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電機齒輪自動檢測與質量控制
作者: Patrick Fu，Dewesoft中國 高級應用經理
電動駐車制動(EPB系統(tǒng))現(xiàn)在可以被認為是線控制動技術的一個子集，它們通常與執(zhí)行機構-電機齒輪組（MGU），即 EPB 執(zhí)行機構一起工作。
電機齒輪組的可靠性顯然是影響EPB正常工作和其組件的關鍵因素。獲獎的 Dewesoft X 軟件和交鑰匙數(shù)據(jù)采集設備可以作為一個MGU制造商的應用于綜合驗證自動化質量控制的好幫手。
電動駐車制動器被用在客車上，使車輛在坡度和平坦的道路上保持靜止，并且最近越來越多地被用作現(xiàn)代汽車的默認設備。這一功能傳統(tǒng)上是通過使用手動駐車制動器來完成的。
大眾旅游車中央控制臺的電子停車剎車
近年來，使用電動駐車系統(tǒng)，駕駛員可“一鍵”激活駐車機制，激活后剎車片將通過電動自動地作用在后剎車上。
電動或電子駐車制動(EPB) ，也稱為自動駐車制動(APB) ，是一個為駕駛員提供舒適和方便的基本功能。此外，由于沒有使用手動操縱桿，汽車制造商能更自由地選擇在他們的現(xiàn)代汽車內部布放操作部件的位置。
這種電動駐車制動功能有多種用途，除了停用和激活制動器，如坡道或自動保持。當車輛停留在原地或啟動時，防止車輛意外地滾動。在司機釋放踏板后自動維持制動壓力作用。如果 ABS 傳感器檢測到任何運動，制動壓力增加。如果加速器被按下-或離合器釋放在一個手動-剎車相應松開。
目前使用的主要有兩種駐車制動系統(tǒng)，即拉索式和電動液壓式。這兩種方法都包括儀表板上的可視警告燈。其中的第二種目前是最常見的。第三種全電動型號將在不久的將來開始使用。
電動液壓卡鉗系統(tǒng)
電動液壓卡鉗系統(tǒng)通常作為電子穩(wěn)定程序(ESP)等較大控制系統(tǒng)的一部分。EPB 系統(tǒng)是電子控制的，由 EPB 開關、 EPB 卡鉗和電子控制單元(ECU)組成，其中電機齒輪單元(MGU，即 EPB 制動器) 裝有卡鉗，該卡鉗通過ECU 發(fā)出的信號控制的簡單的開關通斷由來工作。
當駕駛員按下開關啟動駐車制動器時，ESP 單元自動在制動系統(tǒng)中產生液壓，并將制動碟盤卡在剎車盤上。然后卡鉗被電控電磁閥鎖定在位置上?？ㄣQ保持鎖定狀態(tài)，不需要增加任何液壓。為了釋放制動器，ESP 只需簡單地再次產生略高于鎖定卡鉗需要的液壓來釋放卡鉗，同時閥門被釋放。
人們普遍認為，在交通擁擠的情況下行駛或在山坡上停車時，電子路面板一般占用較少的空間，并能自動脫離車輛。顯然，它將為驅動程序提供更好的幫助，現(xiàn)在已經由多個供應商引入。
問題和測量應用
在這個案例中，最終用戶位于中國深圳，是領先的電子移動設備制造商比亞迪汽車公司的裝配供應商，比亞迪汽車公司關心MGU模塊的質量合格率，并不斷尋找一個穩(wěn)定且耐用的統(tǒng)計方式，在最終產品下線之前，篩選出不合格的MGU組件。該子系統(tǒng)的合格性對于確定EPB組件的可靠性至關重要。
噪聲感知是檢測缺陷零件的一種主觀方法，其物理意義來源于異常振動。這樣的噪音以前是粗略地通過質量控制檢查員的耳朵依據(jù)工作經驗來區(qū)分不合格部分一般來說，不合格的運行噪音明顯不同于合格的產品。
目前，考慮到一致性和準確性，由于聲學試驗并不適用現(xiàn)場測試，廠家努力引入定量方法進行驗證。與簡單的聽覺評估不同，這個任務很可能是通過理解振動模式來處理的。
加速度(振動)測量比現(xiàn)場聲學方案更實用。這種振動模式物理上揭示了內部缺陷。在這種情況下，它涉及沿 x，y 方向的振動，其中建立的坐標的 z 軸垂直于 MGU 蓋板。
在實踐中，驗證沒有隨時可用的遵從性或參考。也就是說，用戶可能會收集未合格產品和合格產品之間的多重對比測試，發(fā)現(xiàn)頻譜上的數(shù)值差異。
測試解決方案設置
