作者：鄧兆敏 闞宏偉 北京中科泛華測控技術(shù)有限公司
現(xiàn)代汽車產(chǎn)品的電子化和智能化是其發(fā)展的重要方向，隨著汽車電子產(chǎn)品智能化、復(fù)雜化的發(fā)展，其生產(chǎn)過程的檢測亦需具備靈活性，從而滿足產(chǎn)品多樣性的測試需求。
泛華測控公司針對汽車搖窗機的特點及測試要求，結(jié)合“柔性測試”技術(shù)研制出汽車搖窗機的裝配測試系統(tǒng)，很好的把握了汽車搖窗機裝配及測試所需的可靠性、精確性、適應(yīng)性、靈活性及擴(kuò)展性的需求。
汽車搖窗機
汽車搖窗機由搖窗電機和電子模塊組成，按照安裝位置的不同可分為左前門、左后門、右前門、右后門搖窗機。搖窗機的電子模塊可控制電機做正向或反向旋轉(zhuǎn)，從而有效控制汽車車窗的上升或下降過程。電子模塊在車窗上升過程中碰到障礙物時，會做出反應(yīng)控制電機反向旋轉(zhuǎn)做向下運動，避免對汽車車門或人造成傷害，該反應(yīng)的快慢用防夾時間進(jìn)行判斷，防夾時間是本系統(tǒng)所要測試的一個重要參數(shù)。
圖1 汽車搖窗機
本文所述搖窗機裝配測試系統(tǒng)主要用于對搖窗電機和電子模塊進(jìn)行裝配，并對電機和電子模塊連接腔的密封性能以及搖窗機的防夾性能進(jìn)行測試。
系統(tǒng)測試流程
本系統(tǒng)是一個半自動化的設(shè)備，圖2所示為自動模式下的裝配測試流程，在啟動自動模式前需要手動選擇要進(jìn)行裝配測試的搖窗機類型。系統(tǒng)分為三個操作工位，分別實現(xiàn)裝配、泄漏測試和充程防夾測試，每個工位獨立操作，由操作人員手動將被測件放入工位夾具。
圖2 自動裝配測試流程
裝配工位需要借助于氣動螺絲刀進(jìn)行手動安裝，在該工位可對安裝時間進(jìn)行自動檢測，檢測不合格則視為不合格件；進(jìn)行泄漏和防夾測試時，用戶只需手動將被測件放入工位夾具并拉緊壓緊裝置，將測試接口連接上，則測試會自動進(jìn)行，直到測試完成后松開夾具（測試合格件）或觸摸屏提示測試不合格，對于后者，用戶需在觸摸屏上確認(rèn)后壓緊裝置才能松開。
系統(tǒng)除具備自動操作模式外，還為高級用戶提供了手動和點動操作模式。
測試系統(tǒng)組成
1.硬件組成
為滿足搖窗機裝配測試對可靠性、靈活性以及擴(kuò)展性的要求，在硬件組成上采用PLC實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的控制，硬件資源與系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示。系統(tǒng)以西門子S7-300系列PLC（集成了RS232、以太網(wǎng)通訊模塊，16位高速DI、32位DI/DO模塊）為控制核心，配以相關(guān)的外圍測控設(shè)備和人機交互設(shè)備，包括泄漏測試儀、防夾測試單元、條碼打印機、可編程電源、西門子觸摸屏等。
圖3 搖窗機裝配測試系統(tǒng)硬件構(gòu)成
- PLC是整個系統(tǒng)的控制核心，它通過Profibus總線與觸摸屏通訊，實現(xiàn)人機交互；
- 防夾測試單元內(nèi)傳感器的信號以及擰螺絲計數(shù)信號由16位高速DI模塊獲得；
- 測試臺上其它傳感器信號通過支持Profibus-DP通信協(xié)議的DI Connector連接至PLC；
- 在進(jìn)行防夾時間測試時，PLC通過串口RS232向編程電源發(fā)送數(shù)據(jù)，控制打開或關(guān)閉12V測試電壓，并獲得電機電流；
- PLC的32位DI模塊用于獲取泄漏測試儀和ILG的輸出信號；2個32位DO模塊用于向泄漏測試儀、ILG以及測試臺上的閥島輸出控制信號；
