分析Lab VIEW程序在机械抛光中对力学数据的采集应用

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

利用计算机和网络技术对传统的产业进行改造，已是大势所趋，而虚拟仪器系统正是计算机和网络技术与传统仪器技术进行融合的产物，在 21世纪，虚拟仪器将会引发传统仪器产业-场新的革命 。。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engi-neering Workbench)程序正是虚拟仪器(Virtual In-strument，VI)的代表，是由美国(NI)公司研制开发的作为数据采集和控制软件的标准程序，被广泛应用于工业界、学术界、实验室研究等 。它可以运行于Windows、Mac OS X和 Linux系统上，类似于C和 Basic开发环境。与其他计算机语言的显著区别：传统计算机都是采用基于文本语言生成代码；LabVIEW来源于传统设计语言的顺序特性并以易用的 图形化设计 环境 为特 色，包括数 据采 集(DAQ)、数据分析、结果显示等必须的所有工具。

本文通过对-项力学实验数据采集的研究，来描述对 LabVIEW软件程序的具体应用。

l 仪器与方法a.仪器。机床选用 Colhchester Tornado A50型。其他设备有：多用途摩擦测量设备 (Multi。

purpose Friction Measurement Rig)、DAQ数据采集器、直径为80mm金属圆环，材质为 1045(美国标准)。

b.方法。在基于数据采集 DAQ系统上采用LabVIEW，来采集实验中测得的力学数据，其中抛光压头选用形状为头部半球形抛光压头。实验时间为60s。实验所用方法是通过抛光压头对被紧固在机床上的工件表面进行摩擦抛光实验，并紧固在多用途摩擦测量设备上，其底座连接 DAQ数据采集器，并与计算机相连 J。在实验中，抛光压头使用的材质为1045金属，作用力为150N。实验开始后，计算机以0.1S的间隔记录 60s内抛光压头作用在金属板上的 ，l，，Z3轴方向的力。

c.依据American Iron and Steel Institute(AISI)美国钢铁学会金属材料牌号标准，材质为 1045金属 。

2 实验结果分析在实验中 LabVIEW程序在0～15.1s内，对机械抛光压头在金属工件上理论作用值 150N的力进行数据采集和记录。

再根据所采集的数据进行公式运算： (1)收稿日期：2012-09-28作者简介：金 鑫(1986-)，男，天津人，澳大利亚悉尼新南威尔士大学硕士研究生 ，主要研究方向为机恢抛光过程力学模型及其材料分析。

· 77·2013年第42卷 机械设计与制造工程 上 (2)式中：f为摩擦力； 为摩擦系数；Fx为 轴方向的力；F 为y轴方向的力；p为压力，其值等于z轴方向的力。

在实验中，由于要对所使用的多用途摩擦测量设备进行校准，所以-切参数均为校准后参数。在运用 LabVIEW软件过程中，为保证所测力学数据的准确性，尤其是压力P，即z轴向力的数据，所以应在 z轴上进行测量，为得到更好的R 值，在设定线性表达式时，使用-元五次线性表达式。根据校准后的参数，设置 LabVIEW 的框图式结构，如图 1所示。

从图 1中可以很明显地看出，初始电信号被转图 1 LabVIEW 程序框 图结构换成为3个频道，分别对应 ，y和 z轴力学数据。 平稳，平均维持在约0.3附近。从图 3(a)中可以由于通过校准后决定所采集后信号的单位需要统 看到，所测力学数据随着时间的推移而使得振动加- 换算为毫伏电压(mV)，因此在信号采集后乘以 剧3 。在图3(b)中也可以看出，摩擦系数的测量1 000再进行运算，其他参数则是校准后所得。由 曲线振幅明显偏大，尤其在最后实验阶段，所测数图 1可以很清晰地看到，在进行z轴力学数据采集 据几乎无法做出实验评估[3]。

图2所示的是在理论压力 150N、进给速度40m/min的条件下，1045金属抛光压头在 A1 6061金属工件上进行实验所得的摩擦力以及摩擦系数的线性趋势 图。从图 2可以看 出，在理论压力150N的条件下，所测实际压力平均值近似 150N；另外，通过计算后绘制出的摩擦系数曲线振动也很· 78·时同 /- 实验压力 - 摩擦力 - 摩擦系数图2 使用LabVIEW程序下金属工件摩擦力和摩擦系数线性趋势通过本实验，现代程序 LabVIEW相较于传统c语言程序的进步可分为以下几点：a.通过使用 LabVIEW 程序，根据采集所得数据绘制而成的曲线(如图2所示)，与应用原传统 c舞 鞭氍5 5 S 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 O 0第 1期 金 鑫，等：分析 LabVIEW程序在机械抛光中对力学数据的采集应用3oo250z2001005OO实验压力 摩擦力时间 /S(a)金属工件压力和摩擦力线性趋势Ll -I IL I.·I JI. -L 捌 啊I I . l'U硼 I- 1. 山 上- 1. L -.-r l” 1 I与传统的编程语言比较，LabVIEW 图形编程方式能够节省 85%以上的程序开发时间，其运行速度不受影响，体现出了极高的效率。

C.面对传统程序中大量的程序语言，编写者需要非常仔细和慎重，且-旦出现问题修改起来比较困难。LabVIEW软件的框图程序省去了复杂的程序语句，只需考虑图例和算法，程序更清晰易懂；另外，对于出错的框图结构，也会有明显的出错提醒与纠错建议，使得修改程序变得简单明了。

3 结束语本文通过对机械抛光力学 的实验，在利用LabVIEW程序的基础上采集力学数据，并对结果进行了分析与绘图。通过对比之前运用传统 c语言程序采集的数据分析可以看出，LabVIEW程序完全是图形化界面，摒弃了传统程序的逻辑编写，更加简单方便 ，也更易于理解和纠错，节省了约85%的程序编写时间，极大地提高了效率。另外LabVIEW 的采集结果始终保持平稳，避免了大幅度数据振动，这-点在-些需要较长时间实验数据的采集中将起到重要作用。虽然本实验也有它的局限性，但是仍然可以证明，LabVIEW为用户快捷地搭建在实际生产中所需要的仪器系统创造了基础条件，替代了-些中小型仪器系统 J。不久的将来，LabVIEW将适用于各个领域的高端系统设计、代码审查、源代码控制和高级编程。