【正文】 周以后, 已加工表面由于誤差復(fù)映試件同樣會是偏心的。在坯料偏心量和切削量都不變的情況下, 已加工表面的偏差大小, 將和機床的剛度有關(guān)。圖11 測量試件簡圖圖12 偏心試件誤差的復(fù)映 當(dāng)在其它條件完全相同時，已加工表面偏差與坯料偏心的比值，就表現(xiàn)為剛度。機床工件刀具工藝系統(tǒng)的剛度計算公式為: ( 1)式中: 為工藝系統(tǒng)剛度。 為機床系統(tǒng)剛度, N/mm。 為工件剛度, N/ mm。 為刀具剛度, N/mm。檢測時, 假定刀具剛度、工件剛度遠遠大于機床的剛度, 計算時可以忽略工件、刀具的變形, 此時有: 在加工偏心試件時, 工件一周內(nèi)切削深度從最小切深變到最大切深 , 對應(yīng)切削力為 , 。 與此同時, 機床變形也從最小變形 變到最大變形 , 即得到帶有偏心的已加工表面。機床變形相應(yīng)為: 已加工表面的偏差變?yōu)? （2） , 為加工時最大和最小切削力, N。 為已加工工件的偏心偏差, mm。忽略變形和 對切削力的影響, 則得到: 用車刀在試件前端中間后端3 處分別加工, 則機床剛度有如下關(guān)系: （3） 式中: ， 分別為車刀在加工1, 2, 3 偏心處的機床系統(tǒng)剛度。 ，分別為車床床頭, 床尾, 刀架部件的剛度, N/ mm。解方程組得: （4）由以上所述, 通過測得刀具加工試件時的切削力, 以及試件已加工表面的偏差值, 就可以得到車床的系統(tǒng)剛度以及部件的剛度。試件已加工表面的偏差值可以電渦流傳感器來測定，切削力則采用八角環(huán)形電阻應(yīng)變式車削測力儀來測定。 車床剛度檢測系統(tǒng)開發(fā)平臺 本系統(tǒng)主要是利用虛擬儀器設(shè)計車床動剛度在線檢測系統(tǒng)。虛擬儀器技術(shù)是20世紀90年代計算機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)技術(shù)革命的產(chǎn)物，它在測試測量與控制領(lǐng)域中占有重要地位，并正成為當(dāng)今世界流行的儀器構(gòu)成方案。 虛擬儀器概念 伴隨著微電子技術(shù)，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展及其在電工電子測量技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，測量儀器不斷進步，依次出現(xiàn)了數(shù)字化儀器、智能儀器和虛擬儀器，同時也由單臺儀器逐漸發(fā)展到疊加式儀器系統(tǒng)、虛擬儀器系統(tǒng)等。1986年美國國家儀器公司首先提出了虛擬儀器的概念。所謂虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜嬎銠C與功能化模塊結(jié)合起來，用戶可以利用計算機強大的圖形環(huán)境和在線幫助功能，建立中英文界面的虛擬儀器軟面板，完成對儀器的控制、數(shù)據(jù)分析、存儲和顯示，改變傳統(tǒng)儀器的使用方式，提高儀器的功能和使用效率，大幅度降低儀器的價格，且用戶可以根據(jù)自己的需要定義儀器的功能。虛擬儀器技術(shù)利用PC機高速數(shù)據(jù)采集和處理能力，對被測對象進行數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、顯示等。虛擬儀器排除了干擾信號和模擬電路引起的誤差，大大提高了測試精度。虛擬儀器控制功能強，有自動調(diào)零、自動調(diào)節(jié)量程、自動轉(zhuǎn)換極性和自動校準等功能。虛擬儀器沒有常規(guī)儀器的控制面板，而是利用計算機強大的圖形環(huán)境，在計算機屏幕上建立起圖形的軟面板來代替常規(guī)的儀器控制面板。用戶通過鼠標或鍵盤操作軟面板來進行操作，操作方便，易于掌握 。 虛擬儀器的基本思想是利用計算機來管理儀器、組織儀器系統(tǒng)，進而逐步代替儀器完成某些功能，最終達到取代傳統(tǒng)電子儀器的目的。虛擬儀器實質(zhì)上是軟硬結(jié)合、虛實結(jié)合的產(chǎn)物，是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。在虛擬儀器系統(tǒng)中硬件僅僅是為了解決信號的輸入輸出，軟件才是整個儀器的關(guān)鍵。 虛擬儀器的組成 虛擬儀器包括硬件和軟件兩個基本要素。硬件的主要功能是獲取真實世界中的被測信號,可分為兩類:一類是滿足一般科學(xué)研究與工程領(lǐng)域測試任務(wù)要求的虛擬儀器。