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柔性技術(shù)助力傳感器測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2020-06-12
借助柔性測(cè)試技術(shù)，泛華測(cè)控開(kāi)發(fā)了輪速、位置、爆震、壓力、溫度等傳感器測(cè)試系統(tǒng)。這些測(cè)試系統(tǒng)集中體現(xiàn)了虛擬儀器技術(shù)、接口標(biāo)準(zhǔn)化與部件模塊化、機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多方面的技術(shù)。以下是3個(gè)汽車(chē)傳感器測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)例介紹。
實(shí)例1：輪速與位置傳感器測(cè)試系統(tǒng)
汽車(chē)輪速與位置傳感器的動(dòng)/靜態(tài)參數(shù)測(cè)量是該測(cè)試系統(tǒng)的核心內(nèi)容，系統(tǒng)需要有較高的測(cè)試精度和重復(fù)精度，對(duì)某些測(cè)試參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況自定義測(cè)試算法。虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的測(cè)試測(cè)量系統(tǒng)，能夠滿足上述系統(tǒng)的軟/硬件要求，所以選用虛擬儀器作為開(kāi)發(fā)的技術(shù)手段。此外，系統(tǒng)需要提供I/O接口對(duì)外部動(dòng)作進(jìn)行控制，需要運(yùn)動(dòng)控制卡對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，是一套機(jī)電軟結(jié)合的柔性系統(tǒng)。
在系統(tǒng)原理中，傳感器測(cè)試系統(tǒng)的核心是PXI系統(tǒng)，主要由控制器、萬(wàn)用表模塊、示波器模塊、數(shù)字I/O模塊、運(yùn)動(dòng)控制模塊、矩陣開(kāi)關(guān)模塊等組成。PXI系統(tǒng)內(nèi)部通過(guò)PXI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
(1)控制器通過(guò)顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
(2)萬(wàn)用表模塊和示波器模塊通過(guò)矩陣開(kāi)關(guān)的切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)傳感器的電阻、電流、電感、電容測(cè)試。
(3)數(shù)字I/O模塊的功能是對(duì)氣缸、報(bào)警系統(tǒng)及指示燈的控制，監(jiān)視測(cè)試啟動(dòng)開(kāi)關(guān)、光電傳感器等的狀態(tài)。
(4)運(yùn)動(dòng)控制模塊主要控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，使其帶動(dòng)目標(biāo)輪按設(shè)定的參數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)，激勵(lì)被測(cè)傳感器產(chǎn)生信號(hào)。
(5)矩陣開(kāi)關(guān)模塊配合萬(wàn)用表模塊及示波器模塊使用，來(lái)完成傳感器信號(hào)、供電電源、間隙信號(hào)到不同設(shè)備的切換。
此外，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)電源進(jìn)行控制，提供被測(cè)傳感器的供電要求。
目前，汽車(chē)輪速與位置傳感器還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，基本上按照使用者的要求定制，譬如目標(biāo)輪及其轉(zhuǎn)速、空氣氣隙及傳感器的安裝尺寸各不相同，即使傳感器裝配到同一種車(chē)型上，也會(huì)由于安裝位置的不同而有一些差異。
同一臺(tái)設(shè)備不可能滿足全部傳感器的測(cè)試要求，由此引入模塊化的設(shè)計(jì)思想，即將系統(tǒng)中相同的部分，如測(cè)試儀器、測(cè)試軟件、氣動(dòng)控制系統(tǒng)、主電路系統(tǒng)作為公用資源(主機(jī));對(duì)于系統(tǒng)中要求隨著傳感器變化的部分，如目標(biāo)輪及馬達(dá)、夾具及專用電路，均作為模塊的形式。主機(jī)和模塊之間采用快插的方式完成電氣的連接，并實(shí)現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足后續(xù)的擴(kuò)展需求。當(dāng)測(cè)試不同傳感器時(shí)，選用不同的測(cè)試模塊連接到主機(jī)上即可。
