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柔性技術(shù)助力傳感器測試系統(tǒng)設(shè)計
2020-06-12
借助柔性測試技術(shù)，泛華測控開發(fā)了輪速、位置、爆震、壓力、溫度等傳感器測試系統(tǒng)。這些測試系統(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、機電一體化、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多方面的技術(shù)。以下是3個汽車傳感器測試系統(tǒng)的實例介紹。
實例1：輪速與位置傳感器測試系統(tǒng)
汽車輪速與位置傳感器的動/靜態(tài)參數(shù)測量是該測試系統(tǒng)的核心內(nèi)容，系統(tǒng)需要有較高的測試精度和重復(fù)精度，對某些測試參數(shù)需要根據(jù)實際情況自定義測試算法。虛擬儀器是以計算機技術(shù)為核心的測試測量系統(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發(fā)的技術(shù)手段。此外，系統(tǒng)需要提供I/O接口對外部動作進(jìn)行控制，需要運動控制卡對轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，是一套機電軟結(jié)合的柔性系統(tǒng)。
在系統(tǒng)原理中，傳感器測試系統(tǒng)的核心是PXI系統(tǒng)，主要由控制器、萬用表模塊、示波器模塊、數(shù)字I/O模塊、運動控制模塊、矩陣開關(guān)模塊等組成。PXI系統(tǒng)內(nèi)部通過PXI總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
(1)控制器通過顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤實現(xiàn)人機交互。
(2)萬用表模塊和示波器模塊通過矩陣開關(guān)的切換，實現(xiàn)對被測傳感器的電阻、電流、電感、電容測試。
(3)數(shù)字I/O模塊的功能是對氣缸、報警系統(tǒng)及指示燈的控制，監(jiān)視測試啟動開關(guān)、光電傳感器等的狀態(tài)。
(4)運動控制模塊主要控制伺服電機的運動，使其帶動目標(biāo)輪按設(shè)定的參數(shù)運轉(zhuǎn)，激勵被測傳感器產(chǎn)生信號。
(5)矩陣開關(guān)模塊配合萬用表模塊及示波器模塊使用，來完成傳感器信號、供電電源、間隙信號到不同設(shè)備的切換。
此外，通過計算機對電源進(jìn)行控制，提供被測傳感器的供電要求。
目前，汽車輪速與位置傳感器還沒有一個統(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型上，也會由于安裝位置的不同而有一些差異。
同一臺設(shè)備不可能滿足全部傳感器的測試要求，由此引入模塊化的設(shè)計思想，即將系統(tǒng)中相同的部分，如測試儀器、測試軟件、氣動控制系統(tǒng)、主電路系統(tǒng)作為公用資源(主機);對于系統(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。主機和模塊之間采用快插的方式完成電氣的連接，并實現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化，以滿足后續(xù)的擴展需求。當(dāng)測試不同傳感器時，選用不同的測試模塊連接到主機上即可。
輪速與位置測試內(nèi)容大致相同，但也會存在一定差異，所以測試軟件要在一定范圍內(nèi)可以對測試內(nèi)容進(jìn)行增刪和編輯。因此設(shè)計中自定義了腳本文件(包含各種端口分配信息、測試內(nèi)容和測試步驟等)，軟件按此腳本文件執(zhí)行操作。針對不同傳感器的測試，提供對應(yīng)的腳本文件，便可解決軟件的復(fù)用問題。
此外，系統(tǒng)設(shè)計了特殊的專用電路置于不同的模塊上，當(dāng)模塊插入主機后，軟件將會自動根據(jù)模塊上的專用電路對應(yīng)插入的模塊，并自動調(diào)出對應(yīng)的測試參數(shù)，使得更換模塊更方便快捷。
實例2：爆震傳感器測試系統(tǒng)
爆震傳感器測試系統(tǒng)，主要由操作臺和控制柜組成。
在測試系統(tǒng)原理中，振動測試采用相對法，實現(xiàn)對汽車爆震傳感器3000~40000Hz頻帶范圍內(nèi)任意頻率點的靈敏度測試，并可以對電容、絕緣電阻等進(jìn)行檢測。測試系統(tǒng)采用PXI構(gòu)架，通過PXI模塊化儀器或GPIB儀器實現(xiàn)控制及信號采集。
爆震傳感器同輪速與位置傳感器一樣，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)要求，但是測試原理相同，只是傳感器的外觀形狀和測試參數(shù)會隨著傳感器不同而變化。爆震傳感器的測試安裝一般通過M8螺栓安裝到振臺上，所以可以不考慮傳感器頭部的差異性，針對接口的不同采用不同的適配器接口，實現(xiàn)快速換型。
接口適配器上裝有辨識電路，當(dāng)通過測試程序配置測試參數(shù)時，程序會自動調(diào)用與接口適配器對應(yīng)的測試參數(shù)，防止誤操作。
實例3：T-MAP傳感器測試系統(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，是汽車上比較重要的傳感器。終檢設(shè)備需要對該傳感器進(jìn)行電容檢測、NTC(熱敏電阻)檢測、Ramp(坡道)測試、Leakage(泄漏)測試等。
T-MAP測試需要在氣壓變化過程中進(jìn)行，測試時間較長，很難滿足大批量生產(chǎn)的要求。所以系統(tǒng)設(shè)計了3工位并行測試方式，分時占用測試硬件和氣壓系統(tǒng)資源，提高工作效率，降低硬件成本。
測試過程中的動作都由氣缸驅(qū)動，自動完成，操作人員只需要將被測件放入夾具中即可，測試完成，工件由傳送帶傳遞到下一個工位。
考慮到系統(tǒng)的擴展性，把會隨著被測對象變化的部分采用模塊化和接口標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，在產(chǎn)品無法兼容的情況下，增加相應(yīng)的測試模塊即可。
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，在測試前需要從前面測試設(shè)備中得到該系統(tǒng)測試所需要的必要參數(shù);另一方面，需要把測試數(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傳送帶和I/O信號，實現(xiàn)與前面工位及后續(xù)的打碼設(shè)備間工件的自動傳遞。所以，此設(shè)備已經(jīng)和生產(chǎn)線上的其他設(shè)備有機地融合在一起，形成了一套生產(chǎn)、測試線。
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