最簡單的是基于PC總線的插卡式儀器,也包括帶GPIB接口和串行接口的儀器；另一類是用于高可靠性的關(guān)鍵任務(wù)，如航空、航天、國防等應(yīng)用的儀器系統(tǒng)，由計算機統(tǒng)一管理、統(tǒng)一操作。 軟件的功能定義了儀器的功能。因此，虛擬儀器最重要、最核心的技術(shù)是虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境。作為面向儀器的軟件環(huán)境應(yīng)具備以下特點：一是軟件環(huán)境是針對測試工程師而非專業(yè)程序員，因此，編程必須簡單，易于理解和修改；二是具有強大的人機交互界面設(shè)計功能，容易實現(xiàn)模擬儀器面板；三是具有強大的數(shù)據(jù)分析能力和數(shù)據(jù)可視化分析能力，提供豐富的儀器總線接口硬件驅(qū)動程序。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比，在概念和功能上有重大突破。通常，傳統(tǒng)儀器在完成某個測試任務(wù)時，需要許多儀器，如示波器、電壓表、頻率分析儀、信號發(fā)生器等，對復(fù)雜的數(shù)字電路系統(tǒng)還需要邏輯分析儀、IC測試儀等。這么多的儀器不僅價格昂貴、體積大、占用空間，而且相互連接起來費事。而虛擬儀器將計算機資源與儀器硬件、DSP技術(shù)結(jié)合，在系統(tǒng)內(nèi)共享硬件資源，既有普通儀器的功能，又有一般儀器所沒有的特殊功能。它把由廠家定義儀器功能的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩糇约憾x儀器功能，用戶可根據(jù)測試功能的需要，自己設(shè)計所需要的儀器系統(tǒng)，只要將具有一種或多種功能的通用模塊相結(jié)合，并且調(diào)用不同功能的軟件模塊，就能組成不同的儀器功能。將傳感器采集的電信號放大和整形后，經(jīng)A/D變換存入內(nèi)存，再由計算機軟件處理，并顯示輸出，就可以組成虛擬示波器、虛擬計數(shù)器、頻譜分析儀、虛擬多用表等。利用DSP及相應(yīng)的算法，將所生成的數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)信號調(diào)理產(chǎn)生所需的信號，又可構(gòu)成虛擬儀器信號發(fā)生器。當(dāng)測試要求改變時，只要增加或更改儀器軟硬件模塊，就可以構(gòu)成新的儀器，而不必重新購買整臺儀器。因此，虛擬儀器充分發(fā)揮了計算機的作用，便于與計算機通信相結(jié)合來建立計算機網(wǎng)絡(luò)，組建復(fù)雜的測試系統(tǒng)。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器 虛擬儀器傳統(tǒng)儀器功能由儀器廠商定義功能由用戶自己定義圖形界面小、人工讀取數(shù)據(jù)、信息量小界面圖形化、計算機讀取數(shù)據(jù)并分析處理數(shù)據(jù)無法編輯 數(shù)據(jù)可編輯、存儲、打印硬件是關(guān)鍵部分軟件是關(guān)鍵部分價格昂貴價格低廉、重用性高系統(tǒng)封閉、功能固定、可擴展性差擴展性強、可構(gòu)成多種儀器技術(shù)更新慢技術(shù)更新快開發(fā)和維護費用高節(jié)省開發(fā)費用提供有限的連接性 與網(wǎng)絡(luò)周邊連接方便 由上表可以看出虛擬儀器相對于傳統(tǒng)儀器的優(yōu)點，在實際檢測系統(tǒng)中虛擬儀器也表現(xiàn)了它具有優(yōu)越性的一面。利用虛擬儀器思想建立的測試系統(tǒng)提高了測量精度和測量速度、減少了開關(guān)和電纜，系統(tǒng)易于擴充、易于修改，使得測試系統(tǒng)體積小、靈活方便、成本低、效率高，成為現(xiàn)代測試系統(tǒng)發(fā)展的主流。虛擬儀器軟面板上具有與實際儀器相似的旋鈕、開關(guān)、指示燈及其它控制部件。用戶通過鼠標或鍵盤操作軟面板，檢驗儀器的通信和操作。在系統(tǒng)集成后，用戶不用編寫測試程序，即可進行測試、測量，實現(xiàn)了測試的自動化、智能化。 虛擬儀器的應(yīng)用 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于用戶可自行定義儀器的功能和結(jié)構(gòu)等，且構(gòu)建容易，轉(zhuǎn)換靈活，因此應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。