【正文】
加工的實(shí)際頻率和數(shù)據(jù)采集卡的特性,確定采樣頻率為1000點(diǎn)/秒。出現(xiàn)的混頻偏差(alias frequency)是輸入信號(hào)的頻率和最靠近的采樣率整數(shù)倍的差的絕對(duì)值。反過來說,如果給定了采樣頻率,那么能夠正確顯示信號(hào)而不發(fā)生畸變的最大頻率(奈奎斯特頻率)是采樣頻率的一半。這樣,信號(hào)可以用一組分散的采樣值來表示: ,采樣間隔是,注意,采樣點(diǎn)在時(shí)域上是分散的 模擬信號(hào)和采樣顯示如果對(duì)信號(hào)采集N個(gè)采樣點(diǎn),那么就可以表示為 這個(gè)數(shù)列被稱為信號(hào)的數(shù)字化顯示或者采樣顯示。其主要性能指標(biāo):USB總線,16位ADC,16路模擬輸入;250ks/s單通道采樣率;2路模擬輸出;8路數(shù)字輸入線;每通道有4個(gè)可編程輸入范圍。計(jì)算機(jī)和DAQ模塊之間可以通過各種總線,比如并行端口進(jìn)行通信[1819]。總之,數(shù)據(jù)采集是借助軟件來控制整個(gè)DAQ系統(tǒng)的,其中包括采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、給出結(jié)果等。 模塊化設(shè)計(jì)方法就是把系統(tǒng)分割成能完成獨(dú)立功能的模塊,并明確規(guī)定各模塊及其輸入輸出規(guī)格。根據(jù)對(duì)此系統(tǒng)的功能分析,把整個(gè)系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析 兩個(gè)部分。所以在設(shè)計(jì)時(shí),要把穩(wěn)定性作為第一要素進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)應(yīng)用軟件是整個(gè)系統(tǒng)的核心,是與用戶直接面對(duì)的應(yīng)用平臺(tái)。利用LabVIEW ,可產(chǎn)生獨(dú)立運(yùn)行的可執(zhí)行文件,它是一個(gè)真正的32編譯器。而LabVIEW是基于數(shù)據(jù)流的工作方式,同時(shí)是基于圖形化的編程,這使得設(shè)計(jì)者不必掌握大量的編程語言和程序設(shè)計(jì)技巧便可設(shè)計(jì)出虛擬儀器系統(tǒng)[11]。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能。LabVIEW采用圖形化編程方案,是非常實(shí)用的開發(fā)軟件。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng),是有相當(dāng)難度的。以美國NI公司的軟件產(chǎn)品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺(tái)是當(dāng)前流行的集成化開發(fā)工具。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號(hào)調(diào)理及信號(hào)采集部件(如外置或內(nèi)置數(shù)據(jù)采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機(jī)及其用于輔助測量并能與計(jì)算機(jī)通訊的常規(guī)儀器等)、通用計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等構(gòu)成。以通用的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)為依托,實(shí)現(xiàn)各種儀器功能,虛擬儀器主要是指這種方式[8]。計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護(hù)費(fèi)用低開發(fā)維護(hù)費(fèi)用高技術(shù)更新周期短(~1年)技術(shù)更新周期短(5~10年)軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵價(jià)格低價(jià)格昂貴開放、靈活與計(jì)算機(jī)同步,可重復(fù)用和重配置固定可用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)絡(luò)周邊各儀器只可連有限的設(shè)備自動(dòng)化、智能化、多功能、遠(yuǎn)距離傳輸功能單一,操作不便近年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。(5)虛擬儀器開放、靈活,與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展,與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。同時(shí),虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制,由編程來實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設(shè)計(jì)儀器面板。(1)傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè),上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)、GPIB儀器控制系統(tǒng)、VXI儀器系統(tǒng)以及這三者之間的任意組合[5]。虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器,計(jì)算機(jī)和儀器的密切結(jié)合是目前儀器發(fā)展的一個(gè)重要方向,虛擬儀器就是在通用計(jì)算機(jī)上加上一組軟件和硬件,使得使用者在操作這臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí),就像是在操作一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的專用的傳統(tǒng)電子儀器。 b:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。近幾年在我國過程自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用越來越廣泛。工業(yè)組態(tài)軟件的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):通過圖形化的界面與現(xiàn)場控制單元相對(duì)應(yīng),便于直觀了解及控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、工藝流程及過程參數(shù),參與系統(tǒng)的控制,同時(shí)可以完成記錄數(shù)據(jù)、生成報(bào)表等功能。對(duì)于利用軟件編程來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集主要有兩種,一種是虛擬儀器,如由NI 公司設(shè)計(jì)的Labwindows是虛擬儀器的一個(gè)典型代表。利用A/D 轉(zhuǎn)換板卡的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):CPU負(fù)擔(dān)較輕,對(duì)信號(hào)處理響應(yīng)速度快,采樣頻率較高,實(shí)時(shí)性較好。 2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)存在的不足隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高,復(fù)雜工藝控制對(duì)過程控制要求越來越精確,這必然會(huì)對(duì)大量過程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,因此過程數(shù)據(jù)的采集顯得尤為重要,高采樣速率、高精度是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。外部世界的大部分信息是以連續(xù)變化的物理形式出現(xiàn)的,例如溫度、壓力、位移、速度等。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]。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)硬件具備大容量儲(chǔ)存器,不僅提高了從低頻到高頻頻率測量范圍,使其能適應(yīng)信號(hào)從低速到高速的各種監(jiān)測范圍需要,而且可以裝載多種采集策略配置文件,方便多種場合下快速應(yīng)用[1]。切削過程參數(shù)的計(jì)算機(jī)輔助測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,尤其是綜合測量、數(shù)據(jù)處理和圖形化顯示方面。 machining 。求任意段的平均值和均方差根。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。華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院大量的研究結(jié)果表明,對(duì)于切削力的測量對(duì)金屬切削研究起事半功倍的作用。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。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 th