TPMS檢測(cè)設(shè)備通過(guò)率提升的研究及應(yīng)用

武利偉 朱旺 楊超 顧金龍

摘 要：本文針對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程中，TPMS檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)通過(guò)率低的問(wèn)題，分析測(cè)試過(guò)程中的問(wèn)題現(xiàn)象及原因，提出TPMS檢測(cè)設(shè)備的工藝測(cè)試流程優(yōu)化方案，將通過(guò)率提升至99%以上，有效提高現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率及線體一次通過(guò)率，可為T(mén)PMS檢測(cè)設(shè)備方案規(guī)劃、工藝流程制定、現(xiàn)場(chǎng)安調(diào)及問(wèn)題解決提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：TPMS檢測(cè)設(shè)備 汽車(chē)制造 通過(guò)率提升

Abstract：Aiming at the low pass rate of TPMS testing equipment in the automobile manufacturing process， this paper analyzes the problem site and cause in the testing process， and puts forward the process optimization scheme of TPMS testing equipment， which improves the pass rate by more than 99% and greatly improves on-site production efficiency and once pass rate of line body， this study can provide reference for TPMS testing equipment program planning， technological process formulation， on-site installation and debugging and related problem solving.

Key words：TPMS testing equipment， automobile manufacturing， Pass rate improvement

1 前言

TPMS（Tire Pressure Monitoring System，胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）是安裝在車(chē)輛上，以某種方式監(jiān)測(cè)輪胎氣壓，并在一個(gè)或多個(gè)輪胎欠壓時(shí)報(bào)警，以確保車(chē)輛行駛安全的輔助系統(tǒng)。自2018年1月1日起，我國(guó)開(kāi)始實(shí)施強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 26149-2017《乘用車(chē)輪胎氣壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能要求和試驗(yàn)方法》，并將此標(biāo)準(zhǔn)納入《道路機(jī)動(dòng)車(chē)輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》管理[1]。該配置現(xiàn)在已是較為普遍且對(duì)車(chē)輛行駛安全十分重要的車(chē)輛功能之一。

2 TPMS基本原理及分類(lèi)

目前，TPMS主要分為間接式和直接式兩種[2]。

間接式TPMS是通過(guò)車(chē)輛ABS系統(tǒng)的輪速傳感器來(lái)比較四只輪胎的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)欠壓報(bào)警。間接式TPMS是在輪胎轉(zhuǎn)速不同時(shí)向駕駛員提供異常報(bào)警的，屬于事后被動(dòng)型。直接式TPMS是通過(guò)安裝在輪胎里的傳感器來(lái)直接測(cè)量輪胎的氣壓、溫度等信息，利用無(wú)線發(fā)射器將壓力等信息從輪胎內(nèi)部發(fā)送給中央接收器單元，在儀表盤(pán)顯示每個(gè)輪胎的氣壓數(shù)據(jù)，當(dāng)輪胎氣壓過(guò)低或漏氣時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，屬于事前主動(dòng)防御型[3]。目前汽車(chē)市場(chǎng)上較為主流的配置為直接式TPMS。

直接式TPMS在汽車(chē)制造中，生產(chǎn)線需要通過(guò)TPMS檢測(cè)設(shè)備將每臺(tái)車(chē)已裝配的四輪胎壓ID讀取并按照規(guī)定的順序與VIN一起上傳，之后通過(guò)電檢設(shè)備或其他的通訊設(shè)備，將胎壓ID寫(xiě)入車(chē)輛對(duì)應(yīng)的ECU。整個(gè)讀取過(guò)程中，VIN及四個(gè)輪胎的胎壓ID，任何一個(gè)數(shù)據(jù)未讀到或讀取錯(cuò)誤，即該車(chē)讀取失敗，需線下使用返工工具重新讀取。本文通過(guò)分析影響TPMS檢測(cè)設(shè)備讀取通過(guò)率的因素，研究通過(guò)率提升的方案。

