基于虚拟仪器技术的摩擦焊机参数检测及分析系统

论文摘要

本论文对CT-25特种摩擦焊机的参数检测系统进行了开发和研究。在摩擦焊过程中,摩擦压力、主轴转速、摩擦烧损位移量等都是影响摩擦焊接头质量的重要参数。因此,研制一套先进的、功能较强的摩擦焊机参数检测及分析系统,对于提高焊接质量、研究新的焊接工艺和提高生产管理水平都具有十分重要的意义。文中详细介绍了参数检测与分析系统的总体设计思路及软硬件的设计。系统硬件主要由工控机、PCI2013多功能数据采集卡以及压力、转速和位移传感器以及数显表等组成。其中转速传感器采用LEC-50BM-G05E增量式光电旋转编码器,压力传感器采用ST2001压力传感器,位移传感器和数显表分别采用SGC系列光栅尺和GS4204光栅数显表。系统软件采用NI公司的虚拟仪器编程软件LabVIEW来实现。虚拟仪器（Virtual Instruments,简称VI）技术是测控技术与计算机技术相结合的产物,它的出现标志着测控技术进入了一个新的时代。LabVIEW作为虚拟仪器技术的代表性开发软件,采用模块化、图形化的编程方式,开发出的测控系统具有友好的人机交互界面,并且当用户的测试要求变化时,可以方便地由用户自己来增减硬、软件模块,或重新配置现有系统以满足新的测试要求。本文采用LabVIEW7.1编程,实现了摩擦焊过程各级转速、压力和摩擦烧损位移量等参数的检测、曲线实时显示、保存和焊后数据回放以及产品原始资料档案记录等功能。本文对于在软件开发过程中采用的动态库连接、多线程、多任务处理、串口通信以及数字滤波等技术进行了详细的介绍。对如何解决采集数据的延时问题以及采集数据串道等问题也分别进行了论述。文中还对实际工作环境中的干扰源进行了分析并采取了相应的防干扰措施。最后论文对测控系统进行了模拟验证试验。通过试验进一步验证了系统的有效性和良好的操作性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 摩擦焊概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 摩擦焊焊接技术研究及应用现状
• 1.2.2 摩擦焊机参数检测及分析系统研究现状
• 1.3 本课题的研究任务
• 1.4 本研究的意义
• 1.5 系统总体方案设计
• 2 数据采集介绍
• 2.1 数据采集系统的基本组成
• 2.1.1 典型数据采集组成
• 2.1.2 基于LabVIEW 的数据采集系统组成
• 2.2 数据采集信号基本类型
• 2.3 数据采集系统的主要性能指标
• 2.4 数据采集系统的信号采样
• 2.4.1 采样过程
• 2.4.2 采样定理及应用
• 2.4.3 采样方式的选择
• 2.5 系统抗干扰措施
• 2.5.1 干扰源分析
• 2.5.2 抗干扰措施
• 3 数据通信技术
• 3.1 数据通信系统模型
• 3.2 数据的传输方式
• 3.2.1 按数据发送同步与否
• 3.2.2 按信号传输的方向和时间
• 3.3 传送编码
• 3.4 串行数据通信方式类型
• 3.5 RS-232 串行通信接口
• 4 系统硬件设计
• 4.1 硬件设计方案
• 4.2 传感器选择
• 4.2.1 传感器选择原则
• 4.2.2 转速传感器选择
• 4.2.3 压力传感器选择
• 4.2.4 位移传感器和数显表选择
• 4.3 数据采集卡的选择
• 4.3.1 PCI2013 采集卡的性能和技术指标
• 4.3.2 摩擦焊参数检测系统输入信号与PCI2013 数据采集卡的接口分配
• 5 系统软件设计
• 5.1 虚拟仪器技术
• 5.2 编程软件选择
• 5.3 LabVIEW 软件简介
• 5.4 仪器和接口资源的配置
• 5.5 PCI2013 卡的 LabVIEW 驱动程序
• 5.6 本系统要求实现的功能
• 5.7 开关量参数控制模块设计
• 5.8 转速和压力数据采集与显示模块的设计
• 5.8.1 采集方式的选择
• 5.8.2 AD 采集模式的选择
• 5.8.3 采集数据通道分配
• 5.8.4 数据采集与数据延时输出
• 5.8.5 串道问题的解决
• 5.8.6 提高程序效率和性能的措施
• 5.8.7 计件功能的实现
• 5.8.8 保压计时功能实现
• 5.8.9 采集数据显示功能实现
• 5.8.10 数字滤波的实现
• 5.9 位移量测量与显示模块设计
• 5.10 数据保存与回放模块设计
• 5.10.1 数据保存类型及模块选择
• 5.10.2 数据存储与回放程序设计
• 5.11 打印模块设计
• 6 模拟实验
• 6.1 实验电路设计
• 6.2 采集程序运行情况
• 6.3 数据的保存、回放及打印部分运行情况
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录