虛擬儀器技術(shù)在汽車(chē)檢測中應用

引 言
　　現代汽車(chē)測試系統復雜而龐大，在單一工位上，需要測試控制的參量往往多達幾十個(gè)。汽車(chē)連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊的檢測是這個(gè)繁雜系統的一部分，它是在大批量生產(chǎn)汽車(chē)減震器，組裝活桿時(shí)，將其頭部的螺母擰緊到標準力矩后，將活塞桿頭部鋤緊使螺母鎖緊力保持不變的專(zhuān)用設備。在舊有的系統中，經(jīng)常是由占地面積極大的測試設備實(shí)現單一參量的測控。例如，改制前的三工位自動(dòng)扳緊檢測儀器，需一個(gè)大機柜，面板上設置有許多按鈕（如：起動(dòng)、測試、打印等）和信號燈顯示器，操作復雜，功能單一。虛擬化后的測試儀器，只需一臺帶有內置式DAQ卡的PC機，所有的功能鍵、顯示器、曲線(xiàn)都可以在CRT顯示器上重構。其操作簡(jiǎn)單，用戶(hù)可以方便地增、減模塊，進(jìn)行重新配置現有系統以滿(mǎn)足新的測試要求，既不丟失已有的硬件和軟件資源，又能滿(mǎn)足經(jīng)常變化的測試要求。

　　2、汽車(chē)連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖棚裝置系統

　　連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖鋤裝置是以氣動(dòng)為動(dòng)力源，由電氣閥控制氣缸的運動(dòng)，到達工作工位后，由微機自動(dòng)控制螺母扳緊。整個(gè)設備為三工位回轉式結構。第一工位為人上料、下料，第二工位為擰緊螺母，第三工位為沖銷(xiāo)活塞桿頭部。三個(gè)工位相位差為120度，由轉臺汽缸帶動(dòng)三個(gè)工位之間的轉換。其具體的技術(shù)指標為：

　�。�1）生產(chǎn)節拍為0.25分鐘。

　�。�2）擰緊最大扭矩為15N.m，要求扳緊扭矩在10~15N.M范圍內無(wú)級可調，精度在±2.5范圍內。

　�。�3）在扳緊扭矩從8N.m到達15N-m過(guò)程中轉過(guò)的角度應相對恒定。在扭矩為5N.m時(shí)光點(diǎn)編碼器開(kāi)始記數，當扭矩到達12N.m時(shí)，轉過(guò)的角度為5度，即為合格。

　　在實(shí)際操作中，有時(shí)會(huì )有鐵屑等雜質(zhì)滲入螺紋，造成誤差，導致次品的產(chǎn)生。因此我們提出扭矩一轉角復合控制法，在擰緊到克服了表面凹凸不平，并承受一定的扭矩后，再擰過(guò)一定轉角，以提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　在擰緊過(guò)程中，如何控制主軸電機轉速恒定是準確測量擰緊力矩的關(guān)鍵。本系統采用了帶PWM調速裝置的直流電機，即脈沖寬度調制式。

　　同時(shí)在主軸上安裝光電編碼器，以測得主軸擰緊螺母時(shí)轉過(guò)的角度，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

　　3、虛擬化測試系統的實(shí)現

　　虛擬儀器的誕生，將傳統的以硬件為主的儀器改為以軟件為主的儀器，從而在數據計算，結果顯示，生產(chǎn)力的提高等方面得到了巨大的改進(jìn)。

　　汽車(chē)連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖鉚裝置的虛擬化改進(jìn)設計采用了基于PC機，與內置式數據采集卡位分辨率的模擬輸出，可進(jìn)行模擬/數字觸發(fā)，具有十個(gè)可編程的功能輸入端口。

　　系統采用NI公司的Labwindows/CVI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺，它建立在開(kāi)放式軟件體系結構之上，以工程（plug一in DAQ）相配合的方案，進(jìn)行數據的采集與處理。計算機與DAQ系列產(chǎn)品相結合，可進(jìn)行實(shí)時(shí)測量和過(guò)程控制。在生產(chǎn)過(guò)程中我們再也無(wú)須由人工記錄數據，并將數據輸入分析或顯示程序中，內置式DAQ與適當的軟件相配合，可自動(dòng)實(shí)現這些功能。內置式DAQ方案設計主要使用一塊插在PC機機箱內部的DAQ板，使用軟件對整個(gè)測量過(guò)程以及實(shí)際的模擬/數字信號進(jìn)行處理。典型的DAQ板包括一個(gè)或多個(gè)模擬/數字轉換器（Converts），數字I/O口，和記數/定時(shí)回路。這些組成元件是計算機與實(shí)際的模擬量，數字量和定時(shí)I/O信號之間的界面，為我們讀寫(xiě)處理數據提供了方便。

　　在本系統中，我們選用NI公司的AT-MIO-16E-2作為內置式DAQ板，其主要的性能指標為：16個(gè)單端，8個(gè)差分模擬量輸入，12位采樣精度，采樣速率達500kS/s，各通道增益與量程相互獨立；2通道，12文件為主題框架，將C++源文件，頭文件，庫文件，目標模塊，用戶(hù)界面文件，動(dòng)態(tài)連接庫儀器驅動(dòng)程序等多功能組件結合一體，并支持動(dòng)態(tài)數據交換（DDE）和TCP/IP等網(wǎng)絡(luò )功能。

　　4、結論

　　由于采用了基于PC機，配置有內置式DAQ板，以L(fǎng)abwindows/CVI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺進(jìn)行過(guò)程監測與控制，虛擬化后的設計方案去掉了原有的龐大的機柜，可以即時(shí)地以各種方便的方式顯示結果，并可將結果存為Excel等形式的文件，還可進(jìn)行遠程監控及數據采集，減少了分析處理數據所需的時(shí)間。而且圖形化的編程平臺，對于系統的開(kāi)發(fā)調試，以及可執行程序的生成，都比原有系統優(yōu)越得多。若是所需測控參量數目很多，考慮到電磁屏蔽，系統擴展與開(kāi)發(fā)，采用基于VXI總線(xiàn)的實(shí)現方案，將更為合適。