【正文】 e shortings of the traditional data acquisition paper probes into the concept of virtual instrument, frame structure, the Labview development based—puter measuring system was formed by using the software of NI.. In this system, voltage signal of single or three channels could be measured quickly and easily. And data was realized stored in database. Finally, the system applied in milling and cutting and display the results analysis of different cutting parameters and the influence of parameters on cutting force testing system, at the same time observe the system for a small force measurement, so as to verify accuracy and stability of the system to collect data, and can be on the small force measurements. By the researches of VI it was proved that this way of measuring is convenient, reliable, low cost, and effective.Keywords: Virtual instrument。 The data collection 。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(shù)等具有非常重要的作用意義，而且在自動化生產(chǎn)中，切削力是切削過程自適應控制中的重要參數(shù)，也是監(jiān)測切削過程和刀具工作狀態(tài)的重要信號。所以本課題的研究是建立在虛擬儀器基礎上。隨著國外微電子技術、計算機技術、測控技術和數(shù)字通信技術的發(fā)展，近幾年國外數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品層次全面，涵蓋了從實際電流、電壓信號的數(shù)據(jù)采集，到工業(yè)總線上的數(shù)據(jù)采集，從單體數(shù)據(jù)采集設備到基于計算機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都有很成熟的產(chǎn)品及應用。上世紀 80 年代末到90 年代初，國內(nèi)一些廠家已研制出了多種單體數(shù)據(jù)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。 1 研究數(shù)據(jù)采集的必要性數(shù)據(jù)采集是一種直觀分析數(shù)據(jù)的方法，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是微型計算機應用的一個重要領域。在工業(yè)自動化領域，工業(yè)規(guī)模越來越大，工業(yè)控制系統(tǒng)信息集成程度不斷提高，人們對控制系統(tǒng)信息量的需求也越來越大，數(shù)據(jù)采集已經(jīng)被廣泛應用于分布式生產(chǎn)領域。其次，在科學研究等領域中，隨著計算機技術的發(fā)展與普及，數(shù)字設備正越來越多地取代模擬設備，計算機測控技術正發(fā)揮著越來越重要的作用。將這些數(shù)據(jù)進行量化編碼，轉變成數(shù)字量，這一過程需要通過數(shù)據(jù)采集來完成?？傊?，由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)采集與分析處理是否及時，成為與工作效率、產(chǎn)品性能價格比以及取得的經(jīng)濟效益息息相關的因素。另外，隨著工業(yè)自動化系統(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)庫連接的功能。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。缺點：采樣信號的通到數(shù)量有限，使其應用受到局限。缺點：計算機CPU資源占用較大[23]。另一種是專門性很強的工業(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)缺點優(yōu)點：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PLC 甚至是大型工藝控制器的數(shù)據(jù)采集。缺點：受其設計思想及理念的影響，不能夠滿足時域范圍內(nèi)的多信號同步分析，同時由于在應用時需要深入學習其程序語言表達方式，甚至還需要用戶去編寫復雜的接口程序。缺點：由于受采樣速率及采集信號數(shù)量的限制，這種傳統(tǒng)工業(yè)組態(tài)軟件不能滿足對大量數(shù)據(jù)進行高速采集的工業(yè)場合，如GE Fanuc公司的iFIX 等，其采樣速度默認為100ms，在信號數(shù)量比較少的條件下，最快采樣速度為50ms，已經(jīng)無法滿足50ms 以下或者更高速的數(shù)據(jù)采集要求[4]。Labview 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)分析功能，完全可以滿足工業(yè)過程數(shù)據(jù)分析時對于采樣速率的要求。虛擬儀器技術強調利用計算機的強大資源使本來需要硬件實現(xiàn)的技術軟件化，在相同的硬件模塊條件下通過調用不同軟件來實現(xiàn)不同的儀器功能，完成多種參數(shù)測試，以便最大限度地降低系統(tǒng)成本，增強系統(tǒng)功能與靈活性，這就是本課題所要的目的。本課題的主要工作內(nèi)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(shù)據(jù)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。 c:實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和分析。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(shù)據(jù)處理能力，在基本硬件的支持下，利用軟件完成數(shù)據(jù)的采集、控制、數(shù)據(jù)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(xiàn)傳統(tǒng)儀器的各種功能，大大突破了傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)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]。在虛擬儀器系統(tǒng)中，硬件僅僅是為了實現(xiàn)信號的輸入、輸出、軟件才是整個儀器系統(tǒng)的關鍵。虛擬儀器的基本構成包括計算機、虛擬儀器軟件、硬件接口模塊等，其中，硬件接口模塊可以包括插入式數(shù)據(jù)采集卡（DAQ）、串并口、IEEE 488接口（GPIB）卡、VXI控制器以及其他接口卡。虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨立儀器無法比擬的優(yōu)勢（如表21所示）。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。由此導致許多識讀和操作錯誤。這樣，在每個分面板上就可以實現(xiàn)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。（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。（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。（6）由于其以PC為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過程不必像過去那樣由測試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用PC機CPU的強大的數(shù)據(jù)處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測試系統(tǒng)的測試精度、速度大為提高，實現(xiàn)自動化、智能化、多任務測量。（8）虛擬儀器在高性價比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護費用，縮短技術更新周期。這是一種新型的基于Web技術的虛擬儀器，使得虛擬儀器測試系統(tǒng)成為Internet/Intranet的一部分，實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控和管理。 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。這種結合基本有兩種方式，一種是將計算機裝入儀器，其典型的例子就是所謂智能化的儀器。另一種方式是將儀器裝入計算機。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、結果顯示三部分組成。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。系統(tǒng)軟件部分通常用專用的虛擬儀器開發(fā)語言（如LabVIEW）編寫而成，并可通過Internet實現(xiàn)網(wǎng)絡擴展。用戶可以采用各種編程軟件來開發(fā)自己所需要的應用軟件。這些軟件開發(fā)平臺提供了強大的儀器軟面板設計工具和各種數(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動程序模塊，簡化了虛擬儀器的設計工作。 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。除了要花大量時間進行測試系統(tǒng)面板設計外，還要編制大量的設備驅動程序和底層控制程序。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。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。——LabVIEWLabVIEW(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(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。它還內(nèi)置了便于應用TCP/PI、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)，是一個功能強大且靈活的軟件。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設計思路，設計者必須寫出執(zhí)行的語句。目前，在以PC機為基礎的測試和工控軟件中，LabVIEW的市場普及率僅次于C++/C語言。因此，LabVIEW受到越來越多工程師、科學家的普遍青睞。像許多通用的軟件一樣，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh OS等多種版本。如果沒有采集處理軟件，一切