汽車頂棚控制模塊耐久測試系統設計

潘云忠　沈炯　徐俊

摘 要：隨著科技在汽車照明系統的不斷應用與發展，車用燈具不僅實現汽車內外部照明功能，同時在提升整車質感，烘托車內氛圍，營造個性化空間，滿足客戶的定制化需求等方面起著越來越重要的作用。汽車內部燈具在上述品質和舒適度等方面的提升起著關鍵的作用。汽車內部的照明主要是通過車內照明燈實現的，由汽車頂棚控制模塊控制實現，除了控制車內照明燈，還對閱讀燈和天窗進行控制。結合實際產品的測試要求，本文提出了一種通用的汽車頂棚控制模塊耐久測試系統。

關鍵詞：頂棚控制模塊 耐久測試 工控機 Labview

Design of Endurance Test System for Automobile Roof Control Module

Pan Yunzhong，Shen Jiong，Xu Jun

Abstract：With the continuous application and development of technology in automotive lighting systems， automotive lamps not only realize automotive interior and exterior lighting functions， but also enhance the texture of the vehicle， enhance the interior atmosphere， create a personalized space， and meet customers' customized needs， etc. which plays an increasingly important role. Car interior lamps play a key role in improving the above-mentioned quality and comfort. The lighting inside the car is mainly realized by the interior lighting， which is controlled by the car roof control module. In addition to controlling the interior lighting， it also controls the reading lights and sunroof. Combining with the test requirements of actual products， this paper proposes a universal automotive roof control module durability test system.

Key words：ceiling control module， durability test， industrial computer， Labview

1 背景簡介

麥格納（太倉）汽車科技有限公司，主要從事車用燈具的產品開發、設計、生產。產品包括電子控制系統輸出部件（執行器）、車用電子光學器件（汽車燈具）等產品和服務。

汽車頂棚控制模塊為公司生產的產品之一，廣泛應用于多種類型的，不同等級的汽車產品之中。產品的可靠性是需要進行長時間試驗檢驗的，由于涉及同類產品型號眾多，因此一種通用型的汽車頂棚控制模塊耐久測試系統就顯得尤為迫切。本文正是在此情況下而進行的研究。

2 耐久測試系統測試工藝要求

為了滿足不同類型的待測試汽車頂棚控制模塊，所設計的耐久測試系統需要滿足以下要求：

（1）可測試的汽車頂棚控制模塊外形尺寸最大為280*200;（2）測試系統執行部分需要在環境試驗箱中進行測試，溫濕度方面要求為-40℃至60℃，濕度范圍在20%-80%，選用的測試執行裝置要滿足此條件要求;（3）系統提供的用于耐久按壓測試點數量為6-8個，且每個按壓頭在X、Y、Z三個方向上均可進行位移調整;（4）根據汽車頂棚控制模塊接觸點類型的不同（機械式、電容式），提供對應的按壓頭，并且可實現按壓力檢測;（5）每個觸頭的動作可以進行單獨編程，頻次、動作時間、停歇時間、按壓保持時間等參數均可單獨設置;（6）測試過程中產生的數據可以保存，以備后續使用。

3 結構設計

3.1 總體設計

根據汽車頂棚控制模塊的結構特點以及耐久測試工藝要求，課題組設計了圖1所示的耐久測試系統的結構。由待測試件裝夾區（待測試的汽車頂棚控制模塊樣件如圖2所示）和耐久測試執行區構成，根據測試工藝要求測試執行元件選用電缸，其工作溫度為-40℃至80℃，執行區內測試頭最大安裝量為9個。

3.2 裝夾區設計

由于生產的汽車頂棚控制模塊種類較多，其外形結構尺寸各有區別。考慮到上述情況，為了實現測試設備的通用型，采用對不同型號的產品配以與其對應的夾具。待測試件放置于夾具上，夾具固定于安裝板之上，為了將帶測試件固定牢固，設計了如圖3所示的方案。通過更換不同的夾具，實現了不同型號產品的耐久測試。

3.3 測試執行區設計

測試執行區是進行耐久測試的動作執行區，對于不同類型測試件，其按壓測試“點”的位置是不同的。本區設計的結構要保證能進行3個軸向的位移調節，因此設計了如圖4所示可調節的按壓測試部分結構。此結構固定于電缸末端，通過調節擺放位置，進而對X、Y、Z三個方向位移進行調節，保證了本耐久測試系統的通用性。

4 控制系統設計

4.1 控制要求

（1）待測試件在進行耐久測試時，按壓頭按壓的工作順序可根據產品工作順序進行調整或者隨意設置工作順序，可進行單點按壓測試，也可以同時進行多點位按壓測試;（2）測試中壓力和工作電流經模擬量傳感器采集至工控機;（3）產品按壓過程分為達到按壓位置（根據設定的力來決定）和保壓時間（按壓頭保持時間），此過程可根據不同類型產品提供的數據來進行調節;（4）按壓時間設置中，最小設置為0.1s，調整分辨率為0.1s;（5）可進行雙工位同時工作的設置;（6）可在軟件中查閱保存的數據資料，可根據時間進行條件篩選;（7）設置操作用戶權限，需設置登錄密碼，用戶登錄后可新建使用者并授予一定的操作權限。

4.2 控制系統主要硬件選擇

控制系統需要檢測測試過程中的按壓壓力及頂棚控制模塊工作電流，選取對應的模擬量傳感器進行對應物理量的采集。本系統在全負荷工作時，需要共18路電流和壓力模擬量傳感器，且軟件配置及功能要求復雜，因此選用工控機進行控制，控制部分硬件組成示意圖如圖5所示。

4.3 電路設計

根據測試控制系統功能的要求，工控機選用了PCI-1715模擬量輸入板卡，PCI-1758UDIO數字量輸入輸出板卡以及PCI-1285運動控制板卡。在整個硬件電路中，壓力傳感器的線路部分最為復雜。壓力傳感器信號經DMD4059信號調節器送至模擬量板卡，圖6為DMD4059接線圖。

4.4 程序設計

程序流程圖如圖7所示，經過配置各按壓圖動作順序，動作時間及測試時間等參數，測試過程中將產生的數據及時記錄在Excel文件中。程序設計采用Labview軟件設計，自動測試設置界面如圖8所示。

電流采集程序Labview代碼如下：

“”

“Y-運行電流（mA）”

5 結語

系統經調試已正式投入使用中，在使用過程中系統能夠完成設計的功能。在保證耐久測試功能的前提下，系統可以遠程監控與控制方面進行提升，可讓系統更加智能和便捷。

參考文獻：

[1]潘云忠.車用燈具密封性檢測裝置控制系統設計研究[J].時代汽車.2018（11）：120-121.

[2]王莎.淺析汽車內飾內氛圍燈的設計和應用[J].汽車實用技術.2019（19）：129-130.

[3]王睿錚.基于單片機的頂棚遮陽簾自動控制系統設計[J].電子世界.2020（01）：174-175.