【正文】 究量測(cè)該繼電器相關(guān)電氣特性數(shù)據(jù)，諸項(xiàng)電器特性定義如下： (1)端子壓力測(cè)試：施予適當(dāng)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(shí)，不致于端子陷入。 (2)啟動(dòng)電壓 (Operate voltage)：可使繼電器線圈激磁作動(dòng)最低電壓。 (3)釋放電壓 (Release voltage)：可使繼電器線圈失磁作動(dòng)最高電壓。 (4)啟動(dòng)時(shí)間 (Operate time)：驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)繼電器激磁，接點(diǎn)由常閉到常開(kāi)閉合的時(shí)間。 (5)釋放時(shí)間 (Release time)：驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)繼電器后，再使失磁，接點(diǎn)由常開(kāi)到常閉閉合的時(shí)間。 (6)接點(diǎn)電阻：接點(diǎn)閉合時(shí)接點(diǎn)二端的電阻值。 (7)線圈電阻：電磁線圈二端的電阻值。諸項(xiàng)電氣規(guī)格如表 1 所示： 表 1 車(chē)用電磁繼電器電氣規(guī)格 電器特性 電氣規(guī)格 啟動(dòng)電壓 ≦ 16V 釋放電壓 ~ 8 啟動(dòng)時(shí)間 10ms? 釋放時(shí)間 10ms? 接點(diǎn)阻值 (NO) 10?? 接點(diǎn)阻值 (NC) 10?? 線圈阻值 320 10%?? 參考文 獻(xiàn) 遍尋市場(chǎng)上能測(cè)量汽車(chē)用繼電器電氣 /機(jī)械規(guī)格的儀器 [17]，這些量測(cè)儀器、專利或文獻(xiàn)普遍存在單項(xiàng)儀器均只能測(cè)量汽車(chē)零件制造商所需量測(cè)規(guī)格其中部份規(guī)格、沒(méi)提供任何電路或售價(jià)非常昂貴問(wèn)題。另外，在雷射標(biāo)印 (Laser Marking)方面，有南樺電機(jī)有限公司 [8]、 德璽實(shí)業(yè)公司 [9]雷射雕刻機(jī)、雕坊科技有限公司 [10]雷射標(biāo)印機(jī)、 Telesis Technologies, Inc [11]雷射標(biāo)印機(jī)，這些雷射標(biāo)印 /雕刻機(jī)均無(wú)繼電器進(jìn)料、繼電器電氣特性量測(cè)及繼電器良品 /不良品選別等功能，不符車(chē)廠所需。高橋自動(dòng)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(wàn)元，沒(méi)有常期大量訂單的小型公司是無(wú)此能力負(fù)擔(dān)的且不符成本效益的。有關(guān)國(guó)內(nèi)外車(chē)用繼電器相關(guān)研究，文獻(xiàn) [13] 研究車(chē)用電磁繼電器機(jī)械及電器特性規(guī)格，文中并未對(duì)繼電器線圈阻值數(shù)據(jù)量測(cè)，也無(wú)繼電器裝配的功能。文 獻(xiàn) [1415]探討雷射標(biāo)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(duì)各章內(nèi)容做簡(jiǎn)單的介紹。 第一章 緒論 此章節(jié)說(shuō)明本文研究動(dòng)機(jī)與目的，介紹車(chē)用電磁繼電器規(guī)格及其電器特性，以及相關(guān)文獻(xiàn)探討。 第二章 產(chǎn)線加工站配置與各站動(dòng)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(shuō)明及其動(dòng)作流程。 第三章 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 此章節(jié)說(shuō)明此系統(tǒng)硬件架構(gòu)，設(shè)計(jì)控制電路、通訊電路及檢測(cè)電路。 第四章 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 此章節(jié)說(shuō)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(jì)， PIC 微控制器量測(cè)的方法。 第五章 量測(cè)結(jié)果與討論 此章節(jié)呈現(xiàn)了利用此系統(tǒng)所做的實(shí)驗(yàn)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(lái)展望 此章節(jié)內(nèi)容將實(shí)驗(yàn)結(jié)果做總結(jié)，并說(shuō)明未來(lái)可深加研究的方向。 9 第二章 產(chǎn)線加工站配置與各站動(dòng)作流程 為利于說(shuō)明車(chē)用繼電器檢測(cè)及裝配自動(dòng)化系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本節(jié)就各加工站控制程序動(dòng)作流程配合此系統(tǒng)加工站配置及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) (不屬本文研究范圍 )方式做說(shuō)明。此系統(tǒng)產(chǎn)線采圓形加工線配置，共需 10 個(gè)加工站，其配置圖如圖 3所示。機(jī)構(gòu)主體為一組十分割分度盤(pán)，分度盤(pán)由一減速直流 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)十分割凸緣法蘭行精密間歇分割器帶動(dòng)，如圖 5 所示。分度盤(pán)每一分割構(gòu)成一加工站，每一個(gè)加工站設(shè)計(jì)其量測(cè)、裝配及檢測(cè)治具，裝配及檢測(cè)再由氣壓缸帶動(dòng)完成加工，一共分成 10 個(gè)加工站。