LabVIEW和NI硬件進行離合器從動盤產(chǎn)品測試

典型的離合器從動盤組件將扭矩從發(fā)動機傳遞到驅(qū)動軸，該組件由一個摩擦片組成，摩擦片連接在具有變剛度彈簧的中心花鍵上。彈簧吸收了扭轉(zhuǎn)振動，為動力傳動系統(tǒng)解決了噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）的問題。

為了保證該組件按的方式工作，技術(shù)人員必須通過相對于固定的摩擦片旋轉(zhuǎn)中心花鍵并分析彈簧的剛度和遲滯特性的zui小公差，對每一個組件進行測試。

我們客戶zui初的“遲滯機器”，大約生產(chǎn)于20年前，是一個非常大型的、昂貴的液壓系統(tǒng)，缺乏符合規(guī)格的精度和吞吐量。對于我們的解決方案，我們采用了的電子器件和無刷電機技術(shù)，系統(tǒng)成本只占以前系統(tǒng)的一小部分，同時也提高了系統(tǒng)的精度，并增加了測試吞吐量。

系統(tǒng)硬件概述

我們的系統(tǒng)基于一個高扭矩夾具(800Nm)和一個低扭矩夾具(50Nm)，它們放置在落地式機柜的兩側(cè)。每一個夾具采用氣動執(zhí)行器來夾緊從動盤，與伺服電機相結(jié)合，提供一個可以控制的角度偏轉(zhuǎn)。我們使用扭矩傳感器和編碼器來獲取遲滯數(shù)據(jù)。

中心的機柜包含以下控制和數(shù)據(jù)采集電子器件：

·  In奔騰雙核3.2 GHz處理器

·  NI 7811R現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA) 數(shù)據(jù)采集設(shè)備

·  NI CompactRIO擴展機箱

·  NI  四通道應(yīng)變計模塊

·  NI 32通道數(shù)字輸出(sourcing)模塊

·  NI 32通道數(shù)字輸入(sinking)模塊

·  Baldor伺服驅(qū)動器

夾具包含以下硬件：

·  Baldor 伺服無刷電動機

·  Alpha 220:1 變速箱

·  夾緊零件的氣動執(zhí)行器

·  應(yīng)用扭矩傳感器

我們需要使用基于CompactRIO的硬件，才可以在預(yù)算內(nèi)開發(fā)高精度的機器。這提供了扭矩傳感器讀數(shù)的采集加上高達24位分辨率的無噪聲數(shù)字采集，角度控制達到0.0004度分辨率。

軟件設(shè)計

我們利用LabVIEW和LabVIEW FPGA模塊編寫整個軟件。由于該軟件是用于一臺生產(chǎn)設(shè)備，所以我們的設(shè)計中包含了多種功能。例如，操作員只需要zui低限度地對計算機進行操作，可以簡單地裝載零件，在系統(tǒng)供電后只需按下啟動按鈕。另外，因為我們的系統(tǒng)使用編碼器并且不需要角度校準，所以我們將扭矩校準構(gòu)建到軟件和硬件中，這樣我們可以與第三方力傳感器和顯示器件相比較來檢查扭矩的讀數(shù)。這樣我們就可以將這些單元送到實驗室進行校準。

隨著簡單的測試積累，管理者可以創(chuàng)建或編輯一個測試方案，從而提供了一個包含不同從動盤的測試庫。此外，我們將所有的結(jié)果數(shù)據(jù)以良好的結(jié)構(gòu)形式和可搜索的NI DIAdem TDMS格式保存，并且使用基于XML的參數(shù)頭使其具有高速的搜索能力，這樣一天可以在一個文件中完成800個測試。

另外，我們設(shè)計的運行界面包括各個測量參數(shù)的歷史記錄，這樣操作員或管理者可以發(fā)現(xiàn)任何檢測結(jié)果的變化趨勢，以潛在的故障。我們也使用FPGA硬件采集數(shù)據(jù)，它能夠采集隨角度變化而不是隨時間變化的數(shù)據(jù)，提供了一個無噪聲、高分辨率、無冗余數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

使用LabVIEW和相關(guān)硬件來進行高效開發(fā)

對于本套系統(tǒng)的順利開發(fā)，LabVIEW的幾個特點是非常關(guān)鍵的。在LabVIEW 8.0 的項目管理環(huán)境下，我們可以在一個位置包含所有的PC代碼、子程序和輸入/輸出關(guān)系，也可以把所有與FPGA相關(guān)的代碼、項目文件、數(shù)據(jù)表和說明書集成到一個環(huán)境中，這樣就使得售后服務(wù)和維修更容易。

此外，CompactRIO數(shù)字輸入和輸出模塊降低了中間接線的難度。通常我們需要將計算機信號轉(zhuǎn)換到24V(或從24V轉(zhuǎn)換為計算機信號)以便操作不同的電磁閥和讀取通過夾式固態(tài)繼電器或者中間信號的輸入。但在該系統(tǒng)中，由于我們使用的是以24V為標準的CompactRIO模塊，所以除去了這部分的所有接線。

使用CompactRIO應(yīng)變計模塊，我們可以完成扭矩傳感器與采集硬件的直接連接，這樣就減少了連線和減小了噪聲干擾。在軟件中，提供了傳感器的簡單校準，通過自檢補償修正，分辨率達到100fV以下。

使用FPGA架構(gòu)，我們可以獨立并行地從每一個裝置中采集數(shù)據(jù)。這在基于PC的架構(gòu)中通常是很難實現(xiàn)的，并且可能導(dǎo)致第二臺PC產(chǎn)生的額外費用或減緩零件的同步測試吞吐量。

此外，我們使用FPGA進行固件高速行程監(jiān)測。FPGA以很高的速率監(jiān)測扭矩的大小，當扭矩達到額定扭矩95%以上時直接切斷電源，這樣就保護了外部的模擬硬件，這種響應(yīng)的確定性在PC機上是無法達到的。

結(jié)論

迅速構(gòu)建和完善本系統(tǒng)后，我們必須立即將其投入生產(chǎn)線。從那以后，我們的系統(tǒng)以每天16小時的周期對下線的每一個離合器從動盤組件進行了測試，并繼續(xù)*地運行。

由于該系統(tǒng)的測試結(jié)果非常精確，它可以鑒別出從動盤的原始設(shè)計中沒有發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵特征。我們也用它為下一代從動盤的設(shè)計階段提供數(shù)據(jù)和指出材料制造商需要檢查的區(qū)域。

作為NI的合作伙伴，我們具有兩個經(jīng)過認證的LabVIEW開發(fā)人員，我們的開發(fā)經(jīng)驗和基于NI硬件提供高級的LabVIEW解決方案的能力，被證明是我們公司*的財富。

NI系統(tǒng)聯(lián)盟商是獨立于NI的商業(yè)實體，與NI沒有代理、合伙或合資關(guān)系。

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