[ni技术]使用ni labview和 ni硬件进行离合器 从动盘产品测试

NI 技术使用 NI LabVIEW 和 NI 硬件进行离合器 从动盘产品测试 “作为 NI 的合作伙 伴，我们具有两个经 过认证的 LabVIEW 开发 人员，我们的开发经 验和基于 NI 硬件提 供高级的 LabVIEW 解 决 方案的能力，被证明 是我们公司极大的财 富。“ - Paul Riley, The Challenge: 创建一个下线测试系 统，为离合器从动盘 从动盘提供一个可追 溯记录的质量标准， 从而为汽车行业供应 原始设备(OE) 零 件做好准备。 The Solution: 使用 LabVIEW 软件和 NI 硬件，包 括 NI CompactRIO 扩展机箱和相关模 块，在实际生产环境 里配置和部署具 有精 确性、可重复性、高 吞吐量和可靠性的测 试系统。 典型的离合器从动盘 Author (s): Paul Riley - Magal Engineering， 一家总部位于英国的 公司，是全球汽车行 业的 OE 供应商。其 AP Driverline 科技有限公司分部为 轿车、商用车、越野 车和高性能车等 OE 汽车和零部件 制造商 设计、开发和制造汽 车离合器。公司，作为 NI 系统 联盟商，已经为业界 生产了很多复杂的测 试、控制和数据采集 系统，并且在此之前 为 Magal Engineering 公司提供 了成功的测 试系统。这次 Magal and AP Driveline 公司委托我们为其开 发一个离合器从动盘 测试的解决方案。 典型的离合器从动盘 组件将扭矩从发动机 传递到驱动轴，该组 件由一个摩擦片组 成，摩擦片连接在具 有变刚度弹簧的中心 花键上。弹簧吸收了 扭转振动，为动 力传 动系统解决了噪声、 振动和声振粗糙度 （NVH）的问题。 为了保证该组件按指 定的方式工作，技术 人员必须通过相对于 固定的摩擦片旋转中 心花键并分析弹簧的 刚度和迟滞特性的最 小公差，对每一个组 件进行测试。 我们客户最初的“迟 滞机器”，大约生产 于 20 年前，是一个 非常大型的、昂贵的 液压系统，缺乏符合 规格的精度和吞吐 量。对于我们的解决 方案，我们采用了最 新的电子器件和 无刷 电机技术，系统成本 只占以前系统的一小 部分，同时也提高了 系统的精度，并增加 了测试吞吐量。 系统硬件概述 我们的系统基于一个 高扭矩夹具 (800Nm)和一 个低扭矩夹具 (50Nm)，它们 放置在落地式机柜的 两侧。每一个夹具采 用气动执行器来夹紧 从动盘，与伺服电机 相结合，提供一 个可 以控制的角度偏转。 我们使用扭矩传感器 和编码器来获取迟滞 数据。 中心的机柜包含以下 控制和数据采集电子 器件： Intel 奔腾双 核 3.2 GHz 处 理器 NI 32 通道数 字输出 (sourcing) 模块 NI 32 通道数 字输入 (sinking) 模块 Baldor 伺服 驱动器 夹具包含以下硬件： Baldor 伺 服无刷电动机 Alpha 220:1 变速箱 夹紧零件的气动执 行器 应用扭矩传感器 我们需要使用基于的硬件，才可以在预 算内开发高精度的机 器。这提供了扭矩传 感器读数的采集加上 高达 24 位分辨率的 无噪声数字采集，角 度控制达到 0.0004 度分辨 率。 软件设计 我们利用和模块编写整个软件。 由于该软件是用于一 台生产设备，所以我 们的设计中包含了多 种功能。例如，操作 员只需要最低限度地 对计算机进行操作， 可 以简单地装载零 件，在系统供电后只 需按下启动按钮。另 外，因为我们的系统 使用编码器并且不需 要角度校准，所以我 们将扭矩校准构建到 软件和硬件中，这 样 我们可以与第三方力 传感器和显示器件相 比较来检查扭矩的读 数。这样我们就可以 将这些单元送到实验 室进行校准。 随着简单的测试积 累，管理者可以创建 或编辑一个测试方 案，从而提供了一个 包含不同从动盘的测 试库。