基于Labview的汽車前排座椅電器功能檢測系統(tǒng)

東風(fēng)柳州汽車有限公司 蔣進(jìn)寧

0.前言

汽車前排座椅電氣系統(tǒng)主要由卡扣、安全氣囊(SAR)、重力感應(yīng)傳感器(SBR)、座椅調(diào)整電機(jī)構(gòu)成（根據(jù)不同車型可以配置有所不同），特別是安全氣囊，為駕駛員及乘車人員提供了安全保障，因此產(chǎn)品的質(zhì)量好壞決定了安全保障有效性。開發(fā)一套快速準(zhǔn)確的檢測系統(tǒng)對(duì)保證汽車前排座椅出廠質(zhì)量有著重大意義。LabVIEW是由美國國家儀器(NI)公司開發(fā)的圖形化編程開發(fā)平臺(tái)，主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示等測控技術(shù)領(lǐng)域。與傳統(tǒng)高級(jí)程序語言不同，Labview采用強(qiáng)大的圖形化語言( G 語言)編程, 面向電氣工程師而非專業(yè)程序員, 編程簡單快捷，人機(jī)界面直觀友好, 具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化分析和儀器控制能力等特點(diǎn)。本文基于 LabVIEW成功開發(fā)出了一套功能強(qiáng)大的汽車前排座椅電器功能檢測及質(zhì)量追朔系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量狀態(tài)分析與顯示、產(chǎn)品質(zhì)量追朔等功能。

1.硬件系統(tǒng)構(gòu)成及分析（如圖1、2所示）

圖1 系統(tǒng)原理架構(gòu)

圖2 現(xiàn)場設(shè)備圖

圖3 電阻測試儀外觀及參數(shù)

1.1 工控機(jī)及通訊方式

上位機(jī)采用研華工控機(jī)IPC-6 10L /AIMB-501G2I5-24004G 雙網(wǎng)口,同時(shí)將原裝機(jī)的硬盤更換就SSD 120G固態(tài)硬盤，提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。通過USB與電阻測試儀進(jìn)行通訊，RS232串口和掃描槍通訊、RS232轉(zhuǎn)485通訊接口和數(shù)字量輸入輸出、模擬量輸入模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器通過Modbus通訊協(xié)議進(jìn)行通訊。

1.2 掃描槍

本系統(tǒng)采用斑馬（ZEBRA）LS4278 無線掃描槍(RS232接口)。

1.3 伺服衍架系統(tǒng)

衍架伺服主要針對(duì)不同車型的座椅SBR重力感應(yīng)傳感器安裝位置不同定位，定位完成后，氣缸下降帶動(dòng)假臀（壓頭）向下對(duì)座椅施加壓力，然后此時(shí)就可以通過電阻測試儀進(jìn)行檢測SBR加載電阻值。伺服驅(qū)動(dòng)器和上位機(jī)采用RS485/Modbus進(jìn)行通訊控制動(dòng)作。

1.4 電阻測試系統(tǒng)（如圖3所示）

系統(tǒng)采用專業(yè)低壓電阻測試儀（同惠電子TH2516B）進(jìn)行檢測,主要是為了保證SAR測試安全性，SAR對(duì)測試儀器參數(shù)要求高，儀器檢測電阻時(shí)，輸出的電流不能大于20m A,若大于此值，測試過程中SAR有可能發(fā)生爆炸，通過參數(shù)表選擇TH2516B的2 0Ω電阻檔(SAR電阻為2.1±0.3Ω)，電流最大輸出為10m A,符合測試安全要求;同時(shí)測量精度為±0.04Ω,完全符合檢測精度要求;針對(duì)SBR空載電阻（電值范圍為750 Ω～1050Ω）、SBR加載電阻（電值范圍為125 Ω～325Ω）的檢測，采用2KΩ電阻檔進(jìn)行檢測。所有的電阻檢測共用1臺(tái)電阻測試儀，量程切換、讀取讀測量值均通過遠(yuǎn)程控制SCPI指令進(jìn)行操作,方便快捷，檢測通道采用鍍金繼電器進(jìn)行切換，線纜電阻值用在軟件設(shè)計(jì)上進(jìn)行補(bǔ)償。

1.5 電流測試系統(tǒng)

系統(tǒng)采用直流電流變送器對(duì)座椅滑軌、高調(diào)、調(diào)角器電機(jī)進(jìn)行電流檢測,定制的直流變送器采用RS485/Modbus通訊協(xié)議和上位機(jī)進(jìn)行通訊，檢測通道采用鍍金繼電器進(jìn)行切換,通過IO模塊進(jìn)行輸出切換繼電器。上位機(jī)可以直接讀取變送器測量值，非常方便。

1.6 假臀（壓頭）設(shè)計(jì)

假臀（壓頭）為一個(gè)直徑為120mm，高度h≥40mm,ABS工程塑料制成的圓柱體。所有尺寸的公差為±2毫米。壓頭由氣缸帶動(dòng)，對(duì)座椅進(jìn)行施加壓力，模擬人體坐姿。

