【正文】 沒有意義，因此軟件設計部分是本課題的一個重要研究內(nèi)容。所以此平臺就要求具有友好的界面、優(yōu)良的容錯性和維護性；當然，作為工程應用，最為主要的是平臺要穩(wěn)定。一切功能在沒有穩(wěn)定性的前提下是沒有任何意義。2 易用性易用性主要是在操作界面設計上，要符合人對常規(guī)事物認識的習慣，如對操作系統(tǒng)風格的習慣、對一般實驗儀器使用的習慣等等。表現(xiàn)在如用戶錯誤使用軟件時，軟件能否給與糾錯；再如系統(tǒng)發(fā)生錯誤時，是否能給與用戶錯誤提示等[1314]。數(shù)據(jù)采集模塊包括三通道的同時采集，數(shù)據(jù)時實顯示，數(shù)據(jù)存儲。 系統(tǒng)軟件框圖 目前，世界上實際應用比較成功的虛擬儀器系統(tǒng)軟件主要有美國NI（National Instruments Corp ）公司的Labwindows/CVI和HP公司VEE，而Labview以其圖形化的操作方式，簡潔清晰的語言體系，眾多儀器廠家的支持，日益成為工程師門的首選。使用模塊化設計方法，能達到減少復雜性、提高軟件的可靠性、可維護性和提高軟件開發(fā)工程的組織管理。有時不能把被測信號直接連接到DAQ卡，而必須使用信號調(diào)理輔助電路，先將信號進行一定處理[17]。在方案A中（）插入式DAQ卡安裝在計算機中。在方案B中，DAQ卡在計算機外部，在后一種方案中，可以使用沒有插槽的計算機（如某些筆記本電腦）來構建DAQ系統(tǒng)。當用戶需要將DAQ系統(tǒng)帶入工作現(xiàn)場，進行運行數(shù)據(jù)采集和控制應用時，方案B更為可行?？紤]到采集頻率、輸入精度、A/D轉(zhuǎn)換速度以及分辨率以及可擴展性等技術指標，本系統(tǒng)采用美國NI公司M系統(tǒng)多功能數(shù)據(jù)采集卡：NI Pxle 6388。 圖 NI Pxle1071數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3采樣頻率的確定假設現(xiàn)在對一個模擬信號每隔時間采樣一次。其中，2,3，……，對應的采樣值為……。注意，這個數(shù)列中僅用下標變量編制索引，而不含有任何關于采樣率（或）的信息。根據(jù)采樣定理，最低采樣頻率必須是信號頻率的兩倍。如果信號中包含頻率高于奈奎斯特頻率的成分，信號將在直流和奈奎斯特頻率直接畸變。這種信號畸變叫做混疊。為了避免混疊效應的發(fā)生，通常首先考慮用采集卡支持的最大頻率。理論上設置采樣頻率為被采集喜歡最高頻率成分的2倍就夠了，實際上工程中選用510倍，有時為了較好地還原波形，甚至更高一些[19]。如果采樣頻率太低，會造成切削力信號無法被還原出來，造成峰值點丟失；如果采樣頻率太高，會造成采樣數(shù)據(jù)量太大，給數(shù)據(jù)處理和存儲功能帶來過多負擔。從Labview7開始，NI增加了一類新的DAQ函數(shù)DAQmx，與傳統(tǒng)的DAQ函數(shù)相比，它有更好的性能。，采集的設置確定包括通道和增益的確定，還有采集設置的確定。2） 采集設置：采樣頻率的設置。過大會導致采集的數(shù)據(jù)文件過大。因此，選用時。再根據(jù)采樣定理進行的選擇。 數(shù)據(jù)采集的程序框圖 ，程序首先對采集的主要參數(shù)進行配置，包括頻率，DAQmx設備，采樣點數(shù)等。通常來說，采樣率越高，單位時間內(nèi)對信號采樣的次數(shù)就越多，信號越精確。所以，采樣速率要合理。設置完后進入DAQ助手循環(huán)采集，再采集之前仍要對采集通道進行設置和標定，可以雙擊DAQ助手圖標。采集到的是電壓信號，要將電壓信號轉(zhuǎn)換為我們所需要的力的值，通過DAQ助手里的自定義換算可以實現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示可以用波形圖、波形圖表、XY圖、Express XY圖（，）。第三種和第四種在顯示上是一樣的。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，而且輸入是一個雙精度浮點數(shù)組。 圖 波形圖 波形圖表 XY圖 Express XY圖 數(shù)據(jù)采集前面板 5 數(shù)據(jù)存儲 Labview文件的I/O中，具體的操作格式有電子表格、文本文件、二進制文件、TDMS格式等。與普通文本文件不同的是，文件格式中做了一些特殊的標記，例如用制表符來做段落標記，以便讓一些電子表格處理軟件直接讀取并處理數(shù)據(jù)文件中存儲的數(shù)據(jù)。寫入程序是將字符串、帶符號整數(shù)或雙精度數(shù)的二維或一維數(shù)組轉(zhuǎn)換為文本字符串，將字符串寫入新的字節(jié)流文件或?qū)⒆址砑拥浆F(xiàn)有文件[21]。這種文件格式的優(yōu)點是通用性強，即文件的內(nèi)容可以被Microsoft Word、Microsoft Excel以及Windows自帶的記事本等應用程序直接讀取，并且這種文件類型最容易進行文本轉(zhuǎn)換。3） 二進制文件二進制文件格式是計算機上存取速度最快，格式最為緊湊，冗余數(shù)據(jù)比較少的一種文件格式。