CN101149310B - 汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车电动座椅噪音和电流检测装置，包括：汽车座椅加载测试台、运动控制器、传感器及信号处理器。其中汽车座椅加载测试台和各传感器安放于隔音室内，运动控制器和信号处理器安放于隔音室外控制柜内。系统能自动实现汽车座椅的固定，加载模拟人体负载，控制座椅各电机分别运动同时检测噪音和电机电流，判断是否符合要求，并打印产品检验标签。本发明的特点是自动化程度高，标准化程度高，测量精确。整个检测过程自动完成，每次测试的负载和动作行程都保证一致，严格符合检测条件。对电流和噪音的检测非常精确，排除了人为主观因素，符合质量管理的要求。

Description

汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置

技术领域

本发明涉及的是一种机械技术领域的检测装置，特别是一种汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置。

背景技术

在中高档轿车中普遍采用了电动座椅，即通过按钮控制电机来调节座椅的升降、前后左右移动、靠背俯仰等动作。在这种电动座椅的生产中，需要对电机运动产生的噪音以及电机电流进行检验，前者主要是车内环境舒适性的要求，后者是对电机性能以及装配工艺的检验，防止使用次品电机或者因装配不当造成阻力过大，电机损坏。在以前的生产中采用人工检验，即检验员手工操作座椅运动，凭人耳听噪音大小，目视判断运动是否顺畅。由于全凭经验，无法制定量化标准，不适应现代工业生产的要求，这种方式检验的座椅也难以满足高标准汽车生产企业的要求。一种自动化的、采用客观标准的噪音和电机电流检测装置是实现汽车电动座椅国产化的客观需要。

经对现有技术的文献检索发现，中国实用新型专利(申请号：01238477.1)提出了一种数字式振动噪声检测仪，可用于机电产品及家用电器的振动和噪声测量。该装置由传感器、信号调理电路、A/D转换、单片机等构成，可以测量产品振动的加速度、速度、位移参数以及产品的噪声级。该装置只是一种智能传感器，不能对被测对象进行控制操作。检索中还发现，中国发明专利(申请号：01130098.1)涉及在生产流水线上对机电产品的工作噪音进行检测的方法及检测装置。该装置包括一段可通过机电产品的消声通道和检测静音室，静音室中设有检测用电气控制盒。该发明可模拟用户在安静的家居环境下对机电产品噪音的真实感受来进行检验判定，降噪幅度达30dBA。但该发明主要提供了静音环境，在此环境下还是要通过人耳进行机电产品噪音高低与异常的检测，也不能对被测对象进行控制操作。在进一步的检索中，尚未发现与本发明主题相同或类似的文献报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中之不足，提出一种汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，使其可以自动化的、采用客观可量化标准对汽车电动座椅的噪音和电机电流进行检测。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：汽车座椅加载测试台、运动控制器、传感器及信号处理器。其中：

所述汽车座椅加载测试台，安放于隔音室内，实现对汽车座椅的固定，加载模拟人体负载，包括相当于人体臀部的座盆负载和相当于人体背部的靠背负载，并在其上安装有完成检测任务所需的各种传感器、电路接口等，是整个测试装置的机构部分。

所述运动控制器，安放于隔音室外控制柜内，实现对汽车座椅加载测试台的控制，包括控制座椅各电机的动作，控制模拟人体负载的加载，启动传感器及信号处理器开始测量，处理各种故障情况等。

所述传感器及信号处理器，其中信号处理器和电流传感器安放于隔音室外控制柜内，噪音传感器安放于隔音室内。两传感器将采集的信号通过屏蔽电缆输入到信号处理器，信号处理器用于实现对噪音和电机电流信号的采集和处理，判断是否符合要求，并打印输出相关结果。

所述汽车座椅加载测试台，包括：机架、气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构。其中机架是整个测试台机构的基座，气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构均固定于机架上，座盆负载投放机构位于气动定位机构正上方，便于将座盆负载投放到座椅上；靠背负载投放机构位于气动定位机构正后方，靠背负载从正后方向座椅靠背施加拉力。

所述机架起支撑作用，是整个测试台机构的基座，包括台面和立柱。台面上固定有气动定位机构，立柱上固定有座盆负载投放机构、靠背负载投放机构。

所述气动定位机构用于被检测座椅的安装固定，包括：两条定位导轨、四个气缸驱动的定位销，导轨和气缸及定位销各自固定于机架台面上，用于固定座椅。操作工人将座椅沿定位导轨推到定位处，按下按钮控制气缸动作将定位销插入座椅上的定位孔，使被测座椅牢牢固定。检测结束后气缸动作将定位销拔出，操作工人沿导轨将座椅拉出。

