【正文】 都十分簡單，功能也非常單一。因此，在機械加工中，精確測定工藝系統(tǒng)剛度對認識機床的加工能力，改進工藝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，進而提高機床加工精度和加工效率有著重要作用。Delphi目錄摘要 IAbstract I1 緒言 1 研究課題背景及意義 1 本課題的任務(wù) 32 車床動態(tài)剛度測量系統(tǒng)總體方案的設(shè)定 5 車床動態(tài)剛度測量原理 5 車床剛度檢測系統(tǒng)開發(fā)平臺 7 虛擬儀器概念 8 虛擬儀器的組成 8 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器 9 虛擬儀器的應(yīng)用 10 Delphi語言簡介 10 車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度測量系統(tǒng)設(shè)計 123 車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度檢測系統(tǒng)的硬件配置 14 數(shù)據(jù)采集卡 14 數(shù)據(jù)采集卡的選用 14 設(shè)計所選數(shù)據(jù)采集卡 15 傳感器的選用 17 車削測力儀的選用 214 車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度測量系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 軟件構(gòu)成 23 系統(tǒng)操作界面 23 位移標(biāo)定模塊 24 位移標(biāo)定模塊的功能簡介 24 數(shù)據(jù)采集簡介 25 一元線性回歸原理 26 數(shù)據(jù)采集模塊 28 數(shù)據(jù)采集模塊功能簡介 28 數(shù)據(jù)采集簡介 29 數(shù)據(jù)處理模塊 30 數(shù)據(jù)處理模塊的功能簡介 30 均值濾波 31 數(shù)據(jù)顯示模塊 34 結(jié)果顯示模塊 34結(jié) 論 36致　　謝 38參考文獻 391 緒言 研究課題背景及意義 車床加工零件時，技術(shù)工人常常為高精度產(chǎn)品不能達到準確的精度而頭疼，提高加工精度往往要耗費了大量時間。 關(guān)鍵詞：車床剛度；電渦流位移傳感器；PCI9118數(shù)據(jù)采集卡；Delphi The Design of Dynamic Stiffness Measurement System for Lathe Technology SystemAbstract Lathe dynamic stiffness automatic test method based on virtual instrument technology for the great advantages of the virtual instrument technology in the formation of the test system, and derived the theoretical formula of the latheline testing of the dynamic lathe dynamic stiffness test system hardware by the eddy current displacement sensor, PCI9118 data acquisition card and puter ponents。畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目車床工藝系統(tǒng)動剛度在線測量系統(tǒng)設(shè)計Thesis TopicThe Design of Dynamic Stiffness Measurement System for Lathe Technology System 車床工藝系統(tǒng)動剛度在線測量系統(tǒng)設(shè)計摘要 針對虛擬儀器技術(shù)在組建測試系統(tǒng)上的巨大優(yōu)勢, 研究了基于虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)車床動態(tài)剛度在線自動測試的方法, 推導(dǎo)了車床動態(tài)剛度在線測試的理論公式。Software development using Delphi language, in which including the calibration of eddy current displacement sensor, using data processing method for the signal processing and analysis,as least squares method, the mean filter and so of the system to draw the lathe dynamic stiffness curve exhibited explicitly in the stiffness of the different parts of the lathe,provide data for the study of lathe machining accuracy. Key words:The stiffness of lathe。產(chǎn)品的加工精度是與機床的剛度直接相關(guān)， 因此，研究機床剛度是提高零件加工精度的一個非常重要的環(huán)節(jié)。因此，機床剛度的檢測是相當(dāng)重要的。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，被測量的范圍不斷擴展，其復(fù)雜程度也不斷加深，傳統(tǒng)的人工操作單參數(shù)測量裝置已無法滿足科學(xué)技術(shù)發(fā)展的要求，檢測系統(tǒng)正是伴隨著這一需要而產(chǎn)生的。對檢測系統(tǒng)的基本要求是可靠、實用、通用、經(jīng)濟，這些都是考慮檢測系統(tǒng)組成的前提條件。到了60 年代后期，國外檢測診斷技術(shù)隨著大量應(yīng)用電子、光學(xué)、理化與機械相結(jié)合的光機電、理化機電一體化檢測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用而開始快速發(fā)展。從20世紀60年代開始，檢測系統(tǒng)就應(yīng)用于工業(yè)，在吸取早期軍事上的經(jīng)驗教訓(xùn)后，拋棄了“萬能”思想，而致力于著重解決生產(chǎn)商關(guān)鍵測試所需的“專業(yè)”檢測系統(tǒng)。事實已經(jīng)證明，這種模塊化構(gòu)建思想為檢測系統(tǒng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。設(shè)備的智能化，專業(yè)化等問題是我國設(shè)備檢測與國外相差較遠的地方，因此要加快智能化發(fā)展速度，切實提高檢測水平是我們的工作重點。目前, 機床剛度的測定方法有單向加載測定法和三向加載測定法。 本課題研究的意義是將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到機床剛度測量系統(tǒng)的硬件驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集、結(jié)果分析、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)輸出等，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，實現(xiàn)了對機床剛度測量系統(tǒng)的基于虛擬儀器思想的程控，對虛擬儀器技術(shù)在控制領(lǐng)域的應(yīng)用提供了一個范例。 2）通過對機床剛度的檢測，可以準確了解機床的剛度，為機床的加工精度范圍提供了一個參考，從而保證加工零件的精度； 本課題的任務(wù)機床在加工工件時，機床的零部件受力會發(fā)生變形使刀具和工件間產(chǎn)生相對彈性位移，根據(jù)誤差復(fù)映原理，零件在加工前的誤差，都以與原誤差相似的形狀復(fù)映到加工后的零件上去。