電(dian)機齒輪自(zi)動(dong)檢測與(yu)質量(liang)控(kong)制(zhi)
作者: Patrick Fu，Dewesoft中國 高級應用經理
電動(dong)(dong)駐車制動(dong)(dong)(EPB系統)現在可以被認(ren)為是線控制動技術的一個子集，它們通常與(yu)執行機(ji)(ji)構(gou)-電機(ji)(ji)齒輪組(zu)（MGU），即 EPB 執行機(ji)(ji)構(gou)一起工作。
電機齒輪組的可靠(kao)性顯然是影響EPB正常工(gong)作和其組件的關(guan)鍵因(yin)素。獲(huo)獎的 Dewesoft X 軟件(jian)和交鑰匙數據采集設備可(ke)以作為一個(ge)MGU制(zhi)造商(shang)的應(ying)用于綜合驗(yan)證自動化(hua)質量控(kong)制(zhi)的好幫手。
電動(dong)駐車制動(dong)器被(bei)用在(zai)客車(che)上，使車(che)輛在(zai)坡度和(he)平坦的(de)道(dao)路上保持(chi)靜止(zhi)，并且最(zui)近越(yue)來(lai)越(yue)多地被(bei)用作現代汽車(che)的(de)默認設備。這(zhe)一功能傳統(tong)上是通過使用手動駐車(che)制動器(qi)來(lai)完(wan)成的(de)。
大眾旅游車(che)(che)中央(yang)控制臺的電(dian)子停車(che)(che)剎車(che)(che)
近年來，使用電動駐車系統，駕駛員可“一鍵(jian)”激活(huo)駐車(che)機制，激活(huo)后剎(cha)車(che)片(pian)將(jiang)通過電動自動地(di)作用(yong)在(zai)后剎(cha)車(che)上(shang)。
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(ci)外，由(you)于沒有(you)使用手動(dong)操(cao)(cao)縱桿(gan)，汽(qi)車制造商(shang)能更(geng)自由(you)地選擇在他們的(de)現代汽(qi)車內(nei)部布放操(cao)(cao)作部件的(de)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(fang)踏板后(hou)自動維持制動壓力作用。如果 ABS 傳感(gan)器檢(jian)測(ce)到任何運動(dong)(dong)，制動(dong)(dong)壓力增(zeng)加(jia)。如果加(jia)速器被按下-或離合器釋放在一個手動(dong)(dong)-剎車(che)相應(ying)松開(kai)。
目前使用的主要有兩種駐車制動系統，即拉索式和電(dian)動液壓式。這(zhe)兩種(zhong)方法都包括儀表板上的(de)(de)可視(shi)警告(gao)燈。其中的(de)(de)第二種(zhong)目(mu)前(qian)是最常見的(de)(de)。第三種(zhong)全電動型號將在不久的(de)(de)將來(lai)開始使用。
電動液壓卡鉗系統
電(dian)動(dong)液壓卡鉗系統(tong)通常作為電子穩定程序(ESP)等較大控制系統的一部分。EPB 系統是電子控制的，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(qian)通過ECU 發出的信號控制的簡單的開關通斷(duan)由來(lai)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中產生液壓，并將制動碟盤(pan)卡在剎車盤(pan)上。然后卡鉗被電控電磁閥鎖定在位置上。卡鉗保持鎖定狀態，不需要增加任何液壓。為(wei)了釋放制動器，ESP 只需(xu)簡單地再次產生略高于(yu)鎖定卡鉗(qian)需(xu)要的液壓(ya)來釋放卡鉗(qian)，同(tong)時閥門被釋放。
人(ren)們普遍認(ren)為，在(zai)交通擁擠(ji)的情(qing)況下行駛或在(zai)山(shan)坡(po)上停車(che)時，電子(zi)路面板一般占(zhan)用較(jiao)少的空間，并能自動脫離車(che)輛。顯然，它(ta)將為驅動程序提(ti)供更好(hao)的幫助(zhu)，現在(zai)已經(jing)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(si)關心MGU模(mo)塊的(de)質量(liang)合(he)格率，并不斷尋找一個穩定且耐用的統計方式，在最終產品下線之前，篩選(xuan)出不合(he)格的MGU組件(jian)。該子系統的(de)(de)合(he)格(ge)性對于確(que)定EPB組件的(de)(de)可靠性至關重要。
