The Challenge:
座(zuo)椅(yi)調(tiao)節(jie)電(dian)機(ji)的(de)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)，需(xu)要(yao)模(mo)擬(ni)真(zhen)實(shi)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。同(tong)時(shi)，生(sheng)產(chan)線(xian)終(zhong)端(duan)檢(jian)測(ce)不(bu)僅(jin)要(yao)求(qiu)測(ce)試(shi)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)，而(er)且(qie)要(yao)保(bao)證(zheng)設(she)備(bei)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)快(kuai)節(jie)奏(zou)
，30s的節拍需求使係統集成度的提高麵臨著一定的挑戰。

The Solution:
NI的LabVIEW軟件開發平台，專為聲音和振動應用設計的高精度數據采集模塊PCI-4472，以及多功能數據采集卡PCI-6221為測試係統的高度集成提供了可能。PCI數據采集模塊能方便的應用於工業計算機中
，為整個係統的可靠性和穩定性提供保證。另外，多功能數據采集卡中提供充足的數字I/O通道
，用來響應使用者的信號
；控製電機、夾具的運動；以及控製信號燈的指示等。這樣，通過靈活的測試應用軟件把傳感器
、數據采集卡

、讀碼器、機械部件以及運動控製完美的結合在了一起，真正實現一鍵式操作，既方便使用者的操作
，又不會影響到生產線的高速運轉。

測試參數

汽車座椅調節電機的聲壓
、響度和固聲粗糙度

係統結構

qichezuoyitiaojiedianjizaoshengceshixitongzhuyaobaokuokongzhiheceliangliangdabufen。kongzhibufenzhuyaoshixianjisuanjiduidianjihejixiebujianyundongfangshidekongzhi
，yimonizhenshidezuoyigongzuozhuangtai。celiangbufenzhuyaoshixiandianjigongzuoguochengzhongzaoyinxinhaodeceliang、分fen析xi和he計ji算suan。兩liang部bu分fen的de同tong步bu通tong過guo測ce試shi軟ruan件jian來lai實shi現xian，測ce量liang結jie果guo通tong過guo顯xian示shi器qi和he指zhi示shi燈deng顯xian示shi給gei用yong戶hu。傳chuan聲sheng器qi和he觸chu摸mo屏ping布bu置zhi在zai靜jing音yin室shi內nei，供gong用yong戶hu采cai集ji電dian機ji聲sheng音yin和he查zha看kan測ce試shi結jie果guo；機櫃布置在靜音室外
，避免工控機或其它電器設備的運轉聲音的引入。（參見圖2）

圖2. 設備布局

控製部分主要包括：工業計算機、多功能數據采集卡PCI-6221、專用的集成電路
、氣缸與可編程直流電源。                                          

測量部分主要包括：工業計算機
、動態信號采集卡PCI-4472、傳聲器與信號調理器。

NI PCI-6221提供了24路數字I/O線以及16路模擬輸入通道，采用16位的分辨率、250kS/s的采樣率以及NI-MCal校準技術提高了測量精度。

充足的數字I/O線可滿足大部分控製應用。為此，我們設計了專用的集成電路（參見圖3）用於擴展NI數據采集卡數字I/O的功能（例如控製固態繼電器的工作狀態
；手動與自動模式的轉換；常用溫度傳感器控製功能；按鈕與指示燈應用），同時免除大部分布線的繁瑣。另外，延時電路的引入
，避免了快速切換I/O線組合時引起的不確定情況的發生。

圖3. I/O功能擴展電路

可(ke)編(bian)程(cheng)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)應(ying)用(yong)極(ji)大(da)的(de)擴(kuo)展(zhan)了(le)係(xi)統(tong)測(ce)量(liang)對(dui)象(xiang)的(de)範(fan)圍(wei)，並(bing)使(shi)得(de)用(yong)戶(hu)在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)對(dui)電(dian)機(ji)的(de)配(pei)置(zhi)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)。這(zhe)樣(yang)
，不(bu)僅(jin)提(ti)高(gao)了(le)係(xi)統(tong)的(de)集(ji)成(cheng)度(du)，同(tong)時(shi)避(bi)免(mian)了(le)快(kuai)速(su)流(liu)水(shui)線(xian)上(shang)人(ren)工(gong)的(de)誤(wu)操(cao)作(zuo)。

我(wo)們(men)根(gen)據(ju)電(dian)機(ji)的(de)數(shu)學(xue)模(mo)型(xing)為(wei)每(mei)種(zhong)電(dian)機(ji)設(she)計(ji)了(le)專(zhuan)用(yong)的(de)夾(jia)具(ju)，在(zai)測(ce)試(shi)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)控(kong)製(zhi)氣(qi)缸(gang)固(gu)定(ding)和(he)釋(shi)放(fang)被(bei)測(ce)電(dian)機(ji)，同(tong)時(shi)模(mo)擬(ni)真(zhen)實(shi)的(de)汽(qi)車(che)座(zuo)椅(yi)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。（參見圖4）

