基于Labview的汽車前排座椅電器功能檢測系統

東風柳州汽車有限公司 蔣進寧

0.前言

汽車前排座椅電氣系統主要由卡扣、安全氣囊(SAR)、重力感應傳感器(SBR)、座椅調整電機構成（根據不同車型可以配置有所不同），特別是安全氣囊，為駕駛員及乘車人員提供了安全保障，因此產品的質量好壞決定了安全保障有效性。開發一套快速準確的檢測系統對保證汽車前排座椅出廠質量有著重大意義。LabVIEW是由美國國家儀器(NI)公司開發的圖形化編程開發平臺，主要應用于儀器控制、數據采集、數據分析、數據顯示等測控技術領域。與傳統高級程序語言不同，Labview采用強大的圖形化語言( G 語言)編程, 面向電氣工程師而非專業程序員, 編程簡單快捷，人機界面直觀友好, 具有強大的數據可視化分析和儀器控制能力等特點。本文基于 LabVIEW成功開發出了一套功能強大的汽車前排座椅電器功能檢測及質量追朔系統。該系統可以完成數據采集、質量狀態分析與顯示、產品質量追朔等功能。

1.硬件系統構成及分析（如圖1、2所示）

圖1 系統原理架構

圖2 現場設備圖

圖3 電阻測試儀外觀及參數

1.1 工控機及通訊方式

上位機采用研華工控機IPC-6 10L /AIMB-501G2I5-24004G 雙網口,同時將原裝機的硬盤更換就SSD 120G固態硬盤，提高系統的運行速度。通過USB與電阻測試儀進行通訊，RS232串口和掃描槍通訊、RS232轉485通訊接口和數字量輸入輸出、模擬量輸入模塊、伺服驅動器通過Modbus通訊協議進行通訊。

1.2 掃描槍

本系統采用斑馬（ZEBRA）LS4278 無線掃描槍(RS232接口)。

1.3 伺服衍架系統

衍架伺服主要針對不同車型的座椅SBR重力感應傳感器安裝位置不同定位，定位完成后，氣缸下降帶動假臀（壓頭）向下對座椅施加壓力，然后此時就可以通過電阻測試儀進行檢測SBR加載電阻值。伺服驅動器和上位機采用RS485/Modbus進行通訊控制動作。

1.4 電阻測試系統（如圖3所示）

系統采用專業低壓電阻測試儀（同惠電子TH2516B）進行檢測,主要是為了保證SAR測試安全性，SAR對測試儀器參數要求高，儀器檢測電阻時，輸出的電流不能大于20m A,若大于此值，測試過程中SAR有可能發生爆炸，通過參數表選擇TH2516B的2 0Ω電阻檔(SAR電阻為2.1±0.3Ω)，電流最大輸出為10m A,符合測試安全要求;同時測量精度為±0.04Ω,完全符合檢測精度要求;針對SBR空載電阻（電值范圍為750 Ω～1050Ω）、SBR加載電阻（電值范圍為125 Ω～325Ω）的檢測，采用2KΩ電阻檔進行檢測。所有的電阻檢測共用1臺電阻測試儀，量程切換、讀取讀測量值均通過遠程控制SCPI指令進行操作,方便快捷，檢測通道采用鍍金繼電器進行切換，線纜電阻值用在軟件設計上進行補償。

1.5 電流測試系統

系統采用直流電流變送器對座椅滑軌、高調、調角器電機進行電流檢測,定制的直流變送器采用RS485/Modbus通訊協議和上位機進行通訊，檢測通道采用鍍金繼電器進行切換,通過IO模塊進行輸出切換繼電器。上位機可以直接讀取變送器測量值，非常方便。

1.6 假臀（壓頭）設計

假臀（壓頭）為一個直徑為120mm，高度h≥40mm,ABS工程塑料制成的圓柱體。所有尺寸的公差為±2毫米。壓頭由氣缸帶動，對座椅進行施加壓力，模擬人體坐姿。

2.系統軟件設計

2.1 系統軟件架構

2.1.1 自動化測試流程

本系統通過掃描槍掃描座椅條形碼，解析條形碼數據，讀取EXCEL對應型號座椅檢測項目、伺服衍架坐標等數據后，伺服傳動機械定位到對應的位置，系統處于等待檢測狀態，生產線工位操作人員將座椅安全帶卡扣插入插座中（此時電阻由無窮大變成10Ω以下），系統開始進行其它項目檢測(根據座椅檢測參數配置表進行項目檢測)，直到檢測完成所有項目，若所有檢測項目全部合格，將數據保存到本地SQL數據庫系統圖如圖4、5所示。

圖4 檢測流程

圖5 參數配置表

2.1.2 伺服控制

上位機和伺服驅動器采用Modbus通訊協議進行控制，采用事件狀態機結構進行編程。其中Modbus通訊采用Labview DSC模塊提供的標準函數進行處理（本系統Modbus通訊采用以下結構方式），如下圖所示，主要包括：新建串口（設定波特率、串口號、RTU通訊模式、ID號），設定讀寫延時時間，讀/寫寄存器值，關閉串口這幾大步驟。伺服動作指令參數據需根據伺服驅動器參數說明書要求進行處理。其中伺服選型要注意通訊接口必須是光電隔離型的，否則容易數據交互過程中出現通訊中斷，如圖6所示。

圖6 Modbus通訊示例

2.1.3 電阻測試儀控制

電阻測試儀和上位機采用的是SCPI通訊協議通過USB通訊，方便快捷。如圖7所示，采用狀態機結構(FETCh 子系統命令集用于獲取儀器的最后一次的測量結果以及獲取模式的設定。查詢語法是：FETCh[:IMP]?)其它指令參照測試儀說明書。

圖7 電阻測試儀狀態機結構

圖8 數據庫操作

2.1.4 數據保存

本系統采用SQL數據庫作為產品檢測數據的保存。檢測完成后，將檢測數據組成簇，然后通過Labview Database內控件進行數據的保存和更新，因為Labview在數據庫操作方面功能不足，筆者考慮到不同車型所檢測的數據不同，采用先用Insert插入固定檢測項（如卡扣）及其它字符類型數據（如設備號、操作者、條形碼、測試時間等），然后對數值的檢測項（如電阻值、電機電流）進行對應項進行Udata更新操作，未檢測項就可以顯示為空（NULL）。若只采用Insert數據插入方式進行記錄數據，則未檢項目的值在數據庫中的值為0，那么容易誤解為該項是檢測項，如圖8所示。

圖9 監控界面

圖10 操作界面

2.2 界面設計

本系統設計成3個界面，界面友好，便于操作，包括監控界面（用于正常測試所顯示的畫面）、操作界面（用于手動控制伺服、氣缸動作、IO狀態監控）、數據庫界面（用于查詢、導出EXCEL等操作）。如圖9、10、11所示：

圖11 數據庫界面

3.結束語

利用計算機和專業測試儀器在 Labview環境下方便地構建的自動化的測試平臺，實現了測量的自動化和產品質量追朔，該測試平臺改變了以往煩瑣的手動測量過程,既節省了測試測量時間，又提高了測量的精度，同時產品具有可追朔性，使得整個測試過程變得方便快捷，保證產品的出廠品質。

[1]陳樹學.LabVIEW寶典(第2版)[M].電子工業出版社,2017,09.

[2]陳樹學.LabVIEW實用工具詳解[M].電子工業出版社,2014,09.