噪(zao)聲感知是檢測(ce)缺(que)陷零件的(de)一種主(zhu)觀方法，其物理意(yi)義來(lai)(lai)源(yuan)于異常振(zhen)動(dong)。這樣的(de)噪(zao)音以前(qian)是粗略(lve)地通過質量控(kong)制檢查員的(de)耳(er)朵(duo)依(yi)據工作經驗(yan)來(lai)(lai)區(qu)分(fen)不合(he)格部分(fen)一般來(lai)(lai)說，不合(he)格的(de)運行噪(zao)音明顯不同于合(he)格的(de)產(chan)品。
目前，考慮到一致性和準確性，由于聲(sheng)學試驗并不適(shi)用(yong)現場測(ce)試，廠(chang)家努力引入定(ding)量方法(fa)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(dong))測(ce)量(liang)比現場聲學方案更實用(yong)。這種振動(dong)模式物(wu)理(li)上揭示了內(nei)部(bu)缺陷(xian)。在這種情(qing)況下，它涉及沿 x，y 方向的(de)振動(dong)，其(qi)中建立的(de)坐標的(de) z 軸(zhou)垂直于 MGU 蓋板(ban)。
在實踐(jian)中(zhong)，驗證(zheng)沒有隨時可用(yong)的(de)遵從性或參考。也就是說，用(yong)戶可能會收集未合(he)格(ge)產品(pin)和合(he)格(ge)產品(pin)之間的(de)多重對比測試，發現頻譜上的(de)數值差異。
測試解決方案設置
該應用是一個集成項目，通過 Dewesoft DAQ 系統(tong)和測(ce)試系統(tong)被(bei)放置在一個現場檢測(ce)站(zhan)，集成到一個測(ce)試臺(tai)，以監測(ce)每個MGU的加速度，作為有效(xiao)的質(zhi)量控(kong)制措施。該工廠將作為裝配線上的一個工作站(zhan)來(lai)進行(xing)產品質(zhi)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——這是一臺工業數字計算機，經過加固和改造，用于控制制造過程，例如裝配線，在(zai)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(chan)品(pin)的(de)快速迭代(dai)和頻繁的(de)修改，制造工藝正變得越來越復雜。為(wei)了同(tong)時兼顧最(zui)高的(de)生產力(li)，必須(xu)能夠在公司內部各個層次(ci)上針(zhen)對過程優(you)化(hua)做出迅速、有(you)目標的(de)決定。這需要跨所有(you)操(cao)作層級(ji)和地點(dian)的(de)綜合信息流。
SIMATIC WinCC 是一個可(ke)擴展的(de)過程(cheng)可(ke)視化系(xi)(xi)統(tong)，包括通(tong)常(chang)被稱為數據采集與(yu)監(jian)控(kong)系(xi)(xi)統(tong)控(kong)制(zhi)系(xi)(xi)統(tong)(SCADA)的(de)系(xi)(xi)統(tong)，它(ta)通(tong)常(chang)用于通(tong)過西(xi)門子控(kong)制(zhi)器監(jian)視和控(kong)制(zhi)全自動化的(de)物理過程(cheng)。該(gai)系(xi)(xi)統(tong)提供(gong)工程(cheng)和操作(zuo)控(kong)制(zhi)、綜合診斷功能和靈(ling)活(huo)的(de)生產分析(xi)。
Dewesoft x 數據(ju)(ju)采集軟件是專為測試(shi)和測量-數據(ju)(ju)記(ji)錄，數據(ju)(ju)分析(xi)，數據(ju)(ju)報告，等(deng)等(deng)所(suo)有。它(ta)包括廣(guang)泛行業的特點，如汽(qi)車(che)、航空航天(tian)和國防、電力和能源、制造業和土木工程，以及具體應(ying)用，如:
■ 一般(ban)資料記錄,
■ 功(gong)率分析,
■ 電能質(zhi)量分(fen)析(xi)
■ 車輛測試
■ 振動及(ji)聲(sheng)學分析(xi) (NVH)
■ 結構動力學(xue)
■ 狀態(tai)監測
■ 自動化和控制
■ 遙(yao)感勘測