此外，我们将 所有的结果数据以良 好的结构形式和可搜 索的 TDMS 格式保 存，并且使用基于 XML 的参数头使其 具有高速的搜索能 力，这样一天可以在 一个文件中完成 800 个测试。 另外，我们设计的运 行界面包括各个测量 参数的历史记录，这 样操作员或管理者可 以发现任何检测结果 的变化趋势，以预测 潜在的故障。我们也 使用硬件采集数据，它能 够 采集随角度变化而 不是随时间变化的数 据，提供了一个无噪 声、高分辨率、无冗 余数据的数据采集系 统。 1/5 使用 LabVIEW 和相关硬件来进行高 效开发 对于本套系统的顺利 开发，的几个特点是非常关 键的。在的项目管理环境 下，我们可以在一个 位置包含所有的 PC 代码、子程序和输入 /输出关系，也可以 把所有与相关的代 码、项目文 件、数据表和说明书 集成到一个环境中， 这样就使得售后服务 和维修更容易。 此外，数字输入和输出模块 降低了中间接线的难 度。通常我们需要将 计算机信号转换到 24V(或从 24V 转换为计算机信号) 以便操作不同的电磁 阀和读取通过夹式固 态继电器 或者中间信 号的输入。但在该系 统中，由于我们使用 的是以 24V 为标准 的模块，所以除去了这 部分的所有接线。 使用应变计模块，我们可 以完成扭矩传感器与 采集硬件的直接连 接，这样就减少了连 线和减小了噪声干 扰。在软件中，提供 了传感器的简单校 准，通过自检补偿修 正，分辨 率达到 100fV 以下。 使用架构，我们可以独立 并行地从每一个装置 中采集数据。这在基 于 PC 的架构中通常 是很难实现的，并且 可能导致第二台 PC 产生的额外费用或减 缓零件的同步测试吞 吐量。 此外，我们使用进行固件高速行程监 测。以很高的速率监测扭 矩的大小，当扭矩达 到额定扭矩 95%以 上时直接切断电源， 这样就保护了外部的 模拟硬件，这种响应 的确定 性在 PC 机上 是无法达到的。 结论 迅速构建和完善本系 统后，我们必须立即 将其投入生产线。从 那以后，我们的系统 以每天 16 小时的周 期对下线的每一个离 合器从动盘组件进行 了测试，并继续完美 地运行。 由于该系统的测试结 果非常精确，它可以 鉴别出从动盘的原始 设计中没有发现的关 键特征。我们也用它 为下一代从动盘的设 计阶段提供数据和指 出材料制造商需要检 查的区域。 作为 NI 的合作伙 伴，我们具有两个经 过认证的开发人员，我们的开 发经验和基于 NI 硬 件提供高级的解决方案的能力，被 证明是我们公司极大 的财富。 NI 系统联盟商是独 立于 NI 的商业实 体，与 NI 没有代 理、合伙或合资关 系。 作者信息： Paul Riley Computer Controlled Solutions Limited 37 Park Street Leamington Spa Warwickshire CV32 4QN United Kingdom Tel: 01926 430200 Fax: 01926 430209 Paulccsln. com 推荐配置： NI 7811R 现场可编程门阵列 () 数据 采集设备 NI 9148 CompactRIO 扩展机箱 NI 9235 四 通道应变计模块 NI 9476 32 通道数字输出 (sourcing) 模块 NI 9425 32 通道数字输入 (sinking) 模块 Author Information: Paul Riley 37 Park Street Leamington Spa Warwickshire CV32 4QN United Kingdom Tel: 01926 430200 Fax: 01926 430209 2/5 典型的离合器从动盘 3/5 变刚度弹簧下的典型 迟滞图 4/5 设计系统简图 Legal This case study (this “case study“) was developed by a National Instruments (