所述座盆负载投放机构包括：悬臂梁、第一定滑轮、第一钢丝绳、钢丝绳卷筒、交流电机及其减速机、座盆负载，悬臂梁固定于机架立柱上起支撑作用；第一定滑轮安装在悬臂梁上；钢丝绳卷筒固定于机架立柱上；第一钢丝绳一端固定于钢丝绳卷筒，另一端连接座盆负载，可以通过第一定滑轮将座盆负载投放到座椅的座盆上；座盆负载是形状与座椅座盆吻合，重量符合检测要求的一块配重物；交流电机及其减速机安装在机架立柱上用于带动钢丝绳卷筒，其减速机采用蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构具有自锁特性可以防止座盆负载自由滑落。为了保持座盆负载在升降过程中不发生转动，使用两组平行的第一定滑轮和第一钢丝绳来固定座盆负载。

所述靠背负载投放机构包括：第二定滑轮、第二钢丝绳、挂钩、靠背负载、靠背负载滑轨、气缸及定位销。第二定滑轮安装在机架立柱上；第二钢丝绳一端连接挂钩，可挂在座椅靠背上，另一端连接靠背负载；靠背负载是一块重量符合检测要求的配重块；靠背负载滑轨竖直安装在机架立柱上，用于容纳靠背负载；气缸及定位销安装在机架立柱上，用于控制加负载。靠背负载通过第二钢丝绳、挂钩和第二定滑轮可以对座椅靠背产生向后的拉力。在不需加载的时候气动定位销伸出，顶住靠背负载，在加载的时候气动定位销缩进，靠背负载落下，产生拉力。

所述运动控制器，包括一台可编程逻辑控制器(PLC)、两块操作面板、一台交流变频器、若干位置检测传感器。所述运动控制器包括：一台可编程逻辑控制器、两块操作面板、一台交流变频器、若干位置检测传感器，其中位置检测传感器设置于汽车座椅加载测试台上，可编程逻辑控制器通过信号电缆与操作面板、位置检测传感器、信号处理器、汽车座椅加载测试台中的各气缸分别连接，接受各位置检测传感器和按钮开关的信号，向执行单元发出指令，同时通过信号电缆连接座椅电机回路的继电器控制端，控制座椅电机正、反向运动，可编程逻辑控制器通过信号电缆连接交流变频器的控制端，该交流变频器用于驱动座盆负载投放机构的电机，控制座盆负载做升降运动，两块操作面板分别设置于控制柜上和汽车座椅加载测试台边，操作面板上布置了各种按钮、旋钮开关用于操作，位置检测传感器用于检测座椅运动到达的位置，当座椅运动遮挡或者透过反射光时，位置检测传感器发出信号表明座椅运动到达检测位置，在座椅的俯仰、升降、前后运动方向上各布置有三个传感器，检测每种运动的两端极限位置和中间位置。

所述传感器及信号处理器，指用于电流和噪音检测的传感器和信号处理机，包括：大功率电阻、拾音器、信号处理机和标签打印机。其中大功率电阻用于电流采样，安装在控制柜内，通过电线串联在座椅电机回路中；拾音器用于噪音采样，安装在汽车座椅加载测试台上；信号处理机和标签打印机安装在控制柜内，二者之间由打印电缆相连。大功率电阻和拾音器采集到的信号通过电线输入信号处理机。信号处理机是一台包含数据采集卡的工业控制计算机，它受运动控制器控制，通过数据采集卡读入传感器原始数据，进行相应的滤波和计算，判断电机的电流和噪音是否超标，并通过标签打印机将判断结果打印在不干胶标签上。

相对于传统的人工检测，本发明的突出特点是自动化程度高，标准化程度高，测量精确。座椅的固定，负载的加载，座椅的运动以及检测都是在PLC的控制下自动完成，不需要人的干预。检测过程中，座椅的动作次序、每个动作的行程都保证一致，严格符合检测条件。对电流和噪音的检测非常精确，检测精度可分别达到0.01A和1dB，对是否合格的判断由计算机计算得出，严格公正，排除了人为主观因素，更符合质量管理的要求。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意框图。

