【正文】 華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 畢 業(yè) 論 文 （科 學(xué) 研 究 報(bào) 告）題 目基于Labview的切削加工數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)院(系)別機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)機(jī)械工程及其自動(dòng)化級(jí) 別2009 學(xué) 號(hào)0911115004姓 名陳娟指導(dǎo)老師沈劍云 研究員指導(dǎo)研究生盧龍遠(yuǎn) 華 僑 大 學(xué) 教 務(wù) 處 2013年6月3 摘 要 隨著切削加工向著高速、高精度、高度自動(dòng)化方向發(fā)展，對(duì)切削過(guò)程的測(cè)試技術(shù)也提出了越來(lái)越高的要求。為了使這些高度自動(dòng)化加工設(shè)備充分發(fā)揮其優(yōu)良性能，確保加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，對(duì)刀具加工過(guò)程進(jìn)行測(cè)試就越來(lái)越重要。大量的研究結(jié)果表明，對(duì)于切削力的測(cè)量對(duì)金屬切削研究起事半功倍的作用。因此，對(duì)于切削加工數(shù)據(jù)采集和分析的研制顯得由為重要。本論文首先對(duì)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀，發(fā)展指出了傳統(tǒng)過(guò)程數(shù)據(jù)采集方式存在的不足。探討了虛擬儀器的概念，框架結(jié)構(gòu)，Labview開(kāi)發(fā)平臺(tái)，然后使用國(guó)家儀器公司(National Instrument)提供的軟件平臺(tái)(LabVIEW)和美國(guó)NI Pxle 6388的數(shù)據(jù)采集卡搭建了基于虛擬儀器的切削力測(cè)量系統(tǒng)，并在Labview環(huán)境下編寫了切削加工數(shù)據(jù)采集和分析系統(tǒng)的程序，該程序?qū)崿F(xiàn)了三通道切削力的采集和監(jiān)測(cè)。并且實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的TDMS格式存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的回放分析。求任意段的平均值和均方差根。最后，將本系統(tǒng)具體應(yīng)用在銑削加工和切割加工的試驗(yàn)中，結(jié)合圖表和顯示結(jié)果，來(lái)分析不同的切削參數(shù)和測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)對(duì)切削力的影響，同時(shí)觀察本系統(tǒng)對(duì)小力測(cè)量的情況，從而驗(yàn)證該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且能夠?qū)π×M(jìn)行測(cè)量。本系統(tǒng)還證明了以虛擬儀器為基礎(chǔ)的測(cè)量系統(tǒng)是方便、低成本、實(shí)用、而且可靠的。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；切削加工；數(shù)據(jù)采集；LabVIEWABSTRACT High request was put forward for testing of cutting process along with cutting process is developing to high speed,high precision and high order to exert good performance of high automatization equipment,ensure machining quality and prove manufacture efficiency,it is more important to test for state of tool machining lot of investigation indicates that measuring the cutting force and cutting temperature rapidly and exactly can help to research the metal cutting data acquisition and processing system for cutting processing have been very important. For data acquisition in this paper the status quo, development,this paper pointed out the shortings of the traditional data acquisition paper probes into the concept of virtual instrument, frame structure, the Labview development based—puter measuring system was formed by using the software of NI.. In this system, voltage signal of single or three channels could be measured quickly and easily. And data was realized stored in database. Finally, the system applied in milling and cutting and display the results analysis of different cutting parameters and the influence of parameters on cutting force testing system, at the same time observe the system for a small force measurement, so as to verify accuracy and stability of the system to collect data, and can be on the small force measurements. By the researches of VI it was proved that this way of measuring is convenient, reliable, low cost, and effective.Keywords: Virtual instrument。 