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CompactRIO測試技術(shù)在油泵功能測試線中的應(yīng)用

2018-03-17 10:37:49·  
　
本文采用美國國家儀器公司（以下簡稱NI公司）近年來最新推出的COMPACTRIO測試技術(shù)進行開發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。
"XLM2線功能測試臺主要承擔對油泵支架總成各項性能的檢測。主要針對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)進行測試。本文采用美國國家儀器公司（以下簡稱NI公司）近年來最新推出的COMPACTRIO測試技術(shù)進行開發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。"
- Huabin Dai, United Automotive Electronic Systems Co.,Ltd. 
挑戰(zhàn):
油泵功能測試需要對油泵支架的各項性能進行測試，要求測試系統(tǒng)具備良好的可靠性與時實性。測試的過程不僅包括多種儀器的控制還包括數(shù)據(jù)采集及運動控制的內(nèi)容。因此，需要建立一套可進行多功能測試開發(fā)的系統(tǒng)，并且系統(tǒng)必須具備良好的可靠性與時實性。
 
解決方案:
針對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)進行測試，采用美國國家儀器公司近年來最新推出的COMPACTRIO測試技術(shù)進行開發(fā)。
 
參閱完整案例分析
作者:
Huabin Dai - United Automotive Electronic Systems Co.,Ltd.
XLM2線功能測試臺主要承擔對油泵支架總成各項性能的檢測。主要針對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)進行測試。本文采用美國國家儀器公司（以下簡稱NI公司）近年來最新推出的COMPACTRIO測試技術(shù)進行開發(fā)，具備良好的靈活性與可靠性。
 
測試系統(tǒng)功能及硬件構(gòu)架
 
油泵支架功能測試臺如圖1所示。
 
IMG_0177
 
圖1 油泵支架功能測試臺
 
測試臺的測試功能可以分為3個基本部分：
 
1） 設(shè)備儀器控制
包括TSG電阻測試驅(qū)動伺服電機控制、掃碼儀控制以及極性探測器的控制。
其中TSG電阻測試要求控制測試電機處在恒速條件下，整個過程分為三個階段，如圖2所示。
 

 
圖2 TSG阻值測試過程
 
2） 模擬信號采集
包括對TSG電阻、CO電阻以及DRV值的測量。
 
3） I/O控制
包括對負壓吸緊氣缸、CO探針氣缸、DRV上推氣缸，DRV探針氣缸以及多個繼電器進行信號輸出控制，同時對工件識別光電開關(guān)、高度上下限接近開關(guān)，零位接近開關(guān)、安全繼電器以及雙手控制器進行輸入信號捕捉。
 
測試系統(tǒng)的構(gòu)架：
 
由于本系統(tǒng)功能測試類型較多，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)過多次比較與選型，本測試系統(tǒng)采用NI公司最新推出的COMPACTRIO測試技術(shù)，基于低層FPGA編程的NI cRIO-9074進行系統(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 信號類型 測試范圍 測試精度 使用cRIO  模塊
伺服脈沖驅(qū)動 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測試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號 0-5V 0.01V 9205
DRV測試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號 0-5V 0.01V
CO測試電阻電壓 16位模擬I/O 電壓信號 0-5V 0.01V
極性傳感器 1位數(shù)字I/O 開關(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 開關(guān)量輸出 -- --- 9425

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

 
圖6 系統(tǒng)測試功能
 
1）自動測試功能。系統(tǒng)具備自動測試功能，其詳細測試工藝如4所述。
2）手動測試功能。如圖7所示。系統(tǒng)具備對測試運動控制部件進行手動控制功能，可進行所有運動控制的手動調(diào)整，方便系統(tǒng)調(diào)試。
 
2
 
圖7 手動功能測試界面
 
3）校驗功能。由于本測試系統(tǒng)長期運行于生產(chǎn)線，測試的穩(wěn)定性與準確性非常重要。本測試系統(tǒng)軟件設(shè)計了光電開關(guān)校驗，高度校驗，TSG阻值校驗，DRV阻值校驗，CO阻值校驗，啟動電流校驗，極性校驗。通過相應(yīng)操作界面定期對系統(tǒng)進行校驗，可保證系統(tǒng)長期測試的可靠性。
4）測試工件參數(shù)選型。本系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置各種生產(chǎn)線測試工件類型，通過測試工件選型，測試參數(shù)將自動加載入測試界面。
5） 測試數(shù)據(jù)記錄。在工件測試結(jié)束后，測試過程中的數(shù)據(jù)將自動記錄并保存。
 
系統(tǒng)自動測試工藝過程
 
系統(tǒng)自動測試工藝過程如圖8所示。
 

 
圖8 系統(tǒng)自動測試工藝
 
1）  工件識別。當工件被正常裝入測試夾具后，系統(tǒng)將對工件進行自動識別并判斷是否合格，如果工件識別正確，則進行下一個工序測試。如果沒有工件放入，或工件放置位置錯誤，則系統(tǒng)自動提示工件識別錯誤報警并停止測試。需手動復(fù)位，并重新開始測試。
2）  掃描條碼識別。當工件被識別后，掃描條碼器自動打開對測試工件進行條碼掃描。如果掃描編碼與預(yù)設(shè)掃描客戶編碼一致，系統(tǒng)自動判斷掃描條碼合格，關(guān)閉掃描條碼器，并進行下一道工序測試。如果掃描編碼與預(yù)設(shè)掃描客戶編碼不一致，則系統(tǒng)自動提示掃描條碼錯誤報警并停止測試。需手動復(fù)位，并重新開始測試。
3）  TSG電阻值測試。當工件條碼掃描合格后，系統(tǒng)將根據(jù)型號選擇，確定是否進行TSG電阻測試。如果TSG電阻測試被選中，系統(tǒng)將自動進行TSG電阻測試。否則，系統(tǒng)將跳過本道測試工序，進行下一道工序的測試。
 
在進行TSG電阻測試過程中，系統(tǒng)將控制電機測試絲桿帶動被測工件的浮子進行TSG電阻測試，并將整個測試過程以高度為橫坐標，以測試阻值為縱坐標的測試特性曲線記錄下來，同預(yù)先設(shè)置好的檢驗范圍進行對比。如圖9所示。
 

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