CompactRIO测试技术在油泵功能测试线中的应用

1 概述

XLM2线功能测试台主要承担对油泵支架总成各项性能的检测。主要针对通用公司以及福特公司的12种配套车型的油泵支架系统进行测试。其主要测试参数包括：油体浮子液位阻值(TSG电阻)，油泵启动电流，CO接地电阻，DRV接地电阻，油泵转动极性以及产品条码扫描等一系列关键参数。其测试结果直接关系到油泵支架系统的出厂指标以及产品质量，其功能测试台处于整条生产线最终检测环节而显得异常重要。

针对以上测试要求，若采用传统的基于PCI数据采集的测试系统进行开发，受到上位机操作系统以及测试环境的影响较大。而基于PLC进行开发又会受到采集速度等条件的限制。所以本文采用美国国家仪器公司(以下简称NI公司)近年来最新推出的COMPACTRIO测试技术进行开发，它是一种基于底层FPAG进行编程的技术，包含一个实时控制器与可重新配置的FPGA芯片，底层硬件资源对用户开放，避免了受到软件操作系统以及固有采集模式的限制，具备良好的灵活性与可靠性。

2 测试系统功能及硬件构架

油泵支架功能测试台如图1所示。　　

 

测试台的测试功能可以分为3个基本部分

1) 设备仪器控制

包括TSG电阻测试驱动伺服电机控制、扫码仪控制以及极性探测器的控制。

其中TSG电阻测试要求控制测试电机处在恒速条件下，整个过程分为三个阶段，如图2所示。　　

 

2) 模拟信号采集

包括对TSG电阻、CO电阻以及DRV值的测量。

3) I/O控制

包括对负压吸紧气缸、CO探针气缸、DRV上推气缸，DRV探针气缸以及多个继电器进行信号输出控制，同时对工件识别光电开关、高度上下限接近开关，零位接近开关、安全继电器以及双手控制器进行输入信号捕捉。

测试系统的构架：

由于本系统功能测试类型较多，单一的数据采集设备或I/O控制设备都难以满足要求。经过多次比较与选型，本测试系统采用NI公司最新推出的COMPACTRIO测试技术，基于低层FPGA编程的NI cRIO-9074进行系统构架。该系统构架结构如表1所示。

        其系统硬件如图3所示：　　

 

其中各模块功能以及采集量分析如表2所示：　　 

系统接线实物电气图如图4所示：　　

3 测试系统软件组成

系统的软件界面如图5所示。　　

 

其操作功能如图6所示。　　

 

3.1 自动测试功能。系统具备自动测试功能，其详细测试工艺如4所述。

3.2 手动测试功能。如图7所示。系统具备对测试运动控制部件进行手动控制功能，可进行所有运动控制的手动调整，方便系统调试。　　

 

3.3 校验功能。由于本测试系统长期运行于生产线，测试的稳定性与准确性非常重要。本测试系统软件设计了光电开关校验，高度校验，TSG阻值校验，DRV阻值校验，CO阻值校验，启动电流校验，极性校验。通过相应操作界面定期对系统进行校验，可保证系统长期测试的可靠性。

3.4 测试工件参数选型。本系统内部设置各种生产线测试工件类型，通过测试工件选型，测试参数将自动加载入测试界面。

3.5 测试数据记录。在工件测试结束后，测试过程中的数据将自动记录并保存。

4 系统自动测试工艺过程

系统自动测试工艺过程如图8所示。　　

 

1) 工件识别。当工件被正常装入测试夹具后，系统将对工件进行自动识别并判断是否合格，如果工件识别正确，则进行下一个工序测试。如果没有工件放入，或工件放置位置错误，则系统自动提示工件识别错误报警并停止测试。需手动复位，并重新开始测试。

2) 扫描条码识别。当工件被识别后，扫描条码器自动打开对测试工件进行条码扫描。如果扫描编码与预设扫描客户编码一致，系统自动判断扫描条码合格，关闭扫描条码器，并进行下一道工序测试。如果扫描编码与预设扫描客户编码不一致，则系统自动提示扫描条码错误报警并停止测试。需手动复位，并重新开始测试。

3) TSG电阻值测试。当工件条码扫描合格后，系统将根据型号选择，确定是否进行TSG电阻测试。如果TSG电阻测试被选中，系统将自动进行TSG电阻测试。否则，系统将跳过本道测试工序，进行下一道工序的测试。

在进行TSG电阻测试过程中，系统将控制电机测试丝杆带动被测工件的浮子进行TSG电阻测试，并将整个测试过程以高度为横坐标，以测试阻值为纵坐标的测试特性曲线记录下来，同预先设置好的检验范围进行对比。如图9所示。　　

 

如果测试点测试结果均在检验范围内，则判定TSG电阻测试合格，进行下一道工序测试。如果其中一个或多个测试数据超过检验范围，则系统自动提示TSG电阻测试错误报警并停止测试。需手动复位，并重新开始测试。

4) 启动电流测试。当工件TSG电阻测试合