黃興，劉文波，郭佳

（1.南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210000；2.國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241000）

隨著對(duì)飛機(jī)修理質(zhì)量和維修效率要求的提高，持續(xù)更新接口控制盒的測(cè)試手段，完善測(cè)試方法，一直是電傳控制系統(tǒng)修理研究的重要內(nèi)容。

目前，接口控制盒現(xiàn)有測(cè)試平臺(tái)為手動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，操作人員的測(cè)試強(qiáng)度大，而且測(cè)試的質(zhì)量也難以保證，缺乏測(cè)試數(shù)據(jù)的追溯性。當(dāng)人員需要檢測(cè)某一信號(hào)時(shí)，需要將測(cè)試儀表的插針線纜插到對(duì)應(yīng)的接線插孔中進(jìn)行測(cè)量。該方法有諸多不足，如受操作人員的生理和心理影響較大，人工操作費(fèi)時(shí)、易出現(xiàn)差錯(cuò)等。試驗(yàn)過(guò)程中手工操作量過(guò)多，不但存在檢查項(xiàng)目的漏檢和誤檢問(wèn)題，而且可能會(huì)發(fā)生該接通時(shí)斷開(kāi)、該斷開(kāi)時(shí)卻接通的低級(jí)錯(cuò)誤，導(dǎo)致修理出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。飛機(jī)子系統(tǒng)的漏檢和誤檢故障，若在飛機(jī)總裝配后發(fā)現(xiàn)，將造成返工、返修甚至報(bào)廢等損失，導(dǎo)致飛機(jī)不能按修理節(jié)點(diǎn)完成工序任務(wù)，若在總裝配后依然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，設(shè)備將直接帶故障飛行，可能帶來(lái)嚴(yán)重的等級(jí)事故。

本文立足形成某型飛機(jī)數(shù)字電傳控制系統(tǒng)接口控制盒的測(cè)試和故障初步診斷能力，通過(guò)測(cè)試工控機(jī)和機(jī)械裝置協(xié)同實(shí)現(xiàn)無(wú)介入自動(dòng)測(cè)試，利用故障特征碼比較和優(yōu)化實(shí)現(xiàn)智能故障診斷，對(duì)接口控制盒類(lèi)設(shè)備測(cè)試技術(shù)改進(jìn)具有一定的理論意義和使用價(jià)值。

1 總體設(shè)計(jì)

根據(jù)被測(cè)對(duì)象的測(cè)試需求，設(shè)計(jì)測(cè)試設(shè)備硬件的資源配置，針對(duì)兩型被測(cè)對(duì)象設(shè)計(jì)測(cè)試適配電路、信號(hào)調(diào)理電路、測(cè)試電纜等硬件環(huán)境；設(shè)計(jì)被測(cè)對(duì)象聯(lián)動(dòng)機(jī)械裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置的受控操作。確定軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，按照接口控制盒的工藝檢測(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)自動(dòng)測(cè)試工程軟件；預(yù)留機(jī)械裝置控制軟件接口，實(shí)現(xiàn)通訊控制；開(kāi)展故障判斷樹(shù)的設(shè)計(jì)和故障特征碼優(yōu)化程序的開(kāi)發(fā)。

自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱框架，以PXI總線工業(yè)計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，按照被測(cè)對(duì)象測(cè)試需求和測(cè)試工藝實(shí)現(xiàn)的要求配置數(shù)字萬(wàn)用表模塊、通用開(kāi)關(guān)模塊、矩陣開(kāi)關(guān)模塊、離散IO模塊和程控直流電源，自行研制硬件適配和調(diào)理電路，故障特征點(diǎn)測(cè)試電路，與接口控制盒操作機(jī)械裝置構(gòu)成設(shè)備硬件平臺(tái)。測(cè)試平臺(tái)配置1套VPC9025接口模塊，該模塊具有20英寸平板工作臺(tái)，為了方便鍵盤(pán)操作與屏幕查看，平臺(tái)將顯示器與鍵鼠放置在壁掛式支架上。平臺(tái)外觀布局見(jiàn)圖1。

圖1 平臺(tái)布局示意圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 信號(hào)陣列接口設(shè)計(jì)

信號(hào)陣列接口是平臺(tái)所有硬件資源信號(hào)的對(duì)外輸出接口，采用VPC9025接口模塊。

2.2 適配機(jī)箱設(shè)計(jì)

明確產(chǎn)品接口信號(hào)和調(diào)理電路后，對(duì)不同號(hào)產(chǎn)品測(cè)試適配機(jī)箱進(jìn)行設(shè)計(jì)。適配機(jī)箱主要功能是實(shí)現(xiàn)被測(cè)對(duì)象的信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能。同時(shí)，測(cè)試平臺(tái)包含兩型被測(cè)對(duì)象，因此增加設(shè)計(jì)了適配機(jī)箱識(shí)別電路，用以識(shí)別不同測(cè)試對(duì)象。

