铣削加工中心主轴组件静刚度检测数据采集与处理系统的研究
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摘要
主轴组件的静刚度是铣削加工中心重要的性能指标,它反映了主轴系统单元抵抗静态外载荷的能力,与负荷能力及抗振性密切相关。本文以DSP为核心处理芯片,通过软硬件的设计及仿真,对铣削加工中心主轴组件静刚度检测中数据采集与处理系统进行研究。
随着DSP技术的迅速发展,DSP芯片的性价比不断提高,数据采集与处理系统正向着高速、便携、易插易用、结构简单等方向发展。传统的数据采集与处理系统通常是通过数据采集卡进行数据采集,利用PC或工控机对数据进行处理,本文采用了TMS320C5402DSP芯片为核心处理器对铣削加工中心主轴组件静刚度的检测进行数据的采集与处理,该方法避免了传统数据采集与处理方法的安装麻烦、抗干扰性差、易受计算机插槽数量的限制等缺点,从而提高了数据采集与处理系统的采集速度、精度、实时性、同步性和可靠性。
本课题来源于青海第一机床厂铣削加工中心主轴组件动态评估技术的研究,以该厂铣削加工中心主轴组件为研究对象,对其静刚度检测的数据采集与处理系统进行研究,重点论述了数据采集与处理系统硬件电路的设计,详细讨论了系统的软件设计与实现过程,并通过MATLAB软件的仿真验证了本系统的可行性。
The spindle assembly's static stiffness is an important capability target of spindle system,which reflects the ability of a spindle system unit to resist static outer pressure,which relatives with minus pressure and resist vibration.The paper use theory analyse to study of a date acquisition and procession system about spindle assembly static stiffness testing of milling cutter and maching center.
Along with the development of DSP,date collection and processing systems are now getting simpler,faster,more portable and easier to use.Traditonal date collection and processing systems use date collection board carry through date collection,which utilize PC to process date collection and processing system,which takes DSP as central processor carrys on dates collecting and processing of milling cutter and maching center.This method avoids of traditional method's instal bother,resist interfere less,easy get computer's rabbets limits,which improved the speed,the precision,the real time,the synchronization and reliability.
This problem came from The First Machine Tool Factory of Qinghai about the study of milling cutter and machine center spindle assembly dynamic evaluation.Take the spindle assembly static stiffness testing of milling cutter and maching center of The First Machine Tool Factory of Qinghai as studying target and carrying adate collection and processing system on studying. It discussed that the hardware and software design of adate collection and processing.The paper validate its feasibility through Matlab simulated.
随着DSP技术的迅速发展,DSP芯片的性价比不断提高,数据采集与处理系统正向着高速、便携、易插易用、结构简单等方向发展。传统的数据采集与处理系统通常是通过数据采集卡进行数据采集,利用PC或工控机对数据进行处理,本文采用了TMS320C5402DSP芯片为核心处理器对铣削加工中心主轴组件静刚度的检测进行数据的采集与处理,该方法避免了传统数据采集与处理方法的安装麻烦、抗干扰性差、易受计算机插槽数量的限制等缺点,从而提高了数据采集与处理系统的采集速度、精度、实时性、同步性和可靠性。
本课题来源于青海第一机床厂铣削加工中心主轴组件动态评估技术的研究,以该厂铣削加工中心主轴组件为研究对象,对其静刚度检测的数据采集与处理系统进行研究,重点论述了数据采集与处理系统硬件电路的设计,详细讨论了系统的软件设计与实现过程,并通过MATLAB软件的仿真验证了本系统的可行性。
The spindle assembly's static stiffness is an important capability target of spindle system,which reflects the ability of a spindle system unit to resist static outer pressure,which relatives with minus pressure and resist vibration.The paper use theory analyse to study of a date acquisition and procession system about spindle assembly static stiffness testing of milling cutter and maching center.
Along with the development of DSP,date collection and processing systems are now getting simpler,faster,more portable and easier to use.Traditonal date collection and processing systems use date collection board carry through date collection,which utilize PC to process date collection and processing system,which takes DSP as central processor carrys on dates collecting and processing of milling cutter and maching center.This method avoids of traditional method's instal bother,resist interfere less,easy get computer's rabbets limits,which improved the speed,the precision,the real time,the synchronization and reliability.
This problem came from The First Machine Tool Factory of Qinghai about the study of milling cutter and machine center spindle assembly dynamic evaluation.Take the spindle assembly static stiffness testing of milling cutter and maching center of The First Machine Tool Factory of Qinghai as studying target and carrying adate collection and processing system on studying. It discussed that the hardware and software design of adate collection and processing.The paper validate its feasibility through Matlab simulated.
