并联机床振动测试系统设计
本次设计的主要任务是在LABVIEW软件上设计一个并联机床振动测试系统。它的功能有数据读取、信号分析和处理。在确定了整体振动测试系统设计后，我根据振动系统所需的不同功能构建了不同的功能模块，最后调试了振动系统。根据并联机床振动测试的需要，整个振动测试系统可以分成下面几个功能模块数据读取，信号预处理和时域分析以及频域分析等。在将并联机床振动测试系统完成后，对并联机床进行振动测试，能够很好的检测出其中的问题，能够达到设计的目标。关键字 LABVIEW，振动测试，信号分析
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 1
1.3 主要研究内容 2
2 LABVIEW软件 3
2.1 软件介绍 3
2.2 运用领域 3
3 并联机床及其振动测试 4
3.1 并联机床 4
3.2 并联机床的振动测试 5
4 振动测试系统设计 6
4.1 系统总体结构及组成 6
4.2振动测试系统主界面设计 6
4.3 文件读取 8
4.4 信号预处理 8
4.5 时域分析 10
4.5.1 自相关分析 10
4.5.2 时域统计分析 12
4.6 频域分析 14
4.6.1 FFT分析 15
4.6.2 功率谱分析 16
4.6.3 倒频谱分析 17
4.7 时频分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题背景
振动在我们世界中是最容易观察到的现象之一，其中一些现象是因为自身原因的存在而造成的，有的则是外部干扰造成的。机械设备在运行过程中，要想获得重要的信息我们必须要来检测振动信号。在隐藏于机床设备的振动信号中，有许多有用的振动信号可以反馈机床的运行状态。振动信号分析是机床设备状态检查和故障诊断的重要组成部分，在未来的设备维护中起着重要的作用。通过振动信号分析，我们可以发现机械设备中大多数故障源，并且可以确保机器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
运行安全，减少事故爆发，与此同时与较好的修理项目结合起来，还可以明显地使机器设备的运行成本下降。
在现代，机床加工零件要求具有越来越高的精度，速度以及柔度等加工性能。在机床加工过程中，机床发生的故障往往是由于振动问题引起的，它会招致许多问题，比如使加工部件的表面质量或者精度下降，使部件加快了磨损或者疲劳破坏，造成部件损坏，发生事故。严重的振动会使机床或部件的强度降低，使设备的联接部件发生松动，使机器设备的不能正常工作。在此为了尽可能的提高机床的加工性能，我们要在最大程度上消除机械设备加工过程中的振动，因此我们需要设计相应的并联机床振动测试系统。在这里，我选择的是基于LABVIEW软件的并联机床振动测试系统设计。想要完成这个课题，必须先熟悉六杆并联机床驱动机构的构造及工作原理，机床振动理论及测试原理和方法以及要能够熟练操作LABVIEW软件。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
在上个世纪初开始，一直到今天，振动测试系统从开始出现，到变得越来越先进可靠，是花费了无数振动测试工作者的研究和心血。通常测量并联机床的振动，我们一般是从测量振动部件的激振力，加速度或者速度等方面开始的。这些信号由传感器测量得到，并将得到的信号转化成电信号，接着在通过放大器放大以及滤波器滤波等一系列调试过程后， 将得到的最终信号进行记录和分析和显示，并将最后结果显示出来。伴随着计算机技术的快速发展，再加上在电子技术微小化上的突破，机床振动测试系统已经朝着智能化的方向发展了。经过几年的发展，现在振动测试系统对机床部件的振动信号的测量已经能达到很高的精度了。
现在机床振动测试系统发展的一个重要方向是向虚拟化发展。计算机技术和振动
