磨床AEMS系统的LabVIEW仿真与DSP实现

论文摘要

声发射技术是一种新型的无损检测技术,非常适合磨削加工的在线检测。本文设计一个基于声发射技术的磨削加工监控系统,主要包括基于LabVIEW的仿真系统设计和基于ARM和DSP的嵌入式系统设计。本文共分为六章,第一章介绍了声发射技术和声发射处理技术的国内外发展现状,阐述了声发射技术在磨削加工监测中的应用;第二章分析了磨削加工监控系统的功能需求,给出了系统的整体方案设计,介绍了系统的硬件组成和软件组成,阐述了自学习原理,并对自学习、工作两种状态进行设计;第三章用LabVIEW设计了磨床AEMS仿真系统的各个软件功能模块,包括信号采集模块、数据处理模块、结果显示及输出模块,并针对砂轮接触进行监测试验,验证方案的可行性;第四章设计基于ARM9核和DSP6416核的嵌入式磨床AEMS系统,给出整体框图设计,介绍了软件设计的整体结构,并对应用软件各模块的设计进行说明;第五章介绍了DSP软件开发流程及CCS开发环境,在此基础上设计DSP软件模块,包括HPI通信设计,采样、滤波、参数计算等函数的设计,进而用线性汇编对部分代码进行优化,提高程序性能,最后给出系统的应用结果。第六章总结了本课题的研究工作,并对进一步的研究方向作了展望。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外技术的现状和发展
• 1.2.1 声发射技术的发展
• 1.2.2 声发射信号处理技术的现状
• 1.2.3 声发射技术在磨削加工监测中的应用
• 1.3 课题研究的目的和主要工作
• 1.4 本文结构和主要内容
• 1.5 本章小结
• 2 磨削加工监控系统整体方案设计
• 2.1 磨削加工监控系统的功能分析
• 2.2 磨削加工监控系统的总体结构
• 2.3 磨削加工监控系统的硬件组成
• 2.3.1 AE传感器
• 2.3.2 前置放大器
• 2.3.3 数据采集卡
• 2.3.4 CNC数控系统
• 2.4 磨削加工监控系统的软件组成
• 2.5 自学习状态和工作状态设计
• 2.5.1 自学习原理及其过程设计
• 2.5.2 工作状态设计
• 2.6 本章小结
• 3 基于LABVIEW的AEMS仿真系统设计
• 3.1 虚拟仪器介绍
• 3.1.1 虚拟仪器概述
• 3.1.2 虚拟仪器的优点
• 3.1.3 LabVIEW开发环境介绍
• 3.1.4 USB-6251采集卡介绍
• 3.2 仿真系统各软件模块设计
• 3.2.1 信号采集模块设计
• 3.2.2 数据处理模块设计
• 3.2.3 结果显示及输出模块设计
• 3.3 仿真系统的工作过程
• 3.4 试验与结果分析
• 3.5 本章小结
• 4 基于嵌入式的AEMS系统设计
• 4.1 嵌入式系统概述
• 4.1.1 嵌入式系统的概念
• 4.1.2 嵌入式系统的特点
• 4.1.3 嵌入式系统的组成结构
• 4.2 ARM处理器介绍
• 4.2.1 ARM微处理器的体系结构
• 4.2.2 ARM微处理器系列
• 4.3 DSP微处理器介绍
• 4.3.1 DSP芯片的特点及其优缺点
• 4.3.2 DSP处理器平台及其选择
• 4.4 基于ARM和DSP的磨床AEMS系统设计
• 4.4.1 整体框图设计
• 4.4.2 软件设计整体结构
• 4.4.3 应用程序各模块设计说明
• 4.4.5 系统工作流程介绍
• 4.5 本章小结
• 5 DSP软件设计及系统应用
• 5.1 DSP软件开发介绍
• 5.1.1 DSP软件开发流程
• 5.1.2 CCS开发环境介绍
• 5.2 DSP软件模块设计
• 5.2.1 HPI通信设计
• 5.2.2 采样函数设计
• 5.2.3 滤波函数设计
• 5.2.4 RMS计算函数设计
• 5.3 DSP代码优化
• 5.3.1 确定需要优化的代码
• 5.3.2 用线性汇编优化代码
• 5.4 嵌入式AEMS系统的应用
• 5.5 本章小结
• 6 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介