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北京中科泛華測控技術有限公司 開發工程師 闞宏偉
隨著汽車電子技術的迅猛發展,隨著消費者對於舒適性和易用性要求的不斷提高,隨著越來越多的電子裝置日趨走向智能化、複雜化,產品生產過程的檢測手段麵臨著嚴峻挑戰――單個獨立的測試儀器已經難以滿足不同種類產品多樣性的測試需求。因此,柔性測試技術和基於柔性測試技術的解決方案應運而生。 一.柔性測試技術 柔性測試技術是以相關技術為依托,滿足測試測量需求的技術;它以虛擬儀器技術、測試測量技術、機電一體化技術、軟件技術、通信及網絡技術為核心,是現代測試技術的代表之一。柔性測試技術具有如下特性:
- 適應性:滿足多種測試環境要求,提供多種測試性能,融合多種信號測試能力;
- 靈活性:根據客戶需求變換測試係統的功能及性能,應用多種技術滿足測試要求;
- 拓展性:跟隨相關技術的發展,保證應用係統的先進性,實現測試能力的不斷進步。
泛(fan)華(hua)測(ce)控(kong)在(zai)總(zong)結(jie)以(yi)往(wang)經(jing)驗(yan)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),結(jie)合(he)各(ge)種(zhong)行(xing)業(ye)需(xu)求(qiu),針(zhen)對(dui)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)產(chan)測(ce)試(shi),開(kai)發(fa)了(le)一(yi)係(xi)列(lie)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。其(qi)中(zhong),基(ji)於(yu)柔(rou)性(xing)測(ce)試(shi)技(ji)術(shu)構(gou)建(jian)的(de)汽(qi)車(che)傳(chuan)感(gan)器(qi)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong),集(ji)中(zhong)體(ti)現(xian)了(le)經(jing)濟(ji)、實用、高效的優點。
二.汽車傳感器測試需求分析 目前,汽車上所使用的控製係統從功能上可分為傳感器單元、控kong製zhi單dan元yuan和he執zhi行xing單dan元yuan部bu分fen。其qi中zhong傳chuan感gan器qi單dan元yuan是shi汽qi車che智zhi能neng化hua高gao技ji術shu的de標biao誌zhi,具ju有you獨du特te而er重zhong要yao的de地di位wei。其qi質zhi量liang的de優you劣lie直zhi接jie影ying響xiang著zhe能neng否fou對dui汽qi車che其qi他ta部bu位wei的de有you效xiao監jian測ce和he控kong製zhi,從cong而er影ying響xiang汽qi車che的de整zheng體ti性xing能neng。因yin此ci,在zai傳chuan感gan器qi出chu廠chang或huo安an裝zhuang到dao整zheng車che前qian,汽qi車che生sheng產chan廠chang商shang或huo整zheng車che生sheng產chan廠chang商shang需xu要yao一yi種zhong手shou段duan來lai對dui傳chuan感gan器qi進jin行xing評ping價jia和he驗yan證zheng。泛fan華hua測ce控kong的de汽qi車che傳chuan感gan器qi測ce試shi係xi統tong就jiu是shi這zhe種zhong產chan品pin質zhi量liang檢jian測ce的de設she備bei。 傳感器的檢測設備需滿足如下幾點要求: 第一,需要係統提供傳感器正常工作的仿真環境,如馬達帶動目標輪旋轉模擬傳感器的激勵源、傳感器供電電源等; 第二,能夠對被測對象的動態、靜態參數進行準確測量; 第三,雖然常用的汽車輪速/位置傳感器在原理上基本可以分為主動式(霍爾式)、被動式(磁電式)兩類,但是由於廠商的差異、車(che)型(xing)的(de)差(cha)異(yi),甚(shen)至(zhi)是(shi)應(ying)用(yong)環(huan)境(jing)的(de)差(cha)異(yi),其(qi)結(jie)構(gou)千(qian)差(cha)萬(wan)別(bie)。而(er)給(gei)每(mei)種(zhong)結(jie)構(gou)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)都(dou)配(pei)備(bei)一(yi)套(tao)測(ce)試(shi)設(she)備(bei),從(cong)成(cheng)本(ben)等(deng)方(fang)麵(mian)考(kao)慮(lv)是(shi)不(bu)可(ke)行(xing)的(de),這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)測(ce)試(shi)設(she)備(bei)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)程(cheng)度(du)的(de)通(tong)用(yong)性(xing); 第四,生產上效率是一個關鍵因素,所以要求檢測設備應該是一個比較自動化的測試係統,工件壓緊、測件定位、信號連接、工件卸載等都由係統自動實現; 第五,為保證生產質量,設備需要具備一定的生產過程統計能力,並能夠有助於減少由於人為原因造成的生產質量的降低。 傳感器測試係統主要用於在生產線上對汽車傳感器進行終檢測試,能夠滿足主動式和被動式汽車輪速傳感器的各種參數的測試。 係統能夠對主動式和被動式傳感器進行測試,具體測試參數包括: (1)主動式: 傳感器輸出高電流(Ion)、傳感器輸出低電流(Ioff)、電流比(Iratio)、波形上升時間(Tr)、波形下降時間(Tf)、波形占空比(Duty)、頻率(Frequency)、電容(Cp)。 (2)被動式: 信號電壓(Vpp)、線圈電阻(R-coil)、線圈電感(I-coil)等。
