一個基于LabVIEW的ABS傳感器測試系統

張宏宇

摘 要：本測試系統涉及一種汽車ABS輪速傳感器測試系統，本測試系統采用工控機控制，采用LabVIEW編程，對工件進行全自動化測試 ，測試精度高，控制靈活，操作方便，可重復性強。

關鍵詞：ABS；輪速傳感器；LabVIEW；測試系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.232

0 緒論

ABS（antilock braking system），又稱防抱死制動系統，是一種應用于汽車上的高技術制動系統。而其中的輪速傳感器，是該系統中重要器件。通過輪速傳感器，采集汽車車輪的轉速，通過控制單元控制調節制動力，從而使汽車能夠短矩離、安全的制動。

傳統的測試方法為人工轉動齒圈，通過萬用表測量信號電壓，通過示波器監視波形，而該測量方法測量緩慢，數據不易統計，且周期時間，齒圈個數等都不易測量。而通過電機帶動齒圈旋轉，自動測量時，又易引入干擾，使數據測量不夠準確，而現有的測試系統中，對干擾采用的信號調理時，又多采用硬件濾波的方式，會一定程度上改變信號的特性，從而影響上升、下降時間等參數的測量。

本文介紹了一種測量系統，采用全自動測量方式，自動上下工件，方便快捷，利用以LabVIEW編程的上位機測試系統進行測量，并對測量數據進行數字化濾波，實現了測量數據的精確，完整，可追溯性強。

1 輪速傳感器的測量原理

ABS輪速傳感器的測量原理如下圖1所示：

Uv為傳感器供電電壓12V；Rm為檢測電阻75Ω；Urm為信號電壓，自電阻兩端獲得，是測試中所需要測試的參數；Ilow，Ihigh為實時信號值，其中典型值為Ilow=7mA，Ihigh =14mA，電流值通過Urm和Rm換算得到。

接通供電，通過旋轉制動盤齒圏，氣隙遠近的周期性變化，會得到測量波形如下圖2所示，

如圖所示，Ihigh為信號高電平，Ilow為信號低平，Tr為信號上升時間，Tf為信號下降時間，t1為信號高電平時間，T為信號周期，Tv=t1/T為占空比。以上參數為輪速傳感器的判定參數。

2 測試系統的硬件組成

本文中介紹的系統主要包含以下部分：工控機，板卡，氣缸，測試機架，電機，線性電源，傳感器組，等部分組成。

工控機為研華的工控機，采用NI 的LabVIEW進行編程，為本測試系統的主要控制部分。

板卡有NI的高速模擬量采集卡、模擬量輸出卡和研華的IO繼電器卡。模擬量采集卡用于采集輪速傳感器信號通過采樣電阻后的電壓信號，模擬量輸出卡用于提供校準電壓，IO繼電器卡為輸入輸出24V信號，用于接收傳感器信號并控制氣缸動作等。

氣缸由閥島控制，分為舉升氣缸，缷載氣缸，加電氣缸，壓緊氣缸和旋轉氣缸。

測試機架包含測試臺面，配電柜，并包含各氣缸組成的執行機構。

電機采用的西門子伺服電機，旋轉時穩定，速度可控，精度高。用于帶動工件齒圈轉動，從而形成方波測量信號。

線性電源分為12V和24V。12V電源采用的GW的線性可調電源，用于給輪速傳感器供電。24V采用的朝陽電源為系統IO點等其他用電電源。

傳感器組為各氣缸到位信號傳感器，檢件傳感器等。

測試系統主要動作流程如下：（1）檢測工件傳感器檢測工件到位后，舉升氣缸將工件舉起，脫離傳輸線。本文中所指工件為己安裝好ABS傳感器的制動總成；（2）缷載氣缸伸出，舉升氣缸縮回，將工件放置在固定的缷載模塊上以便穩定測量；（3）壓緊氣缸伸出，壓緊工件，防止工件在接下來的測試過程中發生機械振動。加電氣缸伸出，將測試電極與輪速傳感器的信號端口相連；（4）旋轉氣缸伸出，伺服電機開始旋轉，帶動工件齒圈旋轉，產生波形；（5）模擬量板卡采集電壓波形，取出工件旋轉一圈的數據，并進行數字化濾波；（6）測試停止，進行數據判定和測試數據存儲。判定范圍用戶可設；（7）不合格則報警，合格則各氣缸回原位，工件放行。

3 測試系統的軟件設計

測試系統的軟件功能包括測試功能，數據管理功能，用戶管理功能，校準功能等。

測試功能包含自動測試和手動測試。手動測試為人工操作時，通過點擊屏幕按鈕，手動操作各氣缸動作，手動控制電機旋轉起停等。自動測試為自動實現上下料，自動完成整個測試過程。

下圖3本系統的自動測試界面：

本系統中可以測量Ihigh最大值，Ihigh最小值，Ilow最大值，Ilow最小值，上升時間最大值，上升時間最小值，下降時間最大值，下降時間最小值，占空比最大值，占空比最小值，脈沖個數（齒圈對數）。在測量過程中還會時時顯示波形以便用戶觀測。伺服電機帶動工件的旋轉速度用戶可以在系統里自行設置，默認為60rpm。

數據管理功能包含數據存儲，數據查詢、追溯，數據報表，SPC分析等功能，且可以導出至excel文件，通過以太網或U口導出。下圖4為數據查詢部分界面。

用戶設置功能包含用戶的添加、刪除、密碼修改，電機轉速的設置，數據判定范圍的設置，采樣率的設置等。

校準功能為用戶任意設定一定幅值、頻率的波形，通過模擬量輸出板卡輸出，之后再由本系統的模擬量采集卡采集輸入，進行判定，如誤差超過設置范圍，則報警，通知管理人員進行分析維護。

另外，本系統還包含數據濾波模塊。其中，濾波算法中應用了LabVIEW里自帶的FFT模塊。FFT是離散傅立葉變換的快速算法，是把一個時域信號轉換到頻率里進行分析。在系統測試時，系統的噪聲，機械的振動等都會對測試數據帶來干擾，本系統對無效的頻率拋棄，而后對有效的頻率數據進行還原。部分濾波程序見下圖5。

濾波對比見下圖6，其中紅色為帶干擾波形，藍色為還原后波形，如圖所示，濾波后的數據可以去掉干擾。

4 結論

綜上所述，本文所述的的測試系統，提高了產品質量，簡化了測試過程，工作穩定，節省成本，可以滿足工業生產線上大批量的在線檢測要求。

參考文獻：

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