摘要：論述利用LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械零件加工精度分析系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集，顯示和存儲(chǔ)，并通過(guò)大量數(shù)據(jù)的分析，得出加工誤差的分布曲線圖、X-R質(zhì)量控制圖等信息。

關(guān)鍵詞：LabVIEW；虛擬儀器；加工精度；統(tǒng)計(jì)分析；數(shù)據(jù)采集

1 系統(tǒng)組成及原理

機(jī)械零件加工精度分析系統(tǒng)由傳感器、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等組成。

本系統(tǒng)中將被測(cè)零件依次推過(guò)測(cè)臺(tái)與測(cè)桿測(cè)頭之間的空間，尺寸大小的變化將引起傳感器與圓盤端面的間隙變化，傳感器將間隙的變化量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷旱淖兓?，這個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)電荷放大器之后再經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量輸送到計(jì)算機(jī)中，數(shù)據(jù)采集結(jié)果在虛擬儀器面板上顯示，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)算機(jī)中利用LabVIEW開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的虛擬儀器及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)和誤差分析，大幅度縮短測(cè)量工件和統(tǒng)計(jì)分析的時(shí)間，使操作者能夠及時(shí)了解工藝系統(tǒng)的工作狀態(tài)，加工誤差的變化趨勢(shì)及加工誤差的影響因素，及時(shí)調(diào)整工藝系統(tǒng)，使加工誤差的在線測(cè)量、實(shí)時(shí)分析得以實(shí)現(xiàn)。

2 零件加工精度的分析方法

2.1 加工誤差的分類

在已調(diào)整好的機(jī)床上加工一批工件，由各種工藝因素所產(chǎn)生的加工誤差可分為兩大類，即系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差包括因調(diào)整等因素引起的常值系統(tǒng)誤差和因刀具磨損、機(jī)床熱變形等引起的有規(guī)律變化趨勢(shì)的變值系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差則是由尺寸分散造成的。

2.2 分析方法

零件的加工誤差具有一定的規(guī)律性。統(tǒng)計(jì)分析方法是以生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)對(duì)許多工件進(jìn)行檢測(cè)的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法加以整理歸納，從中找出規(guī)律性的東西，進(jìn)而找到解決問(wèn)題的途徑。本系統(tǒng)采用虛擬儀器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

(1)分布曲線圖法

所謂分布曲線圖法是將零件的加工尺寸(或誤差)與頻數(shù)之間的關(guān)系做成直方圖及分布曲線，在圖中標(biāo)出算術(shù)平均值、公差帶、公差帶中心及尺寸分散范圍，據(jù)此分析該工序的加工情況。比較分散范圍和公差帶的寬度、算術(shù)平均值與公差帶中心之間的關(guān)系等，以此判斷工藝系統(tǒng)存在的誤差性質(zhì)，尋找提高加工精度的措施，這種方法研究工序的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差簡(jiǎn)單易行，但必需在加工全部完了后方可進(jìn)行，不能在加工過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，以保證加工質(zhì)量。點(diǎn)圖法可以彌補(bǔ)上述方法之不足。

(2)點(diǎn)圖分析法

這種方法是將整個(gè)加工零件的過(guò)程做成一個(gè)母體，在這個(gè)過(guò)程中定期抽取樣本，因此樣本具有的特性必定是母體特性的反映。具體做法是在工藝過(guò)程進(jìn)行前，分組測(cè)量一批試件的尺寸，求出各組的算術(shù)平均值X、極差R以及上下控制限，作X-R質(zhì)量控制圖。生產(chǎn)過(guò)程中，定期抽取樣本數(shù)據(jù)Xi，Ri(即第i個(gè)樣本的均值與極差)，分別點(diǎn)注在X圖和R圖上，依這些點(diǎn)分布的位置判斷工序的加工質(zhì)量。由于點(diǎn)圖只需抽樣檢查，不需全數(shù)測(cè)量，能反映工件加工的先后順序，因此較多地使用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和質(zhì)量管理部門。

2.3 分析過(guò)程在虛擬儀器中的實(shí)現(xiàn)

LabVIEW提供了一些數(shù)學(xué)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，包括公式節(jié)點(diǎn)、估計(jì)、微積分運(yùn)算、線性代數(shù)、曲線擬合、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、最優(yōu)化方法、尋根和數(shù)值節(jié)點(diǎn)等，所以可以方便地處理大量數(shù)據(jù)。在LabVIEW的后面板中利用這些數(shù)學(xué)運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，根據(jù)分析方法中的各公式編輯好數(shù)據(jù)處理部分，其結(jié)果顯示在前面板相應(yīng)的控件中，如圖2、圖3所示。其數(shù)據(jù)流流通過(guò)程如圖4所示。

測(cè)量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，LabVIEW程序通過(guò)數(shù)據(jù)連通工具調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，傳遞給程序中數(shù)據(jù)處理部分，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果分別顯示在前面板的相應(yīng)位置。

3 結(jié)束語(yǔ)

基于LabVIEW的虛擬軟件技術(shù)給零件加工精度分析過(guò)程中參數(shù)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量帶來(lái)了較大的編程方便性、較強(qiáng)的功能和靈活性。并且LabVIEW這個(gè)功能強(qiáng)大又方便靈活的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能創(chuàng)造出比傳統(tǒng)的測(cè)試儀器具有更高智能、更高性能價(jià)格比、更可靠及便于操作的先進(jìn)儀器。

此系統(tǒng)適用于批量生產(chǎn)規(guī)模，使尺寸檢測(cè)和數(shù)據(jù)計(jì)算變得簡(jiǎn)單易行，使加工誤差在線測(cè)量和實(shí)時(shí)分析可望實(shí)現(xiàn)，并且數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析的準(zhǔn)確性得到提高。另外，該系統(tǒng)還可以通過(guò)改變相應(yīng)的程序來(lái)改變工藝分析的內(nèi)容。