系統(tǒng)更改變得簡單快捷，縮短開發(fā)周期，降低成本。

5結(jié)束語

如今，LabVIEW在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，與各項汽車電子控制技術(shù)的融合更加深入，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車技術(shù)的不斷實際開發(fā)和應(yīng)用，LabVIEW的應(yīng)用領(lǐng)域也將隨之不斷擴(kuò)大，可為汽車技術(shù)的發(fā)展保駕護(hù)航。