围，尽可能利用各种现成的通用仪器设备，加上现成的电子计算机来拼凑出所需要的检测系统。事实已经证明，这种模块化构建思想为检测系统的发展奠定了坚实的基础。国内研究现状改革开放以来，随着检测和诊断技术日新月异的发展，我国的机床性能测试技术也在随着时代的脚步迅速的发展，对于检测技术和设备的需求的增加，使我国加快了研发的速度，已经研制了多种机床检测仪器。重视硬件技术的开发，轻视难度大研发过程漫长的检测方法标准等基础技术的研究是我国检测技术发展中直存在的问题。检测技术的不断提高，要求我们要使与硬件相配套的检测软件技术也得到大幅度的提高，才能使我国的检测技术得到更好的发展。设备的智能化，专业化等问题是我国设备检测与国外相差较远的地方，因此要加快智能化发展速度，切实提高检测水平是我们的工作重点。信息技术的发展也是的我们可以将检测技术实现网络化共享，从而做到信息资源共享硬件资源共享软件资源共享。虚拟仪器,是计算机技术介入仪器领域形成的种新型的富有生命力的仪器种类,其实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板,以多种形式表达输出测量结果,利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算分析和处理,利用接口设备完成信号的采集测量和调理,从而完成各种测试功能,是较成功的虚拟仪器软件。过去,车床刚度的测定是在非切削状态下,模拟切削时受力情况,对机床施加静载荷,测得各部件在不同载荷下的变形,做出相应的刚度特性曲线,并计算出机床的刚度。目前,机床刚度的测定方法有单向加载测定法和三向加载测定法。前者是传统的测量方法,缺点是不符合机床加工时承受三向切削分力的情况,般只能用于比较机床部件刚度的大小后者采用三向加载测定法更接近切削时的真实情况,但测量时施加载荷的大小和位移量的值是由千分表显示的,人工处理数据绘制机床刚度特性曲线的测量方法,具有测量效率低误差大等缺点。为了克服上述缺点,笔者采用误差复映原理,采用与实际切削完全致的工作状态测定车床刚度的方法,利用软件开发平台,研究开发了种精度高性价比高界面友好智能化的应变测试虚拟仪器系统。本课题研究的意义是将虚拟仪器技术应用到机床刚度测量系统的硬件驱动数据采集结果分析数据显示数据输出等，改变了传统的设计方法，实现了对机床刚度测量系统的基于虚拟仪器思想的程控，对虚拟仪器技术在控制领域的应用提供了个范例。主要的意义主要包含下几个方面。加强了对所学理论知识的理解，如误差复映，均值滤波，元线性回归方程等熟悉了电涡流位移传感器检测技术，对检测系统有了解。熟悉了开发环境及数据采集卡的采集原理。通过对机床刚度的检测，可以准确了解机床的刚度，为机床的加工精度范围提供了个参考，从而保证加工零件的精度本课题的任务机床在加工工件时，机床的零部件受力会发生变形使刀具和工件间产生相对弹性位移，根据误差复映原理，零件在加工前的误差，都以与原误差相似的形状复映到加工后的零件上去。机械加工工艺系统刚度越大，复映在工件上的误差越小，因此机床系统刚度的大小直接影响了工具的加工精度和生产效率，所以机床设计时对机床的刚度有定的要求。机床系统刚度现已作为评价机床设计，机床结构合理性，机床制造和装配等系列质量的综合指标。分析机床受力变形对加工精度，生产效率和抗振性的影响，实属必要。在此，本次设计利用软件及其数据采集卡，对车床工艺系统静刚度的检测系统进行设计和研究，以获得机床的静刚度，便于更好的指导生产。本课题的研究方向主要包含以下几个方面。工艺系统动态刚度的测量原理硬件原理及数据采集原理元线性回归原理刚度检测数据处理原理软件系统原理及设计说明实验结果分析车床动态刚度测量系统总体方案的设定车床动态刚度测量原理机床静刚度实验方法有静态加载测定法和工作状态测定法生产法两种。静态加载测定法只能近似模拟切削时的切削力，与实际条件有定的误差。工作状态测定法可在定程度上避免这些误差。但工作状态法在部件的实验中不能用，只能用在整机静刚度实验。本课题采用工作状态法生产法测定机床静刚度。当车床加工偏心试件时,根据误差复映原理,加工前毛坯的误差会复映到零件中去,其主要原因就是由于车床的零部件受力会发生变形,使刀具和工件间产生相对弹性位移。车床加工系统刚度越大,复映在工件上的误差越小。工作状态测定法是加工刚度很大的偏心试件时,当偏心试件转周时,切削半径发生变化,背吃刀量发生变化,则切削力发生变化。对于机床来说,刚度是个定值,当切削力发生变化时,机床系统的变形量也会发生变化,那么当试件加工完周以后,已加工表面由于误差复映试件同样会是偏心的。在坯料偏心量和切削量都不变的情况下,已加工表面的偏差大小,将和机床的刚度有关。图测量试件简图图偏心试件误差的复映当在其它条件完全相同时，已加工表面偏差与坯料偏心的比值，就表现为刚度。机床工件刀具工艺系统的刚度计算公式为式中为工艺系统刚度为机床系统刚度为工件刚度为刀具刚度,。