借助​NI LabVIEW​和​NI Motion,​实现​汽车​座椅​零​部件​的​自动​化​功能​测试

"我们​充分利用​LabVIEW​内​置​的​并行​机制​开发​了​一个​功能​强大​的​应用,​该​应用​仅​需​占用​少量​的​CPU​资源,​因而​可​为​操作​系统​留​出​充足​的​资源。 "

- Amit Bhalla, Sci-​Mech Technical Services Inc.

挑战:

开发​坚固​的​负载​控制​和​位移​控制​系统 - 与​伺服​电机、​测​压​元件、​编码​器​连接​同时​连接​到​Windows​操作​系统​平台​数据​库、​打印​机、​网络、​远程​软件​访问、​条形​码​打印​机、​条形​码​阅读​器 – 进行​汽车​座​架在​线​生产​测试。

解决​方案:

NI LabVIEW​软件、​NI​运动​产品​和​PXI​技术​相​结合,​为​生产​线​测试​提供​了​一个​高​性​价​比​解决​方案,​生产​线​测试​通过​条形​码​来​识别​不同​的​产品​并​测试​产品​是否​符合​相应​参数​要求。

作者:

Amit Bhalla - Sci-​Mech Technical Services Inc.
​Patrick Allen - Sci-​Mech Technical Services
​John Purse - Sci-​Mech Technical Services

 

我们​的​客户​专​为​领先​的​汽车​制造​商​生产​汽车​座椅​组​件。 其​零件​必须​符合​最高​的​质量​标准,​装​运​前​必须​100%​进行​功能​测试。 在​本​案例​中,​我们​精确​测量​并​记录​每​个​汽车​座椅​零件​的​位移​参数。

 

 

我们​的​客户​需要​的是​一个​实​时​且​性​价​比高​的​汽车​座椅​产品​生产​线​测试​解决​方案。 测试​设备​需要​通过​条形​码​识别​不同​的​产品​并​测试​产品​是否​符合​相应​参数​要求。

 

该​项目​要求​测试​设备​有​以下​特性:​灵活 - 能够​测试​多种​产品​类型;​快速 - 满足​预​设​的​周期​时间;​全面 - 能够​测试​各种​变量​和​属性​数据;​直观 - 让​缺乏​经验​的​操作​者​也​可​轻松​使用。

 

我们​Sci-​Mech Technical Services Inc.​的​研究​人员​选择​的是 LabVIEW 和 NI​运动​产品 ,​并​结合​用于​控制​和​数据​采集​的​台式​PC​和​远程​PXI​机​架。

 

由于​我们​需要​对​大量​的​零件​进行​测试,​因此​我们​开发​了​一个​自动​弹出​系统,​可​自动​将​已​测试​的​产品​从​工​装​中​移除。 这​一​改进​的​简化​工作​流程​使​操作​员​可以​在​前​一个​已​测试​座​架​准备​进行​包装​时​装载​和​开始​测试​新座​架。 该​设计​减少​了​不必要​的​操作​步骤,​从而​极大​地​缩短​了​周期​时间。

 

 

测试​系统​设计

由于​该​项目​需要​较​多​的​数字​通道,​仅​一台​台式​PC​并​无法​支持​所需​数量​的​PCI​板​卡。 我们​选择​了 NI PXI​远程​机箱 来​执行​各种​数据​采集​并与​基于​PC​的​控制器​通信。 我们​还​使用​两​个 NI PXI-6511 低成本​的​工业​数字​输入​模​块,​这些​模​块​可​提供​128​路​组​隔离​的​24 V​输入​通道。 通过​组​隔离,​我们​可以​直接​连接​传感器,​这样​就​节省​了​组​装​的​时间,​减少​了​电路​的​复杂​度,​进而​降低​了​成本。 此外,​我们​还​采用​两​个 NI PXI-6512 低成本​工业​数字​输入​模​块​来​实现​128​路​组​隔离​的​数字​输入,​这​也就​意味​着​我们​可以​通过​模​块​的​断​路​器​盒​将​信号​直接​连接​到​设备,​而无​需​再​通过​光学​隔离​器。 如此​多​的​通道​不仅​可​节省​设置​时间,​也​可​节省​面板​空间。

 

