面程序。硬件驱动程序主要是用来初始化虚拟仪器,设置特定的参数和工作方式,使硬件保持在正常的工作状态。应用程序主要用来对输入计算机的数据进行分析和处理,就是通过编制应用程序来定义虚拟仪器的功能。界面程序用来提供虚拟仪器与用户的接口,用于显示监测的结果等。同时,用户还可以通过界面上的开关和按钮,用键盘或鼠标实现对虚拟仪器的操作。
基于虚拟仪器技术的磨削加工监测系统软件的特点,就是利用现有的PC计算机,通过应用程序将计算机和功能化模块硬件结合起来。用户通过友好的图形界面操作这台计算机,就像是在操作一台自己设计的测试仪器一样,从而完成对被测试量的采集、分析、判断、显示、数据存储等。系统软件结构见图磨削加工监测系统软件结构磨削加工监测软件首先完成对加工过程中的实时状态监测与运行信息的采集、存储和处理,并利用相应的信号分析技术,如快速傅立叶变换(FFT)、小波变换(Wavelet)和包络分析(Enveloping)等进行故障信号识别,从而达到对磨削加工运行状态监控和故障预警的目的。虚拟仪器系统中的信号分析(如谱分析、小波分析、人工神经网络和模式识别以及相关分析等)、滤波器(包括低通、带通、高通滤波器)、信号实时在线显示以及仪器操纵面板等均由LabVIEWf7.0软件实现。其中,在分析过程中,复杂的数学计算则由LabVEW调用Matlab函数库完成。
实验证明,在磨削过程中,当砂轮表面状态为变化因素时,声发射信号的幅值和砂轮表面的状态有很好对应关系11451.当声发射信号幅值增大到一定的程度,就可认为砂轮已经钝化。
因此通过设定合适的阈值,作为控制砂轮钝化的条件,可用来检测砂轮的钝化。但是在实际加工中,加工条件,尤其加工参数是经常变化的,使得声发射信号也随之发生变化,使得通过检测声发射信号的实测幅值大小来判断砂轮钝化不大可能。为此采用了基于虚拟仪器技术平台进行磨削加工声发射信号的处理,设定合适的阈值,通过监测声发射信号幅值变化监测磨削加工状态。采用不同磨削条件下(不同的磨削对象和磨削参数)产生的声发射信号幅值增量之和AT作为监测砂轮钝化程度的信号源()AE信号幅值增量之和…+AT11;其中,ATi,ATn分别为不同磨削条件产生的AE信号幅值增量。把AT与设定阈值相比较,如果超过阈值,则表示砂轮已经钝化,需要进行修整。
行小波分析,获取信号的能量分布,以此作为信号特征来识别砂轮状态;砂轮状态的识别采用BP神经网络,它能建立磨削加工过程中的空程信号、正常磨削信号、碰撞信号等AE信号特征与砂轮状态的非线性关系。
该系统具有以下的功能:信息采集与数据传输功能。系统在驱动程序的基础上可实时多通道采集环境参数,并与下位机进行实时串口通信,接收监测仪器采集的信息。
信号分析处理功能。利用虚拟仪器的内部函数进行信号的分析与处理,对声发射信号进行数字滤波、异常信号剔除、数据分析等处理功能。
信号控制功能。应用程序通过对数据进行处理和分析,建立监测系统的数据库。控制模块将处理后的各种信号产生相应的开关量信号,然后转换成数控磨床上继电器输出。从而完成对在线监测磨削加工过程的自动控制。
信息输出功能。系统可方便地与外界交换信息,测试结果和数据输出迅速、直观、准确。如监测数据的动态显示、声光报警、历史数据的图形显示、报表打印、硬拷贝等。
运用虚拟仪器技术开发的监测系统,硬件大大减少,测试功能完全由软件来实现,加快了测试进程。该系统能自动完成砂轮状态的在线监测和修整,实现了砂轮修整的智能化、自动化。
磨削过程中的声发射信号含有丰富的信息,监测声发射信号源的信号特征的获取及相应信号的处理方法仍是在线监测磨削加工的难点。