基于Labview & PXI的發(fā)動機管理模塊測試
介紹:發(fā)動機管理模塊作為汽車傳動力控制的核心部件,其生產(chǎn)質(zhì)量檢測是保證整個產(chǎn)品生產(chǎn)過程完整的重要步驟。為了模擬發(fā)動機特定的實際工作狀況,需要在同一系統(tǒng)實現(xiàn)多輸入輸出信號的集成控制和采集。為此,我們使用NI公司的基于PXI總線及其部件的硬件平臺,配以虛擬儀器技術(shù)LabVIEW開發(fā)的軟件控制系統(tǒng),設(shè)計了一套高度集成,穩(wěn)定可靠的自動化測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)由PXI測試儀,配線板,信號調(diào)理及通訊板,電源,負載箱,測試夾具組成。測試時操作員將模塊放入夾具后,掃描條碼后開始自動測試。根據(jù)不同的車型編寫配置文件,完成對康佳AE06 ECM模塊生產(chǎn)質(zhì)量的全面判定以及生成可追溯性數(shù)據(jù)庫記錄。該測試系統(tǒng)解決了ECM模塊在生產(chǎn)線上全自動快速測試的難題,突破了手動測試的局限以及人工判定的不可靠性。
正文:
一、系統(tǒng)硬件
此臺測試儀為生產(chǎn)線設(shè)計使用,分別在不同的工位配合不同的夾具使用。NI公司的虛擬儀器技術(shù)使用成熟的計算機技術(shù)和模塊化的高性能硬件為我們系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了強有力的支持。同時,NI公司豐富的產(chǎn)品線,也讓我們在選型,確定方案時變得游刃有余。測試系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示:
圖1 測試原理示意圖
1.總體架構(gòu)
由于業(yè)界主導(dǎo)的PXI架構(gòu)采用PC技術(shù),保持了PCI總線的優(yōu)點。同時,NI公司的PXI平臺堅固耐用。因此,在本系統(tǒng)中,選用了基于PXI總線結(jié)構(gòu)的虛擬儀器系統(tǒng),其中PXI系統(tǒng)由嵌入式PXI控制器PXI8196和PXI機箱組成,承擔(dān)著控制中心的重要作用。
2.模擬量輸入部分
使用M系列NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的一個模擬輸出通道模擬個8個車載傳感器(此模塊為KONKA AE06 0III系統(tǒng))狀態(tài),對 ECM 模塊 A/D 部分的懸空,對地短路,高電平,中電平進行測試。將模擬輸出值與ECM通過K-LINE通訊值比較,如誤差在標(biāo)定的許可范圍內(nèi),則判定此部分電路質(zhì)量合格。測試結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫,以文字方式顯示在屏幕上,方便操作工識別。同時在后臺顯示測量數(shù)據(jù)方便現(xiàn)場工程師調(diào)閱。
3.開關(guān)量輸入部分
使用NI PXI-6528工業(yè)數(shù)字I/O板卡模擬0/12V開關(guān)信號,用輸入值與ECM通訊后的讀取值判定模塊硬件功能是否符號質(zhì)量要求。PXI-6528的各通道間隔離特性,完全可以承受高頻干擾和尖峰高電壓的沖擊,避免了因設(shè)備或人為誤動作造成不必要的損失。
4.頻率輸入部分
使用M系列NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的另一個模擬輸出通道模擬不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機曲軸(60-2齒)轉(zhuǎn)速信號,測量ECM模塊轉(zhuǎn)速調(diào)理電路是否正常工作。
5.開關(guān)量輸出部分
為確保該部分驅(qū)動IC具有足夠的驅(qū)動能力,使用NI PXI-6251板卡的8個AI通道測量驅(qū)動IC內(nèi)MOSFET箝位與導(dǎo)通電壓。
6.PWM量輸出部分
此部分的8個輸出量為模塊重要輸出信號,方便驅(qū)動發(fā)動點火,噴油,怠速空氣調(diào)整馬達。 對于怠速馬達IAC,使用負載箱的步進馬達,測量線圈驅(qū)動電流是否達到要求。對于點火和噴油共六個感性負載,噴油器flyback 電壓達70V左右,點火線圈flyback尖峰值電壓高達380V,我們使用調(diào)理電路衰減后用NI PXI-6251的模擬輸入通道進行采集測量。
7.通訊部分
我們設(shè)計RS232與K Line兩種方式與ECM測試模塊進行通訊,在生產(chǎn)測試的時候可以通過一個硬件切換開關(guān)任選一種切換方式。通過正常的問答式通訊判斷此部分電路是否合格。
測試儀器設(shè)計完成后外觀如圖2所示
圖2 使用虛擬儀器技術(shù)的測試系統(tǒng)實物圖