在此，本次設(shè)計利用Delphi軟件及其PCI9118數(shù)據(jù)采集卡，對車床工藝系統(tǒng)靜剛度的檢測系統(tǒng)進行設(shè)計和研究，以獲得機床的靜剛度，便于更好的指導(dǎo)生產(chǎn)。工作狀態(tài)測定法可在一定程度上避免這些誤差。車床加工系統(tǒng)剛度越大,復(fù)映在工件上的誤差越小。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。 為刀具剛度, N/mm。 為已加工工件的偏心偏差, mm。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。1986年美國國家儀器公司首先提出了虛擬儀器的概念。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。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。 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。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。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)。用戶通過鼠標(biāo)或鍵盤操作軟面板，檢驗儀器的通信和操作。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。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。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。 “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。它一直是程序員至愛的編程工具。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。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。 (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。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。 (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。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。其原理圖如圖21所示。外圍硬件則主要實現(xiàn)信號的采集與處理功能, 它包括前面介紹的車床靜剛度檢測的八角環(huán)式電阻應(yīng)變式車削測力儀、電渦流傳感器作為信號的傳感器, 信號調(diào)理電路, 多功能數(shù)據(jù)采集卡和各種計算機內(nèi)置插槽。 (1)數(shù)據(jù)分辨率和精度 精度和分辨率有所不同，精度除了涉及A/D轉(zhuǎn)換精度外還考慮測試系統(tǒng)各部分誤差。 (3)通道數(shù) 通道數(shù)指能夠同時采樣的通道數(shù)，根據(jù)測試任務(wù)選擇。對于工作在強電磁場干擾環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，選擇具有隔離配置的數(shù)據(jù)采集板卡才能保證數(shù)據(jù)采集的可靠性。 (8)支持的軟件驅(qū)動程序及軟件平臺 和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似，買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用，使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動程序，這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。PCI一9118系列是一族功能強大的高速多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡。下列獨特的特性使得PCI一9118適于在高性能要求下應(yīng)用：32位PCI總線。數(shù)據(jù)可通過總線主控DMA實現(xiàn)無間隙、高流量的連續(xù)傳輸，即使海量數(shù)據(jù)亦應(yīng)付自如。它分為兩個相等的部分。采集數(shù)據(jù)在填滿環(huán)形緩沖器的后半部分后，數(shù)據(jù)重新寫進前半緩沖區(qū)覆蓋掉舊的數(shù)據(jù)。圖31 環(huán)行緩沖器工作原理示意雙緩存模式與單緩存模式的比較：單緩沖器數(shù)據(jù)傳輸模式是進行連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸中最常用的方法。然而，單緩沖器操作的最大缺點是輸入的最大數(shù)據(jù)量受限于在驅(qū)動程序中初始分配的存儲空間，以及計算機自由存儲空間的大小。另一個數(shù)據(jù)覆蓋問題發(fā)生在拷貝數(shù)據(jù)的時候。 PCI一9118數(shù)據(jù)采集卡軟件介紹：PCI一9118的主要特點PCI一9118是基于32位帶總線主控功能的PCI卡，能廣泛用于DOS和WIN 9X，2000及NT下的數(shù)據(jù)采集，支持VB、Vc++、Delphi、BC5等編程語言。DAQBench中，每個數(shù)據(jù)采集卡都是一個控件，通過對其屬性、事件和方法的設(shè)置和編程，可操縱數(shù)據(jù)采集卡按指定模式采樣。傳感器的輸出信號必須準確反應(yīng)其輸入量，即被測量變化。即傳感器的輸入輸出的單值函數(shù)是不隨時間變化的，且受外界其他因素的干擾很小，工藝上還能準確地復(fù)現(xiàn)。電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量，這是被廣泛應(yīng)用的主要原因，其優(yōu)點是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、不受油污等介質(zhì)的影響。如圖32所示，當(dāng)接通傳感器系統(tǒng)電源時，在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻電流信號，該信號通過電纜送到探頭的頭部，在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1。假定金屬導(dǎo)體是均質(zhì)的，其性能是線性和各向同性的，則線圈——金屬導(dǎo)體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通常可由金屬導(dǎo)體的磁導(dǎo)率μ、電導(dǎo)率σ、尺寸因子r，線圈與金屬導(dǎo)體距離δ，線圈激勵電流強度I和頻率ω等參數(shù)來描述。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗，而是采用并聯(lián)諧振法，如圖33所示，即在前置器中將一個固定電容和探頭線圈Lx并聯(lián)與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器，振蕩器的振蕩幅度Ux與線圈阻抗成比例，因此振蕩器的振蕩幅度Ux會隨探頭與被測間距δ改變。5%mV/μm互換177。 車削測力儀的選用 測力儀是研究切削動力學(xué)的重要工具。剛度是指單位變形所需的作用力。 （3）應(yīng)有足夠的靈敏度。靈敏度單位：壓電式用微微庫倫表示，即pC/N （或pC/kgf ）。 （6）測力儀的輸出應(yīng)有較好的線性及較小的滯后現(xiàn)象。圖36為YDCB一1105型壓電式三向測力儀結(jié)構(gòu)圖，它由底板、中板、隔熱板、上板、4個壓電石英品體i維力傳感器構(gòu)成，并用螺釘連接。 軟件將對檢測系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響。各模塊之間可以相互進行數(shù)據(jù)交換，它們共同組成車床動剛度測試系統(tǒng)。圖42是車床動剛度測量系統(tǒng)的操作界面，測量結(jié)果分別用波形圖、數(shù)值顯示。 位移標(biāo)定模塊 位移標(biāo)定模塊的功能簡介位移標(biāo)定模塊主要是用最小二