3 TPMS檢測(cè)設(shè)備介紹

TPMS檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)原理主要是通過(guò)設(shè)備天線板的線圈發(fā)送低頻信號(hào)將安裝在車(chē)輛輪胎的胎壓傳感器激活，并將胎壓傳感器通過(guò)高頻信號(hào)返回的胎壓ID等信息處理、記錄，并上傳至工控機(jī)或其他系統(tǒng)。

3.1 硬件構(gòu)成

TPMS檢測(cè)設(shè)備主要由：工控機(jī)&機(jī)柜、RFID讀碼器、光電傳感器、天線板、控制系統(tǒng)、圍欄等組成，詳見(jiàn)圖１：

3.2 TPMS檢測(cè)設(shè)備工藝流程

TPMS檢測(cè)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試流程如圖2：

①車(chē)輛在生產(chǎn)線由滑板或吊具帶動(dòng)，全程勻速通過(guò)TPMS檢測(cè)工位。

②RFID光電傳感器被車(chē)身遮擋觸發(fā)，RFID讀碼器讀取車(chē)身上的RFID標(biāo)簽，截取并記錄其中的VIN信息。

③左側(cè)天線板光電傳感器被左前輪遮擋觸發(fā)，左側(cè)天線板通過(guò)內(nèi)部的線圈發(fā)送低頻激活信號(hào)，右側(cè)天線板通過(guò)內(nèi)部的線圈發(fā)送干擾信號(hào)。左前輪的TPMS傳感器被低頻信號(hào)激活后，發(fā)射包含傳感器ID的高頻信號(hào)。設(shè)備截取記錄其中的ID值，作為左前輪胎壓ID。

④右側(cè)天線板光電傳感器被右前輪遮擋觸發(fā)，右側(cè)線板通過(guò)內(nèi)部的線圈發(fā)送低頻激活信號(hào)，左側(cè)天線板通過(guò)內(nèi)部的線圈發(fā)送干擾信號(hào)。右前輪的TPMS傳感器被低頻信號(hào)激活后，發(fā)射包含傳感器ID的高頻信號(hào)。設(shè)備截取記錄其中的ID值，作為右前輪胎壓ID。

⑤左側(cè)天線板光電傳感器被左后輪遮擋觸發(fā)，同步驟③測(cè)試流程，設(shè)備截取記錄其中的ID值，作為左后輪胎壓ID。

⑥右側(cè)天線板光電傳感器被右后輪遮擋觸發(fā)，同步驟④測(cè)試流程，設(shè)備截取記錄其中的ID值，作為右后輪胎壓ID。

⑦工控機(jī)將四輪胎壓ID按照規(guī)定的順序排列后與車(chē)輛VIN一起上傳至電檢服務(wù)器。

⑧車(chē)輛離開(kāi)TPMS檢測(cè)工位，等待下臺(tái)車(chē)輛進(jìn)入。

4 TPMS檢測(cè)設(shè)備通過(guò)率影響因素及解決方案

TPMS檢測(cè)設(shè)備需滿足工廠內(nèi)不同車(chē)型、不同輪胎和不同胎壓傳感器共用，但實(shí)際調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)無(wú)法同時(shí)保證現(xiàn)場(chǎng)以上所有場(chǎng)景的TPMS檢測(cè)通過(guò)率。通過(guò)分析TPMS檢測(cè)失敗車(chē)輛的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)主要問(wèn)題現(xiàn)象如下：

問(wèn)題現(xiàn)象1：輪胎尺寸較大的車(chē)輛胎壓獲取成功率較低且主要失敗形式為未獲取到輪胎ID；

問(wèn)題現(xiàn)象2：車(chē)輛間數(shù)據(jù)讀串，現(xiàn)場(chǎng)存在前后2臺(tái)車(chē)輛A和車(chē)輛B，設(shè)備記錄車(chē)輛A的數(shù)據(jù)，實(shí)際部分?jǐn)?shù)據(jù)來(lái)源于車(chē)輛B。并且設(shè)備中無(wú)車(chē)輛B檢測(cè)記錄的情況。

問(wèn)題現(xiàn)象3：車(chē)輛內(nèi)部數(shù)據(jù)讀串，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際存在2種胎壓傳感器，1種傳感器主要存在左前輪與左后輪讀串、右前輪與右后輪讀串的問(wèn)題；另1種傳感器主要存在左前輪與右前輪讀串、左后輪與右后輪讀串的問(wèn)題。

