【正文】 在方案A中（）插入式DAQ卡安裝在計(jì)算機(jī)中。如果信號(hào)中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號(hào)將在直流和奈奎斯特頻率直接畸變。過(guò)大會(huì)導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)文件過(guò)大。數(shù)據(jù)顯示可以用波形圖、波形圖表、XY圖、Express XY圖（，）。但是用這種格式存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件無(wú)法被一般的字處理文件，如Microsoft Word讀取，無(wú)法被不具備詳細(xì)文件格式信息的程序讀取，因而其通用性較差[21]。Labview提供了豐富的數(shù)字濾波模塊，可以處理濾波所涉及的設(shè)計(jì)、計(jì)算、內(nèi)存管理等問(wèn)題，并在內(nèi)部執(zhí)行實(shí)際的數(shù)字濾波功能。本實(shí)驗(yàn)采用的是巴特沃思濾波器，來(lái)消除力信號(hào)的噪聲。由此可認(rèn)為，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速不斷增大時(shí)，F(xiàn)x，F(xiàn)y，F(xiàn)z方向的力呈減小的趨勢(shì)。對(duì)數(shù)據(jù)的分析過(guò)于單一，下一步可以對(duì)數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容進(jìn)行完善，使得能更直觀的觀察數(shù)據(jù)。本文建立了基于虛擬儀器的切削加工測(cè)試與分析系統(tǒng)平臺(tái)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)正性試驗(yàn)。（4） Elliptic橢圓濾波器將峰值誤差分散到通帶和阻帶中，與Butterworth和Chebyshev相比具有更陡峭的過(guò)渡帶。數(shù)字濾波器與模擬濾波法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1） 數(shù)字濾波不需要硬件設(shè)備，只需用軟件編寫一個(gè)濾波程序即可，從而降低成本，并且不存在阻抗匹配問(wèn)題，尤其是可以對(duì)很高的頻率或很低的頻率進(jìn)行濾波，這是模擬濾波方法難以實(shí)現(xiàn)的[20]。這種文件格式的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，即文件的內(nèi)容可以被Microsoft Word、Microsoft Excel以及Windows自帶的記事本等應(yīng)用程序直接讀取，并且這種文件類型最容易進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換。設(shè)置完后進(jìn)入DAQ助手循環(huán)采集，再采集之前仍要對(duì)采集通道進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定，可以雙擊DAQ助手圖標(biāo)。，采集的設(shè)置確定包括通道和增益的確定，還有采集設(shè)置的確定。注意，這個(gè)數(shù)列中僅用下標(biāo)變量編制索引，而不含有任何關(guān)于采樣率（或）的信息。使用模塊化設(shè)計(jì)方法，能達(dá)到減少?gòu)?fù)雜性、提高軟件的可靠性、可維護(hù)性和提高軟件開發(fā)工程的組織管理。像許多通用的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh OS等多種版本。除了要花大量時(shí)間進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)面板設(shè)計(jì)外，還要編制大量的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和底層控制程序。這種結(jié)合基本有兩種方式，一種是將計(jì)算機(jī)裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤。虛擬儀器技術(shù)強(qiáng)調(diào)利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大資源使本來(lái)需要硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)軟件化，在相同的硬件模塊條件下通過(guò)調(diào)用不同軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的儀器功能，完成多種參數(shù)測(cè)試，以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強(qiáng)系統(tǒng)功能與靈活性，這就是本課題所要的目的。另外，隨著工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)信息集成的發(fā)展，要求數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有與數(shù)據(jù)庫(kù)連接的功能。所以本課題的研究是建立在虛擬儀器基礎(chǔ)上。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。 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。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與外部世界聯(lián)系的橋梁，高速度、高精度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是獲取原始數(shù)據(jù)信息和大量動(dòng)態(tài)信號(hào)的主要途徑，使研究瞬間物理過(guò)程成為可能[3]。因此，尋找一種與常規(guī)控制系統(tǒng)程序鏈接方便、系統(tǒng)采樣跟蹤速度更快、結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的技術(shù)手段，已經(jīng)成為必然。在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無(wú)可替代的優(yōu)勢(shì)。在當(dāng)前流行的C/S/D網(wǎng)絡(luò)模式下，利用嵌入式技術(shù)（包括數(shù)據(jù)庫(kù)嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入）可以充分利用有效資源，提高測(cè)試效率[7]。