图2为汽车座椅加载测试台机构示意图。

图3为控制柜上操作面板示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例所涉及的部分包括汽车座椅加载测试台、运动控制器、传感器及信号处理器。所述汽车座椅加载测试台，安放于隔音室内，实现对汽车座椅的固定，加载模拟人体负载，包括相当于人体臀部的座盆负载和相当于人体背部的靠背负载，并在其上安装有各种传感器、电路接口，并通过这些接口与运动控制器、传感器及信号处理器连接；所述运动控制器，安放于隔音室外控制柜内，与传感器及信号处理器连接，实现对汽车座椅加载测试台的控制，包括控制座椅各电机的动作，控制模拟人体负载的加载，启动传感器及信号处理器开始测量，处理各种故障情况；所述传感器及信号处理器，其中信号处理器和电流传感器安放于隔音室外控制柜内，噪音传感器安放于隔音室内，两传感器将采集的信号通过屏蔽电缆输入到信号处理器，信号处理器用于实现对噪音和电机电流信号的采集和处理，判断是否符合要求，并打印输出结果。

如图2所示，所述汽车座椅加载测试台，包括：机架、气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构。其中机架是整个测试台机构的基座，气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构均固定于机架上，座盆负载投放机构位于气动定位机构正上方，便于将座盆负载投放到座椅上；靠背负载投放机构位于气动定位机构正后方，靠背负载从正后方向座椅靠背施加拉力。

所述机架起支撑作用，是整个测试台机构的基座，包括台面1和立柱2。台面1上固定有气动定位机构，立柱2上固定有座盆负载投放机构、靠背负载投放机构。

所述气动定位机构用于被检测座椅的安装固定，包括：两条定位导轨3、四个气缸驱动的定位销4。导轨和气缸及定位销各自固定于机架台面1上，用于固定座椅。操作工人将座椅沿定位导轨3推到定位处，按下按钮控制气缸动作将定位销4插入座椅上的定位孔，将被测座椅牢牢固定。检测结束后气缸动作将定位销4拔出，操作工人沿导轨3将座椅拉出。

所述座盆负载投放机构包括：悬臂梁5、第一定滑轮6、第一钢丝绳7、钢丝绳卷筒8、交流电机及其减速机9、座盆负载10。悬臂梁5固定于机架立柱2上起支撑作用；第一定滑轮6安装在悬臂梁5上；钢丝绳卷筒8固定于机架立柱2上；第一钢丝绳7一端固定于钢丝绳卷筒8，另一端连接座盆负载10，可以通过第一定滑轮6将座盆负载10投放到座椅座盆17上；座盆负载是形状与座椅座盆17吻合，重量符合检测要求的一块配重物；交流电机及其减速机9安装在机架立柱2上用于带动钢丝绳卷筒8，其减速机采用蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构具有自锁特性可以防止座盆负载自由滑落。为了保持座盆负载10在升降过程中不发生转动，使用两组平行的第一定滑轮6和第一钢丝绳7来固定座盆负载。

所述靠背负载投放机构包括：第二定滑轮11、第二钢丝绳12、挂钩13、靠背负载14、靠背负载滑轨16、气缸及定位销15。第二定滑轮11安装在机架立柱上；第二钢丝绳12一端连接挂钩13，可挂在座椅靠背18上，另一端连接靠背负载14；靠背负载14是一块重量符合检测要求的配重块；靠背负载滑轨16竖直安装在机架立柱2上，用于容纳靠背负载14；气缸及定位销15安装在机架立柱2上，用于控制加负载。靠背负载14通过第二钢丝绳12、挂钩13和第二定滑轮11可以对座椅靠背18产生向后的拉力。在不需加载的时候气动定位销15伸出，顶住靠背负载14，在加载的时候气动定位销15缩进，靠背负载14落下，产生拉力。

