【正文】 究量測該繼電器相關(guān)電氣特性數(shù)據(jù)，諸項電器特性定義如下： (1)端子壓力測試：施予適當力量 (約 10kg)于繼電器端子上，以確保日后繼電器插入端子座時，不致于端子陷入。 (2)啟動電壓 (Operate voltage)：可使繼電器線圈激磁作動最低電壓。 (3)釋放電壓 (Release voltage)：可使繼電器線圈失磁作動最高電壓。 (4)啟動時間 (Operate time)：驅(qū)動電路推動繼電器激磁，接點由常閉到常開閉合的時間。 (5)釋放時間 (Release time)：驅(qū)動電路推動繼電器后，再使失磁，接點由常開到常閉閉合的時間。 (6)接點電阻：接點閉合時接點二端的電阻值。 (7)線圈電阻：電磁線圈二端的電阻值。諸項電氣規(guī)格如表 1 所示： 表 1 車用電磁繼電器電氣規(guī)格 電器特性 電氣規(guī)格 啟動電壓 ≦ 16V 釋放電壓 ~ 8 啟動時間 10ms? 釋放時間 10ms? 接點阻值 (NO) 10?? 接點阻值 (NC) 10?? 線圈阻值 320 10%?? 參考文 獻 遍尋市場上能測量汽車用繼電器電氣 /機械規(guī)格的儀器 [17]，這些量測儀器、專利或文獻普遍存在單項儀器均只能測量汽車零件制造商所需量測規(guī)格其中部份規(guī)格、沒提供任何電路或售價非常昂貴問題。另外，在雷射標印 (Laser Marking)方面，有南樺電機有限公司 [8]、 德璽實業(yè)公司 [9]雷射雕刻機、雕坊科技有限公司 [10]雷射標印機、 Telesis Technologies, Inc [11]雷射標印機，這些雷射標印 /雕刻機均無繼電器進料、繼電器電氣特性量測及繼電器良品 /不良品選別等功能，不符車廠所需。高橋自動化科技公司 [12]雖有繼電器組立裝配線，但此裝配線需耗資數(shù)千萬元，沒有常期大量訂單的小型公司是無此能力負擔(dān)的且不符成本效益的。有關(guān)國內(nèi)外車用繼電器相關(guān)研究，文獻 [13] 研究車用電磁繼電器機械及電器特性規(guī)格，文中并未對繼電器線圈阻值數(shù)據(jù)量測，也無繼電器裝配的功能。文 獻 [1415]探討雷射標印性能及算法。 論文架構(gòu) 此論文共分為六章，以下分別針對各章內(nèi)容做簡單的介紹。 第一章 緒論 此章節(jié)說明本文研究動機與目的，介紹車用電磁繼電器規(guī)格及其電器特性，以及相關(guān)文獻探討。 第二章 產(chǎn)線加工站配置與各站動作流程 此章節(jié)介紹系統(tǒng)各站加工配置，各加工站功能說明及其動作流程。 第三章 計算機監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計 此章節(jié)說明此系統(tǒng)硬件架構(gòu)，設(shè)計控制電路、通訊電路及檢測電路。 第四章 計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計 此章節(jié)說明此系統(tǒng)軟件架構(gòu)，介紹系統(tǒng)通訊的方式及編碼， LabVIEW 監(jiān)控 軟件設(shè)計， PIC 微控制器量測的方法。 第五章 量測結(jié)果與討論 此章節(jié)呈現(xiàn)了利用此系統(tǒng)所做的實驗結(jié)果，將結(jié)果數(shù)據(jù)分析及討論。 第六章 結(jié)論與未來展望 此章節(jié)內(nèi)容將實驗結(jié)果做總結(jié)，并說明未來可深加研究的方向。 9 第二章 產(chǎn)線加工站配置與各站動作流程 為利于說明車用繼電器檢測及裝配自動化系統(tǒng)計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，本節(jié)就各加工站控制程序動作流程配合此系統(tǒng)加工站配置及機構(gòu)設(shè)計 (不屬本文研究范圍 )方式做說明。