激勵(lì)和采集電路需要按照測(cè)試工藝需求，輸出各種離散指令激勵(lì)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備功能測(cè)試。同時(shí)，測(cè)試平臺(tái)故障診斷功能需要測(cè)量被測(cè)對(duì)象的故障特征點(diǎn)，達(dá)到采集特征值數(shù)據(jù)的目的，因此設(shè)計(jì)了共用和專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集電路，如圖2。

圖2 激勵(lì)和采集電路設(shè)計(jì)

2.3 機(jī)械裝置設(shè)計(jì)

機(jī)械裝置是整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的硬件組成部分之一，其主體部分是接口控制盒安裝固定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具備受測(cè)試工控機(jī)控制和與之通訊的功能，通過(guò)安裝在其上的電磁推桿和機(jī)械動(dòng)作機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)接口控制盒上開(kāi)關(guān)的撥動(dòng)和按壓操作。為實(shí)現(xiàn)按壓和撥動(dòng)兩種不同動(dòng)作，選擇長(zhǎng)行程和短行程兩種電磁推桿。短行程電磁推桿直接實(shí)現(xiàn)按壓動(dòng)作，長(zhǎng)行程推桿通過(guò)直角轉(zhuǎn)換搖桿實(shí)現(xiàn)撥動(dòng)操作，通過(guò)橡膠墊、彈簧等零件調(diào)整機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)適合的操作力，并保證操作的準(zhǔn)確性。

該部分的主要工作是設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的工裝，并將選型確定的通訊/控制模塊電磁推桿和機(jī)械結(jié)構(gòu)集成到工裝上，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。

機(jī)械裝置由三部分構(gòu)成，第一部分為安裝框架底座，該底座可以固定在測(cè)試適配器上或者放置在工作臺(tái)上。

在底座上通過(guò)鉸鏈連接測(cè)試蓋板，屬于機(jī)械裝置的第二和第三部分。蓋板上安裝有推動(dòng)電磁閥、切換機(jī)構(gòu)及光敏傳感器等，可以進(jìn)行電控，實(shí)現(xiàn)控制盒上撥動(dòng)開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)的控制，光敏傳感器可以采集控制盒指示燈及導(dǎo)光板的光線變化。

3 測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試系統(tǒng)軟件包括性能測(cè)試軟件和故障診斷軟件兩大部分。

3.1 性能測(cè)試軟件

性能測(cè)試軟件設(shè)計(jì)包括測(cè)試內(nèi)容管理、工藝測(cè)試項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)和機(jī)械裝置通訊和控制三部分內(nèi)容。項(xiàng)目軟件運(yùn)行環(huán)境為Windows7。軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)選用在自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)方面廣泛使用的LabWindows/CVI虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

性能測(cè)試軟件劃分為測(cè)試管理層、功能程序?qū)雍蛢x器驅(qū)動(dòng)層3個(gè)層次結(jié)構(gòu)，并且預(yù)留故障診斷模塊接口。

測(cè)試管理層包含UI界面，用于測(cè)試任務(wù)執(zhí)行和功能調(diào)用、管理測(cè)試項(xiàng)目和測(cè)試數(shù)據(jù)。功能程序?qū)油ㄟ^(guò)子程序庫(kù)實(shí)現(xiàn)軟件的工藝測(cè)試功能，供管理層在執(zhí)行測(cè)試任務(wù)時(shí)調(diào)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與機(jī)械裝置的接口。儀器驅(qū)動(dòng)層由各儀器和硬件板卡的驅(qū)動(dòng)程序組成，設(shè)計(jì)過(guò)程中安裝到檢測(cè)儀中，使用時(shí)由測(cè)試軟件調(diào)用儀器驅(qū)動(dòng)程序函數(shù)樹(shù)進(jìn)行加載。

3.2 故障診斷功能設(shè)計(jì)

故障診斷定位功能屬于軟件功能的一部分，它由故障字典和診斷軟件兩部分組成。

運(yùn)用故障樹(shù)分析法建立被測(cè)對(duì)象故障原因和可測(cè)量的外部特征之間的關(guān)系。利用該關(guān)系加以條件判斷可以將故障特征對(duì)應(yīng)到各個(gè)器件故障的底事件，診斷軟件提取測(cè)試軟件測(cè)試到的被測(cè)對(duì)象特征值，通過(guò)邏輯關(guān)系在故障字典中查找底事件，實(shí)現(xiàn)故障定位。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種飛機(jī)接口控制盒自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)，針對(duì)接口控制盒參數(shù)測(cè)試點(diǎn)多、人工操作繁雜、測(cè)試結(jié)果一致性和可追溯性差的問(wèn)題，硬件上基于PXI總線設(shè)計(jì)通用測(cè)試資源平臺(tái)和專(zhuān)用測(cè)試機(jī)械裝置；軟件上選用LabWindows/CVI開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了模塊化性能測(cè)試模塊和基于特征參數(shù)向量的故障特征碼優(yōu)化和判斷軟件。很好地解決了接口控制盒人工測(cè)試中的問(wèn)題，提高了測(cè)試自動(dòng)化水平，經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證取得了良好的效果。