基于LabWindows的轴承凸出量虚拟仪器开发与应用

　　现代工业中,精密机床主轴﹑高速电主轴、精密仪器轴系等高精度轴系大多采用角接触球轴承,且配对使用,这类轴承不但要求高速、高精度,而且要求轴系具有高刚度。要满足这些要求,需要准确测出单个轴承在一定预载荷作用下的端面凸出量。在使用中,端面凸出量是轴承的一个重要参数,不但影响主轴的旋转精度、刚度、振动、噪声,还直接影响轴承的寿命。

　　先前精密主轴配对轴承凸出量主要由单片机进行测量显示,采样的程序大多固定且不宜改变,采样速度很慢,不能对测量数据进行存档、调档。虚拟仪器主要是通过对计算机以及PCI卡进行测量显示,提高了采样的速率和精确性,并且通过LabW indows平台对采样数据进行滤波分析,达到了实时采样处理,而且可进行存盘、调档,大大提高了操作和测量效率。

　　1 LabW indows平台简介

　　虚拟仪器的技术基础是计算机技术,核心是计算机软件技术。LabW indows CVI[1-2]是美国国家仪器(National Instruments,NI)公司推出的面向仪器与测控过程的C, C++交互式开发平台。该平台不仅提供了对虚拟仪器的支持,还具有各种测试、通信、控制和数值分析的能力,具有图形建模简单、控制功能强大、实时性强、编程容易等优点。从软件开发角度看,其具有以下一些特点:

　　(1)可视化、交互式的开发工具。具有人机交互界面编辑器,运用可视化交互技术,使人机界面的实现直观简单,大大提高了工程设计的效率和可靠性。

　　(2)具有程序自动生成能力,可减少软件开发过程中代码编写的工作量。设计好的人机交互界面(虚拟仪器面板)存储在后缀名为. uir的文件中。软件自动生成原码头文件. h,自动声明界面对象常量及相关的回调函数。

　　(3)具有齐全的软件工具包及功能强大的函数库。通过简单调用库函数就能驱动相应的各种仪器和硬件板卡。这些工具包和函数库具有更高的效率,使程序的编写更加简洁。

　　(4)完善的兼容性。借助于LabW indowsCVI,有经验的C, C++语言开发人员可以采用熟悉的C语言环境,如VC,BC等开发自己的虚拟仪器系统。另外,还可将仪器库函数及子程序编译成32位DLL,以用于任何32位C,C++环境及VB或LabVIEW中。

　　另外,LabW indows支持多种操作系统平台,在任何一个平台上开发的应用程序均可直接移植到其他平台上。

　　2 凸出量虚拟仪器的开发

　　2.1 硬件部分

　　仪器硬件[3]主要由计算机及其接口、多功能数据采集卡和滤波及放大电路组成,原理框图如图1所示。多功能数据采集卡采用PCI-9111。这是一种极具性价比的适合PC及兼容机的数据采集卡,其能够完成信号采集(A/D),数字信号的模拟输出(D/A)及定时/计数功能。其具有8个模拟量输入通道, 2个模拟量输出通道, 24个数字量I/O接口和3个16位定时/计数器。输出的模拟信号通过滤波器进行滤波平滑、放大后即可使用。其中滤波器的选择视输出信号频率范围而定,放大倍数根据实际需要分不同的档位。