所述运动控制器，包括一台可编程逻辑控制器(PLC)、两块操作面板、一台交流变频器、若干位置检测传感器。其中位置检测传感器安装于汽车座椅加载测试台上。可编程逻辑控制器是运动控制器的核心，通过信号电缆与操作面板、位置检测传感器、信号处理器、汽车座椅加载测试台中的各气缸等部件分别连接，接受各位置检测传感器和按钮开关的信号，向气缸等执行单元发出指令。同时通过信号电缆连接座椅电机回路的继电器控制端，控制座椅电机正、反向运动；通过信号电缆连接交流变频器的控制端，该交流变频器用于驱动座盆负载投放机构的电机，控制座盆负载做升降运动。可编程逻辑控制器通过预先编制的程序控制整个检测流程。在可编程逻辑控制器的控制下，设备系统有手动和自动两种工作状态，在手动状态下，操作工人通过按钮分别控制各气缸的伸缩、座盆负载的升降、座椅各电机的正转反转等各种动作；在自动状态下只需按下启动按钮，控制器按照预定的流程完成插入定位销，加载模拟人体负载，启动传感器，控制被检测座椅的各电机依次运动，停止传感器检测，卸载模拟人体负载，拔出定位销等一系列的操作。两块操作面板分别安装于控制柜上和汽车座椅加载测试台边。

如图3所示，其中控制柜操作面板上布置了各种按钮、旋钮开关，用于选择工作状态，启动，复位，停止，手动控制各气缸、电机等。测试台边的操作面板上仅布置了启动，复位和停止按钮，方便操作工人就近操作。位置检测传感器用于检测座椅运动到达的位置，该位置检测传感器采用反射式光电开关，当座椅运动遮挡或者透过反射光时，位置检测传感器发出信号表明座椅运动到达检测位置。在座椅的俯仰、升降、前后运动等方向上各布置有三个位置检测传感器，检测每种运动的两端极限位置和中间位置(产品装箱时所要求的标准位置)。

所述传感器及信号处理器，指用于电流和噪音检测的传感器和信号处理机，包括：大功率电阻、拾音器、信号处理机和标签打印机。其中大功率电阻用于电流采样，安装在控制柜内，通过电线串联在座椅电机回路中；拾音器用于噪音采样，安装在汽车座椅加载测试台上；信号处理机和标签打印机安装在控制柜内，二者之间由打印电缆相连。大功率电阻和拾音器采集到的信号通过电线输入信号处理机。信号处理机是一台包含数据采集卡的工业控制计算机，它受运动控制器控制，通过数据采集卡读入传感器原始数据，进行相应的滤波和计算，判断电机的电流和噪音是否超标，并通过标签打印机将判断结果打印在不干胶标签上。

上述结构的本发明实施例在使用时，操作步骤如下：

1、在系统上电进入工作状态后，首先需要用标准声源对拾音器进行标定，使其能够准确测量噪音大小，该工作每天需进行一次。

2、拨动工作状态选择开关，令运动控制器处于“自动”状态(正常情况下始终保持这种状态)。

3、将座椅沿定位导轨推到定位处，按下按钮控制气缸动作将定位销插入定位孔，将被测座椅牢牢固定。

4、将座靠负载的挂钩挂在座靠上。

5、关紧隔音室门。

6、按控制箱或测试台上的启动按钮，启动自动检测。自动检测过程首先是控制座盆负载投放机构中的电机转动，将座盆负载投放到座椅座盆上；其次是控制靠背负载投放机构中的气缸缩进，使得靠背负载产生拉力；然后驱动座椅的各个电机依次往复运动，同时启动信号处理器开始数据采样和处理；测量结束后，控制座盆负载投放机构中的电机转动，将座盆负载升起；控制靠背负载投放机构中的气缸伸出，顶住靠背负载使其不产生拉力；控制座椅靠背稍做后仰运动使得钢丝绳松弛；信号处理器同时做出计算判断，并驱动标签打印机打印标签。

7、检测结束后(有指示灯显示)开门。

8、取下座靠负载挂钩，沿定位导轨拉出座椅，将打印好的标签贴在座椅上。

9、进入下一轮操作(自步骤3重复)。

本发明自动化程度高，标准化程度高，测量精确，检测精度可分别达到0.01A和1dB。整个检测过程自动完成，每次测试的负载和动作行程都保证一致，严格符合检测条件。

Claims (10)

1.一种汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征在于，包括：汽车座椅加载测试台、运动控制器、传感器及信号处理器，其中：

所述汽车座椅加载测试台，安放于隔音室内，实现对汽车座椅的固定，加载模拟人体负载，包括相当于人体臀部的座盆负载和相当于人体背部的靠背负载，并在所述汽车座椅加载测试台上安装有各种传感器接口和电路接口，并通过这些接口与运动控制器、传感器及信号处理器连接；

所述运动控制器，安放于隔音室外控制柜内，与传感器及信号处理器连接，实现对汽车座椅加载测试台的控制，包括控制座椅各电机的动作，控制模拟人体负载的加载，启动传感器及信号处理器开始测量，处理各种故障情况；

