【正文】 這近兩個月在老師指導下對所給予的畢業(yè)設計題目進行的科學研究工作中，學會了一些基本的科學研究方法和實踐，在此，謹向他們表示衷心的感謝！在課題研究和論文撰寫過程中，華僑大學脆性材料加工技術教育部工程研究中心的多位老師和研究生師兄給予作者實驗研究工作上大力的支持和幫助，作者在此對他們表示深深的感謝。實現了監(jiān)測各向切削力的瞬態(tài)值，從而能夠清楚地監(jiān)測刀具工作狀態(tài)。由此可認為，當切深不斷增大時，Fx，Fy方向上的力呈增大趨勢，Fz方向上的力呈減少的趨勢。放大器采用KISTLER放大儀，它是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的寬帶電荷放大器，可配接壓電式傳感器測量振動，沖擊，壓力等機械量。所以Labview提供了豐富而強大的數學分析函數，這些函數將特定的數學算法封裝起來，只需要使用一個函數，就能實現復雜的數學算法。（2） Chebyshev在通帶中是等幅的紋波，阻帶中單調衰減，過渡帶迅速。對于FIR濾波器，沖激響應在有限時間內衰減為零，其輸出僅取決于當前和過去的輸入信號。Labview中提供的都是數字濾波器設計模塊。它提高了寫入速度，還提供了用于定義屬性的更簡單的接口。寫入程序是將字符串、帶符號整數或雙精度數的二維或一維數組轉換為文本字符串，將字符串寫入新的字節(jié)流文件或將字符串添加到現有文件[21]。第三種和第四種在顯示上是一樣的。所以，采樣速率要合理。因此，選用時。從Labview7開始，NI增加了一類新的DAQ函數DAQmx，與傳統(tǒng)的DAQ函數相比，它有更好的性能。這種信號畸變叫做混疊。其中，2,3，……，對應的采樣值為……。在方案B中，DAQ卡在計算機外部，在后一種方案中，可以使用沒有插槽的計算機（如某些筆記本電腦）來構建DAQ系統(tǒng)。 系統(tǒng)軟件框圖 目前，世界上實際應用比較成功的虛擬儀器系統(tǒng)軟件主要有美國NI（National Instruments Corp ）公司的Labwindows/CVI和HP公司VEE，而Labview以其圖形化的操作方式，簡潔清晰的語言體系，眾多儀器廠家的支持，日益成為工程師門的首選。一切功能在沒有穩(wěn)定性的前提下是沒有任何意義。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學家的普遍青睞?！狶abVIEWLabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語言，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數據采集和儀器控制軟件。 虛擬儀器軟件結構虛擬儀器系統(tǒng)的開發(fā)語言有：標準C，Visual C++ ，Visual Basic等通用程序開發(fā)語言。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設計日趨模塊化、標準化，設計工作量大大減小。 虛擬儀器測試系統(tǒng)的組成虛擬儀器是基于計算機的儀器。（4）儀器性能的改進和功能擴展只需更新相關軟件設計，不需購買新儀器。在中低檔測試領域，虛擬儀器可取代一部分獨立儀器的工作，但完成復雜環(huán)境下的自動化測試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。也就是說虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，它充分利用計算機系統(tǒng)強大的數據處理能力，在基本硬件的支持下，利用軟件完成數據的采集、控制、數據分析和處理以及測試結果的顯示等，通過軟、硬件的配合來實現傳統(tǒng)儀器的各種功能，大大突破了傳統(tǒng)儀器在數據處理、顯示、傳送、存儲等方面的限制，使用戶可以方便地對儀器進行維護、拓展和升級[45]。Labview 數據采集系統(tǒng)不但能很好的為上述問題提供解決方案，同時提供方便且功能強大的數據分析功能，完全可以滿足工業(yè)過程數據分析時對于采樣速率的要求。缺點：計算機CPU資源占用較大[23]?？傊捎跀祿杉到y(tǒng)在數據分析及過程研究等方面的價值，使其成為不實際參與控制，但在控制系統(tǒng)中必須考慮的重要環(huán)節(jié)，數據采集與分析處理是否及時，成為與工作效率、產品性能價格比以及取得的經濟效益息息相關的因素。 1 研究數據采集的必要性數據采集是一種直觀分析數據的方法，數據采集系統(tǒng)是微型計算機應用的一個重要領域。切削力測量是金屬切削研究中一項重要實驗技術，不僅對研究金屬切削機理．計算機床功率，進行刀具、機床、夾具的設計，優(yōu)化切削用量和刀具幾何參數等具有非常重要的作用意義，而且在自動化生產中，切削力是切削過程自適應控制中的重要參數，也是監(jiān)測切削過程和刀具工作狀態(tài)的重要信號。并且實現采集數據的TDMS格式存儲、數據的回放分析。華僑大學機電及自動化學院求任意段的平均值和均方差根。