LabVIEW和NI硬件進(jìn)行離合器從動(dòng)盤產(chǎn)品測(cè)試虛擬儀器

LabVIEW和NI硬件進(jìn)行離合器從動(dòng)盤產(chǎn)品測(cè)試虛擬儀器

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司

典型的離合器從動(dòng)盤組件將扭矩從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到驅(qū)動(dòng)軸，該組件由一個(gè)摩擦片組成，摩擦片連接在具有變剛度彈簧的中心花鍵上。彈簧吸收了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，為動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)解決了噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（NVH）的問題。

為了保證該組件按的方式工作，技術(shù)人員必須通過相對(duì)于固定的摩擦片旋轉(zhuǎn)中心花鍵并分析彈簧的剛度和遲滯特性的zui小公差，對(duì)每一個(gè)組件進(jìn)行測(cè)試。

我們客戶zui初的“遲滯機(jī)器”，大約生產(chǎn)于20年前，是一個(gè)非常大型的、昂貴的液壓系統(tǒng)，缺乏符合規(guī)格的精度和吞吐量。對(duì)于我們的解決方案，我們采用了的電子器件和無刷電機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)成本只占以前系統(tǒng)的一小部分，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的精度，并增加了測(cè)試吞吐量。

系統(tǒng)硬件概述

我們的系統(tǒng)基于一個(gè)高扭矩夾具(800Nm)和一個(gè)低扭矩夾具(50Nm)，它們放置在落地式機(jī)柜的兩側(cè)。每一個(gè)夾具采用氣動(dòng)執(zhí)行器來夾緊從動(dòng)盤，與伺服電機(jī)相結(jié)合，提供一個(gè)可以控制的角度偏轉(zhuǎn)。我們使用扭矩傳感器和編碼器來獲取遲滯數(shù)據(jù)。

中心的機(jī)柜包含以下控制和數(shù)據(jù)采集電子器件：

·          In奔騰雙核3.2 GHz處理器

·          NI 7811R現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA) 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

·          NI CompactRIO擴(kuò)展機(jī)箱

·          NI  四通道應(yīng)變計(jì)模塊

·          NI 32通道數(shù)字輸出(sourcing)模塊

·          NI 32通道數(shù)字輸入(sinking)模塊

·          Baldor伺服驅(qū)動(dòng)器

夾具包含以下硬件：

·          Baldor 伺服無刷電動(dòng)機(jī)

·          Alpha 220:1 變速箱

·          夾緊零件的氣動(dòng)執(zhí)行器

·          應(yīng)用扭矩傳感器

我們需要使用基于CompactRIO的硬件，才可以在預(yù)算內(nèi)開發(fā)高精度的機(jī)器。這提供了扭矩傳感器讀數(shù)的采集加上高達(dá)24位分辨率的無噪聲數(shù)字采集，角度控制達(dá)到0.0004度分辨率。

軟件設(shè)計(jì)

我們利用LabVIEW和LabVIEW FPGA模塊編寫整個(gè)軟件。由于該軟件是用于一臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備，所以我們的設(shè)計(jì)中包含了多種功能。例如，操作員只需要zui低限度地對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，可以簡(jiǎn)單地裝載零件，在系統(tǒng)供電后只需按下啟動(dòng)按鈕。另外，因?yàn)槲覀兊南到y(tǒng)使用編碼器并且不需要角度校準(zhǔn)，所以我們將扭矩校準(zhǔn)構(gòu)建到軟件和硬件中，這樣我們可以與第三方力傳感器和顯示器件相比較來檢查扭矩的讀數(shù)。這樣我們就可以將這些單元送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行校準(zhǔn)。

隨著簡(jiǎn)單的測(cè)試積累，管理者可以創(chuàng)建或編輯一個(gè)測(cè)試方案，從而提供了一個(gè)包含不同從動(dòng)盤的測(cè)試庫。此外，我們將所有的結(jié)果數(shù)據(jù)以良好的結(jié)構(gòu)形式和可搜索的NI DIAdem TDMS格式保存，并且使用基于XML的參數(shù)頭使其具有高速的搜索能力，這樣一天可以在一個(gè)文件中完成800個(gè)測(cè)試。

另外，我們?cè)O(shè)計(jì)的運(yùn)行界面包括各個(gè)測(cè)量參數(shù)的歷史記錄，這樣操作員或管理者可以發(fā)現(xiàn)任何檢測(cè)結(jié)果的變化趨勢(shì)，以潛在的故障。我們也使用FPGA硬件采集數(shù)據(jù)，它能夠采集隨角度變化而不是隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，提供了一個(gè)無噪聲、高分辨率、無冗余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

使用LabVIEW和相關(guān)硬件來進(jìn)行高效開發(fā)

對(duì)于本套系統(tǒng)的順利開發(fā)，LabVIEW的幾個(gè)特點(diǎn)是非常關(guān)鍵的。在LabVIEW 8.0 的項(xiàng)目管理環(huán)境下，我們可以在一個(gè)位置包含所有的PC代碼、子程序和輸入/輸出關(guān)系，也可以把所有與FPGA相關(guān)的代碼、項(xiàng)目文件、數(shù)據(jù)表和說明書集成到一個(gè)環(huán)境中，這樣就使得售后服務(wù)和維修更容易。

