CompactRIO測試技術在油泵功能測試線中的應用

　　挑戰:油泵功能測試需要對油泵支架的各項性能進行測試，要求測試系統具備良好的可靠性與時實性。測試的過程不僅包括多種儀器的控制還包括數據采集及運動控制的內容。因此，需要建立一套可進行多功能測試開發的系統，并且系統必須具備良好的可靠性與時實性。

　　應用方案：油泵支架功能測試臺主要用于油泵支架各項性能的測試，主要包括液位阻值(TSG電阻)、油泵啟動電流、CO電阻、DRV電阻、油泵轉動極性和系統條碼等一系列關鍵參數。其測試結果的準確性將直接影響油泵支架系統的出廠指標及質量。這些參數的測試，不但需要測試系統具有高精度與高實時性，而且需要其設備具有高可靠性與現場抗干擾的能力。

　　COMPACTRIO測試系統是一種基于FPGA的底層開放的高可靠性、高精度的測試系統，它是由美國國家儀器(NI)公司針對工業場合復雜環境條件下測試要求而推出的。該系統特別適用于工業現場相對環境差，而測試可靠性與實時高的場合。其與傳統的PCI或PXI采集卡搭建的系統相比，具有高可靠性、高精度、高實時性、高性價比，使用不受場合與地點的限制等一系列優勢。與傳統PLC系統相比，則具有響應速度快、采集及控制更為靈活等一系列優點。可以預見，基于FPGA的COMPACTRIO測試技術必將給工業測試場合帶來一種全新的測試理論,而對工業測試技術帶來重要而深遠的影響。

　　使用的產品：

　　LabVIEW2009 SP1 RT FPGA

　　NI cRIO-9074

　　NI 9205

　　NI 9411

　　NI 9401

　　NI9476

　　NI 9425

　　NI 9870

　　正文：

　　1 概述

　　XLM2線功能測試臺主要承擔對油泵支架總成各項性能的檢測。主要針對通用公司以及福特公司的12種配套車型的油泵支架系統進行測試。其主要測試參數包括：油體浮子液位阻值(TSG電阻)，油泵啟動電流，CO接地電阻，DRV接地電阻，油泵轉動極性以及產品條碼掃描等一系列關鍵參數。其測試結果直接關系到油泵支架系統的出廠指標以及產品質量，其功能測試臺處于整條生產線最終檢測環節而顯得異常重要。

　　針對以上測試要求，若采用傳統的基于PCI數據采集的測試系統進行開發，受到上位機操作系統以及測試環境的影響較大。而基于PLC進行開發又會受到采集速度等條件的限制。所以本文采用美國國家儀器公司(以下簡稱NI公司)近年來最新推出的COMPACTRIO測試技術進行開發，它是一種基于底層FPAG進行編程的技術，包含一個實時控制器與可重新配置的FPGA芯片，底層硬件資源對用戶開放，避免了受到軟件操作系統以及固有采集模式的限制，具備良好的靈活性與可靠性。

　　2 測試系統功能及硬件構架

　　油泵支架功能測試臺如圖1所示。

　　圖1油泵支架功能測試臺

　　測試臺的測試功能可以分為3個基本部分

　　1) 設備儀器控制

　　包括TSG電阻測試驅動伺服電機控制、掃碼儀控制以及極性探測器的控制。

　　其中TSG電阻測試要求控制測試電機處在恒速條件下，整個過程分為三個階段，如圖2所示。

　　圖2 TSG阻值測試過程

　　2) 模擬信號采集

　　包括對TSG電阻、CO電阻以及DRV值的測量。

　　3) I/O控制

　　包括對負壓吸緊氣缸、CO探針氣缸、DRV上推氣缸，DRV探針氣缸以及多個繼電器進行信號輸出控制，同時對工件識別光電開關、高度上下限接近開關，零位接近開關、安全繼電器以及雙手控制器進行輸入信號捕捉。

　　測試系統的構架：

　　由于本系統功能測試類型較多，單一的數據采集設備或I/O控制設備都難以滿足要求。經過多次比較與選型，本測試系統采用NI公司最新推出的COMPACTRIO測試技術，基于低層FPGA編程的NI cRIO-9074進行系統構架。該系統構架結構如表1所示。

　　其系統硬件如圖3所示：

　　圖3 cRIO-9074測試系統

　　其中各模塊功能以及采集量分析如表2所示：

　　系統接線實物電氣圖如圖4所示：

　　圖4系統接線實物圖

　　3 測試系統軟件組成

　　系統的軟件界面如圖5所示。

　　圖5測試系統軟件測試界面

　　其操作功能如圖6所示。

　　圖6系統測試功能

　　3.1自動測試功能。系統具備自動測試功能，其詳細測試工藝如4所述。

　　3.2手動測試功能。如圖7所示。系統具備對測試運動控制部件進行手動控制功能，可進行所有運動控制的手動調整，方便系統調試。

　　圖7手動功能測試界面

　　3.3校驗功能。由于本測試系統長期運行于生產線，測試的穩定性與準確性非常重要。本測試系統軟件設計了光電開關校驗，高度校驗，TSG阻值校驗，DRV阻值校驗，CO阻值校驗，啟動電流校驗，極性校驗。通過相應操作界面定期對系統進行校驗，可保證系統長期測試的可靠性。

