基于LabVIEW和Matlab混合編程的滾動軸承故障診斷系統(tǒng)

孫小明

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

滾動軸承是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中廣泛應(yīng)用的零件，其工作狀態(tài)的好壞直接決定著整臺機(jī)械的運(yùn)行效率。但由于滾動軸承承受沖擊能力差，易發(fā)生故障。針對滾動軸承的故障診斷，目前大多數(shù)研究者是借助Matlab強(qiáng)大的信號處理能力，運(yùn)用不同方法對軸承振動信號進(jìn)行分析，提取故障特征。這些方法在軸承故障診斷方面都擁有各自的優(yōu)點(diǎn)和適用性，但都缺乏必要的人機(jī)交互界面，操作不便，具有一定的局限性[1-3]。為此，本文基于LabVIEW和Matlab混合編程的思想，利用Matlab Script節(jié)點(diǎn)技術(shù)將LabVIEW和Matlab的優(yōu)勢相結(jié)合，開發(fā)了一套軸承故障診斷系統(tǒng)，既彌補(bǔ)了Matlab人機(jī)交互能力差的缺點(diǎn)，又克服了LabVIEW數(shù)據(jù)處理分析方面的不足，為準(zhǔn)確、高效地提取并判斷軸承故障提供了途徑。

1 系統(tǒng)框架及算法基礎(chǔ)

1.1 生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式

生產(chǎn)者-消費(fèi)者設(shè)計模式基于主/從設(shè)計模式，將生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)速度不同的任務(wù)分開處理。通過基于隊列的并行執(zhí)行方式，生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式可以有效地避免因時間的延遲所導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象[4]。本系統(tǒng)采用結(jié)合生產(chǎn)者與消費(fèi)者的事件響應(yīng)機(jī)制，將事件結(jié)構(gòu)放入生產(chǎn)者循環(huán)，通過隊列將事件信息傳遞給消費(fèi)者，在消費(fèi)者循環(huán)中獲得響應(yīng)，增加了事件結(jié)構(gòu)的靈活性，提高了事件處理的效率。設(shè)計模式如圖1所示。

圖1 融合事件結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式

若程序運(yùn)行出現(xiàn)錯誤或用戶主動停止程序時，先跳出生產(chǎn)者循環(huán)，不再向消費(fèi)者循環(huán)輸出數(shù)據(jù)，這將導(dǎo)致消費(fèi)者循環(huán)中的“元素出隊”函數(shù)發(fā)生錯誤，從而使進(jìn)程執(zhí)行結(jié)束。……