但是用這種格式存儲的數(shù)據(jù)文件無法被一般的字處理文件，如Microsoft Word讀取，無法被不具備詳細文件格式信息的程序讀取，因而其通用性較差[21]。它提高了寫入速度，還提供了用于定義屬性的更簡單的接口。綜合考慮各方面的因素，本課題選用TDMS格式來進行保存數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析的程序框圖如下圖所示 數(shù)據(jù)分析程序框圖1 數(shù)據(jù)讀取根據(jù)上一節(jié)設定的文件保存位置，在讀取時，首先把根據(jù)文件的保存位置先把文件打開，從而確定每個數(shù)據(jù)點在時間軸上的位置和數(shù)據(jù)所代表的意義。廣泛意義上的濾波是指在所測試的信號中選取人們所感興趣的那一部分信號，相當于一種選擇裝置，包括利用電的、機械的或數(shù)學的手段濾除信號中的噪聲或虛假信號。Labview中提供的都是數(shù)字濾波器設計模塊。數(shù)字濾波器與模擬濾波法相比具有如下優(yōu)點：（1） 數(shù)字濾波不需要硬件設備，只需用軟件編寫一個濾波程序即可，從而降低成本，并且不存在阻抗匹配問題，尤其是可以對很高的頻率或很低的頻率進行濾波，這是模擬濾波方法難以實現(xiàn)的[20]。（3） 不會因溫度、濕度的影響產(chǎn)生誤差，不需要精度組件。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計、計算、內(nèi)存管理等問題，并在內(nèi)部執(zhí)行實際的數(shù)字濾波功能。對于FIR濾波器，沖激響應在有限時間內(nèi)衰減為零，其輸出僅取決于當前和過去的輸入信號。在實際應用中，穩(wěn)定的IIR濾波器的沖激響應會再有限時間內(nèi)衰減到接近于0的程度。在對線性響應有要求的情況下，則應當使用FIR濾波器。他們都有各自的特點，用途也不盡相同[21]。（2） Chebyshev在通帶中是等幅的紋波，阻帶中單調(diào)衰減，過渡帶迅速。（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渡帶。在通帶中貝塞爾濾波器的相位響應近似于線性，必須通過提高階數(shù)來減少誤差，因此應用不太廣泛[21]。本實驗采用的是巴特沃思濾波器，來消除力信號的噪聲。所以Labview提供了豐富而強大的數(shù)學分析函數(shù)，這些函數(shù)將特定的數(shù)學算法封裝起來，只需要使用一個函數(shù)，就能實現(xiàn)復雜的數(shù)學算法。本系統(tǒng)主要是要實現(xiàn)任意一段數(shù)據(jù)之間的平均值和均方根值。 濾波器選擇流程圖 數(shù)據(jù)分析程序框圖 數(shù)據(jù)分析前面板第三章 實驗驗證本實驗主要分析不同的切削參數(shù)對切削力的影響和驗證系統(tǒng)對小力測量的情況，實驗過程分三部分，第一部分：當切深相同時，不同的主軸轉(zhuǎn)速對切削力的影響。第三部分：用金屬結(jié)合劑金剛石鋸片切割陶瓷驗證系統(tǒng)是否能夠?qū)π×M行測量。放大器采用KISTLER放大儀，它是一種輸出電壓與輸入電荷量成正比的寬帶電荷放大器，可配接壓電式傳感器測量振動，沖擊，壓力等機械量。力信號上升，處于銑削過程，當無力信號時，則是沒有銑削工件。由此可認為，當主軸轉(zhuǎn)速不斷增大時，F(xiàn)x，F(xiàn)y，F(xiàn)z方向的力呈減小的趨勢。由此可認為，當切深不斷增大時，F(xiàn)x，F(xiàn)y方向上的力呈增大趨勢，F(xiàn)z方向上的力呈減少的趨勢。力信號上升，處于切割狀態(tài)，當無力信號時則是沒有在切割工件。體現(xiàn)該系統(tǒng)有高的使用性和可靠性。本文在當前流行的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，并進行了一系列試驗驗正。實現(xiàn)了監(jiān)測各向切削力的瞬態(tài)值，從而能夠清楚地監(jiān)測刀具工作狀態(tài)。本文建立了基于虛擬儀器的切削加工測試與分析系統(tǒng)平臺，并對系統(tǒng)進行了驗正性試驗。 基于虛擬儀器的切削加工測試與分析系統(tǒng)軟件的建立基礎是對切削過程中的力進行測試與分析，對于切削過程的其它物理量的測量，如振動信號、機床主軸功率信號等并沒有涉及，考慮到虛擬儀器具有強大的開放性和擴展性，下一步可以考慮在這些方面對系統(tǒng)軟件進行擴充。對數(shù)據(jù)的分析過于單一，下一步可以對數(shù)據(jù)分析的內(nèi)容進行完善，使得能更直觀的觀察數(shù)據(jù)。這近兩個月在老師指導下對所給予的畢業(yè)設計題目進行的科學研究工作中，學會了一些基本的科學研究方法和實踐，在此，謹向他們表示衷心的感謝！在課題研究和論文撰寫過程中，華僑大學脆性材料加工技術教育部工程研究中心的多位老師和研究生師兄給予作者實驗研究工作上大力的支持和幫助，作者在此對他們表示深深的感謝。還有親愛的宿友們，是他們在生活上無微不至的關懷給予作者充足的精力完成設計，作者在此對她們表示誠摯的謝意！最后，感謝摯愛的親人和朋友對作者的支持和鼓勵，還有感謝所有幫助過作