【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(cè)量是金屬切削研究中一項(xiàng)重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)，不僅對(duì)研究金屬切削機(jī)理．計(jì)算機(jī)床功率，進(jìn)行刀具、機(jī)床、夾具的設(shè)計(jì)，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(dòng)化生產(chǎn)中，切削力是切削過(guò)程自適應(yīng)控制中的重要參數(shù)，也是監(jiān)測(cè)切削過(guò)程和刀具工作狀態(tài)的重要信號(hào)。所以本課題的研究是建立在虛擬儀器基礎(chǔ)上。隨著國(guó)外微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，近幾年國(guó)外數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品層次全面，涵蓋了從實(shí)際電流、電壓信號(hào)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(shè)備到基于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，都有很成熟的產(chǎn)品及應(yīng)用。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。 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(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。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。其次，在科學(xué)研究等領(lǐng)域中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)字設(shè)備正越來(lái)越多地取代模擬設(shè)備，計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。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?？傊捎跀?shù)據(jù)采集系統(tǒng)在數(shù)據(jù)分析及過(guò)程研究等方面的價(jià)值，使其成為不實(shí)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(shí)，成為與工作效率、產(chǎn)品性能價(jià)格比以及取得的經(jīng)濟(jì)效益息息相關(guān)的因素。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。兩種方式的共同點(diǎn)是都需要上位機(jī)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(diǎn)。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。缺點(diǎn)：計(jì)算機(jī)CPU資源占用較大[23]。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)：受其設(shè)計(jì)思想及理念的影響，不能夠滿足時(shí)域范圍內(nèi)的多信號(hào)同步分析，同時(shí)由于在應(yīng)用時(shí)需要深入學(xué)習(xí)其程序語(yǔ)言表達(dá)方式，甚至還需要用戶去編寫(xiě)復(fù)雜的接口程序。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(wèn)題提供解決方案，同時(shí)提供方便且功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析功能，完全可以滿足工業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)分析時(shí)對(duì)于采樣速率的要求。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。本課題的主要工作內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：1. 設(shè)計(jì)切削力采集與分析系統(tǒng) a:完成三通道數(shù)據(jù)同時(shí)采集，獲得各切削力在線動(dòng)態(tài)波形曲線顯示，監(jiān)測(cè)各向切削力的瞬態(tài)值。 c:實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取和分析。也就是說(shuō)虛擬儀器是一種功能意義上的儀器，它充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)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(cè)試結(jié)果的顯示等，通過(guò)軟、硬件的配合來(lái)實(shí)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(chǔ)等方面的限制，使用戶可以方便地對(duì)儀器進(jìn)行維護(hù)、拓展和升級(jí)[45]。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。虛擬儀器的基本構(gòu)成包括計(jì)算機(jī)、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(dú)立儀器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)（如表21所示）。在中低檔測(cè)試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡(jiǎn)潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。（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。（4）儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，不需購(gòu)買(mǎi)新儀器。（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。（8）虛擬儀器在高性價(jià)比的條件下，降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，縮短技術(shù)更新周期。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。 虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)的組成虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的儀器。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。另一種方式是將儀器裝入計(jì)算機(jī)。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。與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器設(shè)計(jì)日趨模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)工作量大大減小。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。用戶可以采用各種編程軟件來(lái)開(kāi)發(fā)自己所需要的應(yīng)用軟件。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。 虛擬儀器軟件結(jié)構(gòu)虛擬儀器系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有：標(biāo)準(zhǔn)C，Visual C++ ，Visual Basic等通用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。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。除了通用程序開(kāi)發(fā)語(yǔ)言以外，還有一些專(zhuān)用的虛擬儀器開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和軟件，其中有影響的開(kāi)發(fā)軟件有：NI公司的LabVIEW，LabWindows/CVI。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?！狶abVIEWLabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering)是一種圖形化的編程語(yǔ)言，它廣泛地被工業(yè)界、學(xué)術(shù)界和研究實(shí)驗(yàn)室所接受，視為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。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。傳統(tǒng)的文本式編程是一種順序的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)者必須寫(xiě)出執(zhí)行的語(yǔ)句。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。因此，LabVIEW受到越來(lái)越多工程師、科學(xué)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(méi)有采集處理軟件，一切