問(wèn)題現(xiàn)象4：現(xiàn)場(chǎng)讀取失敗的車(chē)輛，未讀取到胎壓ID與多個(gè)輪胎ID讀串的比例基本一致。

4.1 問(wèn)題1原因分析及優(yōu)化方案

原因分析：設(shè)備天線板的光電觸發(fā)后，設(shè)備設(shè)定了最大讀取時(shí)間t秒，如在t秒內(nèi)未讀取到胎壓ID則判定讀取超時(shí)，該輪胎讀取失敗。當(dāng)天線板的光電傳感器觸發(fā)時(shí)，如胎壓傳感器在輪胎的3點(diǎn)鐘方向，大尺寸輪胎會(huì)存在胎壓傳感器還未進(jìn)入天線板的情況。如果此時(shí)線體臨時(shí)停線t秒以上，則設(shè)備判定未讀取到輪胎ID，該輪胎直接記錄讀取失敗。

優(yōu)化方案：將“延時(shí)t秒判定超時(shí)”調(diào)整為“下個(gè)光電傳感器觸發(fā)判定超時(shí)”，如左側(cè)天線板一直未讀取到胎壓ID，此時(shí)右側(cè)天線板光電傳感器觸發(fā)，則判定左側(cè)輪胎讀取超時(shí)，左側(cè)讀取失敗，同步開(kāi)始右側(cè)天線板的讀取；同時(shí)TPMS設(shè)備接入并判斷主線的停線信號(hào)，如接收到停線信號(hào)，則天線板停止讀取，停線信號(hào)解除后天線板重新開(kāi)始讀取。避免異常情況下，設(shè)備持續(xù)無(wú)法讀取到胎壓ID，如果發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間停線或休息，出現(xiàn)持續(xù)不間斷讀取的現(xiàn)象，減輕設(shè)備負(fù)擔(dān)。優(yōu)化邏輯后，可以在不調(diào)整光電傳感器硬件位置的情況下，兼容不同輪胎尺寸，并且可保證設(shè)備讀取時(shí)間最大化，天線板利用最大化，有利于減少輪胎ID未讀取到的情況發(fā)生，提升通過(guò)率。

4.2 問(wèn)題2原因分析及優(yōu)化方案

原因分析：TPMS光電傳感器的監(jiān)測(cè)邏輯為：RFID光電傳感器（讀取A車(chē)VIN）→左側(cè)天線板光電傳感器（A車(chē)左前輪ID讀取）→右側(cè)天線板光電傳感器（A車(chē)右前輪ID讀取）→左側(cè)天線板光電傳感器（A車(chē)左后輪ID讀取）→右側(cè)天線板光電傳感器（A車(chē)右后輪ID讀取）→RFID光電傳感器（讀取B車(chē)VIN）→……

現(xiàn)場(chǎng)輪胎裝配設(shè)備故障時(shí)，會(huì)存在2個(gè)前輪或2個(gè)后輪未裝配的情況。如A車(chē)輪胎裝配存在問(wèn)題，未裝配的輪胎無(wú)法觸發(fā)光電傳感器。此時(shí)，設(shè)備記錄的A車(chē)前、后輪胎ID實(shí)際可能為A車(chē)的后輪ID+B車(chē)的前輪ID，或A車(chē)的前輪ID+B車(chē)的前輪ID。而B(niǎo)車(chē)實(shí)際在設(shè)備中無(wú)VIN的數(shù)據(jù)記錄，即同時(shí)導(dǎo)致B車(chē)檢測(cè)失敗。

優(yōu)化方案：調(diào)整RFID光電傳感器位置，保證每臺(tái)車(chē)整個(gè)檢測(cè)過(guò)程中只觸發(fā)1次。TPMS檢測(cè)設(shè)備在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中一直監(jiān)測(cè)RFID的光電傳感器信號(hào)，如接收到觸發(fā)信號(hào)，先執(zhí)行復(fù)位指令，結(jié)束并記錄本次的讀取數(shù)據(jù)。同時(shí)開(kāi)始讀取車(chē)輛VIN，進(jìn)行下臺(tái)車(chē)的測(cè)試流程。優(yōu)化光電傳感器邏輯后，減少因其他設(shè)備異常和設(shè)備邏輯漏洞，從而影響通過(guò)率的情況。

