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車床工藝系統(tǒng)動剛度在線測量系統(tǒng)畢業(yè)論文-文庫吧資料

2025-07-01 19:23本頁面
  

【正文】 圖41 測量系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)操作界面采集卡將采集到得信號A/D轉(zhuǎn)換后,數(shù)值信號由采集部分進入工控機運算,這時我們需要對系統(tǒng)進行軟件編程,檢測系統(tǒng)的軟件部分的編寫我們主要應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)建立一個虛擬檢測平臺。各模塊之間可以相互進行數(shù)據(jù)交換,它們共同組成車床動剛度測試系統(tǒng)。在這里檢測系統(tǒng)的軟件采用模塊化設(shè)計方法。 軟件將對檢測系統(tǒng)產(chǎn)生決定性的影響。根據(jù)需要,通過控制測力儀的剛度(南結(jié)構(gòu)尺寸決定)和預緊力的大小,就可以設(shè)計出不同測力范同和頻率范圍的測力平臺。圖36為YDCB一1105型壓電式三向測力儀結(jié)構(gòu)圖,它由底板、中板、隔熱板、上板、4個壓電石英品體i維力傳感器構(gòu)成,并用螺釘連接。3% ,滯后應(yīng)小2%。 (6)測力儀的輸出應(yīng)有較好的線性及較小的滯后現(xiàn)象。要求干擾小于(3—4)%。靈敏度單位:壓電式用微微庫倫表示,即pC/N (或pC/kgf )。要求能測出切削力變化的177。 (3)應(yīng)有足夠的靈敏度。 (2)必須有較高的固有頻率(自振頻率)。剛度是指單位變形所需的作用力。針對這些方面的要求,切削力測量技術(shù)將朝著以下幾方面發(fā)展: (1)開發(fā)新型彈性元件,優(yōu)化彈性元件結(jié)構(gòu)及應(yīng)變片布片方案,提高應(yīng)變式測力儀固有頻率,有效解決應(yīng)變式測力儀剛度和靈敏度之間的矛盾問題,降低各向力之間的耦合程度; (2)應(yīng)用集成電路和微電子技術(shù),使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集成化,提高數(shù)據(jù)采集的速度與精度; (3)完善數(shù)據(jù)處理分析軟件的功能,例如通過解耦運算進一步減小測力儀各向力之間的耦合程度,以提高測量精度; (4)將虛擬儀器技術(shù)引入切削力測試系統(tǒng),以便對測量數(shù)據(jù)進行多種操作和數(shù)據(jù)庫管理; (5)建立專家系統(tǒng),通過對測試數(shù)據(jù)的分析處理,對刀具磨損、切削顫振等情況做出預報并提出相應(yīng)的治理措施。 車削測力儀的選用 測力儀是研究切削動力學的重要工具。5℃、相對濕度80%、供電電源24VDC。5%mV/μm互換177。(δ1,U1)線性起點,(δ2,U2)線性末點。這個電子線路并不是直接測量線圈的阻抗,而是采用并聯(lián)諧振法,如圖33所示,即在前置器中將一個固定電容和探頭線圈Lx并聯(lián)與晶體管T一起構(gòu)成一個振蕩器,振蕩器的振蕩幅度Ux與線圈阻抗成比例,因此振蕩器的振蕩幅度Ux會隨探頭與被測間距δ改變。 圖32 電渦流作用原理圖如果控制μ、σ、r、δ、I、ω恒定不變,那么阻抗Z就成為距離δ的單值函數(shù),由麥克斯韋爾公式,可以求得此函數(shù)為一非線性函數(shù),其曲線為“S”形曲線,在一定范圍內(nèi)可以近似為一線性函數(shù)。假定金屬導體是均質(zhì)的,其性能是線性和各向同性的,則線圈——金屬導體系統(tǒng)的物理性質(zhì)通??捎山饘賹w的磁導率μ、電導率σ、尺寸因子r,線圈與金屬導體距離δ,線圈激勵電流強度I和頻率ω等參數(shù)來描述。由于H2的反作用,就會改變探頭頭部線圈高頻電流的幅度和相位,即改變了線圈的有效阻抗。如圖32所示,當接通傳感器系統(tǒng)電源時,在前置器內(nèi)會產(chǎn)生一個高頻電流信號,該信號通過電纜送到探頭的頭部,在頭部周圍產(chǎn)生交變磁場H1??梢苑治龀鲈O(shè)備的工作狀況和故障的早期預報,有效地對設(shè)備進行保護及進行預測性維修。電渦流傳感器的最大特點是非接觸測量,這是被廣泛應(yīng)用的主要原因,其優(yōu)點是靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強、不受油污等介質(zhì)的影響。即要求較小的輸入量便可得到較大的輸出信號。即傳感器的輸入輸出的單值函數(shù)是不隨時間變化的,且受外界其他因素的干擾很小,工藝上還能準確地復現(xiàn)。一般要求非被測量對傳感器的影響很小,可以忽略不計。