在本文(wen)這個案(an)例中，Dewesoft 測試解決方案(an)是一個建立在多功(gong)能(neng) SIRIUS 數據采集(ji)設備上的NVH的交鑰匙式的FFT分析，其。輸入(ru)通(tong)(tong)道(dao)(dao)配置靈活，輸入(ru)通(tong)(tong)道(dao)(dao)數可以從1到1000個通(tong)(tong)道(dao)(dao)不等。
與 Dewesoft x 數據采(cai)集(ji)軟(ruan)件相結(jie)合，該模(mo)塊化交(jiao)鑰匙數據采(cai)集(ji)系(xi)統可以高精度(du)地與任何傳感(gan)器(qi)工作。該軟(ruan)件支持各(ge)種各(ge)樣的(de)輸入輸出接口。在本(ben)文這個案例(li)中(zhong)，SIRIUS 作為 SCADA 系(xi)統的(de)增強(qiang) I/O 部分。
測試臺 HMI
Dewesoft DAQ 系統包(bao)括(kuo)以下項目。
數據采集系統和傳感器:
■ Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + : 功(gong)能(neng)作為一個實(shi)時 FFT 頻譜(pu)分(fen)析(xi)儀提供所有主要功(gong)能(neng)的譜(pu)分(fen)析(xi)與高級平均(jun)
■ Dewesoft DS-REM-CTRL: 作為一個“操縱桿” ，簡化(hua)測量過程控(kong)制
■ Dytran 三軸加速度計3093B: 作為(wei)一個(ge)探針，用于測量零件上(shang)的加速度
Dytran加速(su)度計內置夾具
Dewesoft Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + 數據采集系統，IEPE 信號調理器
軟件
■ Dewesoft x 數據采集軟件
■ 由 SIMATIC WinCC 和 Runtime 構建的定(ding)制人機界面(mian)
第三方及相關零件
■ 西門子 S7-1200: 作為控制器，處理命令和驅動執行(xing)器
■ 工業 PC: 運行 Dewesoft x 和第三(san)方相關平(ping)臺(tai)
■ 制動(dong)控制驅動(dong)器嵌(qian)入在(zai)一(yi)個 ECU 提(ti)供的(de)比亞(ya)迪電動(dong)機(一(yi)個組成部(bu)分的(de)大容量)的(de)驅動(dong)程序
■ 帶制動(dong)鉗的機(ji)械(xie)試(shi)驗臺。每個測試(shi)中的單位單位將被作為(wei)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(tu): 帶箭頭(tou)的(de)藍色線表(biao)示 PLC 的(de)數據鏈接，而橙色線表(biao)示 Dewesoft。
測量
在每次(ci)檢查或(huo)測量的(de)一開始，操作(zuo)員被(bei)指示安裝小型汽車單元，以(yi)(yi)便(bian)在工(gong)作(zuo)階段(duan)(即制動卡鉗(qian))上(shang)進(jin)行適(shi)當(dang)的(de)測試。隨(sui)后，操作(zuo)人員啟動整個設(she)備(bei)驅動夾具，其中(zhong)安裝了一個三軸加速(su)器，進(jin)入(ru)位置，以(yi)(yi)接觸上(shang)表(biao)面(mian)的(de)單位。然后基(ji)本(ben)上(shang)完成(cheng)了一個真正的(de)測試后配置。
測試中(zhong)的單(dan)位容量單(dan)位
為了使(shi)測量工作大(da)大(da)簡化，以適應(ying)現場(chang)操作，而(er)不是實驗(yan)室環境，我(wo)們用鍵(jian)盤和鼠標代替。
常規工作流程:
■ 零件(jian)在裝(zhuang)配(pei)線上準備就(jiu)緒(xu)
■ 確保大型單兵部(bu)隊已安(an)裝到制(zhi)動鉗正(zheng)確
■ 遠(yuan)離(li)驅動(dong)器(qi)
■ 記(ji)錄之前開始小型單位操作
■ 小(xiao)型(xing)單軸電動機一(yi)接通電源(yuan)就開始(shi)運行(xing)
■ 直到驅(qu)動三軸加速(su)器與單位聯系
■ 按(an) DS-REM-CTRL 上的按(an)鈕來(lai)存儲(chu)加(jia)速(su)數(shu)據
■ Dewesoft 實現 FFT 與(yu)預定義的閾(yu)值(zhi)和(he)定義輸出報警
■ 如果結果超過，PLC 會發出警報，并進行(xing)完全停止(zhi)
■ 所有驅動(dong)器復(fu)位
■ WinCC 記錄狀(zhuang)態以及相應(ying)的產品信息
■ 停止 Dewesoft 日志
■ 用眼(yan)睛檢(jian)查(cha)零件