4.3 問(wèn)題3原因分析及優(yōu)化方案

原因分析：現(xiàn)場(chǎng)存在2種類(lèi)型胎壓傳感器，一種為內(nèi)含線圈平行于傳感器氣門(mén)嘴桿方向的軸向傳感器，一種為內(nèi)含線圈垂直于傳感器氣門(mén)嘴桿方向的切向傳感器。如下圖：

TPMS檢測(cè)設(shè)備讀取激活胎壓傳感器的過(guò)程，實(shí)際是天線板通過(guò)線圈發(fā)射脈沖磁場(chǎng)，使TPMS傳感器內(nèi)部的線圈產(chǎn)生電流被激活，然后將ID、胎溫、胎壓等信息通過(guò)高頻信號(hào)傳出的過(guò)程。該過(guò)程中切向與軸向TPMS傳感器的激活，需要不同方向的磁場(chǎng)，即設(shè)備的天線板需要使用不同方向的線圈發(fā)送低頻信號(hào)。

優(yōu)化方案：針對(duì)軸向TPMS傳感器，設(shè)備的天線板采用軸向磁場(chǎng)的線圈發(fā)送低頻信號(hào)。針對(duì)切向TPMS傳感器，設(shè)備的天線板增加切向磁場(chǎng)的線圈發(fā)送低頻信號(hào)。對(duì)于不同的TPMS傳感器采用不同的模式測(cè)試，減少因胎壓傳感器線圈方向差異導(dǎo)致的通過(guò)率問(wèn)題。

4.4 問(wèn)題4原因分析及優(yōu)化方案

原因分析：未讀取到胎壓ID，在排除其他異常因素后，需增加天線板讀取功率；多個(gè)輪胎ID讀串，則是因?yàn)檎跈z測(cè)的TPMS胎壓傳感器尚未激活，而該車(chē)另一輪胎的胎壓傳感器靈敏度較高，接收到低頻信號(hào)后搶先激活，設(shè)備會(huì)記錄到另一輪胎的信息，需降低天線板功率。未讀取到輪胎胎壓ID與多個(gè)輪胎輪胎ID讀串的車(chē)輛數(shù)量基本一致。判斷TPMS傳感器靈敏度一致性較差。

優(yōu)化方案：除需產(chǎn)品供應(yīng)商控制TPMS傳感器的靈敏度一致性外。優(yōu)化TPMS檢測(cè)設(shè)備讀取流程，調(diào)整設(shè)備讀取胎壓ID為一小一大兩個(gè)功率，即先使用較小的功率讀取，如在設(shè)定時(shí)間內(nèi)未讀取到胎壓ID，則調(diào)整為較大的功率讀取，直至讀取到胎壓ID或下個(gè)光電傳感器被觸發(fā)為止。第一次小功率讀取的設(shè)定時(shí)間需根據(jù)TPMS傳感器的低頻響應(yīng)時(shí)間設(shè)定。TPMS傳感器的低頻響應(yīng)時(shí)間為傳感器的低頻采樣周期，第一次讀取功率的設(shè)定時(shí)間需保證最少1個(gè)完整的采樣周期。按方案調(diào)整后可減少TPMS傳感器本身的靈敏度差異對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備讀取的影響，提升通過(guò)率。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)施以上的優(yōu)化方案， TPMS檢測(cè)設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同車(chē)型、輪胎和胎壓傳感器，通過(guò)率均可達(dá)到99%以上，有效減少了員工線下返工讀取胎壓ID的工作量，提升了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)效率及線體的一次通過(guò)率。可為T(mén)PMS檢測(cè)設(shè)備的方案規(guī)劃、工藝流程制定、現(xiàn)場(chǎng)安調(diào)及問(wèn)題解決提供借鑒參考。

參考文獻(xiàn)：

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