三.係統設計 傳感器的動、jingtaicanshuceliangshiceshixitongdehexinneirong,xitongxuyaoyoujiaogaodeceshijingduhezhongfujingdu,duimouxieceshicanshuxuyaogenjushijiqingkuangzidingyiceshisuanfa。xuniyiqijishushiyijisuanjijishuweihexindeceshiceliangjishu,jimanzushangshuxitongderuan、硬件要求,又具有很強的擴展性,故選用虛擬儀器作為開發的技術手段。此外,係統需要提供IO接口對外部氣缸動作進行控製,需要運動控製卡對轉速進行精確控製,是一套“機”、“電”、“軟”結合的柔性測試係統。 係統原理如圖1示,傳感器測試係統的核心是PXI係統,主要由控製器、萬用表模塊、示波器模塊、數字I/O模塊、矩陣開關模塊、運動控製模塊等組成。PXI係統內部通過PXI總線進行數據傳輸。 控製器通過顯示器、鼠標、鍵盤實現人機交互。 萬用表模塊和示波器模塊通過矩陣開關的切換,實現對被測傳感器的電阻、電流、電感、電容測試。 數字I/O模塊的功能是對報警係統和指示燈的控製,以及監視測試啟動開關、光電傳感器、等的狀態。 運動控製模塊主要是控製伺服電機的運動,使其帶動目標輪按設定的參數運轉,激勵被測傳感器產生信號。 矩陣開關模塊配合萬用表模塊及示波器模塊使用,完成傳感器信號、供電電源和間隙信號到不同設備的切換。 此外,通過計算機對電源進行控製,提供被測傳感器的供電要求。
圖1試係統原理圖軟件設計
就目前的市場來看,汽車傳感器沒有一個統一的行業標準,基本上都是按照使用者的要求定製的,譬如目標輪及其轉速、空(kong)氣(qi)氣(qi)隙(xi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)安(an)裝(zhuang)尺(chi)寸(cun)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong),即(ji)使(shi)是(shi)傳(chuan)感(gan)器(qi)裝(zhuang)配(pei)到(dao)同(tong)一(yi)種(zhong)車(che)型(xing)上(shang),也(ye)會(hui)隨(sui)著(zhe)安(an)裝(zhuang)位(wei)置(zhi)的(de)不(bu)同(tong)而(er)存(cun)在(zai)差(cha)異(yi)。那(na)麼(me),同(tong)一(yi)台(tai)設(she)備(bei)不(bu)可(ke)能(neng)滿(man)足(zu)全(quan)部(bu)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)測(ce)試(shi)要(yao)求(qiu),由(you)此(ci)引(yin)入(ru)模(mo)塊(kuai)化(hua)的(de)設(she)計(ji)思(si)想(xiang),即(ji)係(xi)統(tong)中(zhong)相(xiang)同(tong)的(de)部(bu)分(fen),如(ru)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)、測試軟件、氣動控製係統、主電路係統,作為公用資源(這裏我們稱之為“主機”);對於係統中要求隨著傳感器變化的部分,如目標輪及馬達、夾jia具ju及ji專zhuan用yong電dian路lu,作zuo為wei模mo塊kuai的de形xing式shi。主zhu機ji和he模mo塊kuai之zhi間jian采cai用yong快kuai插cha的de方fang式shi完wan成cheng電dian氣qi的de連lian接jie,並bing且qie接jie口kou標biao準zhun化hua,滿man足zu後hou續xu的de擴kuo展zhan需xu求qiu。當dang測ce試shi不bu同tong傳chuan感gan器qi時shi選xuan用yong不bu同tong的de測ce試shi模mo塊kuai連lian接jie到dao主zhu機ji上shang即ji可ke(如圖1)。
各(ge)種(zhong)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)測(ce)試(shi)內(nei)容(rong)大(da)致(zhi)相(xiang)同(tong),但(dan)仍(reng)然(ran)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)差(cha)異(yi)性(xing),這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)測(ce)試(shi)軟(ruan)件(jian)要(yao)在(zai)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)能(neng)對(dui)測(ce)試(shi)內(nei)容(rong)進(jin)行(xing)增(zeng)刪(shan)和(he)編(bian)輯(ji)。因(yin)此(ci)設(she)計(ji)中(zhong)自(zi)定(ding)義(yi)了(le)腳(jiao)本(ben)文(wen)件(jian)(包含各種端口分配信息、測試內容和測試步驟等),軟件按照這個腳本文件執行操作。針對不同傳感器的測試,提供對應的腳本文件,便可解決軟件的複用問題。
此ci外wai,係xi統tong在zai不bu同tong的de模mo塊kuai上shang安an置zhi了le特te殊shu設she計ji的de專zhuan用yong電dian路lu,當dang模mo塊kuai插cha入ru主zhu機ji後hou,軟ruan件jian將jiang會hui根gen據ju專zhuan用yong電dian路lu自zi動dong識shi別bie模mo塊kuai,並bing調tiao出chu對dui應ying的de測ce試shi參can數shu,讓rang模mo塊kuai更geng換huan更geng加jia方fang便bian快kuai捷jie。 四.係統特點 (1)測試接口采用模塊化設計,同一工作台通過更換測試模塊的方式可提供對多種傳感器的測試(圖2為向某客戶提供的汽車傳感器生產線檢測用的汽車傳感器測試模塊),係統的適應性強;
 圖2測試模塊 (2)機電結合的自動化設計,單件測試時間小於12秒的測試速度,適應生產線在線檢測要求; (3)基於柔性測試技術,測試精度穩定,滿足GRR測試需求; (4)智能的自動化測試程序,提高測試效率和可靠性。
五.總結 綜上所述,汽車傳感器測試係統中集中體現了結構模塊化、接口模塊化及軟件組件化的設計思想,有機融合了機電一體化技術、虛擬儀器技術、軟件技術等多種技術,充分體現了柔性測試技術靈活性、適應性和拓展性的特點,提高了檢測效率,降低了檢測成本,保證了產品質量。
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