該應用是一個集成項目，通過 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和測試系統(tǒng)被放置在一個現(xiàn)場檢測站，集成到一個測試臺，以監(jiān)測每個MGU的加速度，作為有效的質量控制措施。該工廠將作為裝配線上的一個工作站來進行產品質量驗證。
自動化必須使用一臺可編程序控制器計算機(PLC)來實現(xiàn)——這是一臺工業(yè)數(shù)字計算機，經過加固和改造，用于控制制造過程，例如裝配線，在這個案例中，是西門子的 SIMATIC WinCC。
由于質量要求的不斷提高，再加上產品的快速迭代和頻繁的修改，制造工藝正變得越來越復雜。為了同時兼顧最高的生產力，必須能夠在公司內部各個層次上針對過程優(yōu)化做出迅速、有目標的決定。這需要跨所有操作層級和地點的綜合信息流。
SIMATIC WinCC 是一個可擴展的過程可視化系統(tǒng)，包括通常被稱為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)控制系統(tǒng)(SCADA)的系統(tǒng)，它通常用于通過西門子控制器監(jiān)視和控制全自動化的物理過程。該系統(tǒng)提供工程和操作控制、綜合診斷功能和靈活的生產分析。
Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件是專為測試和測量-數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)報告，等等所有。它包括廣泛行業(yè)的特點，如汽車、航空航天和國防、電力和能源、制造業(yè)和土木工程，以及具體應用，如:
■ 一般資料記錄,
■ 功率分析,
■ 電能質量分析
■ 車輛測試
■ 振動及聲學分析 (NVH)
■ 結構動力學
■ 狀態(tài)監(jiān)測
■ 自動化和控制
■ 遙感勘測
在本文這個案例中，Dewesoft 測試解決方案是一個建立在多功能 SIRIUS 數(shù)據(jù)采集設備上的NVH的交鑰匙式的FFT分析，其。輸入通道配置靈活，輸入通道數(shù)可以從1到1000個通道不等。
與 Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件相結合，該模塊化交鑰匙數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以高精度地與任何傳感器工作。該軟件支持各種各樣的輸入輸出接口。在本文這個案例中，SIRIUS 作為 SCADA 系統(tǒng)的增強 I/O 部分。
測試臺 HMI
Dewesoft DAQ 系統(tǒng)包括以下項目。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和傳感器:
■ Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + : 功能作為一個實時 FFT 頻譜分析儀提供所有主要功能的譜分析與高級平均
■ Dewesoft DS-REM-CTRL: 作為一個“操縱桿” ，簡化測量過程控制
■ Dytran 三軸加速度計3093B: 作為一個探針，用于測量零件上的加速度
Dytran加速度計內置夾具
Dewesoft Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，IEPE 信號調理器
軟件
■ Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件
■ 由 SIMATIC WinCC 和 Runtime 構建的定制人機界面
第三方及相關零件
■ 西門子 S7-1200: 作為控制器，處理命令和驅動執(zhí)行器
■ 工業(yè) PC: 運行 Dewesoft x 和第三方相關平臺
■ 制動控制驅動器嵌入在一個 ECU 提供的比亞迪電動機(一個組成部分的大容量)的驅動程序
■ 帶制動鉗的機械試驗臺。每個測試中的單位單位將被作為一個組件放置到卡尺上
■ 可編程電源: 為所有儀器提供電源
設置圖: 帶箭頭的藍色線表示 PLC 的數(shù)據(jù)鏈接，而橙色線表示 Dewesoft。
測量