引文
[1]沙杰.加工中心结构、调试与维护.北京:机械工业出版社.2002,2
[2]戴曙.金属切削机床设计.北京:机械工业出版社.2006,1
[3]毕承恩.现代数控机床.北京:机械工业出版社.2005,12
[4]刘艳萍.DSP技术原理及应用教程.北京:北京航空航天大学出版社.2004,10
[5]汪春梅.TMS320C5000系列DSP系统设计与开发实例.北京:电子工业出版社.2004,7
[6]马明建.数据采集与处理技术.西安:西安交通大学出版社.2005,9
[7]贾秋玲,袁冬莉,栾云凤.MATLAB7.x/Simulink/Stateflow系统仿真、分析及设计.西安:西北工业大学出版社.2006,1
[8]李颖,朱伯立,张威.Simulink动态系统建模与仿真基础.西安:西安电子科技大学出版社.2004,7
[9]刘卫国,陈昭平.MATLAB程序设计与应用.北京:高等教育出版社.2005,6
[10]飞思科技产品研发中心.MATLAB7基础与提高.北京:电子工业出版社.2005,4
[11]王正林,郭阳宽.过程控制与Simulink应用.北京:电子工业出版社.2006,3
[12]宋永献,陈娇.基于TMS320LF2407的数据采集与处理系统的设计.自动化与仪表,2007,12
[13]付家才.DSP控制工程实践技术.北京:化学工业出版社.2005,2
[14]王建勋,周青云.基于MSP430单片机和USB的数据采集器设计.仪器仪表与检测技术,2007,11
[15]叶卫东,付强.数据采集器模拟电路自检测技术的研究.现代电子技术,2007,7
[16]林苹华.基于AT89C51嵌入式多功能数据采集器的设计与应用.电子技术,2007,2
[17]王新贤.通用集成电路速查手册.济南:山东科学技术出版社.2002,4
[18]吴清收.基于A/D转换的多路脉冲数据采集器的设计.山东科技大学学报(自然科学版),2006,12
[19]洪家平.基于ADS7870型数据采集器的多路采集系统串行接口设计.国外电子元器件,2006,8
[20]马永杰,杨志.100MHZ高速数据采集卡研制中的关键技术和探讨.西北师范大学学报,1999,9
[21]肖忠祥.数据采集原理.西安:西北工业大学出版社.2001,7
[22]清源科技.TMS320C54XDSP硬件开发教程.北京:机械工业出版社,2003,9
[23]张勇.C/C++语言硬件程序设计.西安:西安电子工业出版社.2003,12
[24]李刚.数字信号微处理器的原理及其开发应用.天津:天津大学出版社.2000,8
[25]Mark I.Montrose著,刘元安,李书芳,高攸纲译.电磁兼容和印刷电路板理论、设计和布线.北京:人民邮电出版社.2002,4
[26]Howard Johnson,Martin Graham著,沈立,朱来文,陈宏伟等译.高速数字设计.北京:电子工业出版社.2004,10
[27]王念旭.DSP基础与应用系统设计.北京:北京航空航天大学出版社.2002,7
[28]董长虹,余啸海.MATLAB接口技术与应用.北京:国防工业出版社.2004,12
[29]俞卞章.数字信号处理.西安:西北工业大学出版社.2002,2
[30]李朝青.单片机&DSP数字IC技术手册.北京:北京航空航天大学出版社.2003,1
[31]伍小芹,王萍,易家傅.基于DSP-TMS320C5402的FIR数字滤波器设计及实现.海南大学学报(自然科学版),2007,4
[32]贾金锁,高梅国,韩月秋.大容量高速数据采集系统的设计.电讯技术,2003,6
[33]郑力新,周凯汀,方瑞明,黄东海.DSP多路同步数据采集板设计.华侨大学学报(自然科学版),2004,4
[34]肖洪兵,李冬梅,李朝晖.TMS320C5402 DSP在嵌入式测控系统中的应用.微计算机信息,2006,3
[35]张菊,张淑娥.基于DSP的数据采集与处理系统的设计.设计与开发,2006,1
[36]代鲲鹏,胡毅.基于TMS320C5402的高速数据采集系统设计.合肥工业大学学报(自然科学版),2004,10
[37]传感器敏感元件应用手册.电子爱好者网站,www.eTuni.com
[38]张正明.电路与电子技术.北京:北京航空航天大学出版社.2003,6
[39]周志敏,周纪海,纪爱华.现代开关电源控制电路设计与应用.北京:人民邮电出版社.2005,6
[40]曹国华.高速嵌入式单片机原理与接口技术.北京:国防工业出版社.2004,6
[41]苏涛.DSP接口电路设计与编程.西安:西安电子科技大学出版社.2003,10
[42]蔡大用,白峰杉.高等数值分析.北京:清华大学出版社.1997,9
[43]黄象鼎,曾钟钢,马亚南.非线性数值分析的理论与方法.武汉:武汉大学出版社.2004,9
[44]张小虹.信号、系统与数字信号处理.北京:机械工业出版社.2004,6
[45]王军宁,吴成柯,党英.数字信号处理器技术原理与开发应用.北京:高等教 育出版社,2003,12
[46]杜君文.机械制造技术装备及设计.天津:天津大学出版社,1998,3
[47]TMS320C54x DSP Functional Overview(Addendum to C54x Data sheets)(Rev.A)(spru3O7a.pdf).Texas Instruments,31 May 2000
[48]Distributed Control Modules Databook.Intel Corporation,1988
[49]Gerald W.Recktenwald,Gerald Recktenwald.Introduction to Numerical Methods and MATLAB:Implementations and Applications.Prentice Hall,2001
[50]K.James,A.D.Geroge.A High-Performance Communication Service for Parallel Computing on Distribute DSP Systems.Parallel Computing,2003,7
[51]P.Assuncao,M.Ghanbari.Buffer Analysis and Control in CBR Video Transcoding.IEEE Transactions on Circuit and System for Video Technology,2000,10
[52]Data acquisition and real-time computing by a DSP-based system,NuclearInstruments and Methods in Physics Research Section B:Beam Interactions with Materials and Atoms,1998,2.
[53]Serhat Seker,Emine Ayaz,Feature extraction related to bearing damage in electric motors by wavelet analysis,Journal of the Franklin Institute,2003,2
[54]Robert Cravotta.DSP core opens universe of possibilitise.EDN,2001
[55]Altera Corporation.Development Tools Selector Guide,June 2000
[56]http://www.dspdsp.com
[57]TMS320VC5402,Fixed-point digital signal processor Data Sheet,Texas Instruments,1998.
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