【正文】 還有親愛(ài)的宿友們，是他們?cè)谏钌蠠o(wú)微不至的關(guān)懷給予作者充足的精力完成設(shè)計(jì)，作者在此對(duì)她們表示誠(chéng)摯的謝意！最后，感謝摯愛(ài)的親人和朋友對(duì)作者的支持和鼓勵(lì)，還有感謝所有幫助過(guò)作者的人。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)。本文在當(dāng)前流行的LabVIEW系統(tǒng)上研制了切削加工數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)程序，并進(jìn)行了一系列試驗(yàn)驗(yàn)正。力信號(hào)上升，處于切割狀態(tài)，當(dāng)無(wú)力信號(hào)時(shí)則是沒(méi)有在切割工件。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)。第三部分：用金屬結(jié)合劑金剛石鋸片切割陶瓷驗(yàn)證系統(tǒng)是否能夠?qū)π×M(jìn)行測(cè)量。本系統(tǒng)主要是要實(shí)現(xiàn)任意一段數(shù)據(jù)之間的平均值和均方根值。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。（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。他們都有各自的特點(diǎn)，用途也不盡相同[21]。在實(shí)際應(yīng)用中，穩(wěn)定的IIR濾波器的沖激響應(yīng)會(huì)再有限時(shí)間內(nèi)衰減到接近于0的程度。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。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(xiě)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]。廣泛意義上的濾波是指在所測(cè)試的信號(hào)中選取人們所感興趣的那一部分信號(hào)，相當(dāng)于一種選擇裝置，包括利用電的、機(jī)械的或數(shù)學(xué)的手段濾除信號(hào)中的噪聲或虛假信號(hào)。綜合考慮各方面的因素，本課題選用TDMS格式來(lái)進(jìn)行保存數(shù)據(jù)。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]。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(lèi)型最容易進(jìn)行文本轉(zhuǎn)換。與普通文本文件不同的是，文件格式中做了一些特殊的標(biāo)記，例如用制表符來(lái)做段落標(biāo)記，以便讓一些電子表格處理軟件直接讀取并處理數(shù)據(jù)文件中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。本課題的采樣率是恒定的所以選用波形圖表和波形圖，波形圖是將已有的數(shù)據(jù)波形完全清楚，然后根據(jù)新數(shù)據(jù)重新繪制波形，而且輸入是一個(gè)雙精度浮點(diǎn)數(shù)組。數(shù)據(jù)顯示可以用波形圖、波形圖表、XY圖、Express XY圖（，）。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)。通常來(lái)說(shuō)，采樣率越高，單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)采樣的次數(shù)就越多，信號(hào)越精確。再根據(jù)采樣定理進(jìn)行的選擇。過(guò)大會(huì)導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)文件過(guò)大。，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。如果采樣頻率太低，會(huì)造成切削力信號(hào)無(wú)法被還原出來(lái)，造成峰值點(diǎn)丟失；如果采樣頻率太高，會(huì)造成采樣數(shù)據(jù)量太大，給數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)功能帶來(lái)過(guò)多負(fù)擔(dān)。為了避免混疊效應(yīng)的發(fā)生，通常首先考慮用采集卡支持的最大頻率。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。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。 圖 NI Pxle1071數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3采樣頻率的確定假設(shè)現(xiàn)在對(duì)一個(gè)模擬信號(hào)每隔時(shí)間采樣一次。當(dāng)用戶(hù)需要將DAQ系統(tǒng)帶入工作現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制應(yīng)用時(shí)，方案B更為可行。在方案A中（）插入式DAQ卡安裝在計(jì)算機(jī)中。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(kāi)發(fā)工程的組織管理。數(shù)據(jù)采集模塊包括三通道的同時(shí)采集，數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)顯示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。2 易用性易用性主要是在操作界面設(shè)計(jì)上，要符合人對(duì)常規(guī)事物認(rèn)識(shí)的習(xí)慣，如對(duì)操作系統(tǒng)風(fēng)格的習(xí)慣、對(duì)一般實(shí)驗(yàn)儀器使用的習(xí)慣等等。所以此平臺(tái)就要求具有友好的界面、優(yōu)良的容錯(cuò)性和維護(hù)性；當(dāng)然，作為工程應(yīng)用，最為主要的是平臺(tái)要穩(wěn)定。像許多通用的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh OS等多種版本。目前，在以PC機(jī)為基礎(chǔ)的測(cè)試和工控軟件中，LabVIEW的市場(chǎng)普及率僅次于C++/C語(yǔ)言。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用TCP/PI、ActiveX等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫(kù)函數(shù)，是一個(gè)功能強(qiáng)大且靈活的軟件。LabWindows/CVI是為熟悉C語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)人員準(zhǔn)備的，是在Windows環(huán)境下的標(biāo)準(zhǔn)ANSIC開(kāi)發(fā)環(huán)境。