基于labview的火花機實時參數(shù)檢測

1、附件4：安徽工業(yè)大學第十屆“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽作品申報書 作品名稱： 基于labview的火花機實時參數(shù)檢測 申報者姓名 （集體名稱）： 指導教師1： 指導教師2： 類別： 自然科學類學術論文 哲學社會科學類社會調(diào)查報告和學術論文科技發(fā)明制作A類 科技發(fā)明制作B類 A2申報者情況（集體項目）說明：必須由申報者本人按要求填寫，申報者代表必須是作者中學歷最高者，其余作者按學歷高低排列。申報者代表情況姓名學校學歷作品名稱基于labview的火花機實時參數(shù)檢測通訊地址主要合作者情況姓 名性別年齡學歷所在學院、班級資格 認定學生資格 是否為我校正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的各類

2、學生（本科生和研究生）。是 否（學院蓋章） 年 月 日指導教師意見作品是否為課外學術科技作品或社會實踐活動成果。是 否指導教師簽字： 年 月 日 B3申報作品情況（科技發(fā)明制作）說明：僅科技發(fā)明制作類作品填寫此表。必須附有研究報告，并提供圖表、曲線、試驗數(shù)據(jù)、原理結(jié)構(gòu)圖、外觀圖或照片，也可附鑒定證書和應用證書，以上材料可附于E表。作品全稱作品分類（ A ）A機械與控制（包括機械、儀器儀表、自動化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技術（包括計算機、電信、通訊、電子等） C數(shù)理（包括數(shù)學、物理、地球與空間科學等） D生命科學（包括生物、農(nóng)學、藥學、醫(yī)學、健 康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能

3、源、材料、石油、化學、化 工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術關鍵和主要技術指標基本思路：火花機是一種常用的機械加工設備，主要用于電火花加工，廣泛的應用在各種金屬模具、機械設備的制造中。它是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工。進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達10000以上，

4、壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態(tài)。緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與

5、工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復雜的型面?；谏鲜銮闆r，對工作液溫度，以及瞬間放電電壓電流值的監(jiān)測就顯得尤為重要，各大火花機生產(chǎn)企業(yè)采用在計算機上分別安裝三種監(jiān)測畫面的方式既占用空間，實時性以及 測量精度也達不到要求，因此，有必要設計一種集三位一體、實時性好、精度高的監(jiān)測方案，本設計采用LABVIEW2010作為上位機設計軟件，針對溫度相對穩(wěn)定、而電壓電流變化頻率較大的特殊情況設計出定時采樣、定量描點的上位機界面。創(chuàng)新點： 圖1 工程總體框架（遵循Modbus通訊協(xié)議） 圖2 下位機1通訊各項配置 圖3 下位機2通訊各項配置 圖4 本設計的程序框圖 圖5 本設計實時監(jiān)測效果圖創(chuàng)新特點：

6、1.本設計采用Modbus通訊協(xié)議，簡潔，方便，實用性高。2.本設計采用一個VI對應下位機一個節(jié)點，可以同時監(jiān)測該節(jié)點的溫度、電壓、電流，并將數(shù)據(jù)每0.01S發(fā)送到上位機（見圖2、圖3）3.下位機測溫時只發(fā)送溫度的AD值上來，在上位機中與之前做好的擬合系數(shù)運算后得到真實的溫度值，這樣下位機就相應的減少了工作量（見圖4程序框圖 ）4.實時自動調(diào)整量程，保證不會出現(xiàn)個別躍變點無法實時追蹤其真實值5.本設計最大的創(chuàng)新之處在于：溫度每0.01s讀取一次值，讀取20次后將20個數(shù)值一起在前面板的顯示界面中描點繪制曲線；電壓和電流也是每0.01秒讀取一次值，讀取50次后一起在前面板中的顯示界面里描點；這樣

7、做出來的曲線整體效果美觀，易于使用者觀察當前監(jiān)測信息的變化趨勢。（見本設計的圖5）作品概要：1. 新建工程，確認工程名稱，在工程里確定約束變量（見圖1）2. 確定所采用的通訊協(xié)議（MODBUS協(xié)議），刷新時間（0.01S），COM口、校驗方式、傳輸模式（見圖2、圖3）3. 設計前面板中放置對應于兩個下位機溫度電壓電流的波形圖表，并在程序框圖中連線（共6個）4. 設計程序框圖，在程序框圖里設定溫度、電壓電流的擬合系數(shù)與采集上來的AD值進行運算，確定采樣循環(huán)時間以及究竟采集多少個點進行繪圖（見圖4）5.運行工程。觀察采樣數(shù)據(jù)（見圖5）作品的科學性先進性（必須說明與現(xiàn)有技術相比、該作品是否具有突出的

8、實質(zhì)性技術特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g性分析說明和參考文獻資料）本設計采用LABVIEW2010作為上位機設計軟件，針對溫度相對穩(wěn)定、而電壓電流變化頻率較大的特殊情況設計出定時采樣、定量描點的上位機界面?，F(xiàn)有技術采用高頻檢測法、擊穿延時法、設置門檻電壓法等傳統(tǒng)方法檢測電火花實時參數(shù)，其缺陷有電路復雜、穩(wěn)定性差、難以對單個脈沖的放電狀態(tài)進行判斷等。labview幾乎覆蓋了用戶所需的所有功能，用戶在這些工具包基礎上在開發(fā)程序，更易于操作，便于檢測，在只應用過程中需調(diào)用幾個工具包中的函數(shù)就可以組成一個完整的測試測量電火花實時參數(shù)的應用程序。作品在何時、何地、何種機構(gòu)舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動中