此外，CompactRIO數(shù)字輸入和輸出模塊降低了中間接線的難度。通常我們需要將計(jì)算機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)換到24V(或從24V轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)信號(hào))以便操作不同的電磁閥和讀取通過夾式固態(tài)繼電器或者中間信號(hào)的輸入。但在該系統(tǒng)中，由于我們使用的是以24V為標(biāo)準(zhǔn)的CompactRIO模塊，所以除去了這部分的所有接線。

使用CompactRIO應(yīng)變計(jì)模塊，我們可以完成扭矩傳感器與采集硬件的直接連接，這樣就減少了連線和減小了噪聲干擾。在軟件中，提供了傳感器的簡(jiǎn)單校準(zhǔn)，通過自檢補(bǔ)償修正，分辨率達(dá)到100fV以下。

使用FPGA架構(gòu)，我們可以獨(dú)立并行地從每一個(gè)裝置中采集數(shù)據(jù)。這在基于PC的架構(gòu)中通常是很難實(shí)現(xiàn)的，并且可能導(dǎo)致第二臺(tái)PC產(chǎn)生的額外費(fèi)用或減緩零件的同步測(cè)試吞吐量。

此外，我們使用FPGA進(jìn)行固件高速行程監(jiān)測(cè)。FPGA以很高的速率監(jiān)測(cè)扭矩的大小，當(dāng)扭矩達(dá)到額定扭矩95%以上時(shí)直接切斷電源，這樣就保護(hù)了外部的模擬硬件，這種響應(yīng)的確定性在PC機(jī)上是無法達(dá)到的。

結(jié)論

迅速構(gòu)建和完善本系統(tǒng)后，我們必須立即將其投入生產(chǎn)線。從那以后，我們的系統(tǒng)以每天16小時(shí)的周期對(duì)下線的每一個(gè)離合器從動(dòng)盤組件進(jìn)行了測(cè)試，并繼續(xù)*地運(yùn)行。

由于該系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果非常精確，它可以鑒別出從動(dòng)盤的原始設(shè)計(jì)中沒有發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵特征。我們也用它為下一代從動(dòng)盤的設(shè)計(jì)階段提供數(shù)據(jù)和指出材料制造商需要檢查的區(qū)域。

作為NI的合作伙伴，我們具有兩個(gè)經(jīng)過認(rèn)證的LabVIEW開發(fā)人員，我們的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和基于NI硬件提供高級(jí)的LabVIEW解決方案的能力，被證明是我們公司*的財(cái)富。

NI系統(tǒng)聯(lián)盟商是獨(dú)立于NI的商業(yè)實(shí)體，與NI沒有代理、合伙或合資關(guān)系。

 北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虛擬儀器）為主要技術(shù)手段的開發(fā)公司，為您提供全套的系統(tǒng)集成服務(wù)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、軟件與硬件的產(chǎn)品升級(jí)與改造。其服務(wù)領(lǐng)域包括：汽車、通信、航空、半導(dǎo)體、電子設(shè)計(jì)生產(chǎn)、過程控制和生物醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域。涵蓋了從研發(fā)、測(cè)試、生產(chǎn)到服務(wù)的產(chǎn)品開發(fā)所有階段。

      北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司經(jīng)N認(rèn)證，已正式成為NI聯(lián)盟合作伙伴，為您提供運(yùn)動(dòng)控制、電子設(shè)計(jì)、視覺和射頻以及無線等諸多領(lǐng)域的解決方案，技術(shù)咨詢以及資源整合。所提供服務(wù)確保符合NI產(chǎn)品認(rèn)證和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，更有效地使用NI資源，提供優(yōu)質(zhì)的NI產(chǎn)品及LabVIEW軟件服務(wù)。

    北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司不但代理NI全系列產(chǎn)品，更為您提供LabVIEW軟件服務(wù)。在NI產(chǎn)品使用過程中，或者由于時(shí)間關(guān)系，或者NI產(chǎn)品本身功能比較復(fù)雜，導(dǎo)致工作無法順利開展。這些都可以交給我們來解決。我們不僅僅是代理，更為您提供技術(shù)解決方案。公司在設(shè)備開發(fā)與集成方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，為您提供完整的解決方案?？梢蕴峁┙Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、有機(jī)玻璃設(shè)計(jì)與加工、電路設(shè)計(jì)、機(jī)箱選型、開孔與絲印、線纜及連接器選型與加工等服務(wù)。

    經(jīng)過多年的積累，目前北京瀚文網(wǎng)星科技有限公司產(chǎn)品已有多個(gè)品種，包括：防護(hù)時(shí)間測(cè)試儀、高速粒子沖擊試驗(yàn)機(jī)、工業(yè)用*（人工肺）、氣密阻力測(cè)試儀、皮秒級(jí)時(shí)間間隔計(jì)數(shù)器、多通道移相信號(hào)源，從項(xiàng)目策劃階段，我們就會(huì)介入，一起討論，并提供我們的建議供參考。