【正文】 基于虛擬儀器的切削加工測試與分析系統(tǒng)軟件的建立基礎是對切削過程中的力進行測試與分析，對于切削過程的其它物理量的測量，如振動信號、機床主軸功率信號等并沒有涉及，考慮到虛擬儀器具有強大的開放性和擴展性，下一步可以考慮在這些方面對系統(tǒng)軟件進行擴充。力信號上升，處于銑削過程，當無力信號時，則是沒有銑削工件。在通帶中貝塞爾濾波器的相位響應近似于線性，必須通過提高階數來減少誤差，因此應用不太廣泛[21]。（3） 不會因溫度、濕度的影響產生誤差，不需要精度組件。3） 二進制文件二進制文件格式是計算機上存取速度最快，格式最為緊湊，冗余數據比較少的一種文件格式。采集到的是電壓信號，要將電壓信號轉換為我們所需要的力的值，通過DAQ助手里的自定義換算可以實現。2） 采集設置：采樣頻率的設置。根據采樣定理，最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。有時不能把被測信號直接連接到DAQ卡，而必須使用信號調理輔助電路，先將信號進行一定處理[17]。如果沒有采集處理軟件，一切沒有意義，因此軟件設計部分是本課題的一個重要研究內容。除了通用程序開發(fā)語言以外，還有一些專用的虛擬儀器開發(fā)語言和軟件，其中有影響的開發(fā)軟件有：NI公司的LabVIEW，LabWindows/CVI。另一種方式是將儀器裝入計算機。這樣，在每個分面板上就可以實現功能操作的單純化和面板布置的簡潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。本課題的主要工作內容包括以下幾點：1. 設計切削力采集與分析系統(tǒng) a:完成三通道數據同時采集，獲得各切削力在線動態(tài)波形曲線顯示，監(jiān)測各向切削力的瞬態(tài)值。兩種方式的共同點是都需要上位機軟件為用戶提供圖形化可視操作界面，但都存在著優(yōu)缺點。隨著國外微電子技術、計算機技術、測控技術和數字通信技術的發(fā)展，近幾年國外數據采集產品層次全面，涵蓋了從實際電流、電壓信號的數據采集，到工業(yè)總線上的數據采集，從單體數據采集設備到基于計算機的數據采集系統(tǒng)，都有很成熟的產品及應用。大量的研究結果表明，對于切削力的測量對金屬切削研究起事半功倍的作用。 machining 。外部世界的大部分信息是以連續(xù)變化的物理形式出現的，例如溫度、壓力、位移、速度等。工業(yè)組態(tài)軟件的優(yōu)缺點優(yōu)點：通過圖形化的界面與現場控制單元相對應，便于直觀了解及控制系統(tǒng)運行狀態(tài)、工藝流程及過程參數，參與系統(tǒng)的控制，同時可以完成記錄數據、生成報表等功能。目前較為常用的虛擬儀器系統(tǒng)是數據采集卡系統(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]。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器開發(fā)維護費用低開發(fā)維護費用高技術更新周期短（～1年）技術更新周期短（5～10年）軟件是關鍵硬件是關鍵價格低價格昂貴開放、靈活與計算機同步，可重復用和重配置固定可用網絡聯絡周邊各儀器只可連有限的設備自動化、智能化、多功能、遠距離傳輸功能單一，操作不便近年來，隨著網絡技術的發(fā)展，己經形成了網絡虛擬儀器。以美國NI公司的軟件產品LabVIEW和LabWindows/CVI為代表的虛擬儀器專用開發(fā)平臺是當前流行的集成化開發(fā)工具。而LabVIEW是基于數據流的工作方式，同時是基于圖形化的編程，這使得設計者不必掌握大量的編程語言和程序設計技巧便可設計出虛擬儀器系統(tǒng)[11]。根據對此系統(tǒng)的功能分析，把整個系統(tǒng)分為數據采集、數據分析 兩個部分。其主要性能指標：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路數字輸入線；每通道有4個可編程輸入范圍。 不同采樣率的采樣結果本設計方案在確定采樣頻率時，根據切削加工的實際頻率和數據采集卡的特性，確定采樣頻率為1000點/秒。采樣點數也即采樣率是單位時間內對信號進行采集的次數。1） 電子表格電子表格文件已ASCII碼的格式來存儲數據，是一種特殊的文本文件。 數據讀取2 信號濾波及濾波器的選擇在測試信號處理中，通常需要對噪聲干擾進行抑制或衰減，但同時又希望測試信號能正常通過，這時可選用一種對特定頻率具有選擇性的電路來達到上述目的，這就是濾波的概念[20]。Labview提供的IIR濾波器類型有Butterworth 、Chebyshaev、Inverse Chebyshave、Elliptic和Besel。