所述传感器及信号处理器，其中信号处理器和电流传感器安放于隔音室外控制柜内，噪音传感器安放于隔音室内，两传感器将采集的信号通过屏蔽电缆输入到信号处理器，信号处理器用于实现对噪音和电机电流信号的采集和处理，判断是否符合要求，并打印输出结果。

2.根据权利要求1所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述汽车座椅加载测试台，包括：机架、气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构，机架是整个测试台机构的基座，气动定位机构、座盆负载投放机构、靠背负载投放机构均固定于机架上，座盆负载投放机构位于气动定位机构正上方，靠背负载投放机构位于气动定位机构正后方。

3.根据权利要求2所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述机架包括台面和立柱，台面上固定有气动定位机构，立柱上固定有座盆负载投放机构、靠背负载投放机构。

4.根据权利要求2所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述气动定位机构包括：两条定位导轨、四个气缸驱动的定位销，导轨和四个气缸驱动的定位销各自固定于机架台面上，定位销与座椅上的定位孔配合。

5.根据权利要求2所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述座盆负载投放机构包括：悬臂梁、第一定滑轮、第一钢丝绳、钢丝绳卷筒、交流电机及其减速机、座盆负载，悬臂梁固定于机架立柱上，第一定滑轮设在悬臂梁上，钢丝绳卷筒固定于机架立柱上，第一钢丝绳一端固定于钢丝绳卷筒，第一钢丝绳另一端连接座盆负载，通过第一定滑轮将座盆负载投放到座椅的座盆上，交流电机及其减速机设置在机架立柱上用于带动钢丝绳卷筒，使用两组平行的第一定滑轮和第一钢丝绳来固定座盆负载。

6.根据权利要求5所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述座盆负载是形状与座椅座盆吻合的一块配重物；所述交流电机及其减速机，其减速机为蜗轮蜗杆机构。

7.根据权利要求2所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述靠背负载投放机构包括：第二定滑轮、第二钢丝绳、挂钩、靠背负载、靠背负载滑轨、气缸及定位销，第二定滑轮安装在机架立柱上，第二钢丝绳一端连接挂钩，第二钢丝绳另一端连接靠背负载，靠背负载滑轨竖直设置在机架立柱上，气缸及定位销设置在机架立柱上，靠背负载通过第二钢丝绳、挂钩和第二定滑轮对座椅靠背产生向后的拉力。

8.根据权利要求1所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述运动控制器包括：一台可编程逻辑控制器、两块操作面板、一台交流变频器、若干位置检测传感器，其中位置检测传感器设置于汽车座椅加载测试台上，可编程逻辑控制器通过信号电缆与操作面板、位置检测传感器、信号处理器、汽车座椅加载测试台中的各气缸分别连接，接受各位置检测传感器和按钮开关的信号，向执行单元发出指令，同时通过信号电缆连接座椅电机回路的继电器控制端，控制座椅电机正、反向运动，可编程逻辑控制器通过信号电缆连接交流变频器的控制端，该交流变频器用于驱动座盆负载投放机构的电机，控制座盆负载做升降运动，两块操作面板分别设置于控制柜上和汽车座椅加载测试台边，操作面板上布置了各种按钮、旋钮开关用于操作，位置检测传感器用于检测座椅运动到达的位置，当座椅运动遮挡或者透过反射光时，位置检测传感器发出信号表明座椅运动到达检测位置，在座椅的俯仰、升降、前后运动方向上各布置有三个传感器，检测每种运动的两端极限位置和中间位置。

9.根据权利要求1所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述传感器及信号处理器，包括：电流传感器、噪声传感器、信号处理器和标签打印机，电流传感器设置在控制柜内用于电流采样，通过电线串联在座椅电机回路中，噪声传感器设置在汽车座椅加载测试台上用于噪音采样，信号处理器和标签打印机设置在控制柜内，且两者之间由打印电缆相连，电流传感器和噪声传感器采集到的信号通过屏蔽电缆输入信号处理器。

10.根据权利要求1或9所述的汽车电动座椅噪音和电机电流检测装置，其特征是，所述信号处理器是一台包含数据采集卡的工业控制计算机，它受运动控制器控制，通过数据采集卡读入传感器原始数据，进行滤波和计算，判断电机的电流和噪音是否超标，并通过标签打印机将判断结果打印在标签上。

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