[实用新型]一种用于机床热特性分析的虚拟仪器

说明书

本实用新型公开了一种用于机床热特性分析的虚拟仪器，包括主控模块、上位机和温度传感器模块，所述主控模块包括单片机、通信串口和信号采集子模块，所述温度传感器模块的信号输出端与所述信号采集子模块的信号输入端连接，所述信号采集子模块的信号输出端通过时序控制电路连接单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端连接所述通信串口的信号输入端，所述通信串口的信号输出端连接所述上位机的信号输入端。其实现对相关数据达到实时监测采集的目的，具有功能完备、体积小、便安装的特点；可得到完整的温度变化曲线，实现对机床热特性的监测和分析，从而做到减小热转化损耗，降低热误差的效果。

技术领域

本实用新型涉及热特性分析领域，具体涉及一种用于机床热特性分析的虚拟仪器。

背景技术

精密和超精密加工技术是先进生产技术的重要组成部分，在国民经济、国防工业和科学技术研究中发挥着至关重要的作用，体现了一个国家的科技水平。机床的各种加工误差直接影响被加工零件的精度，其中，热误差所占得比重越来越大，机床热变形现已成为精密超精密仪器加工过程中的重要误差来源。

产生机床热变形的根本原因是在机床内外部环境中存在各种各样的热源，比如机床电器和液压元件的能量耗损转化成的热量；切削过程产生的切削热；机床运动部件的摩擦发热等等。

对于精密超精密仪器来说，虚拟仪器技术的构建成为至关重要的一部分，具备重要的现实意义和推行价值。

实用新型内容

基于此，针对上述问题，有必要提出一种减小热转化损耗，降低热误差的用于机床热特性分析的虚拟仪器。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于机床热特性分析的虚拟仪器，包括主控模块、上位机和温度传感器模块，所述主控模块包括单片机、通信串口和信号采集子模块，所述温度传感器模块的信号输出端与所述信号采集子模块的信号输入端连接，所述信号采集子模块的信号输出端通过时序控制电路连接单片机的信号输入端，所述单片机的信号输出端连接所述通信串口的信号输入端，所述通信串口的信号输出端连接所述上位机的信号输入端。

在本实用新型中，通过执行多点监测任务的各个温度传感器模块，在主控模块的控制下采集机床主轴16个点的温度变化情况，并完成信号的滤波放大的处理；采用集成技术，利用STM32单片机为温度传感器模块的核心芯片，完成16路数据的采集、传输和处理，对相关数据达到实时监测采集的目的，具有功能完备、体积小、便安装的特点；再由单片机构成的主控模块来汇总各个温度传感器模块采集并传回的数据，温度传感器模块采集得到了温度数据以后，传递给单片机来处理，通过通信串口传递给上位机(PC端虚拟分析仪)；外部数据采集设备分为温度传感器模块及其后续处理硬件部分，单片机将外部数据采集模块采集的信号通过通信串口发送到上位机，在串口数据传输通信之前，对串口初始化，更正串口波特率，改正接收中断的装置，使其支持多种协议的接口方式，且上位机是进行数据分析与处理的系统，上位机接收到主控模块传送的数据后，对数据进行分析处理后绘制趋势曲线，其具有数据存储功能以及与MATLAB连接的接口功能；本实用新型起到了减小热转化损耗，降低热误差的效果。

作为上述方案的进一步优化，所述信号采集子模块包括调理电路和ADC芯片，所述温度传感器模块的信号输出端连接所述调理电路的信号输入端，所述调理电路的信号输出端连接所述ADC芯片的信号输入端，所述ADC芯片的信号输出端通过所述时序控制电路连接所述单片机的信号输入端。模拟温度传感器模块传回的电信号通过调理电路和ADC芯片转换成数字信号，且采用时序控制电路对多温度传感器模块实现时序控制，编写精确的延时程序，解决温度传感器模块与单片机通信过程中复位失败、命令发送失败、数据接收异常等问题。