汽车​座椅​调节​电机​生产​线​终端​噪声​测试​系统

巴 军, 上海​崧​杰​自动​化​系统​有限公司

"随着​舒适​车​司机​对​功率​调节​器​需求​的​不断​增加,​座椅​调节​电机​也​继续​向​模​块​化​设计​原则​转移,​电机​工作​过程​中的​噪音​成为​影响​舒适​性的​决定​性​因素。​我们​利用​NI​的​LabVIEW​和​动态​信号​采集​卡​为​电机​生产​线​终端​量​身​定制​噪声​测试​设备,​集​电机​运动​控制​和​噪声​测量​为​一体,​来​满足​生产​线​的​快​节奏。 " ​

- 巴 军, 上海​崧​杰​自动​化​系统​有限公司

挑战:

座椅​调节​电机​的​测试​过程​中,​需要​模拟​真实​的​工作​状态。​同时,​生产​线​终端​检测​不仅​要求​测试​的​准确​性,​而且​要​保证​设备​的​稳定​性​和​快​节奏,​30s​的​节拍​需求​使​系统​集成​度​的​提高​面临​着​一定​的​挑战。 ​

解决​方案:

NI​的​LabVIEW​软件​开发​平台,​专​为​声音​和​振动​应用​设计​的​高​精度​数据​采集​模​块​PCI-4472,​以及​多功能​数据​采集​卡​PCI-6221​为​测试​系统​的​高度​集成​提供​了​可能。​PCI​数据​采集​模​块​能​方便​的​应用​于​工业​计算​机​中,​为​整个​系统​的​可靠性​和​稳定​性​提供​保证。​另外,​多功能​数据​采集​卡​中​提供​充足​的​数字​I/​O​通道,​用​来​响应​使用者​的​信号;​控制​电机、​夹​具​的​运动;​以及​控制​信号​灯​的​指示​等。​这样,​通过​灵活​的​测试​应用​软件​把​传感器、​数据​采集​卡、​读​码​器、​机械​部件​以及​运动​控制​完美​的​结合​在​了​一起,​真正​实现​一​键​式​操作,​既​方便​使用者​的​操作,​又​不会​影响​到​生产​线​的​高速​运转。 ​

作者:

巴 军 - 上海​崧​杰​自动​化​系统​有限公司

测试​参数

汽车​座椅​调节​电机​的​声​压、​响度​和​固​声​粗糙度

 

系统​结构

汽车​座椅​调节​电机​噪声​测试​系统​主要​包括​控制​和​测量​两​大部分。​控制​部分​主要​实现​计算​机​对​电机​和​机械​部件​运动​方式​的​控制,​以​模拟​真实​的​座椅​工作​状态。​测量​部分​主要​实现​电机​工作​过程​中​噪音​信号​的​测量、​分析​和​计算。​两​部分​的​同步​通过​测试​软件​来​实现,​测量​结果​通过​显示​器​和​指示​灯​显示​给​用户。​传声​器​和​触摸​屏​布置​在​静​音​室内,​供​用户​采集​电机​声音​和​查看​测试​结果;​机​柜​布置​在​静​音​室外,​避免​工​控​机​或​其它​电器​设备​的​运转​声音​的​引入。​(参见​图​2)

 

控制​部分​主要​包括:​工业​计算​机、​多功能​数据​采集​卡​PCI-6221、​专用​的​集成​电路、​气缸​与​可​编​程​直流​电源。            

                              

测量​部分​主要​包括:​工业​计算​机、​动态​信号​采集​卡​PCI-4472、​传声​器​与​信号​调理​器。

 

NI PCI-6221​提供​了​24​路​数字​I/​O​线​以及​16​路​模拟​输入​通道,​采用​16​位​的​分辨​率、​250kS/​s​的​采样​率​以及​NI-​MCal​校准​技术​提高​了​测量​精度。

 

充足​的​数字​I/​O​线​可​满足​大部分​控制​应用。​为此,​我们​设计​了​专用​的​集成​电路​(参见​图​3)​用于​扩展​NI​数据​采集​卡​数字​I/​O​的​功能​(例如​控制​固态​继电器​的​工作​状态;​手​动​与​自动​模式​的​转换;​常用​温度​传感器​控制​功能;​按钮​与​指示​灯​应用),​同时​免除​大部分​布线​的​繁​琐。​另外,​延​时​电路​的​引入,​避免​了​快速​切换​I/​O​线​组合​时​引起​的​不​确定​情况​的​发生。

 

可​编​程​直流​电源​的​应用​极大​的​扩展​了​系统​测量​对象​的​范围,​并​使得​用户​在​使用​过程​中​对​电机​的​配置​更加​灵活。​这样,​不仅​提高​了​系统​的​集成​度,​同时​避免​了​快速​流水​线上​人工​的​误​操作。

 

我们​根据​电机​的​数学​模型​为​每​种​电机​设计​了​专用​的​夹​具,​在​测试​的​过程​中​控制​气缸​固定​和​释放​被​测​电机,​同时​模拟​真实​的​汽车​座椅​工作​状态。​(参见​图​4)

 