此系統(tǒng)產(chǎn)線采圓形加工線配置，共需 10 個加工站，其配置圖如圖 3所示。機構(gòu)主體為一組十分割分度盤，分度盤由一減速直流 馬達驅(qū)動十分割凸緣法蘭行精密間歇分割器帶動，如圖 5 所示。分度盤每一分割構(gòu)成一加工站，每一個加工站設(shè)計其量測、裝配及檢測治具，裝配及檢測再由氣壓缸帶動完成加工，一共分成 10 個加工站。第一加工站為半成品自動進料，第二加工站為電氣接點錯位及間隙視覺檢測，第三加工站為外蓋進料與自動上蓋，第四加工站為外蓋測壓，第五、六加工站為電氣接腳撞擊測試，第七、八加工站為電氣特性量測，第九加工站為不良品出料，第十加工站為雷射標印及成品出料，機臺設(shè)計圖如圖 6 所示。 圖 3 加工站配置圖 10 圖 4 十分割凸緣法蘭行精密間歇分割器 圖 5 分度盤直流馬達 11 圖 6 機構(gòu)設(shè)計圖 各加工站詳細功能說明如下： 第一站：半成品自動進料 第一站主要功能為半成品自動進料，其設(shè)計機構(gòu)有半成品進料坡道、推料治具、推料撥片及擋片，其機構(gòu)及致動器設(shè)計如圖 7 所示。車用繼電器半成品由人工放入進料坡道頂端，當半成品自動順著坡道下滑至坡道末端，進料傳感器感測有料，則移載缸延 x+方向移動到進料點，移載缸到達進料點時，裝置其上推料缸隨即動作，延 y+方向伸出，推料缸前裝置其推料撥片，將繼電器半成品推 入分度盤治具，推入完成后，移載缸、推料缸相繼回原點，等待下次的進料。第一站加工動作流程如圖 8 所示。 12 圖 7 第一站機構(gòu)設(shè)計圖 13 圖 8 第一站加工動作流程圖 第二站：電氣接點視覺檢測 第二站主要功能為電氣接點間隙及錯位視覺檢測，其機構(gòu)設(shè)計如圖 9 所示。此加工站以 CCD 攝影機擷取車用繼電器電氣接點影像 (CCD1 攝影機拍攝接點間隙、CCD2 攝影機拍攝接點錯位 )，將影像透過擷取卡傳進計算機，由 LabView 計算機視覺軟件量測其電氣接點間隙及錯位。視覺檢測部分由另一名學(xué)長負責(zé)研究， 所以本站將不在本文中論述。 14 圖 9 第二站機構(gòu)設(shè)計圖 第三站：外蓋進料與自動上蓋 第三站主要功能為外蓋進料與自動上蓋，其設(shè)計機構(gòu)有外蓋進料坡道及上蓋夾頭治具，其機構(gòu)及致動器如圖 10 所示。外蓋由人工放入進料坡道頂端，當外蓋順著坡道滑下至末端時，進料傳感器感測有料，則夾料缸延 z方向伸出夾取外蓋后縮回，移載缸延 x方向移動到上蓋點，移載缸到達上蓋點時，夾料缸延 z方向伸出進行上蓋，上蓋完畢則夾料缸縮回，移載缸回原點，等待下次的上蓋。第三站加工動作流程如圖 11 所示。 15 圖 10 第三站機構(gòu)設(shè)計圖 16 圖 11 第三站加工動作流程圖 第四站：外蓋側(cè)壓 第四站主要功能為外蓋側(cè)壓，目的是將上蓋好繼電器半成品進行側(cè)邊壓蓋，好讓外蓋與繼電器半成品緊密結(jié)合，其設(shè)計機構(gòu)及致動器如圖 12。當?shù)谌旧仙w好繼電器半成品轉(zhuǎn)至這加工站時，側(cè)壓缸延 y+方向伸出，進行外蓋側(cè)壓加工動作。側(cè)壓完畢，側(cè)壓缸縮回回點，等待下次側(cè)壓。第四站加工動作流程如圖 13 所示。 17 圖 12 第四站機構(gòu)設(shè)計圖 18 圖 13 第四站加工動作流程圖 第五、六站：繼電器端子撞擊測試 第五、六站主要功能為電氣接腳撞擊測試，利用撞擊缸延 z+方 向推動一個撞擊塊撞擊繼電器電氣接腳，每站各撞擊一支接腳 (NO 及 NC 接腳 )。撞擊時，治具上方設(shè)有擋塊，以至于繼電器不會因為撞擊而彈離治具。