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CompactRIO測(cè)試技術(shù)在油泵功能測(cè)試線中的應(yīng)用

2018-03-17 10:37:49·  
　
本文采用美國(guó)國(guó)家儀器公司（以下簡(jiǎn)稱NI公司）近年來(lái)最新推出的COMPACTRIO測(cè)試技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。
"XLM2線功能測(cè)試臺(tái)主要承擔(dān)對(duì)油泵支架總成各項(xiàng)性能的檢測(cè)。主要針對(duì)通用公司以及福特公司的12種配套車型的油泵支架系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。本文采用美國(guó)國(guó)家儀器公司（以下簡(jiǎn)稱NI公司）近年來(lái)最新推出的COMPACTRIO測(cè)試技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。"
- Huabin Dai, United Automotive Electronic Systems Co.,Ltd. 
挑戰(zhàn):
油泵功能測(cè)試需要對(duì)油泵支架的各項(xiàng)性能進(jìn)行測(cè)試，要求測(cè)試系統(tǒng)具備良好的可靠性與時(shí)實(shí)性。測(cè)試的過(guò)程不僅包括多種儀器的控制還包括數(shù)據(jù)采集及運(yùn)動(dòng)控制的內(nèi)容。因此，需要建立一套可進(jìn)行多功能測(cè)試開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，并且系統(tǒng)必須具備良好的可靠性與時(shí)實(shí)性。
 
解決方案:
針對(duì)通用公司以及福特公司的12種配套車型的油泵支架系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，采用美國(guó)國(guó)家儀器公司近年來(lái)最新推出的COMPACTRIO測(cè)試技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。
 
參閱完整案例分析
作者:
Huabin Dai - United Automotive Electronic Systems Co.,Ltd.
XLM2線功能測(cè)試臺(tái)主要承擔(dān)對(duì)油泵支架總成各項(xiàng)性能的檢測(cè)。主要針對(duì)通用公司以及福特公司的12種配套車型的油泵支架系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。本文采用美國(guó)國(guó)家儀器公司（以下簡(jiǎn)稱NI公司）近年來(lái)最新推出的COMPACTRIO測(cè)試技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。
 
測(cè)試系統(tǒng)功能及硬件構(gòu)架
 
油泵支架功能測(cè)試臺(tái)如圖1所示。
 
IMG_0177
 
圖1 油泵支架功能測(cè)試臺(tái)
 
測(cè)試臺(tái)的測(cè)試功能可以分為3個(gè)基本部分：
 
1） 設(shè)備儀器控制
包括TSG電阻測(cè)試驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)控制、掃碼儀控制以及極性探測(cè)器的控制。
其中TSG電阻測(cè)試要求控制測(cè)試電機(jī)處在恒速條件下，整個(gè)過(guò)程分為三個(gè)階段，如圖2所示。
 

 
圖2 TSG阻值測(cè)試過(guò)程
 
2） 模擬信號(hào)采集
包括對(duì)TSG電阻、CO電阻以及DRV值的測(cè)量。
 
3） I/O控制
包括對(duì)負(fù)壓吸緊氣缸、CO探針氣缸、DRV上推氣缸，DRV探針氣缸以及多個(gè)繼電器進(jìn)行信號(hào)輸出控制，同時(shí)對(duì)工件識(shí)別光電開(kāi)關(guān)、高度上下限接近開(kāi)關(guān)，零位接近開(kāi)關(guān)、安全繼電器以及雙手控制器進(jìn)行輸入信號(hào)捕捉。
 
測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)架：
 
由于本系統(tǒng)功能測(cè)試類型較多，單一的數(shù)據(jù)采集設(shè)備或I/O控制設(shè)備都難以滿足要求。經(jīng)過(guò)多次比較與選型，本測(cè)試系統(tǒng)采用NI公司最新推出的COMPACTRIO測(cè)試技術(shù)，基于低層FPGA編程的NI cRIO-9074進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架。該系統(tǒng)構(gòu)架結(jié)構(gòu)如表1所示。
 
NI 9205 loop DMA
Data sync&
process
 queue VI
NI 9411
NI 9401
 f.t.p.com
NI 9476
NI 9425
NI9870
FPGA（9074） RT Controller（9074）
             

其系統(tǒng)硬件如圖3所示：
CropperCapture%5b4%5d_20080821130345
圖3 cRIO-9074測(cè)試系統(tǒng)
 