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。這些軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供了強(qiáng)大的儀器軟面板設(shè)計(jì)工具和各種數(shù)據(jù)處理工具，再加上虛擬儀器硬件廠商提供的各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序模塊，簡(jiǎn)化了虛擬儀器的設(shè)計(jì)工作。系統(tǒng)軟件部分通常用專(zhuān)用的虛擬儀器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言（如LabVIEW）編寫(xiě)而成，并可通過(guò)Internet實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。虛擬儀器的組成與傳統(tǒng)儀器一樣，主要由數(shù)據(jù)采集與控制、數(shù)據(jù)分析和處理、結(jié)果顯示三部分組成。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。這是一種新型的基于Web技術(shù)的虛擬儀器，使得虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)成為Internet/Intranet的一部分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理。（6）由于其以PC為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過(guò)程不必像過(guò)去那樣由測(cè)試儀器本身來(lái)完成，而是在軟件的支持下，利用PC機(jī)CPU的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來(lái)完成，使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度、速度大為提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、多任務(wù)測(cè)量。（2）在通用硬件平臺(tái)確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤。虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)（如表21所示）。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)的輸入、輸出、軟件才是整個(gè)儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵。 c:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和分析。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。缺點(diǎn)：由于受采樣速率及采集信號(hào)數(shù)量的限制，這種傳統(tǒng)工業(yè)組態(tài)軟件不能滿(mǎn)足對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行高速采集的工業(yè)場(chǎng)合，如GE Fanuc公司的iFIX 等，其采樣速度默認(rèn)為100ms，在信號(hào)數(shù)量比較少的條件下，最快采樣速度為50ms，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足50ms 以下或者更高速的數(shù)據(jù)采集要求[4]。另一種是專(zhuān)門(mén)性很強(qiáng)的工業(yè)組態(tài)軟件，如北京亞控的組態(tài)王，GE Fanuc 的iFIX，SIEMENS 的Win CC 等工程組態(tài)軟件Labwindows虛擬儀器的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：只需要在該系統(tǒng)中加入多種硬件接口使其能夠接入到控制系統(tǒng)中，就可以完成對(duì)PLC 甚至是大型工藝控制器的數(shù)據(jù)采集。缺點(diǎn)：采樣信號(hào)的通到數(shù)量有限，使其應(yīng)用受到局限。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。將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行量化編碼，轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，這一過(guò)程需要通過(guò)數(shù)據(jù)采集來(lái)完成。在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，工業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，工業(yè)控制系統(tǒng)信息集成程度不斷提高，人們對(duì)控制系統(tǒng)信息量的需求也越來(lái)越大，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于分布式生產(chǎn)領(lǐng)域。上世紀(jì) 80 年代末到90 年代初，國(guó)內(nèi)一些廠家已研制出了多種單體數(shù)據(jù)采集器，開(kāi)發(fā)出多種計(jì)算機(jī)板卡層面的采集卡，能夠適應(yīng)一般信號(hào)連續(xù)采集和故障診斷。所以本課題的研究是建立在虛擬儀器基礎(chǔ)上。 The data collection 。最后，將本系統(tǒng)具體應(yīng)用在銑削加工和切割加工的試驗(yàn)中，結(jié)合圖表和顯示結(jié)果，來(lái)分析不同的切削參數(shù)和測(cè)試系統(tǒng)參數(shù)對(duì)切削力的影響，同時(shí)觀察本系統(tǒng)對(duì)小力測(cè)量的情況，從而驗(yàn)證該系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，并且能夠?qū)π×M(jìn)行測(cè)量。本論文首先對(duì)數(shù)據(jù)采集現(xiàn)狀，發(fā)展指出了傳統(tǒng)過(guò)程數(shù)據(jù)采集方式存在的不足。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(zhuān) 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。為了使這些高度自動(dòng)化加工設(shè)備充分發(fā)揮其優(yōu)良性能，確保加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，對(duì)刀具加工過(guò)程進(jìn)行測(cè)試就越來(lái)越重要。探討了虛擬儀器的概念，框架結(jié)構(gòu)，Labview開(kāi)發(fā)平臺(tái)，然后使用國(guó)家儀器公司(National Instrument