基于labview的火花机实时参数检测

1、安徽工业大学第十届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 基于labview的火花机实时参数检测 申报者姓名 （集体名称）：指导教师1：指导教师2： 类别： 自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作A类 科技发明制作B类A2申报者情况（集体项目）说明：必须由申报者本人按要求填写，申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列。申报者代表情况姓名学校学历作品名称基于labview的火花机实时参数检测通讯地址主要合作者情况姓 名性别年龄学历所在学院、班级资格认定学生资格 是否为我校正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的各类学生（本科生和研

2、究生）。是 否（学院盖章）年 月 日指导教师意见作品是否为课外学术科技作品或社会实践活动成果。是 否指导教师签字：年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：仅科技发明制作类作品填写此表。必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，也可附鉴定证书和应用证书，以上材料可附于E表。作品全称 作品分类（ A ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、

3、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标 基本思路：火花机是一种常用的机械加工设备，主要用于电火花加工，广泛的应用在各种金属模具、机械设备的制造中。它是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达10000以上

4、，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极

5、与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。基于上述情况，对工作液温度，以及瞬间放电电压电流值的监测就显得尤为重要，各大火花机生产企业采用在计算机上分别安装三种监测画面的方式既占用空间，实时性以及 测量精度也达不到要求，因此，有必要设计一种集三位一体、实时性好、精度高的监测方案，本设计采用LABVIEW2010作为上位机设计软件，针对温度相对稳定、而电压电流变化频率较大的特殊情况设计出定时采样、定量描点的上位机界面。创新点： 图1 工程总体框架（遵循Modbus通讯协议） 图2 下位机1通讯各项配置 图3 下位机2通讯各项配置 图4 本设计的程序框图 图5 本设计实时监测效果图创新特点

6、：1.本设计采用Modbus通讯协议，简洁，方便，实用性高。2.本设计采用一个VI对应下位机一个节点，可以同时监测该节点的温度、电压、电流，并将数据每0.01S发送到上位机（见图2、图3）3.下位机测温时只发送温度的AD值上来，在上位机中与之前做好的拟合系数运算后得到真实的温度值，这样下位机就相应的减少了工作量（见图4程序框图 ）4.实时自动调整量程，保证不会出现个别跃变点无法实时追踪其真实值5.本设计最大的创新之处在于：温度每0.01s读取一次值，读取20次后将20个数值一起在前面板的显示界面中描点绘制曲线；电压和电流也是每0.01秒读取一次值，读取50次后一起在前面板中的显示界面里描点；这

7、样做出来的曲线整体效果美观，易于使用者观察当前监测信息的变化趋势。（见本设计的图5）作品概要：1. 新建工程，确认工程名称，在工程里确定约束变量（见图1）2. 确定所采用的通讯协议（MODBUS协议），刷新时间（0.01S），COM口、校验方式、传输模式（见图2、图3）3. 设计前面板中放置对应于两个下位机温度电压电流的波形图表，并在程序框图中连线（共6个）4. 设计程序框图，在程序框图里设定温度、电压电流的拟合系数与采集上来的AD值进行运算，确定采样循环时间以及究竟采集多少个点进行绘图（见图4）5.运行工程。观察采样数据（见图5）作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出

8、的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料） 本设计采用LABVIEW2010作为上位机设计软件，针对温度相对稳定、而电压电流变化频率较大的特殊情况设计出定时采样、定量描点的上位机界面。现有技术采用高频检测法、击穿延时法、设置门槛电压法等传统方法检测电火花实时参数，其缺陷有电路复杂、稳定性差、难以对单个脉冲的放电状态进行判断等。labview几乎覆盖了用户所需的所有功能，用户在这些工具包基础上在开发程序，更易于操作，便于检测，在只应用过程中需调用几个工具包中的函数就可以组成一个完整的测试测量电火花实时参数的应用程序。作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比

9、、展示等活动中获奖及鉴定结果 作品所处阶 段（ A ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D（自填）技术转让方式 作品可展示的形 式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测 labview（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。labview集成了与满足 GPIB、VXI、

10、RS-232和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为 “G” 语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，labview 是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器

11、系统时，可以大大提高工作效率。通过labview的精确测量，改进火花机参数以提高模具加工精度和工作效率，投入工厂企业生产可大大提高公司效益。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日  未提出专利申请C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。70年代以来的检测技术主要有两种:高频检测法和击穿延时法。由于光电技术的引入,我们采用新的方法设置门槛电压法。从检测放电间隙电压入手,应用光电耦合器屏蔽干扰,采集信息接入PC机处理。目前对于电火花实时参数测定主要通过对电火花脉冲电

12、压采样值进行小波变换处理后得到的低频系数可以确定每一个电火花脉冲的放电状态。开发了基于DSP的数据采集与处理系统进行高速数据传输和计算，针对微细电火花加工中常用的RC电源的波形分析实验结果显示，能够获得单个充放电脉冲的基本特征，相对于常用的平均电压检测法更为精确且具有良好的实时性。D. 指导教师情况及对作品的说明说明：1.请指导教师本人填写。2.请指导教师把关学生作品申报材料。指导教师1姓名性别年龄职称工作单位研究方向联系电话指导教师2姓名性别年龄职称工作单位研究方向联系电话请对申报者申报情况真实性做出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景做出您的评价其他说明E参赛作品支撑材料说明：

13、1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。3.可附作品的研究报告，图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图或照片，鉴定证书和应用证书等材料。基本思路：火花机是一种常用的机械加工设备，主要用于电火花加工，广泛的应用在各种金属模具、机械设备的制造中。它是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微

14、细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达10000以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相

15、对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。基于上述情况，对工作液温度，以及瞬间放电电压电流值的监测就显得尤为重要，各大火花机生产企业采用在计算机上分别安装三种监测画面的方式既占用空间，实时性以及 测量精度也达不到要求，因此，有必要设计一种集三位一体、实时性好、精度高的监测方案，本设计采用LABVIEW2010作为上位机设计软件，针对温度相对稳定、而电压电流变化频率较大的特殊情况设计出定时采样、定量描点的上位机界面。创新点： 图1 工程总体框架（遵循Modbus通讯协议） 图2 下位机1通讯各项配置 图3 下位机2通讯各项配置 图4

16、本设计的程序框图 图5 本设计实时监测效果图创新特点：1.本设计采用Modbus通讯协议，简洁，方便，实用性高。2.本设计采用一个VI对应下位机一个节点，可以同时监测该节点的温度、电压、电流，并将数据每0.01S发送到上位机（见图2、图3）3.下位机测温时只发送温度的AD值上来，在上位机中与之前做好的拟合系数运算后得到真实的温度值，这样下位机就相应的减少了工作量（见图4程序框图 ）4.实时自动调整量程，保证不会出现个别跃变点无法实时追踪其真实值5.本设计最大的创新之处在于：温度每0.01s读取一次值，读取20次后将20个数值一起在前面板的显示界面中描点绘制曲线；电压和电流也是每0.01秒读取一次值，读取50次后一起在前面板中的显示界面里描点；这样做出来的曲线整体效果