圖4. 電機夾具

NI PCI-4472提供了8路同步采樣模擬輸入通道，並采用24位的高分辨率，110dB的動態範圍，最高采樣速率達到102.4kS/s，45kHz無混疊帶寬。因此，適用於從事各種高精度頻域的測量。輸入通道集成了集成電路壓電式（IEPE）信號調理功能
，可用於加速度傳感器和麥克風的信號采集。與LabVIEW聲音及振動工具包共同使用時，為各種時間和頻率的準確測量提供了保證，並極大的加快了開發速度。

我們采用NI推薦的PCB Piezotronics（美國壓電）公司生產的含有前置放大器的傳聲器，並配備相應的信號調理器，20英尺長的信號線確保了傳聲器的信號可以從靜音室測試台上傳到外部機櫃中的信號調理器內，並提供了一定的可調節性。

現場照片

圖5. 機櫃與測試台

測試軟件

為滿足測試軟件能適應不同的座椅電機，通過NI LabVIEW專門設計了一款電機參數配置軟件（參見圖6）。預先把不同型號電機的參數錄入係統中，這樣在測試前就可根據電機的型號加載相應的配置參數，保證數據的準確性。

例如，通過配置條碼格式
，可在測試的過程中校驗該條碼
，控製產品批次的一致性；tongguopeizhidianjidepeizhiwenjianlujing，kezaiceshideguochengzhongdurugaipeizhiwenjian，peizhiwenjianzhongbaohanlegaixinghaodianjigecanshudeyuzhi，ceshiguochengzhonggenjugaiyuzhipanduanchanpinshifouhege；通過配置電機的數據庫路徑和數據表名稱，可在測試過程中讀入該路徑，並把測試結果保存在相應的數據庫中。

圖6. 電機參數配置窗口

啟動測試軟件時，會首先進入用戶設置界麵（參見圖7），genjupeizhiruanjiandeneirong，xitongzidongdurusuoyoudedianjilingjianbianhao，caozuozhexuanzeyigelingjianhou，xitongzidongdurugailingjiandepeizhiwenjian，zuoweigaipiciceshideyiju。

圖7. 用戶設置界麵

零件確定好以後，進入測試主界麵（參見圖8），同時彈出條碼掃描窗口（參見圖9），等待使用者掃描被測電機的條形碼。

圖8. 測試主界麵

圖9. 條碼掃描界麵

如果掃描的條碼符合該零件的條碼設計規則，並且使用者按下工作台上的“開始測試”按an鈕niu
，係xi統tong自zi動dong根gen據ju配pei置zhi文wen件jian中zhong設she置zhi的de運yun動dong方fang式shi和he步bu驟zhou，控kong製zhi電dian機ji運yun轉zhuan
，並bing同tong時shi進jin行xing測ce試shi。測ce試shi過guo程cheng完wan成cheng後hou
，測ce試shi結jie果guo顯xian示shi在zai軟ruan件jian主zhu界jie麵mian上shang，並bing通tong過guo工gong作zuo台tai上shang的de指zhi示shi燈deng顯xian示shi給gei用yong戶hu。同tong時shi，再zai次ci彈dan出chu條tiao碼ma掃sao描miao窗chuang口kou，等deng待dai下xia一yi個ge零ling件jian條tiao碼ma的de錄lu入ru。該gai設she計ji符fu合he流liu水shui線xian快kuai速su生sheng產chan的de需xu求qiu，實shi現xian了le“一鍵式測量”，在線工作時，用戶無需關心產品失效的原因，所有的測試數據都會實時的保存在數據庫中，以供離線分析。

另外，軟件中設計了參數設置頁麵（參見圖10），方(fang)便(bian)用(yong)戶(hu)修(xiu)改(gai)當(dang)前(qian)零(ling)件(jian)的(de)測(ce)試(shi)參(can)數(shu)閾(yu)值(zhi)，同(tong)時(shi)在(zai)此(ci)頁(ye)麵(mian)中(zhong)提(ti)供(gong)了(le)傳(chuan)聲(sheng)器(qi)校(xiao)準(zhun)功(gong)能(neng)。在(zai)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)一(yi)定(ding)時(shi)期(qi)後(hou)
，能(neng)讓(rang)用(yong)戶(hu)自(zi)行(xing)進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)，降(jiang)低(di)了(le)係(xi)統(tong)維(wei)護(hu)的(de)成(cheng)本(ben)。

圖10. 參數設置與傳感器校準界麵

電機噪聲所有參數的測試結果均保存在相對應的Access數據庫中，原始信號也以WAV格式保存在硬盤中，方便用戶進行後處理和數據分析。

結論

汽車座椅調節電機噪聲測試係統集成了數據采集（傳感器、信號調理器、數據采集卡）
、運動控製（電機
、氣缸）與各種用戶交互（按鈕
、指示燈、條碼掃描、觸摸屏），采用“一鍵式測量”，實現了小於30s的測試節拍


，以滿足高速運轉的生產線應用，為用戶極大的提高了生產效率。此方案適用於各種電機生產線全檢或抽檢的場合。