目前，國內(nèi)外有許多部門和公司都在積極地開展這些方面的研究和應(yīng)用工作。比如，國內(nèi)許多大學(xué)都在嘗試將虛擬儀器應(yīng)用到實驗教學(xué)和計算機輔助教學(xué)中，清華大學(xué)利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)，用于汽車發(fā)動機出廠前的自動檢測。虛擬儀器已在超大規(guī)模集成電路測試、模擬電路/數(shù)字電路測試、現(xiàn)代家用電器測試以及航天、軍事、生物醫(yī)學(xué)、工廠測試、電工技術(shù)領(lǐng)域等的可移動式現(xiàn)場測試工作中得到應(yīng)用，且應(yīng)用領(lǐng)域還將不斷拓寬。 Delphi語言簡介 在硬件設(shè)備確定的情況下，建立虛擬儀器平臺要求上層編程語言的選擇要與硬件系統(tǒng)具有良好通訊連接。實驗基于PCI9118 數(shù)據(jù)采集卡，可以選擇的語言有VB、VC++、C++Builder、Delphi及圖形化語言LabVIEW 等與之無縫連接。分析比較以上的軟件語言，要開發(fā)通用的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，我們要選用了Borland公司的Delphi語言。在古希臘神話里，DELPHI是智慧女神，米開朗基羅在意大利有著名的DELPHI雕像。Delphi也是一個希臘地名，那里的阿波羅神廟神諭非常靈驗，所以古希臘各個城邦都信奉Delphi那里阿波羅神廟預(yù)言，由Borland公司推出的Delphi是全新的可視化編程環(huán)境，為我們提供了一種方便、快捷的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具。它使用了MicrosoftWindows圖形用戶界面的許多先進特性和設(shè)計思想，采用了彈性可重復(fù)利用的完整的面向?qū)ο蟪绦蛘Z言(ObjectOriented Language）、當(dāng)今世界上最快的編譯器、最為領(lǐng)先的數(shù)據(jù)庫技術(shù)。對于廣大的程序開發(fā)人員來講，使用Delphi開發(fā)應(yīng)用軟件，無疑會大大地提高編程效率，而且隨著應(yīng)用的深入，您將會發(fā)現(xiàn)編程不再是枯燥無味的工作——Delphi的每一個設(shè)計細節(jié)，都將帶給您一份欣喜。DELPHI擁有一個可視化的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言O(shè)bjectPascal和基于部件的開發(fā)結(jié)構(gòu)框架。Delphi它提供了500多個可供使用的構(gòu)件，利用這些部件，開發(fā)人員可以快速地構(gòu)造出應(yīng)用系統(tǒng)。開發(fā)人員也可以根據(jù)自己的需要修改部件或用Delphi本身編寫自己的部件。 “真正的程序員用c，聰明的程序員用Delphi”，這句話是對Delphi最經(jīng)典、最實在的描述。Delphi被稱為第四代編程語言，它具有簡單、高效、功能強大的特點。和VC相比，Delphi更簡單、更易于掌握，而在功能上卻絲毫不遜色；和VB相比，Delphi則功能更強大、更實用?？梢哉fDelphi同時兼?zhèn)淞薞C功能強大和VB簡單易學(xué)的特點。它一直是程序員至愛的編程工具。 Delphi具有以下的特性：基于窗體和面向?qū)ο蟮姆椒?，高速的編譯器，強大的數(shù)據(jù)庫支持，與Windows編程緊密結(jié)合，強大而成熟的組件技術(shù)。但最重要的還是Object Pascal語言，它才是一切的根本。Object Pascal語言是在Pascal語言的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，簡單易學(xué)。Delphi提供了各種開發(fā)工具，包括集成環(huán)境、圖像編輯（Image Editor），以及各種開發(fā)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序，如DesktopDataBase Expert等。除此之外，還允許用戶掛接其它的應(yīng)用程序開發(fā)工具，如Borland公司的資源編輯器（Resourse Workshop）。