二、軟件設(shè)計:
LabVIEW是NI公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺,具有功能強大的函數(shù)??鞄?,大大減少了測試所需的硬件設(shè)備,軟件開發(fā)的周期,特別適用于測試和控制系統(tǒng)的開發(fā),結(jié)合相應(yīng)的硬件功能模塊,能夠方便的進行采集和分析相關(guān)測試數(shù)據(jù),并能實時顯示、記錄、回放、打印最終的測試結(jié)果。本系統(tǒng)使用的是LabVIEW 7.1開發(fā)環(huán)境,軟件主要設(shè)計思想為建立良好直觀地交互式人機界面,使整個測試的操作工作變的簡單、易行,減少錯誤操作率。為了使操作員和現(xiàn)場工程師都可以方便快速判定目前的測試狀況,把整個交互界面分為文字界面與數(shù)字界面。
操作工或工程師輸入相應(yīng)的ID和密碼認證后,將所測試的產(chǎn)品放置在夾具上,界面上相應(yīng)的限位指示燈電點亮。然后配置相應(yīng)的XML格式的Config文件之后,掃描產(chǎn)品條形碼,即開始測試。
開始測試時系統(tǒng)先檢查ECM模塊是否在夾具上放置到位,如未放置好將無法進行下一步測試,系統(tǒng)產(chǎn)生提示。隨后軟件開始工廠測試模式步驟。
ECM模塊各個部分的測試結(jié)果顯示在主操作界面上,以向下滾動方式出現(xiàn)在文字檔內(nèi),提示目前的測試進度。同時測試燈會以2Hz的頻率開始閃爍提示目前正在進行測試。
單個循環(huán)測試速度可以在20S內(nèi)完成。整個測試設(shè)計為順序步驟測試,但是為使整個模塊功能測試全部完成,前一步測試結(jié)果只存入數(shù)據(jù)庫,軟件繼續(xù)進行下一步測試,測試完成后所有模塊測試數(shù)據(jù)顯示在測試結(jié)果界面,同時將測試數(shù)據(jù)與最終質(zhì)量判定結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。
圖4 軟件主界面
圖5 測試數(shù)據(jù)顯示界面
存檔數(shù)據(jù)庫設(shè)計項目包括:測試時間,測試人,S/N碼,單項測試數(shù)據(jù),測試結(jié)果等,每個產(chǎn)品的測試記錄生成一行記錄,同列數(shù)據(jù)記錄可以用來分析此批產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性,以及方便質(zhì)量控制工程師做出進一步的零部件質(zhì)量管控。
測試完成后,使所測試的產(chǎn)品退出工廠測試模式,在FQC工位的測試儀器將清除模塊故障碼。軟件斷開點火鑰匙,停止發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號,控制繼電器切斷ECM模塊電源供應(yīng),這樣就完成一個發(fā)動機管理系統(tǒng)模塊在汽車上的停機步驟。
通過系統(tǒng)上千次的驗證測試與測試工程師手動測試結(jié)果相比較之后,證明此測試系統(tǒng)確實可以完全代替測試工程師進行可靠的質(zhì)量判定。
三、結(jié)論
本文討論了基于National Instruments公司虛擬儀器技術(shù)的汽車發(fā)動機管理模塊測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)是我們?yōu)閲鴥?nèi)第一款完全自主研發(fā)設(shè)計的發(fā)動機管理系統(tǒng)而設(shè)計開發(fā)的。整個測試系統(tǒng)的質(zhì)量缺陷誤報率以及漏報率是很低的,尤其是本測試系統(tǒng)存在著大量線束并伴有高壓電磁干擾的情況下,能達到極其穩(wěn)定,可靠的測試效果,是令我們非常滿意的。
得益于NI公司先進的基于PXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)以及功能強大的硬件及其硬件驅(qū)動庫,配以LabVIEW圖形化編程平臺所提供的簡便的編程環(huán)境,強大的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理能力,使得整個測試系統(tǒng)從系統(tǒng)硬件設(shè)計調(diào)試,到軟件設(shè)計調(diào)試,驗收的開發(fā)周期大大縮短,僅一個半月的時間,我們就順利的完成了任務(wù)。這大大提高了我們系統(tǒng)測試的效率,為生產(chǎn)線產(chǎn)能的大幅提升做出了重大的貢獻。值得稱道的是,在開發(fā)過程中, NI公司的技術(shù)支持工程師也給予了我們很多的指導(dǎo),這幫助我們更快更好地完成了測試項目,在此,表示感謝!
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