CN111562114A - 一种汽车天窗耐久性自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，包括NI CompactRIO嵌入式控制器、电源模块、电机驱动和继电器模块、电流传感器、天窗部件、报警器、4G通信模块，所述NI CompactRIO嵌入式控制器连接于分别用于采集天窗工作电机工作时的电流和电压的电流传感器和电压传感器；所述报警器连接到NI CompactRIO嵌入式控制器的数字输出端口；所述NI CompactRIO嵌入式控制器通过以太网与PC主机及显示器相连实现数据通信，NI CompactRIO嵌入式控制器通过RS232串行口与4G通信模块相连，4G通信模块型号是USR‑G770，4G通信模块与APP移动控制端实现移动式远程监控。本发明采用虚拟仪器技术，使用模块化硬件，减少相同的硬件开销，每个模块的数据通过主机进行数据共享，提高测量速度。

Description

一种汽车天窗耐久性自动化测试系统

技术领域

本发明涉及汽车天窗耐久性自动化测试技术领域，具体为一种汽车天窗耐久性自动化测试系统。

背景技术

汽车电动天窗等智能汽车组件已经在汽车上被广泛应用，天窗已经成为一种家用汽车的标准配置，不但实用性高，而且还会使车辆更美观、更有档次感，所以说现在不管什么档次车基本都有天窗配置选择，小的、大的、全景的、全景可开启的，五花八门花样繁多。技术的提升以及消费者对驾乘体验的关注度提高，使汽车天窗在中国的普及率逐年攀升。但是天窗如果使用不当，就会导致噪音、异响、停止工作等相关问题。电动天窗部件性能的测试对于保证整车质量起着重要的作用，为了保证汽车天窗质量稳定安全可靠,在汽车生产阶段需要对电动天窗部件进行严格的耐久性测试。由于驾乘人员对天窗位置调整操作频繁，对工作组件的使用可靠性和使用性能提出更高要求，因而天窗调整的范围与操纵的灵活性以及寿命是衡量汽车质量的一项重要性能指标。因此需要对汽车电动天窗进行耐久性测试。

由于现阶段乘用车型更新的速度快，使电动天窗也随着不断更新，而过去的检测设备往往难以满足新型汽车天窗的综合性能检测要求。电动天窗常见故障有：电机不工作，无电流；电机不工作，呈堵转状态，大电流，电机烧毁；天窗关闭不严、漏风；开关失灵不工作等。据国内几家大的汽车厂的售后维修统计，汽车电动天窗的故障是比较高的，为此，我们推出一种汽车天窗耐久性自动化测试系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，包括NI CompactRIO嵌入式控制器、电源模块、电机驱动和继电器模块、电流传感器、天窗部件、报警器、4G通信模块，所述天窗部件包括天窗工作电机、电压传感器、温度传感器、天窗位置开关和天窗防夹手压电开关，所述NI CompactRIO嵌入式控制器连接于分别用于采集天窗工作电机工作时的电流和电压的电流传感器和电压传感器，防止电流过大造成天窗工作电机损坏，当电流和电压过大时通过控制继电器断开电机驱动电路，天窗工作电机即可停止工作，实现异常停机功能；

所述NI CompactRIO嵌入式控制器通过以太网与PC主机及显示器相连实现数据通信，NI CompactRIO嵌入式控制器通过RS232串行口与4G通信模块相连，4G通信模块型号是USR-G770，4G通信模块与APP移动控制端实现移动式远程监控。

优选的，所述电源模块采用型号为S-350-24V的开关电源，电流传感器型号是WCS1800霍尔电流传感器模块。

优选的，所述天窗工作电机工作电压经过分压处理后由TLC549 模数转换器采集，NI CompactRIO嵌入式控制器通过电压输入接口和模拟输入接口获得电压和电流数值，从而可以计算出天窗工作电机工作输入功率及转矩等参数。

优选的，所述温度传感器粘贴在天窗工作电机上，温度传感器型号是KTY84-130/150，天窗工作电机长时间高频率工作之后会存在发热状况，当温度传感器检测到天窗工作电机的温度异常超过范围则需要暂停天窗工作电机的工作，等待天窗工作电机散热温度下降后再继续测试。

优选的，所述电机驱动连接带动天窗打开闭合的天窗工作电机，电机驱动芯型号是LV8729，实现对天窗工作电机的128细分控制，NI CompactRIO嵌入式控制器实现对天窗工作电机的正反转控制，从而带动天窗运动连杆实现打开和关闭。

优选的，所述天窗位置开关接在天窗开口范围的前、中、后三个位置，感应天窗往返位置，可以感应到天窗已打开到位位置和闭合到位位置，防止天窗工作电机堵转电流过大损坏相关部件；同时通过前后位置出现时间计算出天窗运动速度数据；同时根据前后位置出现的次数计算出实验次数；

