传感器在柔性自动化中的应用研究

[摘要]基于柔性测试技术的汽车传感器测试系统集中体现了结构模块化、电气接口标准化及软件组件化的设计思想，并把机电一体化技术、虚拟仪器技术、软件技术等多种技术有机融合，使测试技术的灵活性、适应性、可扩展性三大优点得到充分体现。

[关键词]汽车；传感器；柔性自动化

目前，汽车上所使用的控制系统从功能上可分为传感器单元、控制单元和执行单元3部分。其中，传感器单元是汽车智能化的标志，具有独特而重要的地位，其质量的优劣直接影响到能否实现对汽车其他部位的有效监测和控制，从而影响汽车的整体性能。因此，传感器生产厂商或整车生产厂商在传感器出厂或安装到整车前，需要一种手段来对传感器进行评价和验证。

1、汽车传感器测试的特点

汽车上常用的传感器类型包括轮速传感器、曲轴/凸轮轴位置传感器、温度传感器、压力传感器、爆震传感器等。针对层出不穷的车型，每个功能相同的传感器在外形上又有着各种各样的差异，再加上测量指标、生产环境等要求越来越苛刻，使得传统单一的测试工作台无法兼顾如此多样的传感器生产。在实际生产中，不同传感器的测试内容又有着一定的近似性。因为从测试原理上讲，汽车传感器主要分为主动式/被动式、温度、压力等类型。汽车传感器生产线都要求采用经济、高效、自动、灵活的测试设备，而且要具备高自动化、高效率、高产能、高可靠性的特点。传感器生产厂家希望一次性投入以后，测试设备本身还能不断地进行扩充，有效地支持最新产品和更高的性能指标要求，从而保证设备资本投入的有效性。为了保证生产质量，设备需要具备一定的生产过程统计能力，并有助于减少由于人为因素造成的生产质量降低的问题。集成化、智能化是汽车传感器的发展趋势。

2、柔性测试技术分析

随着科学技术的进步，不单是汽车传感器，其他各种电子装置也日益智能化、复杂化，以满足消费者舒适性、易用性的要求。在此情况下，泛华测控在总结过去经验的基础上，针对电子产品的生产测试，提出一系列解决方案，称为柔性测试技术。柔性测试技术是以相关技术为依托，满足测试测量需求的技术。现代测试技术以虚拟仪器技术、测试测量技术、机电一体化技术、软件技术以及通信与网络技术为核心，具有如下特性：适应性：满足多种测试环境要求，提供多种测试性能，融合多种信号测试能力；灵活性：根据客户需求变换测试系统的功能及性能，应用多种技术满足测试要求；可扩展性：跟随相关技术的发展，保证应用系统的先进性，实现测试能力的不断进步。汽车传感器测试系统正是基于柔性测试技术构建的，在多年的实际产品开发过程中，柔性测试技术的优势得到了集中的体现。

3、柔性技术助力传感器测试系统设计

3.1轮速与位置传感器测试系统

汽车轮速与位置传感器的动/静态参数测量是该测试系统的核心内容，系统需要有较高的测试精度和重复精度，对某些测试参数需要根据实际情况自定义测试算法。虚拟仪器是以计算机技术为核心的测试测量系统，能够满足上述系统的软/硬件要求，所以选用虚拟仪器作为开发的技术手段。此外，系统需要提供I/O接口对外部动作进行控制，需要运动控制卡对转速进行精确控制，是一套机电软结合的柔性系统。在系统原理中，传感器测试系统的核心是PXI系统，主要由控制器、万用表模块、示波器模块、数字I/O模块、运动控制模块、矩阵开关模块等组成。同一台设备不可能满足全部传感器的测试要求，由此引入模块化的设计思想，即将系统中相同的部分，如测试仪器、测试软件、气动控制系统、主电路系统作为公用资源（主机）；对于系统中要求随着传感器变化的部分，如目标轮及马达、夹具及专用电路，均作为模块的形式。

3.2爆震传感器测试系统

爆震传感器测试系统，主要由操作台和控制柜组成。在测试系统原理中，振动测试采用相对法，实现对汽车爆震传感器3000～40000Hz频带范围内任意频率点的灵敏度测试，并可以对电容、绝缘电阻等进行检测。测试系统采用PXI构架，通过PXI模块化仪器或GPIB仪器实现控制及信号采集。爆震传感器同轮速与位置传感器一样，没有统一的标准要求，但是测试原理相同，只是传感器的外观形状和测试参数会随着传感器不同而变化。爆震传感器的测试安装一般通过M8螺栓安装到振台上，所以可以不考虑传感器头部的差异性，针对接口的不同采用不同的适配器接口，实现快速换型。接口适配器上装有辨识电路，当通过测试程序配置测试参数时，程序会自动调用与接口适配器对应的测试参数，防止误操作。

3.3T-MAP传感器测试系统

T-MAP传感器即进气歧管压力-温度传感器，可以辅助调整喷油量进而控制空燃比，是汽车上比较重要的传感器。终检设备需要对该传感器进行电容检测、NTC（热敏电阻）检测、Ramp（坡道）测试、Leakage（泄漏）测试等。T-MAP测试需要在气压变化过程中进行，测试时间较长，很难满足大批量生产的要求。所以系统设计了3工位并行测试方式，分时占用测试硬件和气压系统资源，提高工作效率，降低硬件成本。测试过程中的动作都由气缸驱动，自动完成，操作人员只需要将被测件放入夹具中即可，测试完成，工件由传送带传递到下一个工位。考虑到系统的扩展性，把会随着被测对象变化的部分采用模块化和接口标准化的设计，在产品无法兼容的情况下，增加相应的测试模块即可。此外，该系统作为终检设备，需要和其他生产设备分享数据。一方面，在测试前需要从前面测试设备中得到该系统测试所需要的必要参数；另一方面，需要把测试数据放置到服务器上，供其他系统使用。结构和电气上加入了自动传送带和I/O信号，实现与前面工位及后续的打码设备间工件的自动传递。所以，此设备已经和生产线上的其他设备有机地融合在一起，形成了一套生产、测试线。

4、结束语

在柔性自动控制的精益生产中，为了实现柔性自动控制，最前端的检测元件直接关系着自动控制的灵敏度和精度，着重从电阻应变片压力传感器的原理分析、制作、安装、应用进行阐述和说明，应用实例结果表明，该方法成本低、调试简便。