在Delphi眾多的優(yōu)勢當(dāng)中，它在數(shù)據(jù)庫方面的特長顯得尤為突出：適應(yīng)于多種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，從客戶機/服務(wù)機模式到多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式；高效率的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和新一代更先進的數(shù)據(jù)庫引擎；最新的數(shù)據(jù)分析手段和提供大量的企業(yè)組件。Delphi語言特點：（1）直接編譯生成可執(zhí)行代碼，編譯速度快。由于Delphi編譯器采用了條件編譯和選擇鏈接技術(shù)，使用Delphi界面它生成的執(zhí)行文件更加精煉，運行速度更快。在處理速度和存取服務(wù)器方面，Delphi的性能遠遠高于其他同類產(chǎn)品。 (2）支持將存取規(guī)則分別交給客戶機或服務(wù)器處理的兩種方案，而且允許開發(fā)人員建立一個簡單的部件或部件集合，封裝起所有的規(guī)則，并獨立于服務(wù)器和客戶機，所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移通過這些部件來完成。這樣，大大減少了對服務(wù)器的請求和網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)傳輸量，提高了應(yīng)用處理的速度。 (3）提供了許多快速方便的開發(fā)方法，使開發(fā)人員能用盡可能少的重復(fù)性工作完成各種不同的應(yīng)用。利用項目模板和專家生成器可以很快建立項目的構(gòu)架，然后根據(jù)用戶的實際需要逐步完善。 (4）具有可重用性和可擴展性。開發(fā)人員不必再對諸如標簽、按鈕及對話框等Windows的常見部件進行編程。Delphi包含許多可以重復(fù)使用的部件，允許用戶控制Windows的開發(fā)效果。 (5）具有強大的數(shù)據(jù)存取功能。它的數(shù)據(jù)處理工具BDE(BorlandDatabaseEngine）是一個標準的中介軟件層，可以用來處理當(dāng)前流行的數(shù)據(jù)格式，如xBase、Paradox等，也可以通過BDE的SQLLink直接與Sybase、SQLServer、Informix、Oracle等大型數(shù)據(jù)庫連接。Delphi既可用于開發(fā)系統(tǒng)軟件，也適合于應(yīng)用軟件的開發(fā)。 (6）擁有強大的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)能力，能夠快速的開發(fā)B/S應(yīng)用，它內(nèi)置的IntraWeb和ExpressWeb使得對于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)效率超過了其他任何的開發(fā)工具。 (7)Delphi使用獨特的VCL類庫，使得編寫出的程序顯得條理清晰，VCL是現(xiàn)在最優(yōu)秀的類庫，它使得Delphi在軟件開發(fā)行業(yè)處于一個絕對領(lǐng)先的地位。用戶可以按自己的需要，任意的構(gòu)建、擴充、甚至是刪減VCL，以滿足不同的需要。 (8）。當(dāng)前DELPHI 已經(jīng)成為一個品牌，而不僅僅是一個開發(fā)平臺或開發(fā)語言的名稱。當(dāng)前DELPHI產(chǎn)品已經(jīng)由CodeGear公司繼續(xù)發(fā)展，該公司是BORLAND公司的全資子公司。當(dāng)前，CodeGear為廣大開發(fā)者提供了DELPHI FOR PHP，以高度可視化的方式全面支持面向?qū)ο蟮腜HP網(wǎng)站開發(fā)，大大提高了PHP開發(fā)網(wǎng)站的代碼復(fù)用程度，成為WEB應(yīng)用開發(fā)的新利器。 車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度測量系統(tǒng)設(shè)計 本系統(tǒng)主要是在虛擬儀器的平臺上用Delphi語言設(shè)計車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度測量系統(tǒng)。其原理圖如圖21所示。PCI9118數(shù)據(jù)采集卡電荷放大器壓電式測力儀車床工件 電渦流傳感器電荷放大