傳感器的輸出信號必須準確反應(yīng)其輸入量,即被測量變化。傳感器的好壞直接影響采集數(shù)據(jù)的精確度,對檢測系統(tǒng)有直接的影響。DAQBench中,每個數(shù)據(jù)采集卡都是一個控件,通過對其屬性、事件和方法的設(shè)置和編程,可操縱數(shù)據(jù)采集卡按指定模式采樣。PCIS—DASK不但包含采集卡的驅(qū)動程序而且包含針對Windows98/2000/NT的DLL,這幾種軟件充分體現(xiàn)了該卡在實際數(shù)據(jù)采集中的靈活性、方便性。 PCI一9118數(shù)據(jù)采集卡軟件介紹:PCI一9118的主要特點PCI一9118是基于32位帶總線主控功能的PCI卡,能廣泛用于DOS和WIN 9X,2000及NT下的數(shù)據(jù)采集,支持VB、Vc++、Delphi、BC5等編程語言。對大多數(shù)的應(yīng)用來說,這種要求依賴于計算機系統(tǒng)和編程語言的速度和效率。另一個數(shù)據(jù)覆蓋問題發(fā)生在拷貝數(shù)據(jù)的時候。因而,不同于單緩沖器操作,雙緩沖器操作重復使用同一個緩沖器,能夠輸入和輸出無窮數(shù)目的數(shù)據(jù)點而不需要一個無窮大空間的存儲器,然而,雙緩沖器數(shù)據(jù)傳輸可能產(chǎn)生不希望的結(jié)果,這就是數(shù)據(jù)履蓋。然而,單緩沖器操作的最大缺點是輸入的最大數(shù)據(jù)量受限于在驅(qū)動程序中初始分配的存儲空間,以及計算機自由存儲空間的大小。在用戶緩沖器中可以分析、顯示數(shù)據(jù),或者把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到硬盤中可以分析、顯示數(shù)據(jù),或者把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到硬盤中以后處理。圖31 環(huán)行緩沖器工作原理示意雙緩存模式與單緩存模式的比較:單緩沖器數(shù)據(jù)傳輸模式是進行連續(xù)數(shù)據(jù)傳輸中最常用的方法。用戶緩沖器中的數(shù)據(jù)又可以進行處理(見圖31C)。采集數(shù)據(jù)在填滿環(huán)形緩沖器的后半部分后,數(shù)據(jù)重新寫進前半緩沖區(qū)覆蓋掉舊的數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)開始向環(huán)形緩沖器的后半部分寫后,可以把前半部分的數(shù)據(jù)拷貝到用戶緩沖器中。它分為兩個相等的部分。PCI一9118卡采集的數(shù)據(jù)與計算機間數(shù)據(jù)的傳輸很靈活,可采用DMA傳輸方式和非DMA傳輸方式(軟件模式和中斷模式),采用DMA傳輸模式可以大大提高數(shù)據(jù)傳送速度,在DMA工作方式中有一種叫contDMA工作方式,簡稱CDMA工作方式,即采用雙緩存技術(shù),從而實現(xiàn)對信號的連續(xù)不間斷的A/D轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)可通過總線主控DMA實現(xiàn)無間隙、高流量的連續(xù)傳輸,即使海量數(shù)據(jù)亦應(yīng)付自如。PCI9118/L系列具備256位通道增益序列,可在不同增益下,對每個通道都進行高速數(shù)據(jù)采集,并實現(xiàn)非順序自動模擬輸入掃描功能。下列獨特的特性使得PCI一9118適于在高性能要求下應(yīng)用:32位PCI總線。它們是用于高速、無間隔數(shù)據(jù)采集應(yīng)用的理想采集卡產(chǎn)品。PCI一9118系列是一族功能強大的高速多功能PCI總線數(shù)據(jù)采集卡。另外,數(shù)據(jù)采集卡的選擇還有一些常用的指標,如輸入電壓的最大范圍、輸入增益的種類、是否有模擬輸出、輸入觸發(fā)的類型等。 (8)支持的軟件驅(qū)動程序及軟件平臺 和數(shù)據(jù)采集卡的硬件接口類似,買來的數(shù)據(jù)采集板卡能在什么軟件環(huán)境中使用,使用起來是否還需要自己編制驅(qū)動程序,這也是選擇一款數(shù)據(jù)采集卡很重要的因素。 (7)是否有標定功能 數(shù)據(jù)采集卡使用一段時間后,器件值會有變化,基準電壓也可能會改變,零點會漂移。對于工作在強電磁場干擾環(huán)境中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),選擇具有隔離配置的數(shù)據(jù)采集板卡才能保證數(shù)據(jù)采集的可靠性。 (4)數(shù)據(jù)總線接口類型 不同的總線接口類型的數(shù)據(jù)采集板卡的接口硬件形式不一樣,數(shù)據(jù)傳遞的規(guī)則和數(shù)據(jù)傳遞的速度也不一樣,PCI總線是臺式計算機中目前最通用的總線,而筆記本電腦中常用PXMCIA總線、PXI和VXI總線是比較新興的高速傳輸總線。 (3)通道數(shù) 通道數(shù)指能夠同時采樣的通道數(shù),根據(jù)測試任務(wù)選擇。 (2) 最高采樣速度 數(shù)據(jù)采集卡的最高采樣速度一般用最高采樣頻率(Hz)來表示,它表示其單通道采樣能使用的最高采樣頻率,這也就限制了該數(shù)據(jù)采集卡能夠處理信號的最高頻率(最高采樣頻率/2 )。 (1)數(shù)據(jù)分辨率和精度 精度和分辨率有所不同,精度除了涉及A/D轉(zhuǎn)換精度外還考慮測試系統(tǒng)各部分誤差。多功能數(shù)據(jù)采集卡是本測試系統(tǒng)外置硬件的核心部分。外圍硬件則主要實現(xiàn)信號的采集與處理功能, 它包括前面介紹的車床靜剛度檢測的八角環(huán)式電阻應(yīng)變式車削測力儀、電渦流傳感器作為信號的傳感器, 信號調(diào)理電路, 多功能數(shù)據(jù)采集卡和各種計算機內(nèi)置插槽。3 車床工藝系統(tǒng)動態(tài)剛度檢測系統(tǒng)的硬件配置車床靜剛度檢測測試系統(tǒng)的硬件包括基礎(chǔ)硬件和外圍硬件。其原理圖如圖21所示。當前,CodeGear為廣大開發(fā)者提供了DELPHI FOR PHP,以高度可視化的方式全面支持面向?qū)ο蟮腜HP網(wǎng)站開發(fā),大大提高了PHP開發(fā)網(wǎng)站的代碼復用程度,成為WEB應(yīng)用開發(fā)的新利器。當前DELPHI 已經(jīng)成為一個品牌,而不僅僅是一個開發(fā)平臺或開發(fā)語言的名稱。用戶可以按自己的需要,任意的構(gòu)建、擴充、甚至是刪減VCL,以滿足不同的需要。 (6)擁有強大的網(wǎng)絡(luò)開發(fā)能力,能夠快速的開發(fā)B/S應(yīng)用,它內(nèi)置的IntraWeb和ExpressWeb使得對于網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)效率超過了其他任何的開發(fā)工具。它的數(shù)據(jù)處理工具BDE(BorlandDatabaseEngine)是一個標準的中介軟件層,可以用來處理當前流行的數(shù)據(jù)格式,如xBase、Paradox等,也可以通過BDE的SQLLink直接與Sybase、SQLServer、Informix、Oracle等大型數(shù)據(jù)庫連接。Delphi包含許多可以重復使用的部件,允許用戶控制Windows的開發(fā)效果。 (4)具有可重用性和可擴展性。 (3)提供了許多快速方便的開發(fā)方法,使開發(fā)人員能用盡可能少的重復性工作完成各種不同的應(yīng)用。 (2)支持將存取規(guī)則分別交給客戶機或服務(wù)器處理的兩種方案,而且允許開發(fā)人員建立一個簡單的部件或部件集合,封裝起所有的規(guī)則,并獨立于服務(wù)器和客戶機,所有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移通過這些部件來完成。由于Delphi編譯器采用了條件編譯和選擇鏈接技術(shù),使用Delphi界面它生成的執(zhí)行文件更加精煉,運行速度更快。在Delphi眾多的優(yōu)勢當中,它在數(shù)據(jù)庫方面的特長顯得尤為突出:適應(yīng)于多種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu),從客戶機/服務(wù)機模式到多層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式;高效率的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和新一代更先進的數(shù)據(jù)庫引擎;最新的數(shù)據(jù)分析手段和提供大量的企業(yè)組件。Delphi提供了各種開發(fā)工具,包括集成環(huán)境、圖像編輯(Image Editor),以及各種開發(fā)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序,如DesktopDataBase Expert等。但最重要的還是Object Pascal語言,它才是一切的根本。它一直是程序員至愛的編程工具。和VC相比,Delphi更簡單、更易于掌握,而在功能上卻絲毫不遜色;和VB相比,Delphi則功能更強大、更實用。 “真正的程序員用c,聰明的程序員用Delphi”,這句話是對Delphi最經(jīng)典、最實在的描述。