检测时,假定刀具刚度工件刚度远远大于机床的刚度,计算时可以忽略工件刀具的变形,此时有在加工偏心试件时,工件周内切削深度从最小切深变到最大切深,对应切削力为与此同素点的灰度值设置为以该点为中心的邻域窗口内的所有像素灰度值的平均值，以实现像素的平滑，达到图像去噪的目的。设输入图像信号为去打开数据退出系统当需要查询刚度值时，可找到以前保存数据的文件，结果将显示在测试结果模块中。噪处理后的输出图像为则有,通过上式可以达到消除信号噪声的目的，但对于其中的每个灰度值来说，都需要按照式求取以该点中心的邻域窗口内所有像素的平均值，对长度为的信号来说，需要进行次加法次乘法次除法。所以说，均值计算占用了均值滤波处理的大量时间费用。均值滤波应用均值滤波就是在定的时间内对输入信号进行连续的采样然后求出几次采样值的平均值。设是采样值，是对采样进行平均值滤波的输出值，其关系如下在工程应用中，均值滤波对于周期性的干扰有很好的抑制作用，另外，均值滤波对于热噪声产生的干扰也有很好的抑制作用。的取值取决于系统的参数，如果系统对输入的灵敏度要求很高，则的取值应比较小,如果系统的输入变化速度不快，系统对输入的灵敏性要求也不是很高，为了抑制干扰，提高输入的精度，可以将取得比较大。均值滤波器也是平滑线性滤波器，常用于模糊处理和减小噪声，模糊处理,经常用于预处理。例如，在提取大的目标之前除去信号中的些琐碎细节桥接直线或曲线的缝隙。通过线性滤波器和非线性滤波器可以减小噪声。当信号中混入噪声时，用均值滤波的方法对已污染的噪声信号进行滤除噪声信号，提取出原始信号时，值不同，处理后的效果也是不同的。分析取不同值对输出信号的影响，具体实现如下图生成个正弦信号并且加入噪声后生成图取不同值时均值滤波处理后的结果比较可知对于均值滤波来说，取不同的模板对噪声信号进行滤波，信号的开头和结尾的值不会变化，中间值取模板的平均值进行替换，对边缘效果滤波不明显，取值越小，滤波后越接近原始波形。由于本课题对输入的灵敏度要求较高，故取对采集回的位移和车削力信号进行均值滤波。数据显示模块数据显示模块主要是将采集回来的数据以图形的形式进行实时显示和将处理后的数据以图形的形式进行显示以便于用户观察。其中位移电压图主要显示实际位移值与电涡流传感器测出的电压值之间的关系位移时间图主要显示数据卡采集回的位移信号车削力时间图主要显示数据卡采集回的车削力信号系统刚度图主要显示偏差与车削力变化的关系。结果显示模块结果显示模块主要是将刚度计算结果以数字的形式显示出来，使用户能对所测车床系统刚度有个直观的感受，为车床加工零件的精度提供参考。该模块的功能如图图结果显示模块功能说明图设计的该软件系统可以完成电涡流位移传感器的标定，位移车削力信号的采集和处理及最后得出车床工艺系统的刚度值和车床床头床尾刀架部件的刚度值，为车床加工精度的研究提供了数据。显示车削前端时系统刚度值显示车削前端时系统刚度值显示车削前端时系统刚度值显示车削前端时系统刚度值显示车削前端时系统刚度值显示车削前端时系统刚度值结论年月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，设计任务基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。月中旬，在与导师的交流讨论中我的题目定了下来，是车床工艺系统动刚度在线测量系统设计。当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。在学校的图书馆和网上查了好几天资料，在搜集资料的过程中，我认真准备了个笔记本，将收集到的资料仔细整理分类，遇到其中不懂的及时写在笔记本上，及时请教导师王时英。在导师指导下，我终于对自己的设计任务和方法有了个大致了解。我是用生产法来测量车床刚度，其中采用电涡流位移传感器来测量偏差，用数据采集卡来采集位移，用语言来设计系统软件，其中切削力的测量是我们组另个同学的毕业设计任务。明确了自己的设计任务后，我开始着手我的设计。由于以前没学过语言，对电涡流位移传感器工作原理和数据采集卡的原理都不是很懂，所以任务还是比较多的。之后开始边学习语言查找有关电涡流位移传感器和的有关资料，边画试件装配图画测量装配图和构思系统人机交互界面。在这过程中遇到困难我就及时和导师联系，并和同学互相交流。在大家的帮助下，困难个个解决掉，设计也有条不絮的进行着。其中画试件装配图时特地去学校实验室测量了以前做实验时的试件，画测量装配图时也特地去学校实验室观察了车床，测量了其刀架的大概尺寸从而确定了电涡流位移传感器的安装方法。到月底时，我的设计方案已基本上确定，试件装配图测量装配图也基本上完成，对软件的人机交互界面也有了个大致思路，对语言也有了个大致了解。其中构思软件的人机交互界面时是个很头疼得问题，参考了好些资料，请教导师之后改了又改才最终确定。学习语言是个循序渐进的过程，从了解的基本功能到熟悉它的些组件的基本作用和用法编写些简单的程序，这其中碰到很多的问题都需要耐心的去解决。月开始编写程序的算法以便实现软件的功能，包括元