我们​还​使用​一个​采样​率​为​250 kS/​s​和​分辨​率​为​16​位​的 NI PXI-6220 模拟​输入​模​块。​该​模​块​非常​适合​我们,​因为​客户​的​技术​规范​要求​我们​进行​非常​精确​的​负载​测量。 我们​还​使用​一个 NI PXI-6602 计数​器/​计​时​器​模​块​来​捕捉​位置​编码​器​的​数据,​该​产品​提供​了​8​路​通道,​每​通道​具有​32​位​的​分辨​率。 对于​系统​中​四​个​伺服​电机​的​控制,​我们​则​采用​了 NI 7340 四​轴​运动​控制器。 NI Measurement & Automation (MAX)​配置​工具​可与​驱动​完全​集成,​为​我们​提供​了​一个​进行​设置​和​故障​解决​的​直观​图形​化​用户​界面。

 

最后,​我们​使用​一个​MXI-​Express​链​路,​即 NI PCIe-8361来​将​PXI​机​架​连接​至​PC。 NI PCIe-8361​具有​110 MB/​s​的​持续​吞吐​能力,​并​提供​了​一个​透明​链​路,​使​所有​PXI​模​块​看起来​就像​PC​内​置​的​PCI​板​卡。 MAX​服务​简化​了​设置​流程。 我们​的​开发​者​能够​以​比​预计​更​快​的​速度​完成​PXI​系统​的​完全​组​装​和​安装​并​进行​测量。 我们​起初​还​以为​需要​花​几天​的​时间​才能​开始​着手​工作,​但是​后来​很​惊喜​地​发现​只需​几个​小时​系统​就​可以​运行。  

 

LabVIEW​解决​方案

大量​的​传感器​以及​种类​繁多​的​测试​产品​给​我们​设计​直观​易​用​的​用户​界面​带来​了​挑战。 由于​该​客户​的​工厂​里​没有​如此​复杂​的​设备,​因此​我们​仔细​地​研究​了​这​一​问题。 作为​生产​线​测试​仪,​该​设备​必须​坚固、​简单、​精确​且​可​安全​操作。

 

我们​的​开发​人员​所​使用​的​软件​设计​辅助​工具​是 LabVIEW​状态​图​工具包 ,​这样​他们​可以​在​开发​代码​的​同时​查看​程序​架构,​从而​减少​了​编​程​的​总​时间。 LabVIEW​状态​图​工具​包​可​帮助​Sci-​Mech​开发​人员​与​Sci-​Mech​管理​层​和​客户​分享​机器​操作​概念。 该​项​设计​技术​可​帮助​我们​发现​潜在​问题,​也​使得​Sci-​Mech​无​需​浪费​任何​开发​时间​即可​在​原来​的​设计​概念​上​进行​改进。

 

我们​还​借助 NI​运动​助手 来​设置​初始​运动​曲线。 该​工具​可​帮助​我们​节省​数​小时​的​开发​时间,​而且​非常​适用​于​伺服​电机​的​初始​设置。​执行​程序​之前​就​可​安全​地​检查​加​减速​斜坡​配置​文件​以及​汽车​座椅​测试​系统​的​整体​速度。

 

我们​设计​该​设备​的​目的​是​为了​尽可能​同时​且​独立​地​测试​两​个​产品。 这​给​我们​的​开发​人员​提出​了​一个​挑战,​即​开发​一个​能够​以便​于​新​操作​者​操作​和​理解​的​格式​显示​所有​相关​控制​和​数据​采集​详细​信息​的​图形​用户​界面。 LabVIEW​前​面板​控​件,​尤其是​主​GUI​上​的“标签”,​使得​我们​可​轻松​访问​所有​相关​的​测试​和​诊断​信息,​并​可​通过​密码​访问​设置​参数。

 

我们​选择​双​核​台式​PC​来​与 NI PXI-1042 七​槽​PXI​机​箱​进行​通信。 通过​双​核​PC,​我们​可以​充分利用​LabVIEW​内​置​的​并行​机制​来​创建​一个​功能​强大​的​应用​程序,​该​应用​程序​只需​占用​较​少​的​的​CPU​资源,​因而​可​为​操作​系统​和​其他​客户​可能​运行​的​应用​程序​留​出​充足​的​资源。

 

作者​信息:

Amit Bhalla
Sci-​Mech Technical Services Inc.
​312 Alliance Road, Unit #1-6
​Milton, Ontario L9T-2V2 L9T-2V2
​Tel: (905) 693-0866
abhalla@scimech.com

Figure 1. ​ ​Backframe tester with auto-​eject capability ​
Figure 2. ​ ​Schematic of the backframe tester ​