9、獲獎及鑒定結(jié)果作品所處階 段（ A ）A實驗室階段 B中試階段 C生產(chǎn)階段D （自填）技術轉(zhuǎn)讓方式作品可展示的形 式實物、產(chǎn)品 模型 圖紙 磁盤 現(xiàn)場演示圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術特點和優(yōu)勢，提供該作品的適應范圍及推廣前景的技術性說明及市場分析和經(jīng)濟效益預測 labview（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一種圖形化的編程語言的開發(fā)環(huán)境，它廣泛地被工業(yè)界、學術界和研究實驗室所接受，視為一個標準的數(shù)據(jù)采集和儀器控制軟件。labview集成了與滿足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)

10、采集卡通訊的全部功能。它還內(nèi)置了便于應用TCP/IP、ActiveX等軟件標準的庫函數(shù)。這是一個功能強大且靈活的軟件。利用它可以方便地建立自己的虛擬儀器，其圖形化的界面使得編程及使用過程都生動有趣。圖形化的程序語言，又稱為 “G” 語言。使用這種語言編程時，基本上不寫程序代碼，取而代之的是流程圖或框圖。它盡可能利用了技術人員、科學家、工程師所熟悉的術語、圖標和概念，因此，labview是一個面向最終用戶的工具。它可以增強你構(gòu)建自己的科學和工程系統(tǒng)的能力，提供了實現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。使用它進行原理研究、設計、測試并實現(xiàn)儀器系統(tǒng)時，可以大大提高工作效率。通過labview的精確測量

11、，改進火花機參數(shù)以提高模具加工精度和工作效率，投入工廠企業(yè)生產(chǎn)可大大提高公司效益。專利申報情況提出專利申報 申報號 申報日期 年 月 日已獲專利權批準 批準號 批準日期 年 月 日 未提出專利申請C.當前國內(nèi)外同類課題研究水平概述 說明：1.申報者可根據(jù)作品類別和情況填寫； 2.填寫此欄有助于評審。70年代以來的檢測技術主要有兩種:高頻檢測法和擊穿延時法。由于光電技術的引入,我們采用新的方法設置門檻電壓法。從檢測放電間隙電壓入手,應用光電耦合器屏蔽干擾,采集信息接入PC機處理。目前對于電火花實時參數(shù)測定主要通過對電火花脈沖電壓采樣值進行小波變換處理后得到的低頻系數(shù)可以確定每一個電火花脈沖的放電

12、狀態(tài)。開發(fā)了基于DSP的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)進行高速數(shù)據(jù)傳輸和計算，針對微細電火花加工中常用的RC電源的波形分析實驗結(jié)果顯示，能夠獲得單個充放電脈沖的基本特征，相對于常用的平均電壓檢測法更為精確且具有良好的實時性。D. 指導教師情況及對作品的說明說明：1.請指導教師本人填寫。2.請指導教師把關學生作品申報材料。指導教師1姓名性別年齡職稱工作單位研究方向聯(lián)系電話指導教師2姓名性別年齡職稱工作單位研究方向聯(lián)系電話請對申報者申報情況真實性做出闡述請對作品的意義、技術水平、適用范圍及推廣前景做出您的評價其他說明E參賽作品支撐材料說明：1.申報者可根據(jù)作品類別和情況填寫； 2.填寫此欄有助于評審。3.可附

13、作品的研究報告，圖表、曲線、試驗數(shù)據(jù)、原理結(jié)構(gòu)圖、外觀圖或照片，鑒定證書和應用證書等材料?；舅悸罚夯鸹C是一種常用的機械加工設備，主要用于電火花加工，廣泛的應用在各種金屬模具、機械設備的制造中。它是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工。進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達10000以上，壓力也有急劇變化

14、，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復絕緣狀態(tài)。緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運

15、動方式，就能加工出各種復雜的型面?；谏鲜銮闆r，對工作液溫度，以及瞬間放電電壓電流值的監(jiān)測就顯得尤為重要，各大火花機生產(chǎn)企業(yè)采用在計算機上分別安裝三種監(jiān)測畫面的方式既占用空間，實時性以及 測量精度也達不到要求，因此，有必要設計一種集三位一體、實時性好、精度高的監(jiān)測方案，本設計采用LABVIEW2010作為上位機設計軟件，針對溫度相對穩(wěn)定、而電壓電流變化頻率較大的特殊情況設計出定時采樣、定量描點的上位機界面。創(chuàng)新點： 圖1 工程總體框架（遵循Modbus通訊協(xié)議） 圖2 下位機1通訊各項配置 圖3 下位機2通訊各項配置 圖4 本設計的程序框圖 圖5 本設計實時監(jiān)測效果圖創(chuàng)新特點：1.本設計采用M

16、odbus通訊協(xié)議，簡潔，方便，實用性高。2.本設計采用一個VI對應下位機一個節(jié)點，可以同時監(jiān)測該節(jié)點的溫度、電壓、電流，并將數(shù)據(jù)每0.01S發(fā)送到上位機（見圖2、圖3）3.下位機測溫時只發(fā)送溫度的AD值上來，在上位機中與之前做好的擬合系數(shù)運算后得到真實的溫度值，這樣下位機就相應的減少了工作量（見圖4程序框圖 ）4.實時自動調(diào)整量程，保證不會出現(xiàn)個別躍變點無法實時追蹤其真實值5.本設計最大的創(chuàng)新之處在于：溫度每0.01s讀取一次值，讀取20次后將20個數(shù)值一起在前面板的顯示界面中描點繪制曲線；電壓和電流也是每0.01秒讀取一次值，讀取50次后一起在前面板中的顯示界面里描點；這樣做出來的曲線整體效果美觀