第二部分：在主軸轉速相同時，不同的切深對切削力的影響。 第四章 總結和展望虛擬儀器技術是目前計算機測試的前沿技術，將虛擬儀器技術應用于工程實際是目前研究的熱門。 機電及自動化學院 機械工程及自動化專業(yè)09級 陳娟 2013年6月1日 參考文獻1 李志忠, [M]，北京：清華大學出版社，1998:3638,4647.2 王琳，商周，[J].電測與儀表，2008,41（464）：37.3金問林，李更生，張幼禎，計算機輔助切削數據采集與處理系統(tǒng)，航空學報，1986，9(6):309312.4 王福明，于明霞，劉吉主編. ：西安電子科技大學出版社，太原理工大學碩士研究生學位論文，2010：356 鄭耀添，[J],中國科技信息，2006年第2期.7 陳錫輝，[M]，清華大學出版社，.8 ，南京航空航天大學學報，2008：2430.，中北大學，2012:4047.10肖成勇，雷振山，北京：中國鐵道出版社，11 豈興明，田京京，：電子工業(yè)出版社，.12 孫寶元等，切削力測試系統(tǒng)研究，機械工程學報，2002(38):151154.13伊淑梅，基于LabVIEW的切削力測量虛擬儀器設計，華北電力大學碩士學位論文，2004:15.14康文利，伊淑梅，盧永霞，基于LabVIEW的切削力數據采集及存儲的實現，儀表技術，2004(2):1314.15 ，北京：機械工業(yè)出版社，1988，38107，169～218.16 趙芝眉，北京：機械工業(yè)出版社，1986，17～35.17 楊樂平，李海濤，北京：電子工業(yè)出版社，2002，100～150.18 [D].:中北大學,2009.[D].:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所,2008.20 樊京,王金菊,[J].:89～102.21王劍，張利國，鄭福杰，劉獻禮，基于LabVIEW平臺切削信號采集與處理系統(tǒng)，哈爾濱理工大學學報，2003(8):3137.22戴學斐，于啟勛，切削加工過程的可靠監(jiān)測，制造與材料，2002(5):3355.。由此可得出本系統(tǒng)能夠得到準確的力信號，更能測得比較小的力。這部分的程序是采用游標列表屬性節(jié)點和索引數組來確定兩個游標的X位置，再將兩X位置相減得到我們所需要的范圍，再由數組子集來確定該范圍的Y的值，最后接入我們所要的數學函數。IIR濾波器的缺點是響應非線性。 數據采集和存儲的程序框圖采集到的信號經過一系列的處理、計算和分析后，從中提取出符合用戶想要的特征量，這才是我們進行數據采集的目的。而波形圖表是保存舊數據，新數據依次添加到舊數據后面，波形連續(xù)向前推進顯示，這種方式能夠清楚地觀察數據的變化過程，我們需要觀察原始數據的整個變化過程，所以選擇波形圖表來顯示原始數據。然后根據實驗所測得結果對其做適當的調整。但是，較長時間使用很高的采樣率可能會導致沒有足夠的內存或者硬盤存儲數據太慢。 2數據采集卡的選用數據采集卡是本系統(tǒng)硬件的核心，它主要完成數據的采集、轉換和存儲。3 容錯性容錯性是指當系統(tǒng)出現錯誤時，系統(tǒng)軟件怎樣對錯誤進行處理。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都更加形象化。虛擬儀器技術的核心是軟件。（7）可方便地存貯和交換測試數據，測試結果的表達方式更加豐富多樣。任何一個使用者都可以通過修改軟件的方法，很方便地改變、增減儀器系統(tǒng)的功能與規(guī)模，所以有“軟件就是儀器”之說。用戶無需學習針對各類控制器的底層儀器命令，由用戶通過圖形化語言編程即可實現數據采集[9]。如石油、化工生產過程的數據采集應用；鋼鐵熱連軋的應用[3]。本系統(tǒng)還證明了以虛擬儀器為基礎的測量系統(tǒng)是方便、低成本、實用、而且可靠的。本論文首先對數據采集現狀，發(fā)展指出了傳統(tǒng)過程數據采集方式存在的不足。上世紀 80 年代末到90 年代初，國內一些廠家已研制出了多種單體數據采集器，開發(fā)出多種計算機板卡層面的采集卡，能夠適應一般信號連續(xù)采集和故障診斷。缺點：采樣信號的通到數量有限，使其應用受到局限。 c:實現數據讀取和分析。（2）在通用硬件平臺確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數據采集與控制、數據分析和處理、結果顯示三部分組成。LabWindows/CVI是為熟悉C語言的開發(fā)人員準備的，是在Windows環(huán)境下的標準ANSIC開發(fā)環(huán)境。所以此平臺就要求具有友好的界面、優(yōu)良的容錯性和維護性；當然，作為工程應用，最為主要的是平臺要穩(wěn)定。