2.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

2.1.1 自動(dòng)化測試流程

本系統(tǒng)通過掃描槍掃描座椅條形碼，解析條形碼數(shù)據(jù)，讀取EXCEL對(duì)應(yīng)型號(hào)座椅檢測項(xiàng)目、伺服衍架坐標(biāo)等數(shù)據(jù)后，伺服傳動(dòng)機(jī)械定位到對(duì)應(yīng)的位置，系統(tǒng)處于等待檢測狀態(tài)，生產(chǎn)線工位操作人員將座椅安全帶卡扣插入插座中（此時(shí)電阻由無窮大變成10Ω以下），系統(tǒng)開始進(jìn)行其它項(xiàng)目檢測(根據(jù)座椅檢測參數(shù)配置表進(jìn)行項(xiàng)目檢測)，直到檢測完成所有項(xiàng)目，若所有檢測項(xiàng)目全部合格，將數(shù)據(jù)保存到本地SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)圖如圖4、5所示。

圖4 檢測流程

圖5 參數(shù)配置表

2.1.2 伺服控制

上位機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器采用Modbus通訊協(xié)議進(jìn)行控制，采用事件狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。其中Modbus通訊采用Labview DSC模塊提供的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行處理（本系統(tǒng)Modbus通訊采用以下結(jié)構(gòu)方式），如下圖所示，主要包括：新建串口（設(shè)定波特率、串口號(hào)、RTU通訊模式、ID號(hào)），設(shè)定讀寫延時(shí)時(shí)間，讀/寫寄存器值，關(guān)閉串口這幾大步驟。伺服動(dòng)作指令參數(shù)據(jù)需根據(jù)伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)說明書要求進(jìn)行處理。其中伺服選型要注意通訊接口必須是光電隔離型的，否則容易數(shù)據(jù)交互過程中出現(xiàn)通訊中斷，如圖6所示。

圖6 Modbus通訊示例

2.1.3 電阻測試儀控制

電阻測試儀和上位機(jī)采用的是SCPI通訊協(xié)議通過USB通訊，方便快捷。如圖7所示，采用狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)(FETCh 子系統(tǒng)命令集用于獲取儀器的最后一次的測量結(jié)果以及獲取模式的設(shè)定。查詢語法是：FETCh[:IMP]?)其它指令參照測試儀說明書。

圖7 電阻測試儀狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)

圖8 數(shù)據(jù)庫操作

2.1.4 數(shù)據(jù)保存

本系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫作為產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)的保存。檢測完成后，將檢測數(shù)據(jù)組成簇，然后通過Labview Database內(nèi)控件進(jìn)行數(shù)據(jù)的保存和更新，因?yàn)長abview在數(shù)據(jù)庫操作方面功能不足，筆者考慮到不同車型所檢測的數(shù)據(jù)不同，采用先用Insert插入固定檢測項(xiàng)（如卡扣）及其它字符類型數(shù)據(jù)（如設(shè)備號(hào)、操作者、條形碼、測試時(shí)間等），然后對(duì)數(shù)值的檢測項(xiàng)（如電阻值、電機(jī)電流）進(jìn)行對(duì)應(yīng)項(xiàng)進(jìn)行Udata更新操作，未檢測項(xiàng)就可以顯示為空（NULL）。若只采用Insert數(shù)據(jù)插入方式進(jìn)行記錄數(shù)據(jù)，則未檢項(xiàng)目的值在數(shù)據(jù)庫中的值為0，那么容易誤解為該項(xiàng)是檢測項(xiàng)，如圖8所示。

圖9 監(jiān)控界面

圖10 操作界面

2.2 界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)成3個(gè)界面，界面友好，便于操作，包括監(jiān)控界面（用于正常測試所顯示的畫面）、操作界面（用于手動(dòng)控制伺服、氣缸動(dòng)作、IO狀態(tài)監(jiān)控）、數(shù)據(jù)庫界面（用于查詢、導(dǎo)出EXCEL等操作）。如圖9、10、11所示：

圖11 數(shù)據(jù)庫界面

3.結(jié)束語

利用計(jì)算機(jī)和專業(yè)測試儀器在 Labview環(huán)境下方便地構(gòu)建的自動(dòng)化的測試平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了測量的自動(dòng)化和產(chǎn)品質(zhì)量追朔，該測試平臺(tái)改變了以往煩瑣的手動(dòng)測量過程,既節(jié)省了測試測量時(shí)間，又提高了測量的精度，同時(shí)產(chǎn)品具有可追朔性，使得整個(gè)測試過程變得方便快捷，保證產(chǎn)品的出廠品質(zhì)。

[1]陳樹學(xué).LabVIEW寶典(第2版)[M].電子工業(yè)出版社,2017,09.

[2]陳樹學(xué).LabVIEW實(shí)用工具詳解[M].電子工業(yè)出版社,2014,09.