劉琳霞 陸曄敏

1.蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院 江蘇省太倉市 215400 2.麥格納（太倉）汽車科技有限公司實(shí)驗(yàn)室 江蘇省太倉市 215400

麥格納（太倉）汽車科技有限公司，主要從事車用燈具的產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)。產(chǎn)品包括電子控制系統(tǒng)輸出部件（執(zhí)行器）、車用電子光學(xué)器件（汽車燈具）等產(chǎn)品和服務(wù)。

汽車鏡面轉(zhuǎn)向器為公司生產(chǎn)的核心產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于多種類型，不同等級(jí)的汽車產(chǎn)品之中。為確保產(chǎn)品精度及可靠新，需要對(duì)各方面的性能進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)。鏡面轉(zhuǎn)向器由于加工制造以及裝配過程中的誤差，在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)存在一定的遲滯性，超過客戶允許的范圍，會(huì)影響駕駛者的駕駛體驗(yàn)，形成一定的安全隱患。鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置可自動(dòng)完成鏡面轉(zhuǎn)向器產(chǎn)品遲滯度檢測(cè)和記錄。

1 鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置概述

汽車鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性表現(xiàn)為當(dāng)后視鏡進(jìn)行正向轉(zhuǎn)動(dòng)（輸入驅(qū)動(dòng)電壓值增加）和反向（輸入驅(qū)動(dòng)電壓值減?。┺D(zhuǎn)動(dòng)期間，相同鏡面角度情況下，輸入（輸入驅(qū)動(dòng)電壓）-輸出（鏡面轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)角）曲線不一致的程度。

汽車鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置的檢測(cè)安裝平臺(tái)如圖1。測(cè)試時(shí)，首先將待檢測(cè)鏡面轉(zhuǎn)向器與“檢測(cè)工件安裝平臺(tái)”緊密固定。通過軟件界面操作啟動(dòng)測(cè)試，待測(cè)汽車鏡面轉(zhuǎn)向器將自動(dòng)完成一個(gè)完整的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，過程中同步顯示和記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件。需要對(duì)不同型號(hào)尺寸的鏡面轉(zhuǎn)向器進(jìn)行遲滯性檢測(cè)時(shí)，用戶可依據(jù)測(cè)試件的型號(hào)更換對(duì)應(yīng)的“樣件撐柱”模塊，放置在“工件安裝平臺(tái)”對(duì)應(yīng)的位置裝夾定位。

圖1 遲滯性檢測(cè)安裝平臺(tái)簡(jiǎn)圖

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置可實(shí)現(xiàn)鏡面轉(zhuǎn)向器沿某一轉(zhuǎn)動(dòng)軸（X或Y）正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)電壓-鏡面轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)記錄，實(shí)時(shí)繪制數(shù)據(jù)曲線，并計(jì)算出兩條曲線相同鏡面轉(zhuǎn)角條件下的電壓差值，據(jù)此計(jì)算出最大遲滯度。具體可實(shí)現(xiàn)的功能包含：

（1）能實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的單獨(dú)測(cè)試；

（2）設(shè)置測(cè)試文件名后才可運(yùn)行，否則彈窗提示；

（3）可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)平功能；

（4）測(cè)試電壓值采樣記錄曲線繪制；

（5）電壓-轉(zhuǎn)角曲線繪制；

（6）測(cè)試結(jié)果的自動(dòng)生成。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置主要由控制模塊、人機(jī)接口模塊、檢測(cè)模塊三部分組成，組成示意圖如圖2所示。

圖2 鏡面轉(zhuǎn)向器硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

檢測(cè)模塊與遲滯性檢測(cè)安裝平臺(tái)連接，為待測(cè)試的鏡面轉(zhuǎn)向器提供驅(qū)動(dòng)電源，為傳感器等設(shè)備提供數(shù)據(jù)接口?？刂颇K使用工控機(jī)作為控制核心，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)控制。通過數(shù)據(jù)采集卡采集運(yùn)行中電壓、電流、距離等數(shù)據(jù)的變化，并完成數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)。人機(jī)接口模塊，負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置、狀態(tài)顯示等功用，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

4 檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)裝置配套的“遲滯性測(cè)試軟件”基于LabVIEW平臺(tái)，可安裝于WINDOWS7、WINDOWS10或Linux操作系統(tǒng)。測(cè)試軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算，獲得“遲滯度”等主要數(shù)據(jù)。用戶也可以通過測(cè)試軟件設(shè)置測(cè)試參數(shù)，向測(cè)試裝置發(fā)送啟動(dòng)或停止等命令，觀察測(cè)試數(shù)據(jù)記錄，設(shè)置數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)路徑和名稱等。