Delphi它提供了500多個可供使用的構(gòu)件,利用這些部件,開發(fā)人員可以快速地構(gòu)造出應(yīng)用系統(tǒng)。對于廣大的程序開發(fā)人員來講,使用Delphi開發(fā)應(yīng)用軟件,無疑會大大地提高編程效率,而且隨著應(yīng)用的深入,您將會發(fā)現(xiàn)編程不再是枯燥無味的工作——Delphi的每一個設(shè)計細節(jié),都將帶給您一份欣喜。Delphi也是一個希臘地名,那里的阿波羅神廟神諭非常靈驗,所以古希臘各個城邦都信奉Delphi那里阿波羅神廟預言,由Borland公司推出的Delphi是全新的可視化編程環(huán)境,為我們提供了一種方便、快捷的Windows應(yīng)用程序開發(fā)工具。分析比較以上的軟件語言,要開發(fā)通用的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺,我們要選用了Borland公司的Delphi語言。 Delphi語言簡介 在硬件設(shè)備確定的情況下,建立虛擬儀器平臺要求上層編程語言的選擇要與硬件系統(tǒng)具有良好通訊連接。比如,國內(nèi)許多大學都在嘗試將虛擬儀器應(yīng)用到實驗教學和計算機輔助教學中,清華大學利用虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng),用于汽車發(fā)動機出廠前的自動檢測。 虛擬儀器的應(yīng)用 虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于用戶可自行定義儀器的功能和結(jié)構(gòu)等,且構(gòu)建容易,轉(zhuǎn)換靈活,因此應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊。用戶通過鼠標或鍵盤操作軟面板,檢驗儀器的通信和操作。利用虛擬儀器思想建立的測試系統(tǒng)提高了測量精度和測量速度、減少了開關(guān)和電纜,系統(tǒng)易于擴充、易于修改,使得測試系統(tǒng)體積小、靈活方便、成本低、效率高,成為現(xiàn)代測試系統(tǒng)發(fā)展的主流。因此,虛擬儀器充分發(fā)揮了計算機的作用,便于與計算機通信相結(jié)合來建立計算機網(wǎng)絡(luò),組建復雜的測試系統(tǒng)。利用DSP及相應(yīng)的算法,將所生成的數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器,再經(jīng)信號調(diào)理產(chǎn)生所需的信號,又可構(gòu)成虛擬儀器信號發(fā)生器。它把由廠家定義儀器功能的方式轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎脩糇约憾x儀器功能,用戶可根據(jù)測試功能的需要,自己設(shè)計所需要的儀器系統(tǒng),只要將具有一種或多種功能的通用模塊相結(jié)合,并且調(diào)用不同功能的軟件模塊,就能組成不同的儀器功能。這么多的儀器不僅價格昂貴、體積大、占用空間,而且相互連接起來費事。 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比,在概念和功能上有重大突破。因此,虛擬儀器最重要、最核心的技術(shù)是虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境。最簡單的是基于PC總線的插卡式儀器,也包括帶GPIB接口和串行接口的儀器;另一類是用于高可靠性的關(guān)鍵任務(wù),如航空、航天、國防等應(yīng)用的儀器系統(tǒng),由計算機統(tǒng)一管理、統(tǒng)一操作。 虛擬儀器的組成 虛擬儀器包括硬件和軟件兩個基本要素。虛擬儀器實質(zhì)上是軟硬結(jié)合、虛實結(jié)合的產(chǎn)物,是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。用戶通過鼠標或鍵盤操作軟面板來進行操作,操作方便,易于掌握 。虛擬儀器控制功能強,有自動調(diào)零、自動調(diào)節(jié)量程、自動轉(zhuǎn)換極性和自動校準等功能。虛擬儀器技術(shù)利用PC機高速數(shù)據(jù)采集和處理能力,對被測對象進行數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、顯示等。1986年美國國家儀器公司首先提出了虛擬儀器的概念。虛擬儀器技術(shù)是20世紀90年代計算機系統(tǒng)和儀器系統(tǒng)技術(shù)革命的產(chǎn)物,它在測試測量與控制領(lǐng)域中占有重
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