天窗位置开关用于将开关信号接入NI CompactRIO嵌入式控制器数字输入接口，NICompactRIO嵌入式控制器根据开关信号控制天窗工作电机转动或者停止；

天窗位置开关采用方型红外漫反射式光电开关pnp传感器，采用非接触式开关比接触式开关的优势是安装位置灵活，调整位置方便，满足不同型号测试需求，使用寿命长。

优选的，所述天窗防夹手压电开关安装在天窗闭合口边沿，用于天窗关闭时防止夹到异物而造成损坏，防止天窗工作电机过度转动损坏相关部件；

天窗防夹手压电开关采用AGV防撞条，型号是AW-F2540，其安全触边是柔性可折弯的带状或圆状物，可以固定在天窗移动部件的边棱上；

当安全触边撞击到操作者或操作者撞击到安全触边，安全触边就会被压迫并传送信号给NI CompactRIO嵌入式控制器以停止天窗工作电机的运动；

天窗防夹手压电开关产生的信号接入NI CompactRIO嵌入式控制器的字输入接口，NICompactRIO嵌入式控制器根据该信号控制天窗工作电机转动或者停止。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用虚拟仪器技术，使用模块化硬件，减少相同的硬件开销，每个模块的数据通过主机进行数据共享，提高测量速度。

使用NI CompactRIO嵌入式控制器作为采集和控制的核心，嵌入式测控平台为工业与嵌入式控制应用提供所需的高性能与高可靠性以及自定制的灵活性。有助于快速实现测量与控制系统的自定义设计、原型及发布，加快测试系统开发周期，节约设计成本。

附图说明

图1为本发明测试系统设计框图；

图2为本发明NI CompactRIO嵌入式控制器程序运行流程示意图；

图3为本发明测试装置机箱内部和天窗测试系统布局示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，包括NI CompactRIO嵌入式控制器、电源模块、电机驱动和继电器模块、电流传感器、天窗部件、报警器、4G通信模块，所述天窗部件包括天窗工作电机、电压传感器、温度传感器、天窗位置开关和天窗防夹手压电开关，所述NI CompactRIO嵌入式控制器连接于分别用于采集天窗工作电机工作时的电流和电压的电流传感器和电压传感器，防止电流过大造成天窗工作电机损坏，当电流和电压过大时通过控制继电器断开电机驱动电路，天窗工作电机即可停止工作，实现异常停机功能；

所述NI CompactRIO嵌入式控制器通过以太网与PC主机及显示器相连实现数据通信，NI CompactRIO嵌入式控制器通过RS232串行口与4G通信模块相连，4G通信模块型号是USR-G770，4G通信模块与APP移动控制端实现移动式远程监控。

具体的，所述电源模块采用型号为S-350-24V的开关电源，电流传感器型号是WCS1800霍尔电流传感器模块。

具体的，所述天窗工作电机工作电压经过分压处理后由TLC549 模数转换器采集，NI CompactRIO嵌入式控制器通过电压输入接口和模拟输入接口获得电压和电流数值，从而可以计算出天窗工作电机工作输入功率及转矩等参数。

具体的，所述温度传感器粘贴在天窗工作电机上，温度传感器型号是KTY84-130/150，天窗工作电机长时间高频率工作之后会存在发热状况，当温度传感器检测到天窗工作电机的温度异常超过范围则需要暂停天窗工作电机的工作，等待天窗工作电机散热温度下降后再继续测试。

具体的，所述电机驱动连接带动天窗打开闭合的天窗工作电机，电机驱动芯型号是LV8729，实现对天窗工作电机的128细分控制，NI CompactRIO嵌入式控制器实现对天窗工作电机的正反转控制，从而带动天窗运动连杆实现打开和关闭。

具体的，所述天窗位置开关接在天窗开口范围的前、中、后三个位置，感应天窗往返位置，可以感应到天窗已打开到位位置和闭合到位位置，防止天窗工作电机堵转电流过大损坏相关部件；同时通过前后位置出现时间计算出天窗运动速度数据；同时根据前后位置出现的次数计算出实验次数；

