汽車鏡面轉向器遲滯性檢測裝置系統(tǒng)設計

劉琳霞 陸曄敏

1.蘇州健雄職業(yè)技術學院智能制造學院 江蘇省太倉市 215400 2.麥格納（太倉）汽車科技有限公司實驗室 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)、設計、生產(chǎn)。產(chǎn)品包括電子控制系統(tǒng)輸出部件（執(zhí)行器）、車用電子光學器件（汽車燈具）等產(chǎn)品和服務。

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

1 鏡面轉向器遲滯性檢測裝置概述

汽車鏡面轉向器遲滯性表現(xiàn)為當后視鏡進行正向轉動（輸入驅動電壓值增加）和反向（輸入驅動電壓值減?。┺D動期間，相同鏡面角度情況下，輸入（輸入驅動電壓）-輸出（鏡面轉向器轉角）曲線不一致的程度。

汽車鏡面轉向器遲滯性檢測裝置的檢測安裝平臺如圖1。測試時，首先將待檢測鏡面轉向器與“檢測工件安裝平臺”緊密固定。通過軟件界面操作啟動測試，待測汽車鏡面轉向器將自動完成一個完整的轉動周期，過程中同步顯示和記錄檢測數(shù)據(jù)，并在實驗結束后自動存儲數(shù)據(jù)文件。需要對不同型號尺寸的鏡面轉向器進行遲滯性檢測時，用戶可依據(jù)測試件的型號更換對應的“樣件撐柱”模塊，放置在“工件安裝平臺”對應的位置裝夾定位。

圖1 遲滯性檢測安裝平臺簡圖

2 系統(tǒng)功能設計

鏡面轉向器遲滯性檢測裝置可實現(xiàn)鏡面轉向器沿某一轉動軸（X或Y）正轉和反轉時電壓-鏡面轉角數(shù)據(jù)記錄，實時繪制數(shù)據(jù)曲線，并計算出兩條曲線相同鏡面轉角條件下的電壓差值，據(jù)此計算出最大遲滯度。具體可實現(xiàn)的功能包含：

（1）能實現(xiàn)對兩個轉動軸的單獨測試；

（2）設置測試文件名后才可運行，否則彈窗提示；

（3）可以實現(xiàn)自動調(diào)平功能；

（4）測試電壓值采樣記錄曲線繪制；

（5）電壓-轉角曲線繪制；

（6）測試結果的自動生成。

3 硬件系統(tǒng)設計

鏡面轉向器遲滯性檢測裝置主要由控制模塊、人機接口模塊、檢測模塊三部分組成，組成示意圖如圖2所示。

圖2 鏡面轉向器硬件系統(tǒng)結構示意圖

檢測模塊與遲滯性檢測安裝平臺連接，為待測試的鏡面轉向器提供驅動電源，為傳感器等設備提供數(shù)據(jù)接口。控制模塊使用工控機作為控制核心，實現(xiàn)執(zhí)行器的驅動控制。通過數(shù)據(jù)采集卡采集運行中電壓、電流、距離等數(shù)據(jù)的變化，并完成數(shù)據(jù)計算和存儲。人機接口模塊，負責參數(shù)設置、狀態(tài)顯示等功用，實現(xiàn)人機交互。

4 檢測系統(tǒng)軟件設計

鏡面轉向器遲滯性檢測裝置配套的“遲滯性測試軟件”基于LabVIEW平臺，可安裝于WINDOWS7、WINDOWS10或Linux操作系統(tǒng)。測試軟件對采集的數(shù)據(jù)進行分析和計算，獲得“遲滯度”等主要數(shù)據(jù)。用戶也可以通過測試軟件設置測試參數(shù)，向測試裝置發(fā)送啟動或停止等命令，觀察測試數(shù)據(jù)記錄，設置數(shù)據(jù)文件存儲路徑和名稱等。

4.1 “遲滯性測試軟件”界面

“遲滯性測試軟件”的參數(shù)設置界面如圖3所示。用戶可選擇本次測試實驗的方向。在“保存文件名”處可填寫文件名，按“保存確定”按鈕后。軟件將自動以“保存文件名”+ “X”或“Y”（測試方向）為文件名自動創(chuàng)建，xls型數(shù)據(jù)文件，保存測試數(shù)據(jù)。

圖3 “參數(shù)設定”界面

4.2 遲滯性數(shù)據(jù)的采集

（1）遲滯性實驗主要檢測樣件沿X軸方向或沿Y軸方向從正向極限最大角度運動到負向極限最大角度；再從負向極限最大角度運動到正向極限最大角度一個循環(huán)過程中的遲滯度。

（2）遲滯性實驗裝置在樣件運動過程中同時采集樣件反饋電壓及運動角度。

（3）運動角度采集方式。

實驗裝置有三個激光位移傳感器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軸上投影坐標為Yb，C置于X軸與Y軸之間的任一點，投影在測試表面為點C，點C在X軸和Y軸的坐標分別為Xc和Yc。傳感器C是輔助用。上述四個值針對不同類型的測試件是有區(qū)別的，具體數(shù)值可以在測試前通過測量工具量出，進行更新設定值。

樣件經(jīng)控制程序調(diào)平后，被水平放置。可通過軟件讀出采集到的三個傳感器到樣件的原始垂直距離，分別標記Za0，Zb0，Zc0。

樣件進行遲滯性實驗運動過程中，實時采集三個傳感器距離值，分別標記Za，Zb，Zc。

（4）實驗過程運動角度計算模型（以Y軸為例）如圖4所示。

圖4 計算模型示意圖

①理想狀態(tài)下，樣件以O為圓心沿OY旋轉。

②計算傳感器Z軸變化值：對應Y軸轉過角度正切值為：

③鏡面轉向器實際轉動時圓心存在偏離，與圓心O的偏離距離為DX，實際X軸角度正切值為：ΔZa/（Xa+DX）

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

4.3 部分程序代碼

4.4 測試結果截圖

鏡面轉向器轉角遲滯性測試可自動生成驅動電壓-鏡面轉角曲線，并根據(jù)采樣數(shù)據(jù)自動計算出最大遲滯度。遲滯度測試曲線及計算結果如圖4所示。

圖5 軟件測試曲線圖

5 結語

經(jīng)驗證，汽車鏡面轉向器遲滯性檢測系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分均能達到設計要求?？蓪崿F(xiàn)不同型號尺寸的汽車鏡面轉向器沿指定轉軸（X軸或Y軸）轉向運動的遲滯性數(shù)據(jù)采集，并能通過數(shù)值和波形方式顯示數(shù)據(jù)，完成運算和數(shù)據(jù)記錄。鏡面轉向器角度的測量精度為0.01°，電壓測量精度為0.001V，電流測量精度為0.001A。測試自動生成的數(shù)據(jù)文件可供后續(xù)追溯。該系統(tǒng)的運用可有效確保產(chǎn)品精度，促進生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率的提升。