其中各模塊功能以及采集量分析如表2所示：
 
控制及采集類型 輸出類型 信號(hào)類型 測(cè)試范圍 測(cè)試精度 使用cRIO  模塊
伺服脈沖驅(qū)動(dòng) 8位數(shù)字I/O 脈沖 0-1000HZ 1HZ 9401
伺服脈沖反饋 8位數(shù)字I/O 脈沖 0-100000HZ 1HZ 9411
TSG測(cè)試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號(hào) 0-5V 0.01V 9205
DRV測(cè)試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號(hào) 0-5V 0.01V
CO測(cè)試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號(hào) 0-5V 0.01V
極性傳感器 1位數(shù)字I/O 開(kāi)關(guān)量輸入 -- -- 9476
掃描條碼儀 RS232 RS232 ±1 -- 9870
氣缸電磁閥 1位數(shù)字I/O 開(kāi)關(guān)量輸出 -- --- 9425

系統(tǒng)接線實(shí)物電氣圖如圖4所示：
 
IMG_0178
 
圖4 系統(tǒng)接線實(shí)物圖
 
 測(cè)試系統(tǒng)軟件組成
 
系統(tǒng)的軟件界面如圖5所示。
 
1
 
圖5測(cè)試系統(tǒng)軟件測(cè)試界面
 
其操作功能如圖6所示。 

 
圖6 系統(tǒng)測(cè)試功能
 
1）自動(dòng)測(cè)試功能。系統(tǒng)具備自動(dòng)測(cè)試功能，其詳細(xì)測(cè)試工藝如4所述。
2）手動(dòng)測(cè)試功能。如圖7所示。系統(tǒng)具備對(duì)測(cè)試運(yùn)動(dòng)控制部件進(jìn)行手動(dòng)控制功能，可進(jìn)行所有運(yùn)動(dòng)控制的手動(dòng)調(diào)整，方便系統(tǒng)調(diào)試。
 
2
 
圖7 手動(dòng)功能測(cè)試界面
 
3）校驗(yàn)功能。由于本測(cè)試系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行于生產(chǎn)線，測(cè)試的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性非常重要。本測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)了光電開(kāi)關(guān)校驗(yàn)，高度校驗(yàn)，TSG阻值校驗(yàn)，DRV阻值校驗(yàn)，CO阻值校驗(yàn)，啟動(dòng)電流校驗(yàn)，極性校驗(yàn)。通過(guò)相應(yīng)操作界面定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)，可保證系統(tǒng)長(zhǎng)期測(cè)試的可靠性。
4）測(cè)試工件參數(shù)選型。本系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置各種生產(chǎn)線測(cè)試工件類型，通過(guò)測(cè)試工件選型，測(cè)試參數(shù)將自動(dòng)加載入測(cè)試界面。
5） 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄。在工件測(cè)試結(jié)束后，測(cè)試過(guò)程中的數(shù)據(jù)將自動(dòng)記錄并保存。
 
系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試工藝過(guò)程
 
系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試工藝過(guò)程如圖8所示。
 

 
圖8 系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試工藝
 
1）  工件識(shí)別。當(dāng)工件被正常裝入測(cè)試夾具后，系統(tǒng)將對(duì)工件進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并判斷是否合格，如果工件識(shí)別正確，則進(jìn)行下一個(gè)工序測(cè)試。如果沒(méi)有工件放入，或工件放置位置錯(cuò)誤，則系統(tǒng)自動(dòng)提示工件識(shí)別錯(cuò)誤報(bào)警并停止測(cè)試。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
2）  掃描條碼識(shí)別。當(dāng)工件被識(shí)別后，掃描條碼器自動(dòng)打開(kāi)對(duì)測(cè)試工件進(jìn)行條碼掃描。如果掃描編碼與預(yù)設(shè)掃描客戶編碼一致，系統(tǒng)自動(dòng)判斷掃描條碼合格，關(guān)閉掃描條碼器，并進(jìn)行下一道工序測(cè)試。如果掃描編碼與預(yù)設(shè)掃描客戶編碼不一致，則系統(tǒng)自動(dòng)提示掃描條碼錯(cuò)誤報(bào)警并停止測(cè)試。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
3）  TSG電阻值測(cè)試。當(dāng)工件條碼掃描合格后，系統(tǒng)將根據(jù)型號(hào)選擇，確定是否進(jìn)行TSG電阻測(cè)試。如果TSG電阻測(cè)試被選中，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行TSG電阻測(cè)試。否則，系統(tǒng)將跳過(guò)本道測(cè)試工序，進(jìn)行下一道工序的測(cè)試。
 
在進(jìn)行TSG電阻測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)將控制電機(jī)測(cè)試絲桿帶動(dòng)被測(cè)工件的浮子進(jìn)行TSG電阻測(cè)試，并將整個(gè)測(cè)試過(guò)程以高度為橫坐標(biāo)，以測(cè)試阻值為縱坐標(biāo)的測(cè)試特性曲線記錄下來(lái)，同預(yù)先設(shè)置好的檢驗(yàn)范圍進(jìn)行對(duì)比。如圖9所示。
 

