【摘要】多工位變速箱車速傳感器終檢測(cè)試臺(tái)用于變速箱輪速傳感器終檢測(cè)試。系統(tǒng)采用16工位轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)大大提高測(cè)試效率，兼容三種型號(hào)被測(cè)產(chǎn)品，通過(guò)直接更換工裝完成產(chǎn)品間快速換型，并且具有產(chǎn)品類型擴(kuò)展功能，即滿足未來(lái)產(chǎn)品測(cè)試需要。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)直接兼容不同類型產(chǎn)品測(cè)試，PLC實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制及流程管理，LabVIEW中進(jìn)行測(cè)試分析及數(shù)據(jù)處理, 基于Profibus協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC與LabVIEW之間的通訊及信號(hào)反饋。系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，測(cè)試項(xiàng)全面，具備兼容和擴(kuò)展性。
1 背景
車速傳感器主要用于檢測(cè)變速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，并將該數(shù)據(jù)傳輸給控制器作為換擋控制的依據(jù)，進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，自動(dòng)變速器的變扭器鎖止，自動(dòng)變速器換檔及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的開閉等功能。
2 系統(tǒng)介紹
本系統(tǒng)專為汽車變速箱車速傳感器生產(chǎn)線終檢測(cè)試設(shè)計(jì)開發(fā)?？梢栽谑覝叵聦?duì)傳感器進(jìn)行各項(xiàng)功能、電氣指標(biāo)的自動(dòng)化測(cè)試，包括： L、C、R（靜態(tài)參數(shù)），高電壓（VH）、低電壓（VL）、高電流（IH）、低電流（IL）、高低電流比（IH/IL）、上升沿時(shí)間（Tr）、下降沿時(shí)間（Tf）、脈沖寬度（Pluse Width）、占空比（Duty）、單齒誤差（SD）、全齒誤差（TD）、齒數(shù)（Cog）等動(dòng)態(tài)性能參數(shù)，同時(shí)利用視覺(jué)檢測(cè)傳感器O型圈的顏色和有無(wú)，Bushing有無(wú)和針腳彎曲測(cè)試等，最后對(duì)合格件進(jìn)行激光打碼。
設(shè)備采用了模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化組件和元件，采用16工位轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)，包括機(jī)械部分，控制部分和測(cè)試部分，適合站立式操作。系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，測(cè)試精確高效，適用于各類生產(chǎn)流水線的終檢。整個(gè)過(guò)程除了人工上件之外基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程。同時(shí)兼容不同型號(hào)產(chǎn)品，包括不帶線纜產(chǎn)品和帶線纜產(chǎn)品，自動(dòng)識(shí)別產(chǎn)品類型，自動(dòng)控制氣缸位置，合格件自動(dòng)打碼，采用吸盤或抓取方式自動(dòng)卸件，并對(duì)應(yīng)放至合格件箱和廢件箱。并對(duì)測(cè)件性能進(jìn)行評(píng)判，依據(jù)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)的不同可測(cè)試不同類型的傳感器。
圖1 速度傳感器終檢臺(tái)
2.1 電氣設(shè)計(jì)
測(cè)試系統(tǒng)主要由運(yùn)動(dòng)控制模塊、數(shù)字I/O模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、機(jī)器視覺(jué)模塊等組成?？刂撇糠种饕?span>PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸、轉(zhuǎn)臺(tái)、報(bào)警系統(tǒng)的控制，以及監(jiān)視氣缸位置、操作按鈕、光電傳感器、急停開關(guān)等的狀態(tài)。數(shù)字I/O模塊的功能是數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)傳感器的采集。運(yùn)動(dòng)控制模塊主要是控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，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)。機(jī)器視覺(jué)模塊采用工業(yè)相機(jī)檢測(cè)產(chǎn)品有無(wú)、O型環(huán)有無(wú)及顏色，并且辨別法蘭型號(hào)，判斷產(chǎn)品針腳是否彎曲，以及產(chǎn)品放錯(cuò)辨識(shí)。
