本系統是一套基于柔性測試技術(shù)理念開(kāi)發(fā)的平臺式位置傳感器標定與檢測系統，能夠完成對多種位置傳感器進(jìn)行標定與檢測。經(jīng)過(guò)組裝的位置傳感器輸出的信號是不準確的，在使用前必須經(jīng)過(guò)標定、校準和檢測，只有標定后通過(guò)校準和測試的傳感器才能在實(shí)際中使用。標定和測試過(guò)程都需要在高精度的磁場(chǎng)變換環(huán)境中進(jìn)行，系統采用直線(xiàn)與旋轉兩個(gè)工作臺實(shí)現對直線(xiàn)型、旋轉型位置傳感器的標定和檢測。同時(shí)本系統集成了完善的溫度控制功能，可以對傳感器的測試環(huán)境進(jìn)行恒溫控制，并對需要的傳感器進(jìn)行必要的恒溫環(huán)境下校準與檢測，對傳感器的輸出信號進(jìn)行溫度補償，以提高對溫度影響敏感類(lèi)傳感器輸出的精度。本系統可以建立0℃～125℃范圍內任意溫度點(diǎn)的恒溫環(huán)境控制，并且可以達到較高的精度。
在完整功能測試的模式下，系統會(huì )將測試箱內的傳感器及測試夾具穩定在一個(gè)設定的溫度，同時(shí)運動(dòng)控制系統會(huì )控制磁極沿著(zhù)傳感器磁感應方向做步進(jìn)式移動(dòng)，同時(shí)采集傳感器的反饋信號作為原始數據，并根據特定的算法計算出傳感器的標定參數，然后根據不同的傳感器通訊協(xié)議將參數寫(xiě)入傳感器的芯片，完成對傳感器的標定。如果傳感器標定需要考慮溫度的影響，可以在低溫和高溫兩個(gè)溫度下進(jìn)行相應的原始數據采集和標定處理，來(lái)進(jìn)行溫度的補償校準，同時(shí)系統還可以對經(jīng)過(guò)標定和校準的傳感器進(jìn)行全功能的檢測，檢查傳感器是否符合生產(chǎn)要求，系統實(shí)現原理如圖1所示。傳感器的標定和檢測流程都需要在高精度的位置控制環(huán)境下完成，本系統最高控制精度可以達到1μm。 硬件設計 系統在設計時(shí)選用了NI公司高精度、高速度的數字萬(wàn)用表卡完成數據采集。同時(shí)選用了NI公司數字I/O卡來(lái)完成對傳感器、開(kāi)關(guān)、按鈕等狀態(tài)信息的查詢(xún)和繼電器、電子鎖等元器件的控制，并且將設備反饋信息及時(shí)反饋到上位機進(jìn)行處理。針對被測傳感器的多樣性，系統設計了“柔性”的硬件平臺，即為不同種類(lèi)的傳感器配置了不同規格的測試夾具或測試臺，對于直線(xiàn)位置傳感器，分別配置了75mm、150mm和225mm等多種規格的夾具，更換傳感器時(shí)，只需要更換對應的夾具即可，對于角度位置傳感器和旋轉位置傳感器，只需要更換測試臺即可，靈活的硬件配置使系統具有良好的適應性和擴展性。 系統采用快速加熱器對位置傳感器及其測試環(huán)境進(jìn)行加熱�？焖偌訜崞魇且环N智能高低溫吹風(fēng)機，可以根據目標溫度和當前溫度的差異自動(dòng)輸出不同溫度和不同流量的氣體對物體進(jìn)行加熱或者制冷。
為了實(shí)時(shí)檢測傳感器的溫度，在傳感器旁設置了熱電偶，待傳感器穩定在目標溫度以后，再控制滑臺帶動(dòng)磁極在傳感器上方移動(dòng)。系統選用高精度的直線(xiàn)滑臺來(lái)完成磁極的移動(dòng)，由運動(dòng)控制卡發(fā)送控制信號到滑臺驅動(dòng)器，滑臺驅動(dòng)器再控制滑臺帶動(dòng)磁極移動(dòng)，精度可以達到1μm，滿(mǎn)足測試精度要求。該系統采用溫箱結構，在操作臺上設置一個(gè)盒式溫箱，傳感器的加熱過(guò)程以及磁極的移動(dòng)過(guò)程在溫箱里完成。為了保證滑臺不受溫度影響，在測試箱內部，設置了Z型連接臂，將磁極固定在連接臂頂部，將連接臂底部伸出箱體外部與滑臺相連，這種設計即保證了磁極移動(dòng)的準確位置，又保證滑臺不受溫度變化的影響。 在測試箱體外側還設置了電子鎖，按下測試按鈕后電子鎖會(huì )自動(dòng)將測試箱鎖住，直到測試結束，電子鎖自動(dòng)打開(kāi)，保證了在測試過(guò)程中操作人員的安全以及測試環(huán)境溫度的穩定。 本系統還設計了看門(mén)狗，操作界面上的監控指示燈會(huì )實(shí)時(shí)顯示系統操作狀態(tài)，軟件每隔2s向硬件發(fā)送系統狀態(tài)信號，如果在30s內沒(méi)有任何操作，系統將自動(dòng)切斷操作臺的電源，保護系統。系統還設置了人性化的急停按鈕，選用高性能的安全繼電器，在發(fā)生緊急情況時(shí)按下急停按鈕可以控制安全繼電器切斷工作臺電源。 除此以外，系統還設計了RS-232、CAN總線(xiàn)、AS-I、Device-Net、ProfiBus等五種通訊方式，可以滿(mǎn)足不同通訊協(xié)議的傳感器的測試需求。 軟件設計 系統測試軟件包括兩部分內容，一部分是系統正常運行的基本操作系統，我們選用目前應用最廣泛的Windows操作系統;另一部分是測試軟件的開(kāi)發(fā)平臺，我們選用NI公司的圖形化編程語(yǔ)言LabVIEW結合測試流程執行管理軟件TestStand，開(kāi)發(fā)出一套多功能的平臺式測試系統。本系統使用 LabVIEW搭建人機交互界面，使用TestStand搭建測試流程執行序列，針對不同種類(lèi)的傳感器，可以在TestStand中配置不同的測試流程。每個(gè)測試流程都有對應的Sequence文件，通過(guò)在LabVIEW中調用TestStand運行引擎，加載Sequence來(lái)完成測試功能。更換傳感器類(lèi)型時(shí)，只需要加載不同的Sequence文件即可以完成對不同類(lèi)型傳感器的測試。測試流程如圖2所示。
軟件啟動(dòng)后，首先對系統硬件進(jìn)行初始化，確保設備處于正常狀態(tài)。初始化之后，操作員要將傳感器放置到測試夾具上，在傳感器底部設置了光纖傳感器用來(lái)檢測被測件有無(wú)。按下開(kāi)始測試按鈕后，快速加熱器首先對傳感器及其所處的環(huán)境進(jìn)行加熱，待傳感器溫度穩定后，開(kāi)始對傳感器進(jìn)行標定。只有標定成功的傳感器才能進(jìn)行測試，如果標定不成功，則測試失敗，記錄測試數據和失敗原因，完成本次測試。標定成功后，繼續對被測件進(jìn)行校準和測試，讀取被測件的測試結果，將測試值與標準值進(jìn)行比較，如果測試值在標準值范圍內，則判定該產(chǎn)品為合格品，否則為不合格品，最后對測試數據和測試結果進(jìn)行記錄，輸出報表，并且將測試數據存儲到數據庫中。 作者：北京中科泛華測控技術(shù)有限公司 秦莉娜 王朝志 鄧兆敏 |
