[0032]NI数据采集卡11采用NI公司推出的X系列NI USB6342多功能数据采集卡，它可以通过USB接口直接和PC机连接，使用方便。
[0033]220V转24V开关电源用于对功率传感器12进行供电。
[0034]220V转5V开关电源用于对NI数据采集卡11进行供电。
[0035]功率传感器12为三相三线(二表法)有功功率变送器，能够测量三相三线制的有功功率，输入为三相电压和两相电流信号，输出为0-10V DC电压信号。该功率变送器采用了单片机和专用功率芯片，精度高、性能稳定。
[0036]电源线滤波器是针对电源端口电磁干扰的特点而设计的，为低通式，可以限制电网中的尚频进入设备，提尚设备的抗扰性。
[0037](3)工作原理
[0038]本发明采集台架包含两种软件系统，通过两种系统联合采集机床能耗等信号。一种是NI数据采集卡11配合LabVIEW系统进行采集，另外一种是SERVO⑶IDE系统进行采集。LabVIEW系统主要采集的信号为:功率信号、电压信号和电流信号；SERV0 GUIDE系统主要采集的信号为:主轴转速和扭矩信号以及伺服电机的转速和扭矩信号(X轴，Y轴，Z轴)。
[0039]本采集台架采用RS-P31-44DS5功率传感器分别采集机床总功率、主轴功率和伺服电机功率信号；采用RS-1331-44D1电压传感器采集电压信号；采用JLB10YD2Y2电流传感器采集电流信号。当LabVIEW采集系统和SERVO GUIDE系统采样完毕并进行数据存储后，利用Matlab系统进行数据滤波和数据同步处理，最后将数据导出，并作后续分析。
[0040]本发明相较于传统的功率传感器，即电流穿入式传感器，采集电流信号时，是将被采集的导线穿入传感器本身，使得功率传感器必须与导线连接在一起，其接线图如图3所示。通过Va，Vb，Vc采集电源的电压U、V、W三相，通过将被测三相电路中的U相电路穿入I a口，将W相电路穿入Ic 口米集电流彳目号。但由于机床电路复杂，且电路紧凑，实际米集时，难以将三相电路中的U、W相电线穿入功率传感器电流口中，且传感器收到三相交流电发出的磁场干扰严重。因此，本台架通过改变电流采集信号的输入端口，设计一种电流信号外接功率传感器接线方式，将电流信号单独用电流传感器采集后再传送至功率传感器中，其连线图如图4所示。优点在于，能够将功率传感器集成放入箱中，保护功率传感器不易受外界干扰，同时也使得硬件接线操作简单。其中，Ua、Ub、Uc线路分别表示三相电源的U、V、W相线路；Ia+、Ia-表示U相电路电流正负；Ic+、Ic-表示W相电路电流正负，其功率测量方式为两表法。
【主权项】
1.一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，该台架包括LabVIEW采集模块(I)、SERVO⑶IDE采集模块(2)和工业PC机(3)，所述的工业PC机(3)内设有LabVIEW和SERVO⑶IDE采集软件，并分别与LabVIEW采集模块(I)和SERVO⑶IDE采集模块(2 )连接，所述的LabVIEW采集模块(I)和SERVO⑶IDE采集模块(2)分别与数控机床连接； 在采集数控机床能耗数据时，与数控机床连接的LabVIEW采集模块(I)和SERVO GUIDE采集模块(2 )同时采集数控机床运行时的功率、电压和电流数据，并且传送到工业PC机(3 )上进行处理，最终获得数控机床的能耗数据。2.根据权利要求1所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的LabVIEW采集模块(I)包括NI数据采集卡(11)以及分别与NI数据采集卡(11)连接的功率传感器(12)、电压传感器(13)和电流传感器(14)，所述的功率传感器(12)、电压传感器(13)和电流传感器(14)分别与数控机床的主轴连接，所述的功率传感器(12)还与数控机床的伺服电机和主轴连接，所述的NI数据采集卡(11)与工业PC机(3)连接。3.根据权利要求1所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的SERVO⑶IDE采集模块(2)包括扭矩传感器(21)和转速传感器(22)，所述的扭矩传感器(21)和转速传感器(22)分别与工业PC机(3)以及数控机床的伺服电机和主轴连接。4.根据权利要求2所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的台架还包括开关电源，所述的开关电源包括220转24V电源和220转5V电源，所述的220转24V电源分别与功率传感器(12)、电压传感器(13)和电流传感器(14)连接，所述的220转5V电源与NI数据采集卡(11)连接。5.根据权利要求2所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的NI数据采集卡(11)为USB6342多功能数据采集卡，通过USB与工业PC机(3)连接，其上设有9个数据采集通道。6.根据权利要求2所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的功率传感器(12)为三相三线有功功率变送器，其型号为RS-P31-44DS5功率传感器。7.根据权利要求4所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的开关电源还包括电源线滤波器，用以限制电网中的高频进入设备。8.根据权利要求2所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的电压传感器(13)为RS-1331-44D1电压传感器，所述的电流传感器(14)为JLB10YD2Y2电流传感器。9.根据权利要求2所述的一种多通道数控机床能耗数据采集台架，其特征在于，所述的NI数据采集卡(11)的采样频率为1000Hz。
【专利摘要】本发明涉及一种多通道数控机床能耗数据采集台架，该台架包括LabVIEW采集模块、SERVO？GUIDE采集模块和工业PC机，所述的工业PC机内设有LabVIEW和SERVO？GUIDE采集软件，并分别与LabVIEW采集模块和SERVO？GUIDE采集模块连接，所述的LabVIEW采集模块和SERVO？GUIDE采集模块分别与数控机床连接。与现有技术相比，本发明具有数据采集功能模块多样、采样频率高、实验台架搭建、使用过程简单、不受干扰、操作简单等优点。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN105067031
【申请号】CN201510430478
【发明人】张为民, 刘朝晖, 王爱青, 兰宇
【申请人】同济大学
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月21日