蘇東楠

摘 要：磨粒流精密拋光機(jī)床加工時(shí)加工區(qū)域的溫度和壓力會(huì)發(fā)生變化，影響機(jī)床加工工件的精度。為了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)床的溫度和壓力，設(shè)計(jì)基于LabVIEW機(jī)床溫度和壓力的信號(hào)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本文涵蓋了該系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建和軟件程序的編寫，并設(shè)計(jì)了友好的人機(jī)交互界面，使得用戶可以方便、實(shí)時(shí)、在線地查看到機(jī)床工作區(qū)的溫度、壓力信號(hào)。

關(guān)鍵詞：LabVIEW 機(jī)床信號(hào)監(jiān)測(cè) 醫(yī)力信號(hào)

中圖分類號(hào)：TG50 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）09（b）-0002-03

磨粒流拋光機(jī)床加工時(shí)磨料介質(zhì)在壓力作用下對(duì)工件進(jìn)行加工，減小工件表面粗糙度和波紋度，最終達(dá)到精密加工所要求的表面光潔度。磨削加工時(shí)，磨削區(qū)的溫度會(huì)升高，磨料的粘度會(huì)下降，影響工件的加工精度[1]。為提高加工精度，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加工過(guò)程中溫度的變化，由于溫度和壓力都會(huì)對(duì)磨料的粘度有影響，所以對(duì)溫度和壓力信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

1 溫度和壓力信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

溫度和壓力信號(hào)采集系統(tǒng)采用傳感器對(duì)料缸內(nèi)的溫度和壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，利用信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)傳感器的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，數(shù)據(jù)采集卡采集調(diào)理后的信號(hào)并傳送到工控機(jī)中[2-3]。其采集系統(tǒng)的流程：傳感器→信號(hào)調(diào)理模塊→數(shù)據(jù)采集卡→工控機(jī)。

1.1 溫度、壓力傳感器

由于磨粒流機(jī)床的磨削區(qū)溫度是未知的，選擇可測(cè)溫度范圍較大的溫度傳感器，所以溫度傳感器選用的是HYDAC公司的ETS300系列的溫度傳感器，該溫度傳感器的可測(cè)溫度的范圍為-25℃～100℃，其模擬量輸出是4～20mA，壓力傳感器正常的工作范圍為-25℃～85℃（可以耐高溫），壓力的測(cè)量的范圍為0～25MPa，溫度和壓力傳感器的實(shí)物圖如圖1和圖2所示。

1.2 數(shù)據(jù)采集卡

為了高精度、高速度、高穩(wěn)定性地采集傳感器信號(hào)，選擇ADLINK公司的DAQ2501數(shù)據(jù)采集卡，DAQ2501是基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集卡，它由采集板卡和信號(hào)輸入輸出接線端子板2部分組成，信號(hào)輸入輸出接線端口板的作用是向采集板卡輸入信號(hào)和從采集卡向外輸出信號(hào)，這里只是把信號(hào)調(diào)理模塊輸出的電壓信號(hào)輸入到采集卡中，數(shù)據(jù)采集卡的實(shí)物圖如圖3所示。

在工業(yè)系統(tǒng)中，工控機(jī)和普通的計(jì)算機(jī)不同，工業(yè)計(jì)算機(jī)有更多的PCI卡槽，方便與外圍設(shè)備相連，其防震和耐高溫的性能更好，它的運(yùn)行系統(tǒng)和運(yùn)算能力高于普通的計(jì)算機(jī)，故選用凌華的工控機(jī)。

2 溫度和壓力信號(hào)檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 基于Labview數(shù)據(jù)采集的接線

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件平臺(tái)搭建完成后，溫度和壓力信號(hào)的監(jiān)測(cè)是基于LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)的，眾所周知虛擬儀器的核心是軟件，所以LabVIEW的軟件編制是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分[4]。