4.1 “遲滯性測(cè)試軟件”界面

“遲滯性測(cè)試軟件”的參數(shù)設(shè)置界面如圖3所示。用戶可選擇本次測(cè)試實(shí)驗(yàn)的方向。在“保存文件名”處可填寫文件名，按“保存確定”按鈕后。軟件將自動(dòng)以“保存文件名”+ “X”或“Y”（測(cè)試方向）為文件名自動(dòng)創(chuàng)建，xls型數(shù)據(jù)文件，保存測(cè)試數(shù)據(jù)。

圖3 “參數(shù)設(shè)定”界面

4.2 遲滯性數(shù)據(jù)的采集

（1）遲滯性實(shí)驗(yàn)主要檢測(cè)樣件沿X軸方向或沿Y軸方向從正向極限最大角度運(yùn)動(dòng)到負(fù)向極限最大角度；再?gòu)呢?fù)向極限最大角度運(yùn)動(dòng)到正向極限最大角度一個(gè)循環(huán)過程中的遲滯度。

（2）遲滯性實(shí)驗(yàn)裝置在樣件運(yùn)動(dòng)過程中同時(shí)采集樣件反饋電壓及運(yùn)動(dòng)角度。

（3）運(yùn)動(dòng)角度采集方式。

實(shí)驗(yàn)裝置有三個(gè)激光位移傳感器A，B，C分別被置于樣件上方，樣件圓心被標(biāo)記為O，傳感器A置于樣件X軸正上方上，在樣件X軸上投影坐標(biāo)為Xa；傳感器B置于樣件Y軸正上方，在樣件Y軸上投影坐標(biāo)為Yb，C置于X軸與Y軸之間的任一點(diǎn)，投影在測(cè)試表面為點(diǎn)C，點(diǎn)C在X軸和Y軸的坐標(biāo)分別為Xc和Yc。傳感器C是輔助用。上述四個(gè)值針對(duì)不同類型的測(cè)試件是有區(qū)別的，具體數(shù)值可以在測(cè)試前通過測(cè)量工具量出，進(jìn)行更新設(shè)定值。

樣件經(jīng)控制程序調(diào)平后，被水平放置?？赏ㄟ^軟件讀出采集到的三個(gè)傳感器到樣件的原始垂直距離，分別標(biāo)記Za0，Zb0，Zc0。

樣件進(jìn)行遲滯性實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)過程中，實(shí)時(shí)采集三個(gè)傳感器距離值，分別標(biāo)記Za，Zb，Zc。

（4）實(shí)驗(yàn)過程運(yùn)動(dòng)角度計(jì)算模型（以Y軸為例）如圖4所示。

圖4 計(jì)算模型示意圖

①理想狀態(tài)下，樣件以O(shè)為圓心沿OY旋轉(zhuǎn)。

②計(jì)算傳感器Z軸變化值：對(duì)應(yīng)Y軸轉(zhuǎn)過角度正切值為：

③鏡面轉(zhuǎn)向器實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓心存在偏離，與圓心O的偏離距離為DX，實(shí)際X軸角度正切值為：ΔZa/（Xa+DX）

④為了便于計(jì)算，引入了傳感器C兩個(gè)參數(shù)：Zc及X軸分量Xc來計(jì)算DX。計(jì)算過程如下：

4.3 部分程序代碼

4.4 測(cè)試結(jié)果截圖

鏡面轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)角遲滯性測(cè)試可自動(dòng)生成驅(qū)動(dòng)電壓-鏡面轉(zhuǎn)角曲線，并根據(jù)采樣數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算出最大遲滯度。遲滯度測(cè)試曲線及計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖5 軟件測(cè)試曲線圖

5 結(jié)語

經(jīng)驗(yàn)證，汽車鏡面轉(zhuǎn)向器遲滯性檢測(cè)系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求?？蓪?shí)現(xiàn)不同型號(hào)尺寸的汽車鏡面轉(zhuǎn)向器沿指定轉(zhuǎn)軸（X軸或Y軸）轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的遲滯性數(shù)據(jù)采集，并能通過數(shù)值和波形方式顯示數(shù)據(jù)，完成運(yùn)算和數(shù)據(jù)記錄。鏡面轉(zhuǎn)向器角度的測(cè)量精度為0.01°，電壓測(cè)量精度為0.001V，電流測(cè)量精度為0.001A。測(cè)試自動(dòng)生成的數(shù)據(jù)文件可供后續(xù)追溯。該系統(tǒng)的運(yùn)用可有效確保產(chǎn)品精度，促進(jìn)生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提升。