劉顯明 郭旭 姜雷

摘要：航空接觸件離位試驗(yàn)系統(tǒng)是一套試驗(yàn)控制、數(shù)據(jù)采集、記錄和分析處理的試驗(yàn)系統(tǒng)，用于對(duì)航空電連接器接觸件離位試驗(yàn)的電氣與機(jī)械性能進(jìn)行測(cè)試，驗(yàn)證其瞬斷性能。設(shè)備操作基于半自動(dòng)化的理念，測(cè)試過(guò)程為自動(dòng)控制過(guò)程，集成在線數(shù)據(jù)處理功能。

關(guān)鍵詞：接觸件離位試驗(yàn)；瞬斷性能

中圖分類號(hào)：V2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A本測(cè)試系統(tǒng)的核心是基于PCI總線的虛擬儀器技術(shù)。虛擬儀器把計(jì)算機(jī)硬件和儀器硬件的組合為其通用的硬件平臺(tái)，它通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)，將計(jì)算機(jī)的核心硬件以及各大外圍總線與儀器硬件有機(jī)結(jié)合，并且把計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、較快的控制速度與儀器硬件的數(shù)據(jù)采集與處理等功能緊密結(jié)合在了一起。操作者只需要在計(jì)算機(jī)軟件界面中，就可以對(duì)儀器硬件進(jìn)行相關(guān)控制，并對(duì)儀器硬件進(jìn)行快速的讀寫數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)處理操作?？偟膩?lái)說(shuō)，虛擬儀器技術(shù)就是以高性能的模塊化硬件基礎(chǔ)，把高效靈活的計(jì)算機(jī)作為平臺(tái)，來(lái)完成各種測(cè)試、測(cè)量和自動(dòng)化控制。

1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

機(jī)柜采用碳鋼型材支架結(jié)構(gòu)，由工控機(jī)控制單元、儀表控制單元、子模塊工作臺(tái)、安全防護(hù)單元以及人機(jī)交互單元等組成。

工控機(jī)控制單元的核心為一臺(tái)研華高性能工控機(jī)，用于處理采集和處理測(cè)試數(shù)據(jù)，并監(jiān)測(cè)系統(tǒng)地運(yùn)行狀態(tài)與執(zhí)行流程；儀表控制單元主要包括用于檢測(cè)電連接器接觸件的瞬斷現(xiàn)象；子模塊工作臺(tái)面向不同的測(cè)試對(duì)象而設(shè)計(jì)，包括對(duì)被測(cè)件的定位與夾緊以及機(jī)械傳動(dòng)裝置等，保證測(cè)量系統(tǒng)獲得良好的信號(hào)檢測(cè)；安全防護(hù)單元主要保護(hù)操作人員的人身安全；人機(jī)交互單元包括顯示屏、啟動(dòng)控制按鈕、狀態(tài)指示燈以及鼠標(biāo)鍵盤等，實(shí)現(xiàn)操作人員與測(cè)試系統(tǒng)的信息交互。

2接觸件離位試驗(yàn)?zāi)K

接觸件離位試驗(yàn)指將接觸件壓接合適尺寸的膠合鋼纜并裝入電連接器，固定到轉(zhuǎn)盤邊緣，通過(guò)滑輪附加一個(gè)13.3N的重物，然后再步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)下進(jìn)行360度循環(huán)，在該過(guò)程中測(cè)試電連接器信號(hào)的瞬時(shí)通斷。

轉(zhuǎn)盤上將有連接器轉(zhuǎn)接板，對(duì)于不同的連接器，該轉(zhuǎn)接板的連接器安裝孔位置不一樣，以適應(yīng)換型的需要，轉(zhuǎn)盤與電機(jī)之間配以固定滑環(huán)，以指針相連，用于導(dǎo)出電信號(hào)，配合瞬斷測(cè)試儀檢測(cè)被試件的性能。

3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于PCI總線和LabVIEW軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)量與控制功能。系統(tǒng)具有虛擬儀器控制和信號(hào)調(diào)理功能。工控機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬儀器的控制，完成測(cè)量過(guò)程和測(cè)試結(jié)果的顯示，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)數(shù)字I/O的狀態(tài)反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服系統(tǒng)的動(dòng)作控制等。工控機(jī)提供操作系統(tǒng)和控制軟件的運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等人機(jī)交互界面、接口完成人和設(shè)備間的信息交互

