柔性技術助力傳感器測試系統設計
2020-06-12
借助柔性測試技術，泛華測控開發了輪速、位置、爆震、壓力、溫度等傳感器測試系統。這些測試系統集中體現了虛擬儀器技術、接口標準化與部件模塊化、機電一體化、網絡技術等多方面的技術。以下是3個汽車傳感器測試系統的實例介紹。
實例1：輪速與位置傳感器測試系統
汽車輪速與位置傳感器的動/靜態參數測量是該測試系統的核心內容，系統需要有較高的測試精度和重復精度，對某些測試參數需要根據實際情況自定義測試算法。虛擬儀器是以計算機技術為核心的測試測量系統，能夠滿足上述系統的軟/硬件要求，所以選用虛擬儀器作為開發的技術手段。此外，系統需要提供I/O接口對外部動作進行控制，需要運動控制卡對轉速進行精確控制，是一套機電軟結合的柔性系統。
在系統原理中，傳感器測試系統的核心是PXI系統，主要由控制器、萬用表模塊、示波器模塊、數字I/O模塊、運動控制模塊、矩陣開關模塊等組成。PXI系統內部通過PXI總線進行數據傳輸。
(1)控制器通過顯示器、鼠標、鍵盤實現人機交互。
(2)萬用表模塊和示波器模塊通過矩陣開關的切換，實現對被測傳感器的電阻、電流、電感、電容測試。
(3)數字I/O模塊的功能是對氣缸、報警系統及指示燈的控制，監視測試啟動開關、光電傳感器等的狀態。
(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定的參數運轉，激勵被測傳感器產生信號。
(5)矩陣開關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一的行業標準，基本上按照使用者的要求定制，譬如目標輪及其轉速、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計思想，即將系統中相同的部分，如測試儀器、測試軟件、氣動控制系統、主電路系統作為公用資源(主機);對于系統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，并實現接口標準化，以滿足后續的擴展需求。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可以對測試內容進行增刪和編輯。因此設計中自定義了腳本文件(包含各種端口分配信息、測試內容和測試步驟等)，軟件按此腳本文件執行操作。針對不同傳感器的測試，提供對應的腳本文件，便可解決軟件的復用問題。
此外，系統設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，軟件將會自動根據模塊上的專用電路對應插入的模塊，并自動調出對應的測試參數，使得更換模塊更方便快捷。
實例2：爆震傳感器測試系統
爆震傳感器測試系統，主要由操作臺和控制柜組成。
在測試系統原理中，振動測試采用相對法，實現對汽車爆震傳感器3000~40000Hz頻帶范圍內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。測試系統采用PXI構架，通過PXI模塊化儀器或GPIB儀器實現控制及信號采集。
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時，程序會自動調用與接口適配器對應的測試參數，防止誤操作。
實例3：T-MAP傳感器測試系統
T-MAP傳感器即進氣歧管壓力-溫度傳感器，可以輔助調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的要求。所以系統設計了3工位并行測試方式，分時占用測試硬件和氣壓系統資源，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計，在產品無法兼容的情況下，增加相應的測試模塊即可。
此外，該系統作為終檢設備，需要和其他生產設備分享數據。一方面，在測試前需要從前面測試設備中得到該系統測試所需要的必要參數;另一方面，需要把測試數據放置到服務器上，供其他系統使用。結構和電氣上加入了自動傳送帶和I/O信號，實現與前面工位及后續的打碼設備間工件的自動傳遞。所以，此設備已經和生產線上的其他設備有機地融合在一起，形成了一套生產、測試線。
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