圖2 電氣設(shè)計(jì)
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用16工位轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)計(jì)，自動(dòng)化程度高，除上件需要人工完成，圖像識(shí)別、功能測(cè)試、合格件打碼以及卸件等過(guò)程均自動(dòng)完成，保證了測(cè)試節(jié)拍在6s以內(nèi)。各工位功能分別為:(1)產(chǎn)品上料；(2)產(chǎn)品上料(備)；(3)備用；(4)Bushing有無(wú)、O型圈顏色和工件有無(wú)檢測(cè)；(5)電容電阻檢測(cè)；(6) 備用；(7)功能Ⅰ測(cè)試；(8)備用；(9)功能Ⅱ測(cè)試；(10)備用；(11)產(chǎn)品連接器PIN腳檢測(cè)；(12)激光打標(biāo)；(13)備用；(14)測(cè)試良品/不良品自動(dòng)卸料；(15)備用；(16)備用。
采用獨(dú)立工裝設(shè)計(jì)完成產(chǎn)品快速換型，如圖3所示。測(cè)試不同類型的傳感器只需定制相應(yīng)的模塊，各個(gè)測(cè)試模塊上都安裝有氣缸、目標(biāo)輪、傳感器和電氣接口，系統(tǒng)可根據(jù)測(cè)試工裝的唯一標(biāo)志識(shí)別其類型，自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。
圖3 測(cè)試工裝
2.3 軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件基于PLC和NI LabVIEW，PLC實(shí)現(xiàn)氣缸動(dòng)作控制和轉(zhuǎn)臺(tái)的位置控制，NI LabVIEW用作測(cè)試分析及數(shù)據(jù)處理，基于Profibus協(xié)議實(shí)現(xiàn)PLC與LabVIEW之間通訊及信號(hào)反饋。在保證測(cè)試精度，節(jié)拍等基礎(chǔ)上系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。測(cè)試界面美觀、整齊，自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試系統(tǒng)具備錯(cuò)誤與異常處理能力。
測(cè)試界面如圖4所示，軟件的主界面主要包括三個(gè)部分：菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄。菜單主要包括系統(tǒng)、運(yùn)行、數(shù)據(jù)管理、其他模式和幫助，系統(tǒng)的子菜單包括登錄、注銷、用戶管理、參數(shù)配置和退出；運(yùn)行的子菜單包括自動(dòng)測(cè)試；數(shù)據(jù)管理子菜單包括出數(shù)據(jù)瀏覽和錯(cuò)誤日志；其他模式包括工程師模式；幫助的子菜單包括幫助文檔和關(guān)于。工具欄的按鈕從左至右依次為用戶登錄、注銷、用戶管理、參數(shù)配置、自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)瀏覽、錯(cuò)誤日志、幫助和退出。
圖4 測(cè)試界面
3 系統(tǒng)性能及指標(biāo)
4 小結(jié)
多工位變速箱車速傳感器終檢臺(tái)的開發(fā)過(guò)程中綜合了多項(xiàng)技術(shù)，包括精密機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)試軟件技術(shù)等，攻克了其中的技術(shù)難點(diǎn)，例如：通過(guò)提高機(jī)械精度、軟硬件監(jiān)控，確保車速傳感器在測(cè)試過(guò)程中的氣隙值穩(wěn)定；采用母臺(tái)和測(cè)試模塊相結(jié)合的方式，通過(guò)更換不同的測(cè)試模塊，測(cè)試母臺(tái)可用于多種汽車傳感器的測(cè)試，對(duì)用戶而言，不需要為每種傳感器都配置測(cè)試系統(tǒng)，取而代之定制價(jià)格相對(duì)低廉的模塊即可，為客戶節(jié)約大量成本；系統(tǒng)不僅可對(duì)傳感器的性能指標(biāo)進(jìn)行全面測(cè)試，同時(shí)可以檢測(cè)產(chǎn)品外觀及物理形態(tài)。
系統(tǒng)結(jié)合產(chǎn)線終檢測(cè)試的過(guò)往以驗(yàn)，充分考慮終檢測(cè)試中對(duì)測(cè)試效率、測(cè)試精度、人機(jī)安全、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理等的要求，并進(jìn)行合理優(yōu)化，保證系統(tǒng)測(cè)試滿足MSA和R&R的測(cè)試精度，GR&R<10%；一般測(cè)試、打標(biāo)的合計(jì)時(shí)間小于8s，適用于各類車用速度、位置傳感器的終檢測(cè)試。
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