 
圖9 TSG測(cè)試曲線與檢驗(yàn)范圍窗
 
如果測(cè)試點(diǎn)測(cè)試結(jié)果均在檢驗(yàn)范圍內(nèi)，則判定TSG電阻測(cè)試合格，進(jìn)行下一道工序測(cè)試。如果其中一個(gè)或多個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)超過(guò)檢驗(yàn)范圍，則系統(tǒng)自動(dòng)提示TSG電阻測(cè)試錯(cuò)誤報(bào)警并停止測(cè)試。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
 
4）  啟動(dòng)電流測(cè)試。當(dāng)工件TSG電阻測(cè)試合格后（如果系統(tǒng)選擇進(jìn)行TSG電阻測(cè)試），系統(tǒng)將自動(dòng)開(kāi)啟測(cè)試電源，進(jìn)行工件啟動(dòng)電流測(cè)試，并求取啟動(dòng)電流的最大值與預(yù)先設(shè)置的允許最大啟動(dòng)電流進(jìn)行對(duì)比。如果測(cè)試結(jié)果小于預(yù)設(shè)值，則判定啟動(dòng)電流測(cè)試合格，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行下一工序測(cè)試，否則系統(tǒng)自動(dòng)提示啟動(dòng)電流錯(cuò)誤報(bào)警。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
 
5）  極性測(cè)試。當(dāng)啟動(dòng)電流測(cè)試合格后系統(tǒng)將打開(kāi)極性傳感器，在工件加電工作條件下進(jìn)行極性測(cè)試。如果工件工作正常，則極性測(cè)試合格，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行下一工序測(cè)試，否則系統(tǒng)自動(dòng)提示極性錯(cuò)誤報(bào)警。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
 
6）  DRV電阻測(cè)試。當(dāng)極性測(cè)試合格后，系統(tǒng)將根據(jù)型號(hào)選擇，確定是否進(jìn)行DRV電阻測(cè)試。如果DRV電阻測(cè)試被選中，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行DRV電阻測(cè)試。否則，系統(tǒng)將跳過(guò)本道測(cè)試工序，進(jìn)行下一道工序的測(cè)試。
 
在進(jìn)行DRV電阻測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)將控制DRV上推氣缸前進(jìn)至DRV電阻待測(cè)位置，并推動(dòng)DRV測(cè)試氣針接觸到DRV電阻測(cè)試位置。 然后自動(dòng)測(cè)試工件DRV電阻，并同預(yù)先設(shè)置好的檢測(cè)范圍進(jìn)行對(duì)比，如果測(cè)試結(jié)果在預(yù)設(shè)的檢測(cè)范圍以內(nèi)，則判定DRV電阻測(cè)試合格，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行下一工序測(cè)試，否則系統(tǒng)自動(dòng)提示DRV電阻測(cè)試錯(cuò)誤報(bào)警。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
 
7）  CO電阻測(cè)試。CO電阻的測(cè)試工藝與DRV電阻的測(cè)試工藝基本相似。即當(dāng)DRV電阻測(cè)試合格后，系統(tǒng)將根據(jù)型號(hào)選擇，確定是否進(jìn)行CO電阻測(cè)試。如果CO電阻測(cè)試被選中，系統(tǒng)將自動(dòng)進(jìn)行CO電阻測(cè)試，否則系統(tǒng)將結(jié)束測(cè)試。并提示操作人員工件所有測(cè)試參數(shù)合格，請(qǐng)取走工件，并開(kāi)始下一工件的參數(shù)測(cè)試。
 
在進(jìn)行CO電阻測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)將CO測(cè)試氣針接觸到CO電阻測(cè)試位置后，自動(dòng)測(cè)試工件CO電阻。在測(cè)試完成后，自動(dòng)同預(yù)先設(shè)置好的檢測(cè)范圍進(jìn)行對(duì)比。如果測(cè)試結(jié)果在預(yù)設(shè)的檢測(cè)范圍以內(nèi)，則CO電阻測(cè)試合格，并結(jié)束整個(gè)測(cè)試。否則系統(tǒng)自動(dòng)提示CO電阻測(cè)試錯(cuò)誤報(bào)警。需手動(dòng)復(fù)位，并重新開(kāi)始測(cè)試。
 
總結(jié)
 
本油泵支架測(cè)試臺(tái)是聯(lián)合汽車電子有限公司西安廠針對(duì)油泵支架專門開(kāi)發(fā)的參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用NI公司COMPACTRIO測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，目前已經(jīng)投入生產(chǎn)線運(yùn)行，測(cè)試結(jié)果穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)功能。  
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