在每次檢查或測量的一開始，操作員被指示安裝小型汽車單元，以便在工作階段(即制動卡鉗)上進行適當?shù)臏y試。隨后，操作人員啟動整個設備驅動夾具，其中安裝了一個三軸加速器，進入位置，以接觸上表面的單位。然后基本上完成了一個真正的測試后配置。
測試中的單位容量單位
為了使測量工作大大簡化，以適應現(xiàn)場操作，而不是實驗室環(huán)境，我們用鍵盤和鼠標代替。
常規(guī)工作流程:
■ 零件在裝配線上準備就緒
■ 確保大型單兵部隊已安裝到制動鉗正確
■ 遠離驅動器
■ 記錄之前開始小型單位操作
■ 小型單軸電動機一接通電源就開始運行
■ 直到驅動三軸加速器與單位聯(lián)系
■ 按 DS-REM-CTRL 上的按鈕來存儲加速數(shù)據(jù)
■ Dewesoft 實現(xiàn) FFT 與預定義的閾值和定義輸出報警
■ 如果結果超過，PLC 會發(fā)出警報，并進行完全停止
■ 所有驅動器復位
■ WinCC 記錄狀態(tài)以及相應的產品信息
■ 停止 Dewesoft 日志
■ 用眼睛檢查零件
■ 重復測試
■ 如果遇到相同的情況，則將零件重新分類為不合格列
■ 重新啟動測試流
車間內的試驗程序應盡可能短，否則整個生產周期將受到影響和延誤。重復性無疑也被考慮在內。
Abs的最大值和加速度頻譜將是決定一個產品是否合格的標準。
■ 使用統(tǒng)計方法作為現(xiàn)成的標準來確定參考是不可能的
■ 多重對比試驗被認為是揭示光譜數(shù)值差異的可靠方法。為此，客戶測試了500多臺。合資格的
■ 單位和200個。不合格的得出結論，如何標準應該如何設置
■ 設置 x，y 加速度的上限 Abs 最大值為8克，x 方向或 y 方向超過的將被視為不合格
■ 利用數(shù)百個頻譜的線性平均值，確定頻域內振型的上限，得到參考曲線
■ 隨著在線計算的執(zhí)行，無論是 Abs 最大值(單值)或 FFT 分析，這符合條件將觸發(fā)與數(shù)字輸出報警
Dewesoft SIRIUS 設備具有一個計數(shù)器，其開放式集電極通過電源拉動達到24V。該級別能夠符合西門子 PLC 邏輯。西門子 PLC 對不合格的零件進行全停報警。操作員可以檢查零件。
所有的信息，包括結果，信號，時間和日期都被記錄到一個 TXT 文件中。Dewesoft 原始數(shù)據(jù)文件按時間排序，用于評審測量結果，特別是用于跟蹤不合格的數(shù)據(jù)。
測試結果
在測量之前，設置一個定制的閾值，結合頻域參考曲線和用戶輸入(最大 x，y 加速度)。
Dewesoft x DAQ 軟件中頻域參考曲線的設置
每次錄音大約持續(xù)10秒-通常是3個工作周期的單極股-在采樣率為5000赫茲。X，Y加速度的絕對最大值以及光譜將被判斷來定義鑒定。
當加速器剛剛接觸到MGU外蓋時，撞擊力通常遠遠大于8g，尤其是在 Z 方向。所以，技術人員在完全接觸后開始測量，丟棄異常值。
基本上，自動化解決方案與 Dewesoft DAQ 的集成被認為是一個有效的方式來篩選不合格的產品?？蛻魧⒁霕藴驶鞒痰姆椒ê驮O置，并考慮擴展到更多和其他線路。
Dewesoft x DAQ 軟件內部的測量顯示
總結
大型統(tǒng)計單位的制造商多年來一直要求統(tǒng)計質量控制方法，提供的解決方案肯定比過去的實證分析更具結論性和效率。所有的安裝都是預先定義的，并由技術主管提前鎖定，以防止其他人不希望的錯誤操作。
一般來說，每個操作人員每個班次的檢查任務工作量約為800件。實現(xiàn)自動化的新方法能夠節(jié)省時間，甚至確保更高的精度和一致性。
對于工業(yè)過程的自動化，通用的 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和軟件不僅提供全速的原始數(shù)據(jù)記錄，而且在測量期間提供實時的直接在線頻譜分析，這能夠增強西門子 PLC I/O 的綜合應用。
5個LCM系列或LCB疲勞級桿端拉壓雙向力傳感器，每個傳感器搭配一個USB220高分辨率數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