輪速與位置測(cè)試內(nèi)容大致相同，但也會(huì)存在一定差異，所以測(cè)試軟件要在一定范圍內(nèi)可以對(duì)測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行增刪和編輯。因此設(shè)計(jì)中自定義了腳本文件(包含各種端口分配信息、測(cè)試內(nèi)容和測(cè)試步驟等)，軟件按此腳本文件執(zhí)行操作。針對(duì)不同傳感器的測(cè)試，提供對(duì)應(yīng)的腳本文件，便可解決軟件的復(fù)用問(wèn)題。
此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了特殊的專用電路置于不同的模塊上，當(dāng)模塊插入主機(jī)后，軟件將會(huì)自動(dòng)根據(jù)模塊上的專用電路對(duì)應(yīng)插入的模塊，并自動(dòng)調(diào)出對(duì)應(yīng)的測(cè)試參數(shù)，使得更換模塊更方便快捷。
實(shí)例2：爆震傳感器測(cè)試系統(tǒng)
爆震傳感器測(cè)試系統(tǒng)，主要由操作臺(tái)和控制柜組成。
在測(cè)試系統(tǒng)原理中，振動(dòng)測(cè)試采用相對(duì)法，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)爆震傳感器3000~40000Hz頻帶范圍內(nèi)任意頻率點(diǎn)的靈敏度測(cè)試，并可以對(duì)電容、絕緣電阻等進(jìn)行檢測(cè)。測(cè)試系統(tǒng)采用PXI構(gòu)架，通過(guò)PXI模塊化儀器或GPIB儀器實(shí)現(xiàn)控制及信號(hào)采集。
爆震傳感器同輪速與位置傳感器一樣，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是測(cè)試原理相同，只是傳感器的外觀形狀和測(cè)試參數(shù)會(huì)隨著傳感器不同而變化。爆震傳感器的測(cè)試安裝一般通過(guò)M8螺栓安裝到振臺(tái)上，所以可以不考慮傳感器頭部的差異性，針對(duì)接口的不同采用不同的適配器接口，實(shí)現(xiàn)快速換型。
接口適配器上裝有辨識(shí)電路，當(dāng)通過(guò)測(cè)試程序配置測(cè)試參數(shù)時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)調(diào)用與接口適配器對(duì)應(yīng)的測(cè)試參數(shù)，防止誤操作。
實(shí)例3：T-MAP傳感器測(cè)試系統(tǒng)
T-MAP傳感器即進(jìn)氣歧管壓力-溫度傳感器，可以輔助調(diào)整噴油量進(jìn)而控制空燃比，是汽車(chē)上比較重要的傳感器。終檢設(shè)備需要對(duì)該傳感器進(jìn)行電容檢測(cè)、NTC(熱敏電阻)檢測(cè)、Ramp(坡道)測(cè)試、Leakage(泄漏)測(cè)試等。
T-MAP測(cè)試需要在氣壓變化過(guò)程中進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng)，很難滿足大批量生產(chǎn)的要求。所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3工位并行測(cè)試方式，分時(shí)占用測(cè)試硬件和氣壓系統(tǒng)資源，提高工作效率，降低硬件成本。
測(cè)試過(guò)程中的動(dòng)作都由氣缸驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)完成，操作人員只需要將被測(cè)件放入夾具中即可，測(cè)試完成，工件由傳送帶傳遞到下一個(gè)工位。
考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性，把會(huì)隨著被測(cè)對(duì)象變化的部分采用模塊化和接口標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品無(wú)法兼容的情況下，增加相應(yīng)的測(cè)試模塊即可。
此外，該系統(tǒng)作為終檢設(shè)備，需要和其他生產(chǎn)設(shè)備分享數(shù)據(jù)。一方面，在測(cè)試前需要從前面測(cè)試設(shè)備中得到該系統(tǒng)測(cè)試所需要的必要參數(shù);另一方面，需要把測(cè)試數(shù)據(jù)放置到服務(wù)器上，供其他系統(tǒng)使用。結(jié)構(gòu)和電氣上加入了自動(dòng)傳送帶和I/O信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與前面工位及后續(xù)的打碼設(shè)備間工件的自動(dòng)傳遞。所以，此設(shè)備已經(jīng)和生產(chǎn)線上的其他設(shè)備有機(jī)地融合在一起，形成了一套生產(chǎn)、測(cè)試線。
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