　　3.4測試工件參數選型。本系統內部設置各種生產線測試工件類型，通過測試工件選型，測試參數將自動加載入測試界面。

　　3.5測試數據記錄。在工件測試結束后，測試過程中的數據將自動記錄并保存。

　　4 系統自動測試工藝過程

　　系統自動測試工藝過程如圖8所示。

　　圖8系統自動測試工藝

　　1) 工件識別。當工件被正常裝入測試夾具后，系統將對工件進行自動識別并判斷是否合格，如果工件識別正確，則進行下一個工序測試。如果沒有工件放入，或工件放置位置錯誤，則系統自動提示工件識別錯誤報警并停止測試。需手動復位，并重新開始測試。

　　2) 掃描條碼識別。當工件被識別后，掃描條碼器自動打開對測試工件進行條碼掃描。如果掃描編碼與預設掃描客戶編碼一致，系統自動判斷掃描條碼合格，關閉掃描條碼器，并進行下一道工序測試。如果掃描編碼與預設掃描客戶編碼不一致，則系統自動提示掃描條碼錯誤報警并停止測試。需手動復位，并重新開始測試。

　　3) TSG電阻值測試。當工件條碼掃描合格后，系統將根據型號選擇，確定是否進行TSG電阻測試。如果TSG電阻測試被選中，系統將自動進行TSG電阻測試。否則，系統將跳過本道測試工序，進行下一道工序的測試。

　　在進行TSG電阻測試過程中，系統將控制電機測試絲桿帶動被測工件的浮子進行TSG電阻測試，并將整個測試過程以高度為橫坐標，以測試阻值為縱坐標的測試特性曲線記錄下來，同預先設置好的檢驗范圍進行對比。如圖9所示。

　　圖9 TSG測試曲線與檢驗范圍窗

　　如果測試點測試結果均在檢驗范圍內，則判定TSG電阻測試合格，進行下一道工序測試。如果其中一個或多個測試數據超過檢驗范圍，則系統自動提示TSG電阻測試錯誤報警并停止測試。需手動復位，并重新開始測試。

　　4) 啟動電流測試。當工件TSG電阻測試合格后(如果系統選擇進行TSG電阻測試)，系統將自動開啟測試電源，進行工件啟動電流測試，并求取啟動電流的最大值與預先設置的允許最大啟動電流進行對比。如果測試結果小于預設值，則判定啟動電流測試合格，系統自動進行下一工序測試，否則系統自動提示啟動電流錯誤報警。需手動復位，并重新開始測試。

　　5) 極性測試。當啟動電流測試合格后系統將打開極性傳感器，在工件加電工作條件下進行極性測試。如果工件工作正常，則極性測試合格，系統自動進行下一工序測試，否則系統自動提示極性錯誤報警。需手動復位，并重新開始測試。

　　6) DRV電阻測試。當極性測試合格后，系統將根據型號選擇，確定是否進行DRV電阻測試。如果DRV電阻測試被選中，系統將自動進行DRV電阻測試。否則，系統將跳過本道測試工序，進行下一道工序的測試。

　　在進行DRV電阻測試過程中，系統將控制DRV上推氣缸前進至DRV電阻待測位置，并推動DRV測試氣針接觸到DRV電阻測試位置。然后自動測試工件DRV電阻，并同預先設置好的檢測范圍進行對比，如果測試結果在預設的檢測范圍以內，則判定DRV電阻測試合格，系統自動進行下一工序測試，否則系統自動提示DRV電阻測試錯誤報警。需手動復位，并重新開始測試。

　　7) CO電阻測試。CO電阻的測試工藝與DRV電阻的測試工藝基本相似。即當DRV電阻測試合格后，系統將根據型號選擇，確定是否進行CO電阻測試。如果CO電阻測試被選中，系統將自動進行CO電阻測試，否則系統將結束測試。并提示操作人員工件所有測試參數合格，請取走工件，并開始下一工件的參數測試。

　　在進行CO電阻測試過程中，系統將CO測試氣針接觸到CO電阻測試位置后，自動測試工件CO電阻。在測試完成后，自動同預先設置好的檢測范圍進行對比。如果測試結果在預設的檢測范圍以內，則CO電阻測試合格，并結束整個測試。否則系統自動提示CO電阻測試錯誤報警。需手動復位，并重新開始測試。

　　5 總結

　　本油泵支架測試臺是聯合汽車電子有限公司西安廠針對油泵支架專門開發的參數測試系統。該系統采用NI公司COMPACTRIO測試系統進行開發，目前已經投入生產線運行，測試結果穩定，達到預期的設計功能。