NI PCI-4472​提供​了​8​路​同步​采样​模拟​输入​通道,​并​采用​24​位​的​高​分辨​率,​110dB​的​动态​范围,​最高​采样​速率​达到​102.4kS/​s,​45kHz​无​混​叠​带​宽。​因此,​适用​于​从事​各种​高​精度​频​域​的​测量。​输入​通道​集成​了​集成​电路​压​电​式​(IEPE)​信号​调理​功能,​可​用于​加速度​传感器​和​麦克​风​的​信号​采集。​与​LabVIEW​声音​及​振动​工具​包​共同​使用​时,​为​各种​时间​和​频率​的​准确​测量​提供​了​保证,​并​极大​的​加快​了​开发​速度。

 

我们​采用​NI​推荐​的​PCB Piezotronics(美国​压​电)​公司​生产​的​含有​前​置​放大器​的​传声​器,​并​配备​相应​的​信号​调理​器,​20​英尺​长​的​信号​线​确保​了​传声​器​的​信号​可以​从​静​音​室​测试​台上​传​到​外部​机​柜​中的​信号​调理​器​内,​并​提供​了​一定​的​可​调节​性。

 

现场​照片

 

测试​软件

为​满足​测试​软件​能​适应​不同​的​座椅​电机,​通过​NI LabVIEW​专门​设计​了一​款​电机​参数​配置​软件​(参见​图​6)。​预先​把​不同​型号​电机​的​参数​录​入​系统​中,​这样​在​测试​前​就​可​根据​电机​的​型号​加​载​相应​的​配置​参数,​保证​数据​的​准确​性。

 

例如,​通过​配置​条​码​格式,​可在​测试​的​过程​中​校​验​该​条​码,​控制​产品​批次​的​一致性;​通过​配置​电机​的​配置​文件​路径,​可在​测试​的​过程​中​读​入​该​配置​文件,​配置​文件​中​包含​了​该​型号​电机​各​参数​的​阈​值,​测试​过程​中​根据​该​阈​值​判断​产品​是否​合格;​通过​配置​电机​的​数据​库​路径​和​数据​表​名称,​可在​测试​过程​中​读​入​该​路径,​并​把​测试​结果​保存​在​相应​的​数据​库​中。

 

启动​测试​软件​时,​会​首先​进入​用户​设置​界面​(参见​图​7),​根据​配置​软件​的​内容,​系统​自动​读​入​所有​的​电机​零件​编号,​操作​者​选择​一个​零件​后,​系统​自动​读​入​该​零件​的​配置​文件,​作为​该​批次​测试​的​依据。

 

零件​确定​好​以后,​进入​测试​主​界面​(参见​图​8),​同时​弹出​条​码​扫描​窗口​(参见​图​9),​等待​使用者​扫描​被​测​电机​的​条形​码。

 

如果​扫描​的​条​码​符合​该​零件​的​条​码​设计​规则,​并且​使用者​按下​工作​台上​的“开始​测试”按钮,​系统​自动​根据​配置​文件​中​设置​的​运动​方式​和​步骤,​控制​电机​运转,​并​同时​进行​测试。​测试​过程​完成后,​测试​结果​显示​在​软件​主​界面​上,​并​通过​工作​台上​的​指示​灯​显示​给​用户。​同时,​再次​弹出​条​码​扫描​窗口,​等待​下​一个​零件​条​码​的​录​入。​该​设计​符合​流水​线​快速​生产​的​需求,​实现​了“一​键​式​测量”,​在​线​工作​时,​用户​无​需​关心​产品​失效​的​原因,​所有​的​测试​数据​都会​实​时​的​保存​在​数据​库​中,​以供​离​线​分析。

 

另外,​软件​中​设计​了​参数​设置​页​面​(参见​图​10),​方便​用户​修改​当前​零件​的​测试​参数​阈​值,​同时​在此​页​面​中​提供​了​传声​器​校准​功能。​在​系统​使用​一定​时期​后,​能​让​用户​自行​进行​校准,​降低​了​系统​维护​的​成本。

 

电机​噪声​所有​参数​的​测试​结果​均​保存​在​相对​应​的​Access​数据​库​中,​原始​信号​也​以​WAV​格式​保存​在​硬盘​中,​方便​用户​进行​后​处理​和​数据​分析。

 

结论

汽车​座椅​调节​电机​噪声​测试​系统​集成​了​数据​采集​(传感器、​信号​调理​器、​数据​采集​卡)、​运动​控制​(电机、​气缸)​与​各种​用户​交互​(按钮、​指示​灯、​条​码​扫描、​触摸​屏),​采用“一​键​式​测量”,​实现​了​小​于​30s​的​测试​节拍,​以​满足​高速​运转​的​生产​线​应用,​为​用户​极大​的​提高​了​生产​效率。​此​方案​适用​于​各种​电机​生产​线​全​检​或​抽​检​的​场合。

 

作者​信息:

巴 军
​上海​崧​杰​自动​化​系统​有限公司

 

图​2. ​ ​设备​布局 ​
图​3. ​ I/​O​功能​扩展​电路 ​
图​4. ​ ​电机​夹​具 ​
图​5. ​ 机​柜​与​测试​台 ​
图​6. ​ ​电机​参数​配置​窗口 ​
图​7. ​ ​用户​设置​界面 ​
图​8. ​ 测试​主​界面 ​
图​9. ​ ​条​码​扫描​界面 ​
图​10. ​ 参数​设置​与​传感器​校准​界面 ​