- 根據(jù)工件的不同測試結(jié)果，PLC通過串口RS232向標(biāo)簽打印機發(fā)送數(shù)據(jù)，控制打印不同的標(biāo)簽；
- 此外，PLC系統(tǒng)配有以太網(wǎng)通訊模塊，通過該模塊，系統(tǒng)能夠接入互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)或升級，減少了異地維護(hù)帶來的不便和麻煩。
2.軟件實現(xiàn)
搖窗機裝配測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計包含兩個部分:系統(tǒng)測控軟件及人機交互軟件。系統(tǒng)測控軟件基于Step7 V5.4進(jìn)行設(shè)計開發(fā)，人機交互軟件使用Wincc Flexible進(jìn)行設(shè)計。
其中,系統(tǒng)測控軟件在功能實現(xiàn)上采用模塊化的方式，特定的功能由特定的模塊實現(xiàn)。主要的組成模塊有：
該模塊可以為系統(tǒng)關(guān)閉中斷，復(fù)位各個氣缸及數(shù)據(jù)區(qū)，初始化編程電源、ILG并且等待泄漏測試儀準(zhǔn)備就緒；
控制系統(tǒng)當(dāng)前運行模式、測試狀態(tài)及報警等指示燈的變化；
檢測操作面板及觸摸屏上各個按鈕的狀態(tài)并做出相應(yīng)反應(yīng)；
對系統(tǒng)的各種硬件設(shè)備，包括氣缸、泄漏測試儀、編程電源、ILG、防夾測試單元以及打印機等進(jìn)行控制；
控制擰螺絲操作，并對擰螺絲安裝進(jìn)行超時檢測；
實現(xiàn)系統(tǒng)安裝、泄漏測試及防夾測試的自動操作；
實現(xiàn)系統(tǒng)安裝、泄漏測試及防夾測試的手動操作；
實現(xiàn)系統(tǒng)安裝、泄漏測試及防夾測試的點動操作。
人機交互軟件采用Wincc Flexible進(jìn)行設(shè)計，Wincc Flexible是一種應(yīng)用于觸摸屏界面設(shè)計的組態(tài)軟件。
人機交互界面支持中英雙語操作，在與觸摸屏的交互使用中，可以實現(xiàn)用戶的登錄及管理，自動、手動或點動操作模式的切換等。
系統(tǒng)性能及典型過程完成時間
汽車搖窗機裝配測試系統(tǒng)功能完善，性能穩(wěn)定可靠、測試效率高，可滿足搖窗機生產(chǎn)線上長時間大批量生產(chǎn)測試的需求。
系統(tǒng)針對搖窗電機結(jié)構(gòu)和形狀的多樣性，采用夾具模塊化的設(shè)計方式，適合多種搖窗機電機電子模塊的裝配和測試。
該系統(tǒng)典型過程的完成時間如表1所示：
表1 典型過程完成時間
工 位 |
過 程 |
過 程 開 始 |
過 程 結(jié) 束 |
時間 （秒） |
|
所有 |
整個裝配測試循環(huán) |
在安裝工位拿起新電機和電子模塊 |
將測試完的合格/不合格件放入藍(lán)色/紅色料箱 |
46 |
|
裝配工位 |
裝配 |
拿起電機和電子模塊 |
裝配完成 |
15 |
|
密封性測試工位 |
密封性自動測試 |
放零件到密封測試工位 |
密封性測試結(jié)束 |
11 |
|
防夾測試工位 |
自動充程及防夾測試 |
放零件到防夾測試工位 |
防夾測試結(jié)束并打印標(biāo)簽 |
18 |
小結(jié)
綜上所述，搖窗機裝配測試系統(tǒng)具有的操作簡單、自動化程度高、人性化的交互界面等特點都為操作人員帶來了最大程度的便利，同時，多工位的模塊化設(shè)計也為系統(tǒng)提高了擴(kuò)展性。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功在多家汽車電子企業(yè)中得到了實際應(yīng)用。