3.1伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)選用歐姆龍公司OMNUC G5系列R88M-K20030H-BOS2-Z伺服電機(jī)和相應(yīng)的R88D-KT02H-Z伺服驅(qū)動(dòng)器，該伺服系統(tǒng)除位置控制、速度控制、轉(zhuǎn)矩控制外，還可進(jìn)行全閉環(huán)控制，電機(jī)容量200W，輸入電源AC200V，電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配備高分辨率的20位增量型編碼器。作為增益調(diào)整功能，配備實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)諧功能與自適應(yīng)濾波器功能，也可自動(dòng)進(jìn)行復(fù)雜的增益調(diào)整。此外，還可對(duì)用于減少動(dòng)作中機(jī)械共振的陷波濾波器進(jìn)行自動(dòng)設(shè)定，從而可減少機(jī)械振動(dòng)。另外，該伺服系統(tǒng)還配備抑振控制功能，負(fù)載剛性低、會(huì)振動(dòng)的機(jī)構(gòu)可穩(wěn)定停止，完全滿足接觸件離位試驗(yàn)的使用要求和環(huán)境要求。

3.2瞬斷測(cè)試儀。為了檢測(cè)電連接器在接觸件離位試驗(yàn)時(shí)的電氣性能，采用日本NAC公司的瞬斷檢測(cè)儀NM-11B監(jiān)測(cè)點(diǎn)連接器處的電連接性，驗(yàn)證瞬斷時(shí)間是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。該儀器可設(shè)定瞬斷時(shí)間，用作電連接器及其組件進(jìn)行振動(dòng)、沖擊、碰撞等動(dòng)載荷環(huán)境試驗(yàn)時(shí)的監(jiān)測(cè)儀，可根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)條件，由用戶設(shè)定作為合格判據(jù)的監(jiān)測(cè)瞬斷時(shí)間為0.1~99.9μs，監(jiān)測(cè)瞬斷時(shí)間是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。該儀器設(shè)有10個(gè)獨(dú)立的數(shù)字和燈光顯示窗口，可連續(xù)監(jiān)測(cè)10個(gè)平行回路瞬斷時(shí)間，并可多臺(tái)并聯(lián)，增加監(jiān)測(cè)回路數(shù)。

NM-11B瞬斷儀參數(shù)指標(biāo)： 檢查電壓：DC3.3V±5%；檢查電流：100mAmax；判定電阻：33Ω±10%/@25℃；檢查范圍：0.1μsec~99.9μsec；檢查準(zhǔn)確度：±0.1μsec/@25℃；容許電容量：100pF以下。

3.3多功能數(shù)據(jù)采集卡。采用美國(guó)NI公司的M系列NI6281數(shù)據(jù)采集卡，該型號(hào)采集卡集成了模擬輸入、模擬輸出、計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和數(shù)字I/O。M系列使用新型的高速數(shù)字隔離器，消除接地回路以及抑止高共模電壓，提供更好的精確性和安全性。

NI6281數(shù)采卡參數(shù)指標(biāo)：支持USB、PCI總線；模擬輸入：16單端/8差分；采樣率：625kS/s；輸入分辨率：18bit；模擬輸出：2路；輸出分辨率：16bit；更新率：2.86MS/s；DIO：24DIO；計(jì)數(shù)器：2路；支持Windows7/Vista/XP/2000操作系統(tǒng)；兼容LabVIEW等多種軟件。

4.軟件設(shè)計(jì)

4.1開發(fā)環(huán)境。軟件設(shè)計(jì)開發(fā)環(huán)境為L(zhǎng)abVIEW，LabVIEW是NI公司的可視化、跨平臺(tái)并使用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)。LabVIEW廣泛支持各種儀器硬件的驅(qū)動(dòng)，包含大量?jī)?nèi)置和拓展的函數(shù)庫(kù)，并且均形象地表現(xiàn)為圖形化編程語(yǔ)言函數(shù)。它可以提供直觀明了的圖形化開發(fā)環(huán)境，開放且符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件，內(nèi)置編譯器加快運(yùn)行速度，多平臺(tái)兼容，可與大量硬件接口（I/O）緊密結(jié)合。軟件基于成熟的模塊設(shè)計(jì)，具有參數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)控制、數(shù)據(jù)管理和使用幫助等功能。

4.2結(jié)構(gòu)功能：（1）用戶管理。按權(quán)限不同把用戶分為管理員和操作員兩類。管理員不僅能夠進(jìn)行操作，還能夠進(jìn)行用戶管理的操作等；操作員只能進(jìn)行一般操作。（2）參數(shù)設(shè)置：根據(jù)試驗(yàn)要求進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。（3）操作控制：可進(jìn)行試驗(yàn)的具體操作控制，主要是電機(jī)控制和數(shù)據(jù)采集等功能。（4）數(shù)據(jù)管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)項(xiàng)目信息、采集的數(shù)據(jù)等必要數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、保存、提取等功能。（5）使用幫助：指導(dǎo)和提示用戶進(jìn)行正確的操作和必要的日常維護(hù)。

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