济南木工雕刻机LabVIEW信号采集系统详解

济南木工雕刻机的应用造就了家具的美观性、实用性，深受众多家具厂家的喜爱，而木工雕刻机的运作主要是靠其内部系统来实现的，可以说雕刻机的内部系统直接决定着雕刻机的性能和加工效果，下面木工雕刻机厂家--友达数控就木工雕刻机LabVIEW信号采集系统为大家分析一下。

济南木工雕刻机LabVIEW信号采集系统如图所示。IEPE加速度传感器和信号采集卡使用SMA插头的屏蔽信号线连接，信号采集卡使用USB接口与电脑相连。

上图是主轴系统信号采集系统的框图，系统由软件和硬件两部分组成。硬件部分的IEPE（压电集成电路）加速度传感器型号为MPS-ACC01X，灵敏度为100mV/g。传感器通过M5螺纹固定在雕刻机主轴的侧面，这种固定方法可以有效提高传感器探测到的带宽，从而提高测量精度。

振动信号采集卡使用北京启创的MPS-060602型16位信号采集卡。该卡自带4 mA驱动电流输出，最高采样率为450 kHz，最大信号放大倍数为10倍，最大测量范围为±10 V。信号采集卡对加速度传感器信号进行滤波、采样、再放大，通过USB总线转到PC机的Lab-VIEW软件中分析和处理。

该济南雕刻机软件使用LabVIEW2012进行开发，友好的图形化界面不但利于开发且减少开发时间，节约人力。软件分为前端VI界面和运后台算框图两大部分。对从USB总线传回来的数据和实时电压脉冲信号进行数据类型转换，最后使用图形库算法对数据进行时域分析、频域分析、功率谱分析；前端VI界面显示出相关的频谱图，根据频谱分析并参照ISO标准确定雕刻机能否继续稳定地工作。

1.前端界面

振动分析仪的前面板如图所示。主要分为时域图、频域图、功率谱三大模块，并可以选择数据输入通道、采样率、增益等来获得更加精确的分析结果。而对于某一频率的幅值可以通过游标来捕捉，并以数字形式显示在界面上。

2.信号处理

采集后的脉冲信号需要进行数据类型转换和加窗，即需先接上窗函数VI。该信号处理使用hamming窗，有效地增强了软件的性能。信号分析主要进行时域分析、频域分析、功率谱分析等功能。

时域分析是要显示信号的时域特征，主要分析方法有波形分析、幅值分析和相关性分析等。通过VI库中的数据运算对输入信号进行时间幅值处理，输出使用DBL控件显示波形。

采集到的数据通过下列计算就可以得出测量的实际电压Voltage：

式中：Vrange为量程；ADcode为A/D芯片测量到的数值；216中的指数16是因为采用16位的A/D采样。

济南木工雕刻机LabVIEW信号采集系统的后台运算如图所示，频域分析使用快速傅里叶变换来实现，描述了信号的频谱特征。通过对加窗后的输入信号进行快速傅里叶变换，然后与从VI库引入的数组元素进行除法运算，再用显示模块显示频率谱。功率谱密度分析是在频率域内显示多组采样信号均方值的频谱，先对输入信号加窗处理并使用单功率谱VI进行运算，输出单边功率谱。

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