天窗位置开关用于将开关信号接入NI CompactRIO嵌入式控制器数字输入接口，NICompactRIO嵌入式控制器根据开关信号控制天窗工作电机转动或者停止；

天窗位置开关采用方型红外漫反射式光电开关pnp传感器，采用非接触式开关比接触式开关的优势是安装位置灵活，调整位置方便，满足不同型号测试需求，使用寿命长。

具体的，所述天窗防夹手压电开关安装在天窗闭合口边沿，用于天窗关闭时防止夹到异物而造成损坏，防止天窗工作电机过度转动损坏相关部件；

天窗防夹手压电开关采用AGV防撞条，型号是AW-F2540，其安全触边是柔性可折弯的带状或圆状物，可以固定在天窗移动部件的边棱上；

当安全触边撞击到操作者或操作者撞击到安全触边，安全触边就会被压迫并传送信号给NI CompactRIO嵌入式控制器以停止天窗工作电机的运动；

天窗防夹手压电开关产生的信号接入NI CompactRIO嵌入式控制器的字输入接口，NICompactRIO嵌入式控制器根据该信号控制天窗工作电机转动或者停止。

具体的，当有工作异常时可发出报警信号，包括声音报警，报警器报警和APP信号报警；工作异常包括电流异常、电压异常、传感器异常等。监控参数数据可以被实时地存储到控制器的存储器中和PC主机处理器的硬盘中，以及APP移动控制端的数据存储区。

在测试现场的由PC主机控制相关测试操作，通过以太网接口与NI CompactRIO嵌入式控制器连接，PC主机控制软件发送命令到NI CompactRIO嵌入式控制器中，NICompactRIO嵌入式控制器把测试结果参数实时发送到PC主机，操作人员通过显示器实时了解测试数据。

通过联合控制机制来实现测试运转，实现自动化测试功能。参数传递和参数反馈。NI CompactRIO嵌入式控制器完成对天窗的执行机构的监控,实现对天窗的往返滑动、启动、停止等控制,同时实现对天窗的往返测试次数进行记录；对故障异常能自动识别并作出紧急处理动作，从而保护测试设备，并且记录故障异常出现的时间和故障标号。

PC主机的显示器提供用户友好界面,采用LabVIEW软件设计应用软件，从NICompactRIO嵌入式控制器定时读取测试数据，能显示耐久测试次数、显示故障原因和故障位置,重要的电机工作电流、电压、温度等参数通过曲线方式直观显示出来，以便观察测试运行的稳定性；

通过进度条显示方式模拟天窗的往返运行的实时位置、显示各种测试数据、并且记录故障异常出现的时间和故障标号。相关数据以报表形式呈现给管理者，方便查询和打印测试结果。

APP移动控制端具有与PC主机相同的功能，实现远程监控功能，随时随地都可以查看测试设备工作情况和控制设备实现相关操作。

工作过程中，从PC主机发送启动测试命令，NI CompactRIO嵌入式控制器接收到命令后初始化相关参数，控制电机驱动电路开始通过天窗工作电机驱动天窗运转，当天窗玻璃到达前位置或者后位置的天窗位置开关后，NI CompactRIO嵌入式控制器计数运算单元对天窗运转次数进行加计数，并控制天窗工作电机停止5-10秒，再反向运转至天窗玻璃到达前位置或者后位置的天窗位置开关，对天窗运转次数进行加计数并控制天窗工作电机停止5-10秒，再依此循环反向运转，每两次反转为一个循环周期，直到循环次数达到天窗耐久性测试标准的要求。

在这个工作过程中除了记录天窗运转循环次数外，还需要测量记录的数据包括采集天窗工作电机的运转电流数据和堵转电流数据；测量电动行程时间和移动速度；监控电动天窗工作时电压变化情况，超过极限参数发出报警信号；测量天窗工作电机工作温度变化情况；同时记录报警信息。整个测试参数通过NI CompactRIO嵌入式控制器网络接口传输到PC主机上，有LABVIEW 软件实时显示、记录、存储和分析。

初始化相关参数包括可设定试验次数、电流与时间合格区域、停留时间、循环时间、循环次数、失效标准等参数；在编辑好试验参数后，可以存储并在以后选择使用；试验耐久次数设置范围：1－999999次，电流检测范围：0－30A，测量精度：±1%FS，时间控制精度：0－10Min，精度：±0.5%FS。

如图3所示，计算机、电源、接口扩展板、电流传感器、电压传感器、温度采集，继电器、嵌入式控制器都安装在测试机箱内部，集成度高，体积小，方便测试现场移动安装。将多个测试功能模块的采样电路与控制电路组合在一起，主机同步控制多个测试模块，并将测试数据统一处理。减少其硬件相同部分，简化结构，减少设备体积，节约相应的硬件成本，提高产品的性价比，同时提高测试效率。

