柔性技术助力传感器测试系统设计
2020-06-12
借助柔性测试技术，泛华测控开发了轮速、位置、爆震、压力、温度等传感器测试系统。这些测试系统集中体现了虚拟仪器技术、接口标准化与部件模块化、机电一体化、网络技术等多方面的技术。以下是3个汽车传感器测试系统的实例介绍。
实例1：轮速与位置传感器测试系统
汽车轮速与位置传感器的动/静态参数测量是该测试系统的核心内容，系统需要有较高的测试精度和重复精度，对某些测试参数需要根据实际情况自定义测试算法。虚拟仪器是以计算机技术为核心的测试测量系统，能够满足上述系统的软/硬件要求，所以选用虚拟仪器作为开发的技术手段。此外，系统需要提供I/O接口对外部动作进行控制，需要运动控制卡对转速进行精确控制，是一套机电软结合的柔性系统。
在系统原理中，传感器测试系统的核心是PXI系统，主要由控制器、万用表模块、示波器模块、数字I/O模块、运动控制模块、矩阵开关模块等组成。PXI系统内部通过PXI总线进行数据传输。
(1)控制器通过显示器、鼠标、键盘实现人机交互。
(2)万用表模块和示波器模块通过矩阵开关的切换，实现对被测传感器的电阻、电流、电感、电容测试。
(3)数字I/O模块的功能是对气缸、报警系统及指示灯的控制，监视测试启动开关、光电传感器等的状态。
(4)运动控制模块主要控制伺服电机的运动，使其带动目标轮按设定的参数运转，激励被测传感器产生信号。
(5)矩阵开关模块配合万用表模块及示波器模块使用，来完成传感器信号、供电电源、间隙信号到不同设备的切换。
此外，通过计算机对电源进行控制，提供被测传感器的供电要求。
目前，汽车轮速与位置传感器还没有一个统一的行业标准，基本上按照使用者的要求定制，譬如目标轮及其转速、空气气隙及传感器的安装尺寸各不相同，即使传感器装配到同一种车型上，也会由于安装位置的不同而有一些差异。
同一台设备不可能满足全部传感器的测试要求，由此引入模块化的设计思想，即将系统中相同的部分，如测试仪器、测试软件、气动控制系统、主电路系统作为公用资源(主机);对于系统中要求随着传感器变化的部分，如目标轮及马达、夹具及专用电路，均作为模块的形式。主机和模块之间采用快插的方式完成电气的连接，并实现接口标准化，以满足后续的扩展需求。当测试不同传感器时，选用不同的测试模块连接到主机上即可。
轮速与位置测试内容大致相同，但也会存在一定差异，所以测试软件要在一定范围内可以对测试内容进行增删和编辑。因此设计中自定义了脚本文件(包含各种端口分配信息、测试内容和测试步骤等)，软件按此脚本文件执行操作。针对不同传感器的测试，提供对应的脚本文件，便可解决软件的复用问题。
此外，系统设计了特殊的专用电路置于不同的模块上，当模块插入主机后，软件将会自动根据模块上的专用电路对应插入的模块，并自动调出对应的测试参数，使得更换模块更方便快捷。
实例2：爆震传感器测试系统
爆震传感器测试系统，主要由操作台和控制柜组成。
在测试系统原理中，振动测试采用相对法，实现对汽车爆震传感器3000~40000Hz频带范围内任意频率点的灵敏度测试，并可以对电容、绝缘电阻等进行检测。测试系统采用PXI构架，通过PXI模块化仪器或GPIB仪器实现控制及信号采集。
爆震传感器同轮速与位置传感器一样，没有统一的标准要求，但是测试原理相同，只是传感器的外观形状和测试参数会随着传感器不同而变化。爆震传感器的测试安装一般通过M8螺栓安装到振台上，所以可以不考虑传感器头部的差异性，针对接口的不同采用不同的适配器接口，实现快速换型。
接口适配器上装有辨识电路，当通过测试程序配置测试参数时，程序会自动调用与接口适配器对应的测试参数，防止误操作。
实例3：T-MAP传感器测试系统
T-MAP传感器即进气歧管压力-温度传感器，可以辅助调整喷油量进而控制空燃比，是汽车上比较重要的传感器。终检设备需要对该传感器进行电容检测、NTC(热敏电阻)检测、Ramp(坡道)测试、Leakage(泄漏)测试等。
T-MAP测试需要在气压变化过程中进行，测试时间较长，很难满足大批量生产的要求。所以系统设计了3工位并行测试方式，分时占用测试硬件和气压系统资源，提高工作效率，降低硬件成本。
测试过程中的动作都由气缸驱动，自动完成，操作人员只需要将被测件放入夹具中即可，测试完成，工件由传送带传递到下一个工位。
考虑到系统的扩展性，把会随着被测对象变化的部分采用模块化和接口标准化的设计，在产品无法兼容的情况下，增加相应的测试模块即可。
此外，该系统作为终检设备，需要和其他生产设备分享数据。一方面，在测试前需要从前面测试设备中得到该系统测试所需要的必要参数;另一方面，需要把测试数据放置到服务器上，供其他系统使用。结构和电气上加入了自动传送带和I/O信号，实现与前面工位及后续的打码设备间工件的自动传递。所以，此设备已经和生产线上的其他设备有机地融合在一起，形成了一套生产、测试线。
