基于柔性測試技術(shù)的汽車傳感器測試系統(tǒng)設(shè)計

2013-06-14 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

傳感器測試需求分析
目前,汽車上所使用的控制系統(tǒng)從功能上可分為傳感器單元、控制單元和執(zhí)行單元3部分。其中,傳感器單元是汽車智能化的標志,具有獨特而重要的地位,其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到能否實現(xiàn)對汽車其他部位的有效監(jiān)測和控制,從而影響汽車的整體性能。因此,傳感器生產(chǎn)廠商或整車生產(chǎn)廠商在傳感器出廠或安裝到整車前,需要一種手段來對傳感器進行評價和驗證。

基于柔性測試技術(shù)的汽車傳感器測試系統(tǒng)設(shè)計+學(xué)習(xí)資料圖片1

汽車傳感器測試具有自身的特點,主要包括:

(1)被測對象的多樣性及快速變化性。
汽車上常用的傳感器類型包括輪速傳感器、曲軸/凸輪軸位置傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、爆震傳感器等。針對層出不窮的車型,每個功能相同的傳感器在外形上又有著各種各樣的差異,再加上測量指標、生產(chǎn)環(huán)境等要求越來越苛刻,使得傳統(tǒng)單一的測試工作臺無法兼顧如此多樣的傳感器生產(chǎn)。

(2)測試內(nèi)容的近似性。
在實際生產(chǎn)中,不同傳感器的測試內(nèi)容又有著一定的近似性。因為從測試原理上講,汽車傳感器主要分為主動式/被動式、溫度、壓力等類型。也就是說,對于不同的傳感器,只要測試原理是一樣的,那就意味著它們的測試儀器等設(shè)備也是一樣的。

(3)高效、靈活的測試設(shè)備。
汽車傳感器生產(chǎn)線都要求采用經(jīng)濟、高效、自動、靈活的測試設(shè)備,而且要具備高自動化、高效率、高產(chǎn)能、高可靠性的特點。傳感器生產(chǎn)廠家希望一次性投入以后,測試設(shè)備本身還能不斷地進行擴充,有效地支持最新產(chǎn)品和更高的性能指標要求,從而保證設(shè)備資本投入的有效性。
(4)其他要求。
為了保證生產(chǎn)質(zhì)量,設(shè)備需要具備一定的生產(chǎn)過程統(tǒng)計能力,并有助于減少由于人為因素造成的生產(chǎn)質(zhì)量降低的問題。
集成化、智能化是汽車傳感器的發(fā)展趨勢。如果只進行終檢測試,發(fā)現(xiàn)問題為時已晚,所以往往測試會和生產(chǎn)過程交互進行。這樣,一方面要求測試設(shè)備與生產(chǎn)線上其他設(shè)備良好銜接,另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備間的信息和數(shù)據(jù)共享。
輪速/位置傳感器測試系統(tǒng)
綜上所述,汽車傳感器生產(chǎn)測試需要的不再是幾臺簡單的測試儀器,而是一套機電軟結(jié)合的、自動化的、便于擴展的、對外開放的測試設(shè)備。這些正是柔性測試技術(shù)所倡導(dǎo)的,實踐證明采用柔性技術(shù)設(shè)計的汽車傳感器測試系統(tǒng)符合傳感器終檢測試的要求。

柔性測試技術(shù)
實際上,隨著科學(xué)技術(shù)的進步,不單是汽車傳感器,其他各種電子裝置也日益智能化、復(fù)雜化,以滿足消費者舒適性、易用性的要求。在此情況下,泛華測控在總結(jié)過去經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,針對電子產(chǎn)品的生產(chǎn)測試,提出一系列解決方案,稱為柔性測試技術(shù)。
柔性測試技術(shù)是以相關(guān)技術(shù)為依托,滿足測試測量需求的技術(shù)?，F(xiàn)代測試技術(shù)以虛擬儀器技術(shù)、測試測量技術(shù)、機電一體化技術(shù)、軟件技術(shù)以及通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心,具有如下特性:
(1)適應(yīng)性:滿足多種測試環(huán)境要求,提供多種測試性能,融合多種信號測試能力;
(2)靈活性:根據(jù)客戶需求變換測試系統(tǒng)的功能及性能,應(yīng)用多種技術(shù)滿足測試要求;
(3)可擴展性:跟隨相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,保證應(yīng)用系統(tǒng)的先進性,實現(xiàn)測試能力的不斷進步。
汽車傳感器測試系統(tǒng)正是基于柔性測試技術(shù)構(gòu)建的,在多年的實際產(chǎn)品開發(fā)過程中,柔性測試技術(shù)的優(yōu)勢得到了集中的體現(xiàn)。
柔性技術(shù)助力傳感器測試系統(tǒng)設(shè)計
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)、接口標準化與部件模塊化、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接口對外部動作進行控制,需要運動控制卡對轉(zhuǎn)速進行精確控制,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總線進行數(shù)據(jù)傳輸。
(1)控制器通過顯示器、鼠標、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)標準,基本上按照使用者的要求定制,譬如目標輪及其轉(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,如目標輪及馬達、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)接口標準化,以滿足后續(xù)的擴展需求。當測試不同傳感器時,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)一的標準要求,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傳感器即進氣歧管壓力-溫度傳感器,可以輔助調(diào)整噴油量進而控制空燃比,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準化的設(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。
結(jié)束語
柔性測試技術(shù)是多種技術(shù)的集大成者,偏重于滿足不同的生產(chǎn)應(yīng)用的需求?；谌嵝詼y試技術(shù)的汽車傳感器測試系統(tǒng)集中體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)模塊化、電氣接口標準化及軟件組件化的設(shè)計思想,并把機電一體化技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)、軟件技術(shù)等多種技術(shù)有機融合,使測試技術(shù)的靈活性、適應(yīng)性、可擴展性三大優(yōu)點得到充分體現(xiàn)。

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