汽車搖窗機裝配測試系統的開發

作者：鄧兆敏 闞宏偉 北京中科泛華測控技術有限公司

現代汽車產品的電子化和智能化是其發展的重要方向，隨著汽車電子產品智能化、復雜化的發展，其生產過程的檢測亦需具備靈活性，從而滿足產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，結合“柔性測試”技術研制出汽車搖窗機的裝配測試系統，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、適應性、靈活性及擴展性的需求。

 

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，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，會做出反應控制電機反向旋轉做向下運動，避免對汽車車門或人造成傷害，該反應的快慢用防夾時間進行判斷，防夾時間是本系統所要測試的一個重要參數。

 

圖1 汽車搖窗機

本文所述搖窗機裝配測試系統主要用于對搖窗電機和電子模塊進行裝配，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行測試。
系統測試流程
本系統是一個半自動化的設備，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行裝配測試的搖窗機類型。系統分為三個操作工位，分別實現裝配、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行手動安裝，在該工位可對安裝時間進行自動檢測，檢測不合格則視為不合格件；進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后壓緊裝置才能松開。
系統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、靈活性以及擴展性的要求，在硬件組成上采用PLC實現對整個系統的控制，硬件資源與系統構成如圖3所示。系統以西門子S7-300系列PLC（集成了RS232、以太網通訊模塊，16位高速DI、32位DI/DO模塊）為控制核心，配以相關的外圍測控設備和人機交互設備，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硬件構成

 

• PLC是整個系統的控制核心，它通過Profibus總線與觸摸屏通訊，實現人機交互；
• 防夾測試單元內傳感器的信號以及擰螺絲計數信號由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通信協議的DI Connector連接至PLC；
• 在進行防夾時間測試時，PLC通過串口RS232向編程電源發送數據，控制打開或關閉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；
• 根據工件的不同測試結果，PLC通過串口RS232向標簽打印機發送數據，控制打印不同的標簽；
• 此外，PLC系統配有以太網通訊模塊，通過該模塊，系統能夠接入互聯網內進行遠程維護或升級，減少了異地維護帶來的不便和麻煩。
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2.軟件實現
搖窗機裝配測試系統的軟件設計包含兩個部分:系統測控軟件及人機交互軟件。系統測控軟件基于Step7 V5.4進行設計開發，人機交互軟件使用Wincc Flexible進行設計。
其中,系統測控軟件在功能實現上采用模塊化的方式，特定的功能由特定的模塊實現。主要的組成模塊有：

• 系統復位模塊

該模塊可以為系統關閉中斷，復位各個氣缸及數據區，初始化編程電源、ILG并且等待泄漏測試儀準備就緒；

• 報警燈及面板指示控制模塊

控制系統當前運行模式、測試狀態及報警等指示燈的變化；

• 用戶輸入響應模塊

檢測操作面板及觸摸屏上各個按鈕的狀態并做出相應反應；

• 儀器控制模塊

對系統的各種硬件設備，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行控制；

• 安裝超時檢測模塊

控制擰螺絲操作，并對擰螺絲安裝進行超時檢測；

• 自動操作模塊

實現系統安裝、泄漏測試及防夾測試的自動操作；

• 手動操作模塊

實現系統安裝、泄漏測試及防夾測試的手動操作；

• 點動操作模塊

實現系統安裝、泄漏測試及防夾測試的點動操作。

人機交互軟件采用Wincc Flexible進行設計，Wincc Flexible是一種應用于觸摸屏界面設計的組態軟件。
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。

 

系統性能及典型過程完成時間
汽車搖窗機裝配測試系統功能完善，性能穩定可靠、測試效率高，可滿足搖窗機生產線上長時間大批量生產測試的需求。
系統針對搖窗電機結構和形狀的多樣性，采用夾具模塊化的設計方式，適合多種搖窗機電機電子模塊的裝配和測試。
該系統典型過程的完成時間如表1所示：

表1 典型過程完成時間

小結

綜上所述，搖窗機裝配測試系統具有的操作簡單、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，多工位的模塊化設計也為系統提高了擴展性。目前該系統已經成功在多家汽車電子企業中得到了實際應用。