计算机通过网络接口连接NI CompactRIO 嵌入式控制器，NI CompactRIO 嵌入式控制器连接接口扩展板；接口扩展板同时连接电机驱动模块和信号调理电路；电机驱动模块与继电器的相连接，继电器通过串联电流传感器连接着天窗开闭的转动电机，电流传感器连接信号调理电路，实现电机电流的监测，实时采集天窗电机运转电流数据和堵转电流数据，同时当工作电流或堵转电流超过预设报警值时进行声光报警，提醒相关人员采取安全措施；位置开关和压电开关连接到接口扩展板，再把开关信息传送到控制器中；当天窗移动到位置开关时前面时，可以感应到天窗位置，天窗安装3个位置开关传感器，分布在天窗玻璃前部、中间和后部位置，根据位置信息可记录天窗到达三个测量位置点的时间，从而可以测量天窗的行程时间和移动速度；电压传感器与信号调理电路相连，监控电动天窗工作时电压变化情况，从而判断工作电压是否存在异常。4G通信模块与控制器相连，相关信息通过4G无线网络传输的终端APP监控软件。

电源部分安装测试机箱内部，分两组电源，一组是用于给电动天窗电机工作的电源，通过电机驱动电路控制电机转动，采用的是24V电压。另外一组电源给I/O扩展板、电流传感器、电压传感器、嵌入式控制器供电，可提供稳定无干扰的电压。分两组电源可以使电路工作稳定可靠，互不干扰。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，包括NI CompactRIO嵌入式控制器、电源模块、电机驱动和继电器模块、电流传感器、天窗部件、报警器、4G通信模块，其特征在于：所述天窗部件包括天窗工作电机、电压传感器、温度传感器、天窗位置开关和天窗防夹手压电开关；

所述NI CompactRIO嵌入式控制器连接于分别用于采集天窗工作电机工作时的电流和电压的电流传感器和电压传感器，防止电流过大造成天窗工作电机损坏，当电流和电压过大时通过控制继电器断开电机驱动电路，天窗工作电机即可停止工作，实现异常停机功能；

所述报警器连接到NI CompactRIO嵌入式控制器的数字输出端口，NI CompactRIO嵌入式控制器实时监测参数与给定的阈值比较，如果发现测量数据超出阈值，则控制报警器发出声光报警，同时控制继电器断开天窗工作电机的电源，天窗工作电机停止工作；

所述NI CompactRIO嵌入式控制器通过以太网与PC主机及显示器相连实现数据通信，NI CompactRIO嵌入式控制器通过RS232串行口与4G通信模块相连，4G通信模块型号是USR-G770，4G通信模块与APP移动控制端实现移动式远程监控。

2.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述电源模块采用型号为S-350-24V的开关电源，电流传感器型号是WCS1800霍尔电流传感器模块。

3.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述天窗工作电机工作电压经过分压处理后由TLC549 模数转换器采集，NI CompactRIO嵌入式控制器通过电压输入接口和模拟输入接口获得电压和电流数值，从而可以计算出天窗工作电机工作输入功率及转矩等参数。

4.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述温度传感器粘贴在天窗工作电机上，温度传感器型号是KTY84-130/150，天窗工作电机长时间高频率工作之后会存在发热状况，当温度传感器检测到天窗工作电机的温度异常超过范围则需要暂停天窗工作电机的工作，等待天窗工作电机散热温度下降后再继续测试。

5.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述电机驱动连接带动天窗打开闭合的天窗工作电机，电机驱动芯型号是LV8729，实现对天窗工作电机的128细分控制，NI CompactRIO嵌入式控制器实现对天窗工作电机的正反转控制，从而带动天窗运动连杆实现打开和关闭。

6.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述天窗位置开关接在天窗开口范围的前、中、后三个位置，感应天窗往返位置，可以感应到天窗已打开到位位置和闭合到位位置，防止天窗工作电机堵转电流过大损坏相关部件；同时通过前后位置出现时间计算出天窗运动速度数据；同时根据前后位置出现的次数计算出实验次数；

天窗位置开关采用方型红外漫反射式光电开关pnp传感器，其用于将开关信号接入NICompactRIO嵌入式控制器数字输入接口，NI CompactRIO嵌入式控制器根据开关信号控制天窗工作电机转动或者停止。

7.根据权利要求1所述的一种汽车天窗耐久性自动化测试系统，其特征在于：所述天窗防夹手压电开关安装在天窗闭合口边沿，用于天窗关闭时防止夹到异物而造成损坏，防止天窗工作电机过度转动损坏相关部件；

天窗防夹手压电开关采用AGV防撞条，型号是AW-F2540，其安全触边是柔性可折弯的带状或圆状物，可以固定在天窗移动部件的边棱上；

当安全触边撞击到操作者或操作者撞击到安全触边，安全触边就会被压迫并传送信号给NI CompactRIO嵌入式控制器以停止天窗工作电机的运动；

天窗防夹手压电开关产生的信号接入NI CompactRIO嵌入式控制器的字输入接口，NICompactRIO嵌入式控制器根据该信号控制天窗工作电机转动或者停止。

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