切削過程參數的計算機輔助測量雖然是比較陳舊的課題，但隨著虛擬儀器技術的提出和發(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、較強的功能和靈活性，尤其是綜合測量、數據處理和圖形化顯示方面。隨著科技的不斷發(fā)展，人類對獲取信息量要求的增加，數據采集已成為信息獲取的主要手段，數據采集技術已廣泛應用于社會生活、生產的各個領域[2]。 2 數據采集系統(tǒng)存在的不足隨著工業(yè)自動化水平的不斷提高，復雜工藝控制對過程控制要求越來越精確，這必然會對大量過程數據進行分析，因此過程數據的采集顯得尤為重要，高采樣速率、高精度是數據采集系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。對于利用軟件編程來實現數據采集主要有兩種，一種是虛擬儀器，如由NI 公司設計的Labwindows是虛擬儀器的一個典型代表。近幾年在我國過程自動化數據采集中的應用越來越廣泛。虛擬儀器是基于計算機的儀器，計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向，虛擬儀器就是在通用計算機上加上一組軟件和硬件，使得使用者在操作這臺計算機時，就像是在操作一臺自己設計的專用的傳統(tǒng)電子儀器。（1）傳統(tǒng)儀器的面板只有一個，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。（5）虛擬儀器開放、靈活，與計算機同步發(fā)展，與網絡及其他周邊設備互聯。計算機和儀器的密切結合是目前儀器發(fā)展的一個重要方向。通常虛擬儀器測試系統(tǒng)硬件組成部分是由傳感器部件、信號調理及信號采集部件（如外置或內置數據采集卡、圖形圖像采集卡及攝像機及其用于輔助測量并能與計算機通訊的常規(guī)儀器等）、通用計算機、打印機等構成。但直接由這些語言開發(fā)虛擬儀器系統(tǒng)，是有相當難度的。LabVIEW集成了與滿足GPIB、VXI、RS232和RS485協(xié)議的硬件及數據采集卡通訊的全部功能。利用LabVIEW ，可產生獨立運行的可執(zhí)行文件，它是一個真正的32編譯器。所以在設計時，要把穩(wěn)定性作為第一要素進行設計。 模塊化設計方法就是把系統(tǒng)分割成能完成獨立功能的模塊，并明確規(guī)定各模塊及其輸入輸出規(guī)格。計算機和DAQ模塊之間可以通過各種總線，比如并行端口進行通信[1819]。這樣，信號可以用一組分散的采樣值來表示： ，采樣間隔是，注意，采樣點在時域上是分散的 模擬信號和采樣顯示如果對信號采集N個采樣點，那么就可以表示為 這個數列被稱為信號的數字化顯示或者采樣顯示。出現的混頻偏差（alias frequency）是輸入信號的頻率和最靠近的采樣率整數倍的差的絕對值?；诖?，我們使用DAQmx進行數據采集程序設計。應該預先估計所測切削力的頻率成份。這里采集用10s鐘采集一次所以采樣點數要采樣頻率除于10。XY圖顯示采樣率非均勻的數據及多值函數的數據，只是在后面板接線上Express XY圖自帶了一個創(chuàng)建XY圖的函數。2） 文本文件文本文件是用由ASCII碼組成的文本數據流存成的文件格式。[21]。所謂數字濾波是指通過一段計算機程序對采樣信號進行平滑加工，提高其有用信號的比重，消除或減少干擾噪聲。對于IIR濾波器，沖激響應會無線持續(xù)（理論上），輸出取決于當前及過去的輸入信號值和過去的輸出值。（3） Inverse Chebyshav也稱ChebyshevII型濾波器，與Chebyshev類似，不同的是ChebyshevII型濾波器將誤差分散到阻帶中，而且擁有最平穩(wěn)的通帶。這些函數不僅使用方便，而且避免了在數學算法上花費大量的時間和精力，是用戶進行數據分析的必要工具。 測力儀 放大儀銑削力測量的過程為：作用工具上的切削力通過壓電式三向測力儀后轉化為電壓信號，然后經電荷放大儀進行放大，最后通過調理模塊濾波、隔離和多路轉換之后輸入主機中的數據采集卡進行A/D轉換，計算機再對這些數據進行分析和處理并分析結果進行判斷。為了驗證小力可以測量，本實驗采用金屬結合劑金剛石鋸片在有超聲和無超聲時切割陶瓷。2：在銑削實驗中，分析了不同切削參數對切削力的影響，驗證了力信號的準確性和對不同頻率的采集情況，表明了該系統(tǒng)具有較高的可靠性3：在切割實驗中，通過對在無超聲和有超聲的條件下，對力信號的采集，從而驗證本系統(tǒng)對小力的測量，表明了該系統(tǒng)具有較高的實用性。四年來，華僑大學機電及自動化學院給了我從事機械行業(yè)學習鍛煉的機會，讓我能夠順利完成工學本科學位的學習，在此對曾經教導和幫助過我的各位老師表示衷心的感謝！此外，作者還要感謝相關同學，感謝他們在整個設計過程協(xié)助作者，使作者的設計得以順利完成。致 謝本畢業(yè)論文是在指導老師沈劍云（研究員）、盧龍遠（碩士研究生）的悉心指導下完成的。研究結果總結如下：1：基于虛擬儀器的軟件系統(tǒng)實現了切削加工數據采集與分析的自動化，實現了三通道數據同時采集，大大提高了切削過