■ 重復測試
■ 如果(guo)遇到相同(tong)的情況，則將零件重新分(fen)類為不(bu)合格列
■ 重新啟動測試流
車間內的試驗程(cheng)序(xu)應盡可能(neng)短，否(fou)則整個生產(chan)周期將受到(dao)影響和延誤(wu)。重(zhong)復性無疑也(ye)被考慮在內。
Abs的最大(da)值和加(jia)速度(du)頻譜(pu)將是(shi)(shi)決定一個(ge)產(chan)品(pin)是(shi)(shi)否(fou)合格的標(biao)準。
■ ;使用統計方法作為現成的(de)標準來確定參考是(shi)不可能的(de)
■ 多(duo)重對比試(shi)驗(yan)被認為(wei)是揭示光譜數值差異的可靠方法。為(wei)此(ci)，客戶測試(shi)了500多(duo)臺(tai)。合資(zi)格(ge)的
■ 單位和200個。不(bu)合格的得出結論，如何(he)標準應該如何(he)設置(zhi)
■ 設置 x，y 加(jia)速(su)度的(de)上限 Abs 最大值為(wei)(wei)8克，x 方向(xiang)(xiang)或 y 方向(xiang)(xiang)超過的(de)將被視為(wei)(wei)不合格
■ 利用數百個(ge)頻(pin)譜的線性平均(jun)值，確(que)定頻(pin)域內振型(xing)的上限，得到參考曲線
■ 隨著(zhu)在線計(ji)算的執行(xing)，無論是(shi) Abs 最大值(單(dan)值)或(huo) FFT 分析，這符合(he)條件將觸發與(yu)數字輸(shu)出報警
Dewesoft SIRIUS 設備具有一個計(ji)數器，其開(kai)放(fang)式集電極通過電源(yuan)拉(la)動達到24V。該(gai)級別能(neng)夠符合西(xi)門子 PLC 邏輯(ji)。西(xi)門子 PLC 對不合格的零件進行全停(ting)報警。操作員可以檢(jian)查零件。
所有(you)的信息，包括結(jie)果，信號，時(shi)間和(he)日期(qi)都(dou)被記錄(lu)到(dao)一個 TXT 文件中。Dewesoft 原始數據文件按時(shi)間排序，用于評(ping)審測量結(jie)果，特別是用于跟蹤不(bu)合格的數據。
測試結果
在測量之前(qian)，設置一個定制的閾值，結(jie)合頻域(yu)參考曲線(xian)和用(yong)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(mei)次錄(lu)音大約持續10秒-通常是(shi)3個工作周(zhou)期的單極(ji)股-在采樣率為5000赫茲(zi)。X，Y加速度的絕(jue)對最大值以及光譜(pu)將(jiang)被(bei)判斷來定義鑒(jian)定。
當(dang)加速器剛剛接觸到MGU外蓋時，撞擊力(li)通常(chang)遠遠大于8g，尤(you)其(qi)是在 Z 方(fang)向(xiang)。所以(yi)，技術人員(yuan)在完全接觸后開(kai)始測量，丟棄異常(chang)值(zhi)。
基(ji)本(ben)上，自動化(hua)解決方(fang)案與(yu) Dewesoft DAQ 的(de)集成被認為是一個有(you)效的(de)方(fang)式來篩選不合格的(de)產品。客戶(hu)將引入標準(zhun)化(hua)流(liu)程的(de)方(fang)法和(he)設置，并考慮(lv)擴展到更多和(he)其他(ta)線路(lu)。
Dewesoft x DAQ 軟件內部的測量顯示
總結
大型統計單位的制造商多年來一直要求統計質量控制方法，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(lai)說，每(mei)個操作人(ren)員每(mei)個班次(ci)的檢查(cha)任務工作量約為(wei)800件。實現自動化(hua)的新(xin)方法能夠節省時(shi)間，甚至確保更高的精度和一致性(xing)。
對于工業過程的(de)(de)自動(dong)化(hua)，通用(yong)的(de)(de) Dewesoft DAQ 系(xi)統和軟件不僅提供全速的(de)(de)原始數(shu)據記錄，而且(qie)在(zai)測量(liang)期間提供實時的(de)(de)直(zhi)接在(zai)線頻譜分析，這(zhe)能夠增強西(xi)門子 PLC I/O 的(de)(de)綜合應用(yong)。
5個LCM系(xi)列或LCB疲勞級桿端拉(la)壓雙向力傳(chuan)感(gan)器，每個傳(chuan)感(gan)器搭配一個USB220高(gao)分辨率數據(ju)記錄系(xi)統。
