虚拟仪器技术的汽车扶手箱耐久测试系统设计【字数：14923】

虚拟仪器技术的汽车扶手箱耐久测试系统设计[160515235682914x]

汽车消费需求拉动了工业生产测试需求，一些汽车零部件检测设备便占据了市场。汽车扶手箱作为汽车内饰件的一种，在驾驶过程中使用频繁，箱盖开启关闭等一系列动作的使用不仅影响着用户体验同时还暗含着安全隐患。汽车零部件的耐久测试能够帮助汽车主机厂及各供应厂商快速提高零部件性能，但由于扶手箱产品测试工作量巨大，为了解放劳动力提高生产效率，自动化检测设备的设计就显得尤为重要。本课题利用虚拟仪器技术实现对扶手箱耐久测试信号采集及运行轨迹的控制。首先借助虚拟仪器技术，通过PC使设备软硬件建立连接，利用明纬WDR-240-24电源给产品供电，利用PCI-7432进行数据采集，PCI-9112进行模拟量采集，运动控制卡AMP-204C控制伺服电机，利用电磁阀控制气缸进行扶手箱的夹紧松开等动作，同时通过机械连杆模拟人关节手臂，滚珠丝杠将电机回转运动转化为直线运动，组成扶手箱的传动机构。实验过程中槽型光电传感器感应上、下、原点的点位，及时控制急停，起限位保护作用。同时使用力传感器实时监控压力值，最后利用数据库进行数据记录和处理。考虑到扶手箱样品实际测试过程中的突发情况，IPC610工控机内设急停，软件实现报警，便于工程师进行调试。本文具体介绍了课题研究的意义、研究现状、系统的总体方案、硬件设计、软件设计、调试。根据汽车扶手箱的实际应用进行测试，对比了实际值与理论值，本系统完全符合测试功能要求。
目录
1.绪论 1
1.1 课题研究的背景与意义 1
1.2 课题的国内外研究现状 1
1.3 课题研究的主要内容 2
1.4 论文章节安排 3
2.系统总体方案设计 5
2.1检测产品介绍及测试指标 5
2.1.1检测产品介绍 5
2.1.2测试指标 5
2.2系统总体方案设计 5
2.3子系统方案设计 6
2.3.1系统供电设计 6
2.3.2伺服控制系统设计 6
2.3.3测试循环控制系统设计 7
2.3.4机械传动控制系统设计 8
2.3.5异常报警处理系统设计 8 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥ 

3.系统硬件设计 10
3.1系统硬件选型配置 10
3.2主要硬件详解 10
3.2.1工业控制计算机 10
3.2.2运动控制卡 11
3.2.3数据采集卡 12
3.2.4 减速机 14
3.2.5传感器选型 15
3.2.6伺服的选用 16
4.测试系统软件设计与功能实现 19
4.1 系统软件设计的总体框架 19
4.2系统软件设计架构及模式选择 19
4.2.1状态机架构 19
4.2.2生产者/消费者设计模式 20
4.3用户界面主程序设计 20
4.3.1主程序前面板设计 20
4.3.2主程序程序框图设计 21
4.4测试功能模块程序设计 22
4.5数据采集模块设计 27
4.6子程序设计 27
4.6.1系统复位程序设计 27
4.6.2系统配方选择程序设计 28
4.6.3系统参数配置程序设计 29
4.6.4硬件初始化子程序设计 29
5.系统调试及结果分析 31
5.1 硬件调试 31
5.1.1主、支电路布局调试 31
5.1.2执行机构部分调试 31
5.2 软件调试 32
5.3 系统的运行结果 33
6. 总结与展望 36
6.1 总结 36
6.2 对环境及社会可持续发展的影响 36
6.3展望 37
参考文献 38
致谢 39
1.绪论
1.1 课题研究的背景与意义
汽车在小康社会的推动下走进了千家万户，国内外检测机构针对汽车零部件的检测项目也随着市场需求增多。汽车扶手箱耐久检测就是其中一个重要检测项目，它通常被放置于前排两座椅之间，便于驾驶员长期驾驶疲劳放置胳膊，甚至，一些汽车主机厂在扶手箱设计上充分利用空间，增加了USB充电口、储物等功能。但由于产品性能和寿命的局限性，在行驶过程中经常会出现扶手箱打开无法解锁和正常关闭、部件磨损或者松动发出噪音等问题，更严重的情况是回位弹簧断裂，这些将对驾驶员的驾驶安全带来极大威胁，大大加大交通安全隐患。在这样的前提下，汽车零部件的被动安全检测便变得尤为重要。
对比于传统仪器检测技术,虚拟仪器在处理智能化程序的工作效率和节省工业成本方面极具优势。仪器的功能根据需要由软件定义,能够通过更新软件的设计改进和扩展仪器功能。类似以软件开发设计为主体的自动化测试系统发展必定是可持续的，将会成为测试行业的中流砥柱。
本课题的设计架构核心即是虚拟仪器技术，通过PCI7432数据采集卡、三菱伺服电机、气缸、力传感器等硬件与应用软件的配合，模拟人手臂进行扶手箱产品的后退、旋转、前进等动作循环进行扶手箱耐久测试。测试全过程实现了自动化监测测试，可实现实时循环测试，大大降低了劳动力成本，发展前景很是可观。
1.2 课题的国内外研究现状
扶手箱耐久性能检测作为缩短开发周期、降低开发成本的重要环节，备受汽车主机厂及生产厂商的重视，自动化试验装置被广泛运用于检测行业，而现有的扶手箱疲劳耐久试验装置有几点缺陷需要克服：耐久台架笨重且行程不可调，开启及关闭限位为机械限位并非实际扶手箱开启角度；灵活性差，针对不同品牌的扶手箱需要调整悬臂长度，U型固定卡，以及气缸型号。另外目前国内进出口车辆激增，由于国内外汽车零部件的工作原理及工艺制程存在差异，一部分国内检测设备没有严格达到国际化标准要求，很难配合产品检测。针对不同的设备和项目，检测功能、检测方法、检测工作条件等的不同要求也会产生不同的检测结果，目前国内外的检测设备精度也需要得到提高。
谢冰等在《基于LabVIEW的数据采集与信号处理系统设计》一文中,综合了传感器运用、板卡数据采集原理、LabVIEW图形化编程软件开发平台、信号处理与分析等，完成了波形显示以及数据的分析与处理的系统设计。本课题力信号采集模块即参考了该系统的设计理念和部分采集程序，实现实时采集数据以及数据生成、保存、处理与分析[1]。
陈晓英在《汽车副仪表台扶手箱设计边界方法研究》文中详细介绍了扶手箱设计边界尺寸，在调试限位点时参考设计标准参数，使测试系统模拟人手开启、关闭整个过程来进行耐久实验[2]。
何志军等在《基于LabVIEW的组合仪表耐久测试系统》提到耐久测试软硬件方案设计，本设计参考了此系统前面板的设计、硬件布线图、动态修改参数方法等[3]。

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