CNC加工中心实时信号监测系统的开发_CNC加工中心

前言：

1系统的实现

1.1系统功能分析

采集系统需通过在不妨碍加工中心正常工作条件下采集若干种加工中心特征物理信号，获取加工中心加工过程中典型的信息，反映加工中心工作状态。常用于加工中心监控的特征物理信号有温度、振动、噪声、声发射信号、切削力信号等等。主轴工作中振动信号反映工作状况与健康状态,是加工中心监测与故障诊断最常用的切入点;噪声信号反映切削状态，同时对其加以分析可获得各功能部件(刀具、主轴轴承、丝杠等）的结构与运行信息；主轴温度是其热变形的外在表现,加工精度状况。因此以这三类典型信号作为系统采集对象。

在上述需采集的信号中，通过加速度传感器采集的振动信号与通过传声器所采集的噪声信号为快变动态信号，需使用高采样频率，才能获取足够反映原信号波形特征的信息。温度信号为低速电动势信号，对采样率不敏感而对精度分辨率有较高的要求。因此，采集系统需同时具备对这两类不同信号的采集的能力。同时，能对动态信号进行实时的FFT分析，获知信号实时频域分布情况。

1.2系统架构

针对以上功能的要求，系统硬件采用NI Compac-tRIO 硬件平台作为核心。 CompactRIO 由以处理器为核心的实时系统、可重配置FPGA、不同功能可热插拔的I/O模块三部分组成。可重新配置的FPGA能通过程序实现实时高速高精度、自定义的功能，内置信号调理的热插拔工业I/O模块种类丰富，不同型号的I/O模块内置对应不同类型传感连接的信号调理功能,可实现多传感监测功能。内置的实时系统则可通过程序编写实现数据的处理、存储、实时分析、与上位机网络通讯等功能。CompactRIO平台采用NI Lab VIEW编程环境实现程序。

系统的整体流程结构如图1所示。整套系统采用CompactRIO为硬件核心，对加工中心主轴振动与温度信号、整体噪声信号进行监测，程序完成并载入后,Compac-tRIO 平台的 FPGA 端负责信号的采集， RT 端实现信号的存储、分析等功能,并将数据上传在上位PC端显示。

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结束语：

基于NI CompactRIO硬件，使用LabVIEW开发环境为工具进行多层次编程，开发了一套多传感加工中心状竺监测系统，实现振动、噪声、温度信号的实时采集、显示、存储、处理功能，并通过实验验证其功能。相对于传统监测系统，基于虚拟仪器技术搭建的系统具有更大的扩展性与可重构性。同时,本系统硬件便携且拥有工业级的设计,是理想的用于工业现场监控系统的平台。这套系统的建立为了解各类加工中心设备生产状态提供了方案，也为进一步进行基于加工中心生产状态信息的研究打下了良好的基础。

伯特利数控是一家集销售、应用及服务于一体的公司。产品包括：CNC加工中心、钻攻中心、龙门加工中心、雕铣机、石墨机、五轴加工中心、立式加工中心、卧式加工中心等。我们机床的生产工厂设在广东省东莞市，目前其生产的加工中心70%出口，其中出口到欧洲占到50%。我们尽心、尽力、尽意的服务！

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