LabVIEW和NI硬件进行离合器从动盘产品测试虚拟仪器

LabVIEW和NI硬件进行离合器从动盘产品测试虚拟仪器

 北京瀚文网星科技有限公司

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zui小公差，对每一个组件进行测试。

我们客户zui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：

·          In奔腾双核3.2 GHz处理器

·          NI 7811R现场可编程门阵列(FPGA) 数据采集设备

·          NI CompactRIO扩展机箱

·          NI  四通道应变计模块

·          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CompactRIO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LabVIEW和LabVIEW FPGA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zui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NI DIAdem 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，以潜在的故障。我们也使用FPGA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。

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，LabVIEW的几个特点是非常关键的。在LabVIEW 8.0 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FPGA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，CompactRIO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CompactRIO模块，所以除去了这部分的所有接线。

使用CompactRIO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FPGA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FPGA进行固件高速行程监测。FPGA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*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*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。

 北京瀚文网星科技有限公司，是一家以LabVIEW（虚拟仪器）为主要技术手段的开发公司，为您提供全套的系统集成服务，包括结构设计、软件开发、软件与硬件的产品升级与改造。其服务领域包括：汽车、通信、航空、半导体、电子设计生产、过程控制和生物医学等各领域。涵盖了从研发、测试、生产到服务的产品开发所有阶段。

      北京瀚文网星科技有限公司经N认证，已正式成为NI联盟合作伙伴，为您提供运动控制、电子设计、视觉和射频以及无线等诸多领域的解决方案，技术咨询以及资源整合。所提供服务确保符合NI产品认证和行业标准，更有效地使用NI资源，提供优质的NI产品及LabVIEW软件服务。

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