machining 。 The data collection 。 LabVIEW 目 錄第一章 緒論 1 課題背景 1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀 1 2 4第二章 切削加工測(cè)試與分析系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5 5 5 6 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的組成 7 8——LabVIEW 8 9 9 9 10 10 10 19第三章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 24 24 25 27第四章 總結(jié)和展望 32 32 32致謝參考文獻(xiàn)第一章 緒論 課題背景切削力是金屬切削過(guò)程中的重要狀態(tài)參量。切削力測(cè)量是金屬切削研究中一項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，不僅對(duì)研究金屬切削機(jī)理．計(jì)算機(jī)床功率，進(jìn)行刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數(shù)等具有非常重要的作用意義，而且在自動(dòng)化生產(chǎn)中，切削力是切削過(guò)程自適應(yīng)控制中的重要參數(shù)，也是監(jiān)測(cè)切削過(guò)程和刀具工作狀態(tài)的重要信號(hào)。切削過(guò)程參數(shù)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量雖然是比較陳舊的課題，但隨著虛擬儀器技術(shù)的提出和發(fā)展，給它帶來(lái)了新的科研生命力，虛擬儀器有較大的編程方便性、較強(qiáng)的功能和靈活性，尤其是綜合測(cè)量、數(shù)據(jù)處理和圖形化顯示方面。所以本課題的研究是建立在虛擬儀器基礎(chǔ)上。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)狀目前傳統(tǒng)數(shù)據(jù)采集主要有兩種實(shí)現(xiàn)方法，一是利用PC機(jī)外接的數(shù)據(jù)采集卡，通過(guò)各種計(jì)算機(jī)總線或OPC方式送至計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)記錄或顯示；一是利用工業(yè)組態(tài)軟件的方法，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)外圍接口的通信，從而獲取數(shù)據(jù)[1]。隨著國(guó)外微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，近幾年國(guó)外數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品層次全面，涵蓋了從實(shí)際電流、電壓信號(hào)的數(shù)據(jù)采集，到工業(yè)總線上的數(shù)據(jù)采集，從單體數(shù)據(jù)采集設(shè)備到基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都有很成熟的產(chǎn)品及應(yīng)用。其主要特點(diǎn)可以概括為以下幾個(gè)方面：（1）元器件高度集成，智能化程度提高，運(yùn)行前需要設(shè)置的參數(shù)較少，或者集成有顯示面板及按鈕，參數(shù)設(shè)置直觀、方便，并且具有較輕的重量；采用防水防撞擊的密封外殼，能適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境；（2）數(shù)據(jù)分析功能強(qiáng)大，不僅有常用的時(shí)域分析和頻域分析，而且還可以進(jìn)行數(shù)字濾波、數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算等功能；（3）硬件具備大容量?jī)?chǔ)存器，不僅提高了從低頻到高頻頻率測(cè)量范圍，使其能適應(yīng)信號(hào)從低速到高速的各種監(jiān)測(cè)范圍需要，而且可以裝載多種采集策略配置文件，方便多種場(chǎng)合下快速應(yīng)用[1]。上世紀(jì) 80 年代末到90 年代初，國(guó)內(nèi)一些廠家已研制出了多種單體數(shù)據(jù)采集器，開(kāi)發(fā)出多種計(jì)算機(jī)板卡層面的采集卡，能夠適應(yīng)一般信號(hào)連續(xù)采集和故障診斷。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的工業(yè)組態(tài)軟硬件也有了很大進(jìn)步，北京亞控科技的組態(tài)王、北京三維力控科技的ForceControl 等一批優(yōu)秀工業(yè)組態(tài)軟件取得了廣泛的應(yīng)用，除了主要參與系統(tǒng)控制外，其數(shù)據(jù)采集水平也在不斷提高[1]。 1 研究數(shù)據(jù)采集的必要性數(shù)據(jù)采集是一種直觀分析數(shù)據(jù)的方法，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。隨著科技的不斷發(fā)展，人類對(duì)獲取信息量要求的增加，數(shù)據(jù)采集已成為信息獲取的主要手段，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域[2]。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，工業(yè)規(guī)模越來(lái)越大