1、引 言
現(xiàn)代汽車測(cè)試系統(tǒng)復(fù)雜而龐大,在單一工位上,需要測(cè)試控制的參量往往多達(dá)幾十個(gè)。汽車連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊的檢測(cè)是這個(gè)繁雜系統(tǒng)的一部分,它是在大批量生產(chǎn)汽車減震器,組裝活桿時(shí),將其頭部的螺母擰緊到標(biāo)準(zhǔn)力矩后,將活塞桿頭部鋤緊使螺母鎖緊力保持不變的專用設(shè)備。在舊有的系統(tǒng)中,經(jīng)常是由占地面積極大的測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)單一參量的測(cè)控。例如,改制前的三工位自動(dòng)扳緊檢測(cè)儀器,需一個(gè)大機(jī)柜,面板上設(shè)置有許多按鈕(如:起動(dòng)、測(cè)試、打印等)和信號(hào)燈顯示器,操作復(fù)雜,功能單一。虛擬化后的測(cè)試儀器,只需一臺(tái)帶有內(nèi)置式DAQ卡的PC機(jī),所有的功能鍵、顯示器、曲線都可以在CRT顯示器上重構(gòu)。其操作簡(jiǎn)單,用戶可以方便地增、減模塊,進(jìn)行重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求,既不丟失已有的硬件和軟件資源,又能滿足經(jīng)常變化的測(cè)試要求。
2、汽車連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖棚裝置系統(tǒng)
連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖鋤裝置是以氣動(dòng)為動(dòng)力源,由電氣閥控制氣缸的運(yùn)動(dòng),到達(dá)工作工位后,由微機(jī)自動(dòng)控制螺母扳緊。整個(gè)設(shè)備為三工位回轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。第一工位為人上料、下料,第二工位為擰緊螺母,第三工位為沖銷活塞桿頭部。三個(gè)工位相位差為120度,由轉(zhuǎn)臺(tái)汽缸帶動(dòng)三個(gè)工位之間的轉(zhuǎn)換。其具體的技術(shù)指標(biāo)為:
(1)生產(chǎn)節(jié)拍為0.25分鐘。
(2)擰緊最大扭矩為15N.m,要求扳緊扭矩在10~15N.M范圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào),精度在±2.5范圍內(nèi)。
(3)在扳緊扭矩從8N.m到達(dá)15N-m過(guò)程中轉(zhuǎn)過(guò)的角度應(yīng)相對(duì)恒定。在扭矩為5N.m時(shí)光點(diǎn)編碼器開(kāi)始記數(shù),當(dāng)扭矩到達(dá)12N.m時(shí),轉(zhuǎn)過(guò)的角度為5度,即為合格。
在實(shí)際操作中,有時(shí)會(huì)有鐵屑等雜質(zhì)滲入螺紋,造成誤差,導(dǎo)致次品的產(chǎn)生。因此我們提出扭矩一轉(zhuǎn)角復(fù)合控制法,在擰緊到克服了表面凹凸不平,并承受一定的扭矩后,再擰過(guò)一定轉(zhuǎn)角,以提高產(chǎn)品質(zhì)量。
在擰緊過(guò)程中,如何控制主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定是準(zhǔn)確測(cè)量擰緊力矩的關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用了帶PWM調(diào)速裝置的直流電機(jī),即脈沖寬度調(diào)制式。
同時(shí)在主軸上安裝光電編碼器,以測(cè)得主軸擰緊螺母時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
3、虛擬化測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
虛擬儀器的誕生,將傳統(tǒng)的以硬件為主的儀器改為以軟件為主的儀器,從而在數(shù)據(jù)計(jì)算,結(jié)果顯示,生產(chǎn)力的提高等方面得到了巨大的改進(jìn)。
汽車連桿三工位螺母自動(dòng)扳緊沖鉚裝置的虛擬化改進(jìn)設(shè)計(jì)采用了基于PC機(jī),與內(nèi)置式數(shù)據(jù)采集卡位分辨率的模擬輸出,可進(jìn)行模擬/數(shù)字觸發(fā),具有十個(gè)可編程的功能輸入端口。
系統(tǒng)采用NI公司的Labwindows/CVI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái),它建立在開(kāi)放式軟件體系結(jié)構(gòu)之上,以工程(plug一in DAQ)相配合的方案,進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與處理。計(jì)算機(jī)與DAQ系列產(chǎn)品相結(jié)合,可進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和過(guò)程控制。在生產(chǎn)過(guò)程中我們?cè)僖矡o(wú)須由人工記錄數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)輸入分析或顯示程序中,內(nèi)置式DAQ與適當(dāng)?shù)能浖嗯浜?,可自?dòng)實(shí)現(xiàn)這些功能。內(nèi)置式DAQ方案設(shè)計(jì)主要使用一塊插在PC機(jī)機(jī)箱內(nèi)部的DAQ板,使用軟件對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程以及實(shí)際的模擬/數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。典型的DAQ板包括一個(gè)或多個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(Converts),數(shù)字I/O口,和記數(shù)/定時(shí)回路。這些組成元件是計(jì)算機(jī)與實(shí)際的模擬量,數(shù)字量和定時(shí)I/O信號(hào)之間的界面,為我們讀寫(xiě)處理數(shù)據(jù)提供了方便。
在本系統(tǒng)中,我們選用NI公司的AT-MIO-16E-2作為內(nèi)置式DAQ板,其主要的性能指標(biāo)為:16個(gè)單端,8個(gè)差分模擬量輸入,12位采樣精度,采樣速率達(dá)500kS/s,各通道增益與量程相互獨(dú)立;2通道,12文件為主題框架,將C++源文件,頭文件,庫(kù)文件,目標(biāo)模塊,用戶界面文件,動(dòng)態(tài)連接庫(kù)儀器驅(qū)動(dòng)程序等多功能組件結(jié)合一體,并支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)和TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)功能。
4、結(jié)論
由于采用了基于PC機(jī),配置有內(nèi)置式DAQ板,以Labwindows/CVI作為軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制,虛擬化后的設(shè)計(jì)方案去掉了原有的龐大的機(jī)柜,可以即時(shí)地以各種方便的方式顯示結(jié)果,并可將結(jié)果存為Excel等形式的文件,還可進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集,減少了分析處理數(shù)據(jù)所需的時(shí)間。而且圖形化的編程平臺(tái),對(duì)于系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)調(diào)試,以及可執(zhí)行程序的生成,都比原有系統(tǒng)優(yōu)越得多。若是所需測(cè)控參量數(shù)目很多,考慮到電磁屏蔽,系統(tǒng)擴(kuò)展與開(kāi)發(fā),采用基于VXI總線的實(shí)現(xiàn)方案,將更為合適。