數(shù)據(jù)采集首先是傳感器把溫度和壓力物理量信號(hào)轉(zhuǎn)變成為電量信號(hào)，信號(hào)調(diào)理模塊把電量信號(hào)轉(zhuǎn)變、調(diào)理、放大，數(shù)據(jù)采集卡采集信號(hào)并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸出計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，傳送到計(jì)算機(jī)中。

溫度傳感器輸出很小的電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)隔離式DC輸入輸出信號(hào)調(diào)理模塊（ADAM3014）進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，由于ADAM3014很寬的輸入輸出范圍，需要向下滑動(dòng)移除DIN導(dǎo)軌支架，配置輸入輸出范圍的轉(zhuǎn)換位置，使其能夠接收溫度傳感器輸出的電流信號(hào)，并輸出能夠被采集卡采集的模擬信號(hào)。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采用的是DAQ2501，模擬量輸入通道有8個(gè)，其中輸入信號(hào)的正極與AI-0相連，負(fù)極與AGND相連，以此類推可以連接8個(gè)模擬量輸入，本系統(tǒng)是溫度和壓力兩路信號(hào)，所以AI-0接信號(hào)調(diào)理模塊（ADAM3014）正極，AGND接信號(hào)調(diào)理模塊（ADAM3014）負(fù)極，AI-1和壓力傳感器的正極相連，AGND和壓力傳感器的負(fù)極相連。

2.2 基于Labview數(shù)據(jù)采集的軟件實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用DAQ-2501數(shù)據(jù)采集程序首先需要?jiǎng)?chuàng)建物理信道，該物理信道主要是通過(guò)DAQMASTER來(lái)實(shí)現(xiàn)。DAQMASTER是一個(gè)智能設(shè)備管理器，可以訪問(wèn)凌華數(shù)據(jù)采集、測(cè)試和測(cè)量產(chǎn)品，DAQMASTER可以配置和管理數(shù)據(jù)采集硬件和軟件集成接口，動(dòng)態(tài)檢測(cè)并查看設(shè)備和儀器相連情況。執(zhí)行系統(tǒng)診斷和執(zhí)行基本的功能測(cè)試。

機(jī)床加工工作區(qū)內(nèi)的溫度、壓力信號(hào)實(shí)時(shí)采集的部分程序如圖4所示，溫度、壓力信號(hào)檢測(cè)的人機(jī)交互界面如圖5所示，用戶可以方便、實(shí)時(shí)、在線地查看到機(jī)床工作區(qū)的溫度、壓力信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

LabVIEW作為一種圖形化編程軟件，具有編程簡(jiǎn)單、庫(kù)函數(shù)豐富、調(diào)試方便等諸多優(yōu)點(diǎn)?；贚abVIEW機(jī)床溫度和壓力的信號(hào)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，使用戶可以方便、實(shí)時(shí)、在線地查看到機(jī)床工作區(qū)的溫度、壓力信號(hào)。一旦機(jī)床出現(xiàn)溫度和壓力異常時(shí)，可以報(bào)警工作臺(tái)，溫度過(guò)高時(shí)，自動(dòng)停車，為磨粒流加密拋光機(jī)床的智能控制的實(shí)現(xiàn)提供基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 譚援強(qiáng)，李藝，ShengYong.磨粒流加工的固液兩相流模型及壓力特性模擬[J].中國(guó)機(jī)械工程，2008，19（4）：439-442.

[2] 馬生彪.磨削加工過(guò)程振動(dòng)仿真與磨削溫度預(yù)測(cè)[D].鄭州：鄭州大學(xué)，2011.

[3] M.RaviSankar，V.K.Jain n， J.Ramkumar. Rotational abrasive flow finishing （R-AFF） process and its effects on finished surface topography. International Journal of Machine Tools & Manufacture[J].International Journal of Machine Tools & Manufacture，2010（50）：637-650.

[4] 許京雷，計(jì)時(shí)鳴，譚大鵬.磨粒流精密加工中的測(cè)控系統(tǒng)研究[J].自動(dòng)化儀表，2011，32（4）：18-21.endprint