撞擊后，電氣接腳陷入情況判斷是利用安置于撞擊缸側(cè)面線性位移傳感器來檢測，線性位移傳感器設(shè)計有可伸縮探針，其設(shè)置位置使探針頂端在電氣接腳未陷入狀態(tài)時緊臨分度盤底面 19 但未觸及；在電氣端子陷入狀態(tài)時探針頂端則因觸及分度盤底面而縮入。探針縮入量會使線性位移傳感器內(nèi)部電阻產(chǎn)生改變 (如同可變電阻 )，若將電阻值轉(zhuǎn)換為電壓值，量測電路及可依據(jù)默認電壓臨界值判定電氣端子陷入與否，并量測判定狀況 (不良品與否 )傳輸至計算機，以作為第九站不良品排料及分類依據(jù)，其設(shè)計機構(gòu)及致動器如圖 14。第五、六站加工動作流程如圖 15 所示。五、六站檢測的方法請參閱章節(jié) 。 圖 14 第五、六站機構(gòu)設(shè)計圖 20 圖 15 第五、六站加工動作流程圖 第七、八站：電氣特性量測 第七站功能為繼電器啟動電壓、啟動時間、釋放電壓、釋放時間量測電氣特性量測，第八站功能為線圈阻值及接點阻值電氣特性量測。圖 16 為第七、八站機 21 結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，圖 17 為量測探針頭設(shè)計圖。量測探針頭內(nèi)裝置量測探針，利用一量測缸帶動一量測探針頭延 z+方向伸出，量測缸達上位點時，繼電器線圈 /接點接腳觸及量測探針，開始進行電器特性量測，量測結(jié)果傳送至計算機儲存量測數(shù)據(jù) ，并做為第九站不良品分類。量測完畢，量測缸縮回原點，等待下次量測。第七、八站加工動作流程如圖 18所示。七、八站檢測的方法請參閱章節(jié) 、 、。 圖 16 第七、八站機結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 圖 17 量測探針頭設(shè)計圖 22 圖 18 第七、八站加工動作流程圖 第九站：不良品出料、分類 第九站主要功能為不良品出料并將其依不合格種類分類，不良品的分類有接點間隙及錯位不合格、電氣特性規(guī)格不合格及端子陷入不合格三類，如果接點間隙及錯位已經(jīng)不合格了，則后續(xù)量測及加工不進行，以此類推。在不良品分類中，以最先檢測出的不良品種類為第一不良品種類。不良品出料模塊主要是由一勾料缸、鉤料桿、不良品出料坡道 A、不良品出料坡道 B(分 3 區(qū) )、串聯(lián)式雙氣壓缸 (A、 B)所構(gòu)成，如圖 19 所示。不良品坡道 B 固定于串聯(lián)式 雙氣壓缸前端， 23 由串聯(lián)式雙氣壓缸全縮回、一伸一縮、全伸出做 x 方向移動，達到多位置控制方式，使不良品由鉤料缸延 y+方向鉤下至出料坡道 A 而滑下后，能順利滑至不良品出料坡道 B 2或 3區(qū)，達到分類目的。第九站加工動作流程如圖 20 所示。 圖 19 第九站機構(gòu)設(shè)計圖 24 圖 20 第九站加工動作流程圖 第十站：良品雷射標印及出料 第十站功能為執(zhí)行良品雷射標印及成品出料。雷射標印及成品出料模塊主要是由一勾料缸、鉤料桿、良品出料坡道及雷射標印機所構(gòu)成，如圖 21 所示。裝配及檢測完成繼電器良品，由雷射標印機標印其繼電器規(guī)格其制造日期完后，由勾料缸延 x方向?qū)⒘计饭闯鲋亮计烦隽掀碌溃瓿梢活w繼電器良品裝配及檢測。第十站加工動作流程如圖 22所示。 25 圖 21 第十站機構(gòu)設(shè)計圖 26 圖 22 第 十站加工動作流程圖 第三章 計算機量測與控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 此車用電磁繼電器自動化裝配及檢測計算機量測與控制系統(tǒng)，依據(jù)車廠制造商在量測上電氣規(guī)格量測需求，必須具備下列性能： 27 (1)可檢測繼電器線圈驅(qū)動電壓為 DC24V/12V。 (2)可量測規(guī)格項目包含啟動電壓、釋放電壓、啟動時間、釋放時間、接點阻值 (NO、 NC)及線圈阻值等項目。 (3)半成品 3自動進料、檢測、上蓋、出料及量測數(shù)據(jù)存盤全自動化。 (4)用戶可輸入良品規(guī)格數(shù)據(jù)，量測結(jié)果不良品直接自動進入廢料區(qū)，不需標?。涣计穭t標印量測日期及時間，同時將量 測日期時間及量測數(shù)據(jù)存盤。 分布式監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本文主要目的在于為車用電磁繼電器裝配及檢測自動化設(shè)備設(shè)計計算機量測與控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的加工需全部加工站同時進行加工，單獨靠一個控制器無法達成，因此本系統(tǒng)采用分布式監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計其硬件架構(gòu)，其硬件架構(gòu)如圖所示。 在控制器的選用上，表 2 為 PLC 與 PIC 控制器比較表， PLC 與 PC 聯(lián)機需透過 OPC Server， PIC 則不用。然而 OPC Server 數(shù)據(jù)更新時間最快也需要 1 秒因此在通訊時間上，使用 PLC 會比 PIC 來得長，通訊時間越長，則系 統(tǒng)加工的時間就越長，時間越長就無法符合廠商的需求。在分布式監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)上，每一加工站都需要一個控制器，如果每站都使用一個 PLC的話，成本上也會比使用 PIC 來得高，因此本系統(tǒng)是選用 PIC 來當控制器。 表 2 PLC 與 PIC 控制器比較 控制器 PLC PIC 通訊時間 1 Sec ? 成本 高 低 在硬件上，此計算機量測與控制系統(tǒng)是由傳感器 (磁簧開關(guān)、近接開關(guān)及線性位移傳感器 )、致動器 (氣壓缸、及直流馬達 )、自行設(shè)計的量測探針頭、自行研制的 PIC 控制模塊 (包含 CPU 模塊、 I/O 模塊、繼電器端子撞擊測試電路、接點阻值檢測電路、線圈阻值檢測電路、直流馬達控制電路 )、 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器以及一臺個人計算機 (PC)組成。加工站氣壓缸、分度盤直流馬達及步進馬達均由 PIC 控制模塊控制。在圖 23 中，一部 PC 為主控制器 (Master controller)， 10 個 PIC控制模塊為奴控制器 (Slave controller)各有其標識符 (ID)，透過 RS485總線 (BUS)共同形成分布式控制架構(gòu)。各加工站需完成加工動作的致動器 (氣壓缸、直流馬達、步 進馬達 )各由一個 PIC 控制模塊控制。 PIC 控制模塊 (ID=11)控制驅(qū)動直流馬達分度盤旋轉(zhuǎn)一個分度，令繼電器繼續(xù)其下一加工站制程。茲將 PIC 控制模塊、 28 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器、電氣接腳撞擊測試電路、接點阻值檢測電路、線圈阻值檢測電路、直流馬達控制電路等功能 。 PIC 控制模組 PIC控制模塊為自行設(shè)計的電路板，包 CPU 模塊及 I/O 模塊，實體圖如圖 225 所示。在電源供應(yīng)上，此 PIC 控制模塊僅需一 DC24V(VCC1)輸，而在 CPU 模塊及 I/O 模塊上設(shè)計了 +12V(VCC2)及 +5V(VC