福特U450汽車超聲波傳感器雷達質量問題分析與研究

摘要：基于福特汽車U450車型超聲波雷達傳感器的工作原理和特點，分析超聲波雷達傳感器在汽車整車主機廠整車測試中出現的遇故障不報警、無故障報警、遠離故障報警持續等功能失效的復雜質量問題，對汽車超聲波雷達傳感器質量問題分析和研究具有一定的指導和參考意義。可實現汽車超聲波雷達傳感器在整車測試和調試中減少問題故障，快速而精準的解決功能失效，提升生產產能，保障產品的可靠性。

關鍵詞：超聲波傳感器；工作原理；分析方法；解決策略；問題分析

在汽車智能化、自動化需求市場大幅度增長的背景下，汽車超聲波雷達傳感器零配件的需求也在快速增長。超聲波雷達傳感器是汽車倒車系統的重要組成部件。大部分汽車的用車環境都處于高溫、高濕、高壓的環境中使用，為了確保雷達傳感器部件的可靠性和耐用性，在制造和生產過程中必須嚴格控制雷達傳感器的質量，解決一些常見的缺陷，從而提高超聲波雷達傳感器的安全性、可靠性，并延長其使用壽命。而高超聲波雷達傳感器遇故障不報警常見缺陷時常困擾著工程技術人員，本文所介紹的常見故障解決策略正好可以有效預防和解汽車決雷達傳感器遇到故障不報警的系列問題。

超聲波傳感器的基本工作原理與特點

現在市面上大部分汽車超聲波倒車系統組成分為：超聲波傳感器（毫米波雷達）、控制器、顯示器及聲音輸出裝置構成。倒車雷達一般采用超聲波測距原理，利用控制器的控制下由傳感器發射超聲波信號，當雷達遇障礙物時立即產生回波信號，傳感器接收到回波信號后，由控制器進行數據處理，判斷出車輛障礙物的位置，由顯示器顯示距離并發出警示信號，提供給駕駛員進行判斷，雷達能夠探測0.1～3m的距離，從而達到輔助駕駛員駕駛的目的，實現輕松倒車。

1.倒車雷達傳感器工作原理

利用超聲傳感器產生的超聲波對車輛后發射，在雷達傳感器探測的范圍內碰到障礙物時，就有一反射波返回發射源（超聲傳感器的表面），主機利用發射波和反射波之間的延遲時間和聲波速度，通過一定的算法計算就能測得距離。工作原理如圖1所示，探測器感知物體主要依賴障礙物反射波形，正因這個固有特性，系統也存在盲區，比如鐵絲網、較細的金屬拉線等，倒車雷達就不易檢測出障礙物。

圖1 超聲波雷達工作原理示意

2.超聲波測距的工作原理

超聲波發射后遇到障礙物反射回來的信號送入超聲波傳感器，而何時反射回來需要超聲傳感器一直查詢檢測發射回來的信號，測得超聲波從發射到接收的時間差t（t為超聲波發射到超聲波返回的時間間隔），系統經過計算s=ct/2（s為超聲波發射點與障礙物之間的距離；c為聲波在空氣介質中的傳輸速率，超聲波聲速c與溫度有關，溫度變化不大時可認為聲速是基本不變），求出距離s。

3.超聲波雷達在汽車中的應用

超聲波雷達經過數十年的發展，已經廣泛應用于汽車的各個領域，如乘用車、公交車、叉車及特種作業車，一些豪華品牌汽車甚至配備的多個超聲波雷達，幫助駕駛員進行輔助駕駛，提高車輛的安全性。該系統還應用于軍工和航天航空等領域，在汽車制造、軌道客車制造、航空航天飛機制造都有著廣泛的應用前景。

超聲波雷達在汽車工藝應用類型上主要體現以下四個方面：

1）汽車泊車等輔助駕駛系統。

2）自動緊急制動功能等領域。

3）汽車360環景影視系統中。

4）自動緊急剎車主動安全系統中。

超聲波雷達傳感器遇故障不報警常見缺陷及解決措施

在制造和生產中，車規級的超聲波傳感器在工藝和質量上都有著非常高的要求，因此也會產生非常多的品質問題。本文主要針對福特U450系列車型的超聲波雷達傳感器質量問題進行分析，列舉一些列較復雜和常見的問題點剖析，并給出相應的解決策略和方法。

