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伯特利數控 加工中心 鉆攻中心

前言：

1系統的實現

1.1系統功能分析

采集系統需通過在不妨礙加工中心正常工作條件下采集若干種加工中心特征物理信號，獲取加工中心加工過程中典型的信息，反映加工中心工作狀態。常用于加工中心監控的特征物理信號有溫度、振動、噪聲、聲發射信號、切削力信號等等。主軸工作中振動信號反映工作狀況與健康狀態,是加工中心監測與故障診斷最常用的切入點;噪聲信號反映切削狀態，同時對其加以分析可獲得各功能部件(刀具、主軸軸承、絲杠等）的結構與運行信息；主軸溫度是其熱變形的外在表現,加工精度狀況。因此以這三類典型信號作為系統采集對象。

在上述需采集的信號中，通過加速度傳感器采集的振動信號與通過傳聲器所采集的噪聲信號為快變動態信號，需使用高采樣頻率，才能獲取足夠反映原信號波形特征的信息。溫度信號為低速電動勢信號，對采樣率不敏感而對精度分辨率有較高的要求。因此，采集系統需同時具備對這兩類不同信號的采集的能力。同時，能對動態信號進行實時的FFT分析，獲知信號實時頻域分布情況。

1.2系統架構

針對以上功能的要求，系統硬件采用NI Compac-tRIO 硬件平臺作為核心。 CompactRIO 由以處理器為核心的實時系統、可重配置FPGA、不同功能可熱插拔的I/O模塊三部分組成。可重新配置的FPGA能通過程序實現實時高速高精度、自定義的功能，內置信號調理的熱插拔工業I/O模塊種類豐富，不同型號的I/O模塊內置對應不同類型傳感連接的信號調理功能,可實現多傳感監測功能。內置的實時系統則可通過程序編寫實現數據的處理、存儲、實時分析、與上位機網絡通訊等功能。CompactRIO平臺采用NI Lab VIEW編程環境實現程序。

系統的整體流程結構如圖1所示。整套系統采用CompactRIO為硬件核心，對加工中心主軸振動與溫度信號、整體噪聲信號進行監測，程序完成并載入后,Compac-tRIO 平臺的 FPGA 端負責信號的采集， RT 端實現信號的存儲、分析等功能,并將數據上傳在上位PC端顯示。

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結束語：

基于NI CompactRIO硬件，使用LabVIEW開發環境為工具進行多層次編程，開發了一套多傳感加工中心狀竺監測系統，實現振動、噪聲、溫度信號的實時采集、顯示、存儲、處理功能，并通過實驗驗證其功能。相對于傳統監測系統，基于虛擬儀器技術搭建的系統具有更大的擴展性與可重構性。同時,本系統硬件便攜且擁有工業級的設計,是理想的用于工業現場監控系統的平臺。這套系統的建立為了解各類加工中心設備生產狀態提供了方案，也為進一步進行基于加工中心生產狀態信息的研究打下了良好的基礎。

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