测量系统技术的进一步合作发展创造出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器技术就是利用性能强大的模块化的硬件，结合效率高，灵活性好的软件来完成各种测试、测量和仿真运行，强调“软件即仪器”。在计算机技术快速发展后，虚拟仪器才在它的基础上产生了，所以虚拟仪器继承了最新技术的优点，它的处理器或者文件I/O，能把数据快速输入磁盘，并且能对复杂数据进行实时快速的分析。
到现在为止，发达国家纷纷加大了对虚拟仪器技术的研究，盼望将来在信息时代中在它的带动下继续保持技术上的优势。国外在1980年开始，虚拟仪器这种技术的概念就出现了。虚拟仪器从此开始了它大放异彩的发展及运用。在近几年中，许多国外大型公司都接踵开发出来了虚拟仪器开发平台，但是NI公司研制出的LabVIEW软件平台是最早出现的以及是最具影响力的。在国外虚拟仪器已经发展成为一种新的产业。
国内对虚拟仪器的研究没有国外早，相对于国外有所落后，但到现在为止有些研究已取得进一步发展，比如863项目的关于虚拟仪器关键技术的研究及其产业化，开发出来的一体化虚拟仪器就是一款属于我国的独有的虚拟仪器技术，它代表着我国也拥有了一项独立自主的，具有创新的虚拟仪器技术，让我国进入了国际虚拟仪器研发的前列队伍之中。国内许多高校，如清华大学、复旦大学、哈尔滨工业大学、四川大学等大学，都已经投入了对虚拟仪器的开发研究的队伍中，也取得了不错的成绩。尽管我国在虚拟仪器的研发上获得了较大的进展，但我国在虚拟仪器开发平台软件上的发展却不容乐观，到目前为止还没有一款自主的虚拟仪器开放平台软件，因此我们要大力发展虚拟仪器技术。
1.3 主要研究内容
本课题主要任务是在LABVIEW软件平台上开发一套并联机床振动测试系统。首先是对信号的读取，然后对振动信号进行处理和分析，它的主要功能有：信号预处理、时域分析、频域分析和时频分析。在信号预处理中进行信号滤波；在时域分析中进行自相关分析；在频域分析中进行FFT、功率谱、倒频谱分析；在时频分析中进行STFT时频谱分析。在将并联机床振动测试系统完成后，对并联机床进行振动测试，要能够很好的检测出其中的问题，并能够达到设计的目标。
目 录
1 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2 国内外研究现状及发展趋势 1
1.3 主要研究内容 2
2 LABVIEW软件 3
2.1 软件介绍 3
2.2 运用领域 3
3 并联机床及其振动测试 4
3.1 并联机床 4
3.2 并联机床的振动测试 5
4 振动测试系统设计 6
4.1 系统总体结构及组成 6
4.2振动测试系统主界面设计 6
4.3 文件读取 8
4.4 信号预处理 8
4.5 时域分析 10
4.5.1 自相关分析 10
4.5.2 时域统计分析 12
4.6 频域分析 14
4.6.1 FFT分析 15
4.6.2 功率谱分析 16
4.6.3 倒频谱分析 17
4.7 时频分析 19
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 绪论
1.1课题背景
振动在我们世界中是最容易观察到的现象之一，其中一些现象是因为自身原因的存在而造成的，有的则是外部干扰造成的。机械设备在运行过程中，要想获得重要的信息我们必须要来检测振动信号。在隐藏于机床设备的振动信号中，有许多有用的振动信号可以反馈机床的运行状态。振动信号分析是机床设备状态检查和故障诊断的重要组成部分，在未来的设备维护中起着重要的作用。通过振动信号分析，我们可以发现机械设备中大多数故障源，并且可以确保机器 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
运行安全，减少事故爆发，与此同时与较好的修理项目结合起来，还可以明显地使机器设备的运行成本下降。
