在完整功能測試的模式下，系統(tǒng)會將測試箱內(nèi)的傳感器及測試夾具穩(wěn)定在一個設(shè)定的溫度，同時運(yùn)動控制系統(tǒng)會控制磁極沿著傳感器磁感應(yīng)方向做步進(jìn)式移動，同時采集傳感器的反饋信號作為原始數(shù)據(jù)，并根據(jù)特定的算法計算出傳感器的標(biāo)定參數(shù)，然后根據(jù)不同的傳感器通訊協(xié)議將參數(shù)寫入傳感器的芯片，完成對傳感器的標(biāo)定。如果傳感器標(biāo)定需要考慮溫度的影響，可以在低溫和高溫兩個溫度下進(jìn)行相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定處理，來進(jìn)行溫度的補(bǔ)償校準(zhǔn)，同時系統(tǒng)還可以對經(jīng)過標(biāo)定和校準(zhǔn)的傳感器進(jìn)行全功能的檢測，檢查傳感器是否符合生產(chǎn)要求，系統(tǒng)實現(xiàn)原理如圖1所示。傳感器的標(biāo)定和檢測流程都需要在高精度的位置控制環(huán)境下完成，本系統(tǒng)最高控制精度可以達(dá)到1μm。
硬件設(shè)計
系統(tǒng)在設(shè)計時選用了NI公司高精度、高速度的數(shù)字萬用表卡完成數(shù)據(jù)采集。同時選用了NI公司數(shù)字I/O卡來完成對傳感器、開關(guān)、按鈕等狀態(tài)信息的查詢和繼電器、電子鎖等元器件的控制，并且將設(shè)備反饋信息及時反饋到上位機(jī)進(jìn)行處理。針對被測傳感器的多樣性，系統(tǒng)設(shè)計了“柔性”的硬件平臺，即為不同種類的傳感器配置了不同規(guī)格的測試夾具或測試臺，對于直線位置傳感器，分別配置了75mm、150mm和225mm等多種規(guī)格的夾具，更換傳感器時，只需要更換對應(yīng)的夾具即可，對于角度位置傳感器和旋轉(zhuǎn)位置傳感器，只需要更換測試臺即可，靈活的硬件配置使系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。
系統(tǒng)采用快速加熱器對位置傳感器及其測試環(huán)境進(jìn)行加熱?？焖偌訜崞魇且环N智能高低溫吹風(fēng)機(jī)，可以根據(jù)目標(biāo)溫度和當(dāng)前溫度的差異自動輸出不同溫度和不同流量的氣體對物體進(jìn)行加熱或者制冷。
為了實時檢測傳感器的溫度，在傳感器旁設(shè)置了熱電偶，待傳感器穩(wěn)定在目標(biāo)溫度以后，再控制滑臺帶動磁極在傳感器上方移動。系統(tǒng)選用高精度的直線滑臺來完成磁極的移動，由運(yùn)動控制卡發(fā)送控制信號到滑臺驅(qū)動器，滑臺驅(qū)動器再控制滑臺帶動磁極移動，精度可以達(dá)到1μm，滿足測試精度要求。該系統(tǒng)采用溫箱結(jié)構(gòu)，在操作臺上設(shè)置一個盒式溫箱，傳感器的加熱過程以及磁極的移動過程在溫箱里完成。為了保證滑臺不受溫度影響，在測試箱內(nèi)部，設(shè)置了Z型連接臂，將磁極固定在連接臂頂部，將連接臂底部伸出箱體外部與滑臺相連，這種設(shè)計即保證了磁極移動的準(zhǔn)確位置，又保證滑臺不受溫度變化的影響。
在測試箱體外側(cè)還設(shè)置了電子鎖，按下測試按鈕后電子鎖會自動將測試箱鎖住，直到測試結(jié)束，電子鎖自動打開，保證了在測試過程中操作人員的安全以及測試環(huán)境溫度的穩(wěn)定。
本系統(tǒng)還設(shè)計了看門狗，操作界面上的監(jiān)控指示燈會實時顯示系統(tǒng)操作狀態(tài)，軟件每隔2s向硬件發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài)信號，如果在30s內(nèi)沒有任何操作，系統(tǒng)將自動切斷操作臺的電源，保護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)還設(shè)置了人性化的急停按鈕，選用高性能的安全繼電器，在發(fā)生緊急情況時按下急停按鈕可以控制安全繼電器切斷工作臺電源。
除此以外，系統(tǒng)還設(shè)計了RS-232、CAN總線、AS-I、Device-Net、ProfiBus等五種通訊方式，可以滿足不同通訊協(xié)議的傳感器的測試需求。
軟件設(shè)計
系統(tǒng)測試軟件包括兩部分內(nèi)容，一部分是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本操作系統(tǒng)，我們選用目前應(yīng)用最廣泛的Windows操作系統(tǒng);另一部分是測試軟件的開發(fā)平臺，我們選用NI公司的圖形化編程語言LabVIEW結(jié)合測試流程執(zhí)行管理軟件TestStand，開發(fā)出一套多功能的平臺式測試系統(tǒng)。本系統(tǒng)使用LabVIEW搭建人機(jī)交互界面，使用TestStand搭建測試流程執(zhí)行序列，針對不同種類的傳感器，可以在TestStand中配置不同的測試流程。每個測試流程都有對應(yīng)的Sequence文件，通過在LabVIEW中調(diào)用TestStand運(yùn)行引擎，加載Sequence來完成測試功能。更換傳感器類型時，只需要加載不同的Sequence文件即可以完成對不同類型傳感器的測試。測試流程如圖2所示。
軟件啟動后，首先對系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化，確保設(shè)備處于正常狀態(tài)。初始化之后，操作員要將傳感器放置到測試夾具上，在傳感器底部設(shè)置了光纖傳感器用來檢測被測件有無。按下開始測試按鈕后，快速加熱器首先對傳感器及其所處的環(huán)境進(jìn)行加熱，待傳感器溫度穩(wěn)定后，開始對傳感器進(jìn)行標(biāo)定。只有標(biāo)定成功的傳感器才能進(jìn)行測試，如果標(biāo)定不成功，則測試失敗，記錄測試數(shù)據(jù)和失敗原因，完成本次測試。標(biāo)定成功后，繼續(xù)對被測件進(jìn)行校準(zhǔn)和測試，讀取被測件的測試結(jié)果，將測試值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，如果測試值在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，則判定該產(chǎn)品為合格品，否則為不合格品，最后對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進(jìn)行記錄，輸出報表，并且將測試數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。