隨著軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)的模塊化、復(fù)用化，和各種硬件儀器驅(qū)動(dòng)軟件的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，虛擬儀器軟件開發(fā)將變得更加快速、方便[10]。LabVIEW具有一系列無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)：首先，LabVIEW作為圖形化語(yǔ)言編程，采用流程圖式的編程，運(yùn)用的設(shè)備圖標(biāo)與科學(xué)家、工程師們習(xí)慣的大部分圖標(biāo)基本一致，這使得編程過(guò)程和思維過(guò)程非常相似；同時(shí)，LabVIEW提供了豐富的VI庫(kù)和儀器面板素材庫(kù)，近600種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序(可擴(kuò)充)如GPIB設(shè)備控制、VXI總線控制、串行口設(shè)備控制、以及數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)；并且LabVIEW還提供了專門用于程序開發(fā)的工具箱，使得用戶能夠設(shè)置斷點(diǎn)，調(diào)試過(guò)程中可以使用數(shù)據(jù)探針和動(dòng)態(tài)執(zhí)行程序來(lái)觀察數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程，更加便于程序的調(diào)試[13]。數(shù)據(jù)分析模式主要是對(duì)采下來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，包括數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)顯示，濾波器、求平均值等。時(shí)間間隔被稱為采樣間隔或者采樣周期，它的倒數(shù)被稱為采樣頻率，單位是采樣數(shù)/秒。4數(shù)據(jù)采集由于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡使用的是NI公司的數(shù)據(jù)采集卡，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)時(shí)，由于在Labview里提供了大量的DAQ函數(shù)，這就大大簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)的難度。但是當(dāng)采樣速率太高時(shí)，相應(yīng)的要影響其它的處理環(huán)節(jié)，同時(shí)也增加了系統(tǒng)的成本如數(shù)據(jù)分析、存儲(chǔ)速度等。電子表格只能寫入，不能讀取。當(dāng)然，信號(hào)通過(guò)任意一個(gè)中間環(huán)節(jié)時(shí)，由于每一個(gè)環(huán)節(jié)都有自己的傳遞特性，因而都會(huì)使信號(hào)發(fā)生某些變化，剔除、衰減某些部分，保留、放大某些部分。（1） Butterworth在所有頻率上提供平滑的響應(yīng)，但過(guò)渡帶下降較為緩慢，陡峭程度同階數(shù)成正比。 切深不變的實(shí)驗(yàn)參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速（r/分）40008000120001600020000進(jìn)給速度（mm/分） 500切深（um) 100采集頻率（） 20k 50k 主軸轉(zhuǎn)速（r/分） 8000進(jìn)給速度（mm/分） 500切深（um) 50 100150200采集頻率（） 20k 主軸轉(zhuǎn)速（r/分） 3000進(jìn)給速度（mm/分） 900切深（um) 9 采集頻率（） 10k 銑削試驗(yàn)選取硬鋁合金 ，使用的設(shè)備是實(shí)驗(yàn)室的哈斯數(shù)控加工中心(），采用通用立銑刀，直徑為4mm， 哈斯數(shù)控加工中心 測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 測(cè)試系統(tǒng)采用壓電三向測(cè)力儀，它的剛度好、靈敏度高、固有頻率高、線性好、頻率響應(yīng)寬、穩(wěn)定性好，可測(cè)出任意方向的3個(gè)相互正交的3個(gè)分量（，）。研究結(jié)果總結(jié)如下：1：基于虛擬儀器的軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了切削加工數(shù)據(jù)采集與分析的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了三通道數(shù)據(jù)同時(shí)采集，大大提高了切削過(guò)程信號(hào)測(cè)試效率，減少了人力和物力的支出。四年來(lái)，華僑大學(xué)機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院給了我從事機(jī)械行業(yè)學(xué)習(xí)鍛煉的機(jī)會(huì)，讓我能夠順利完成工學(xué)本科學(xué)位的學(xué)習(xí)，在此對(duì)曾經(jīng)教導(dǎo)和幫助過(guò)我的各位老師表示衷心的感謝！此外，作者還要感謝相關(guān)同學(xué)，感謝他們?cè)谡麄€(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程協(xié)助作者，使作者的設(shè)計(jì)得以順利完成。為了驗(yàn)證小力可以測(cè)量，本實(shí)驗(yàn)采用金屬結(jié)合劑金剛石鋸片在有超聲和無(wú)超聲時(shí)切割陶瓷。這些函數(shù)不僅使用方便，而且避免了在數(shù)學(xué)算法上花費(fèi)大量的時(shí)間和精力，是用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的必要工具。對(duì)于IIR濾波器，沖激響應(yīng)會(huì)無(wú)線持續(xù)（理論上），輸出取決于當(dāng)前及過(guò)去的輸入信號(hào)值和過(guò)去的輸出值。[21]。XY圖顯示采樣率非均勻的數(shù)據(jù)及多值函數(shù)的數(shù)據(jù)，只是在后面板接線上Express XY圖自帶了一個(gè)創(chuàng)建XY圖的函數(shù)。應(yīng)該預(yù)先估計(jì)所測(cè)切削力的頻率成份。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