在现代，机床加工零件要求具有越来越高的精度，速度以及柔度等加工性能。在机床加工过程中，机床发生的故障往往是由于振动问题引起的，它会招致许多问题，比如使加工部件的表面质量或者精度下降，使部件加快了磨损或者疲劳破坏，造成部件损坏，发生事故。严重的振动会使机床或部件的强度降低，使设备的联接部件发生松动，使机器设备的不能正常工作。在此为了尽可能的提高机床的加工性能，我们要在最大程度上消除机械设备加工过程中的振动，因此我们需要设计相应的并联机床振动测试系统。在这里，我选择的是基于LABVIEW软件的并联机床振动测试系统设计。想要完成这个课题，必须先熟悉六杆并联机床驱动机构的构造及工作原理，机床振动理论及测试原理和方法以及要能够熟练操作LABVIEW软件。
1.2 国内外研究现状及发展趋势
在上个世纪初开始，一直到今天，振动测试系统从开始出现，到变得越来越先进可靠，是花费了无数振动测试工作者的研究和心血。通常测量并联机床的振动，我们一般是从测量振动部件的激振力，加速度或者速度等方面开始的。这些信号由传感器测量得到，并将得到的信号转化成电信号，接着在通过放大器放大以及滤波器滤波等一系列调试过程后， 将得到的最终信号进行记录和分析和显示，并将最后结果显示出来。伴随着计算机技术的快速发展，再加上在电子技术微小化上的突破，机床振动测试系统已经朝着智能化的方向发展了。经过几年的发展，现在振动测试系统对机床部件的振动信号的测量已经能达到很高的精度了。
现在机床振动测试系统发展的一个重要方向是向虚拟化发展。计算机技术和振动
测量系统技术的进一步合作发展创造出了虚拟仪器的概念。虚拟仪器技术就是利用性能强大的模块化的硬件，结合效率高，灵活性好的软件来完成各种测试、测量和仿真运行，强调“软件即仪器”。在计算机技术快速发展后，虚拟仪器才在它的基础上产生了，所以虚拟仪器继承了最新技术的优点，它的处理器或者文件I/O，能把数据快速输入磁盘，并且能对复杂数据进行实时快速的分析。
到现在为止，发达国家纷纷加大了对虚拟仪器技术的研究，盼望将来在信息时代中在它的带动下继续保持技术上的优势。国外在1980年开始，虚拟仪器这种技术的概念就出现了。虚拟仪器从此开始了它大放异彩的发展及运用。在近几年中，许多国外大型公司都接踵开发出来了虚拟仪器开发平台，但是NI公司研制出的LabVIEW软件平台是最早出现的以及是最具影响力的。在国外虚拟仪器已经发展成为一种新的产业。
国内对虚拟仪器的研究没有国外早，相对于国外有所落后，但到现在为止有些研究已取得进一步发展，比如863项目的关于虚拟仪器关键技术的研究及其产业化，开发出来的一体化虚拟仪器就是一款属于我国的独有的虚拟仪器技术，它代表着我国也拥有了一项独立自主的，具有创新的虚拟仪器技术，让我国进入了国际虚拟仪器研发的前列队伍之中。国内许多高校，如清华大学、复旦大学、哈尔滨工业大学、四川大学等大学，都已经投入了对虚拟仪器的开发研究的队伍中，也取得了不错的成绩。尽管我国在虚拟仪器的研发上获得了较大的进展，但我国在虚拟仪器开发平台软件上的发展却不容乐观，到目前为止还没有一款自主的虚拟仪器开放平台软件，因此我们要大力发展虚拟仪器技术。
1.3 主要研究内容
本课题主要任务是在LABVIEW软件平台上开发一套并联机床振动测试系统。首先是对信号的读取，然后对振动信号进行处理和分析，它的主要功能有：信号预处理、时域分析、频域分析和时频分析。在信号预处理中进行信号滤波；在时域分析中进行自相关分析；在频域分析中进行FFT、功率谱、倒频谱分析；在时频分析中进行STFT时频谱分析。在将并联机床振动测试系统完成后，对并联机床进行振动测试，要能够很好的检测出其中的问题，并能够达到设计的目标。
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