1.輸出信號中斷

產生原因：PCBA中部分電子元件功能失效，導致信號傳輸中斷。

解決措施：優化測試系統，在生產時可以提前探測到PCBA電子元件功能失效，利用魚骨圖工具（見圖2）可以分析出PCBA中R7電阻損壞。

2.焊接不良

產生原因：焊接功率錯誤、焊接時間錯誤、錫線不在焊點上、無焊接點、短路以及氣壓不穩定。

解決措施如下：

1）調整焊接功率需要在正確的范圍內，避免焊接功率過大導致錫線燒焦，或者發生錫線熔斷。

2）焊接時間不能過長，焊接時間過長會導致錫線發生熔斷。

3）焊接過程中激光位置偏移，不在焊點上，調整焊接激光位置，使激光點與焊接點位置是處于重合狀態。

4）調整并固定錫線的正確位置，并增加放大設備，方便操作員隨時關注錫線的位置。

5）根據產品的結構調整機械手取針位置，避免取針位置偏移造成插針位置偏移。

6）根據產品的結構調整機械手插針位置，避免插針位置偏移造成錫線偏移。

7）氣壓要在要求的規格內，在每天設備保養點檢時，需要確認氣壓表顯示的氣壓是在標準內。

8）定時清潔錫膏裝置，同時增加設備可以自動探測到是否有焊接點。

9）保證設備上的抽風系統順暢，沒有被封閉，沒有異物堵塞。

3.冷焊不良

產生原因：激光位置錯誤、使用的錫膏沒有回溫、激光功率錯誤、錫膏點位置偏移、點錫膏時間不當、點錫膏壓力不穩定及錫膏保溫溫度不當。

解決措施如下：

1）制作標準的檢驗治具，檢查激光點位置是否在標準范圍內。在沒有標準治具的情況下，使用產品檢測激光點位置并進行調試。

2）制作自動錫膏回溫報警裝置，錫膏達到回溫時間報警提醒，避免人員違規操作。

3）確認發生冷焊問題時實際的激光功率，再進行調試到規格內。

4）制作標準錫膏點樣件，在上錫膏的設備上增加自動檢測錫膏點探測。

5）在參數可調范圍內調整，恢復正常參數設定，嘗試恢復正常生產。

6）目視讀取壓力表壓力值，確保壓力于標準范圍內穩定。

7）檢查冷水機水循環制冷狀態及其制冷溫度設定。

4.前蓋焊接不良

產生原因：機械轉盤羅拉高度高或低、激光焊接功率不夠、前蓋烘烤溫度異常及前蓋未組裝到位。

解決措施如下：

1）羅拉高度高或低時需要記錄不良品時羅拉的高度，并將高度進行標準化。

2）記錄每次焊接不良時激光的功率，并將前蓋焊接功率參數進行標準化。

3）檢測前蓋烘烤設備溫度是否正常，并將設備溫度納入到每天進行的點檢確認。或者增加報警裝置，溫度不在范圍內會自動報警。

4）調整機械的下壓力。

5.點錫膏不良

產生原因如下：

1）感應器信號閃斷，錫點重合。

2）出氣口同時出氣，氣閥竄氣。

3）產品放在穴位沒放到位位置偏高，導致針頭頂死。

4）氣缸行程超過范圍。

解決措施如下：

1）更換上下異常的感應器。

2）拔除電磁閥兩氣管，檢查通氣，若異常竄氣，則更換電磁閥備件。

3）檢查感應產品沒放到位能否探測到。

4）更換氣缸。

無障礙物雷達報警

1.汽車保險杠裝配異常

產生原因如下：

1）傳感器與汽車保險杠裝配時有異物覆蓋在傳感器上。

2）汽車薄膜車衣覆蓋了傳感器。

3）傳感器與汽車保險杠裝配時，沒有裝配到位，造成啟程保險杠與傳感器不在統一平面，使傳感器認為保險杠是障礙物。

解決措施如下：

1）裝配汽車保險杠車間環境要達標，裝配生產線上環境要達標，不可有可粘附的異物。

2）汽車薄膜車衣貼附時不能覆蓋住傳感器，增加避位工具。

3）汽車保險杠在裝配傳感器時，組裝治具的上升行程要達標。

4）增加探測工具，傳感器與汽車保險杠沒有組裝好設備能自動探測報警。

2. 離開障礙物雷達報警

產生原因：雷達控制器故障。

解決措施：優化雷達控制器系統。

結語

汽車超聲波雷達在汽車行業的運用越來越廣泛，特別一些中高端汽車倒車輔助系統基本上都搭載了該雷達。超聲波汽車雷達質量的研究，對汽車輔助安全系統有著重要的推動意義。對于我國汽車安全系統零部件企業來講，超聲波雷達的研發和質量控制非常的薄弱。這需要我們積極和大力的投入研發、質量控制方案。國內正在發展和研發超聲波、毫米波雷達的企業則需要更多了解和認識雷達質量控制策略在制造過程中的應用，以便于在制造和生產的過程中大大的提升產品質量，減少不必要的次品產生，進一步提升公司產品的競爭力。

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