Bei gleichförmiger Bewegung zählt Counter unterschiedlich schnell

Was für eine NI-Karte hast Du denn für Analog In/Out? Normalerweise haben die Universalmesskarten von NI auch einen Quadratur-Encoder, den würde ich dann verwenden. Dann hättest Du das Problem nicht. Die Messwerterfassung erfolgt bei diesen Karten autark auf der Karte. Die Messergebnisse werden über Puffer übergeben und sind völlig unabhängig vom Programm, also auch von der evtl unterschiedlichen Geschwindigkeit von irgendwelchen Schleifen.
Falls Deine Karte nichts anderes macht als einen momentanen Zählerstand auszugeben, dann sehe ich jedenfalls schwarz. Das Ganze passt dann nicht zu einen Nicht-Echtzeit-Betriebssystem wie Windows.