第一加工站為半成品自動(dòng)進(jìn)料，第二加工站為電氣接點(diǎn)錯(cuò)位及間隙視覺(jué)檢測(cè)，第三加工站為外蓋進(jìn)料與自動(dòng)上蓋，第四加工站為外蓋測(cè)壓，第五、六加工站為電氣接腳撞擊測(cè)試，第七、八加工站為電氣特性量測(cè)，第九加工站為不良品出料，第十加工站為雷射標(biāo)印及成品出料，機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì)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(pán)直流馬達(dá) 11 圖 6 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 各加工站詳細(xì)功能說(shuō)明如下： 第一站：半成品自動(dòng)進(jìn)料 第一站主要功能為半成品自動(dòng)進(jìn)料，其設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)有半成品進(jìn)料坡道、推料治具、推料撥片及擋片，其機(jī)構(gòu)及致動(dòng)器設(shè)計(jì)如圖 7 所示。車(chē)用繼電器半成品由人工放入進(jìn)料坡道頂端，當(dāng)半成品自動(dòng)順著坡道下滑至坡道末端，進(jìn)料傳感器感測(cè)有料，則移載缸延 x+方向移動(dòng)到進(jìn)料點(diǎn)，移載缸到達(dá)進(jìn)料點(diǎn)時(shí)，裝置其上推料缸隨即動(dòng)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(pán)治具，推入完成后，移載缸、推料缸相繼回原點(diǎn)，等待下次的進(jìn)料。第一站加工動(dòng)作流程如圖 8 所示。 12 圖 7 第一站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 13 圖 8 第一站加工動(dòng)作流程圖 第二站：電氣接點(diǎn)視覺(jué)檢測(cè) 第二站主要功能為電氣接點(diǎn)間隙及錯(cuò)位視覺(jué)檢測(cè)，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖 9 所示。此加工站以 CCD 攝影機(jī)擷取車(chē)用繼電器電氣接點(diǎn)影像 (CCD1 攝影機(jī)拍攝接點(diǎn)間隙、CCD2 攝影機(jī)拍攝接點(diǎn)錯(cuò)位 )，將影像透過(guò)擷取卡傳進(jìn)計(jì)算機(jī)，由 LabView 計(jì)算機(jī)視覺(jué)軟件量測(cè)其電氣接點(diǎn)間隙及錯(cuò)位。視覺(jué)檢測(cè)部分由另一名學(xué)長(zhǎng)負(fù)責(zé)研究， 所以本站將不在本文中論述。 14 圖 9 第二站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 第三站：外蓋進(jìn)料與自動(dòng)上蓋 第三站主要功能為外蓋進(jìn)料與自動(dòng)上蓋，其設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)有外蓋進(jìn)料坡道及上蓋夾頭治具，其機(jī)構(gòu)及致動(dòng)器如圖 10 所示。外蓋由人工放入進(jìn)料坡道頂端，當(dāng)外蓋順著坡道滑下至末端時(shí)，進(jìn)料傳感器感測(cè)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(dòng)到上蓋點(diǎn)，移載缸到達(dá)上蓋點(diǎn)時(shí)，夾料缸延 z方向伸出進(jìn)行上蓋，上蓋完畢則夾料缸縮回，移載缸回原點(diǎn)，等待下次的上蓋。第三站加工動(dòng)作流程如圖 11 所示。 15 圖 10 第三站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 16 圖 11 第三站加工動(dòng)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(jìn)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(jì)機(jī)構(gòu)及致動(dòng)器如圖 12。當(dāng)?shù)谌旧仙w好繼電器半成品轉(zhuǎn)至這加工站時(shí)，側(cè)壓缸延 y+方向伸出，進(jìn)行外蓋側(cè)壓加工動(dòng)作。側(cè)壓完畢，側(cè)壓缸縮回回點(diǎn)，等待下次側(cè)壓。第四站加工動(dòng)作流程如圖 13 所示。 17 圖 12 第四站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 18 圖 13 第四站加工動(dòng)作流程圖 第五、六站：繼電器端子撞擊測(cè)試 第五、六站主要功能為電氣接腳撞擊測(cè)試，利用撞擊缸延 z+方 向推動(dòng)一個(gè)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(shí)，治具上方設(shè)有擋塊，以至于繼電器不會(huì)因?yàn)樽矒舳鴱楇x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(lái)檢測(cè)，線性位移傳感器設(shè)計(jì)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(shí)緊臨分度盤(pán)底面 19 但未觸及；在電氣端子陷入狀態(tài)時(shí)探針頂端則因觸及分度盤(pán)底面而縮入。探針縮入量會(huì)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(cè)電路及可依據(jù)默認(rèn)電壓臨界值判定電氣端子陷入與否，并量測(cè)判定狀況 (不良品與否 )傳輸至計(jì)算機(jī)，以作為第九站不良品排料及分類依據(jù)，其設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)及致動(dòng)器如圖 14。第五、六站加工動(dòng)作流程如圖 15 所示。五、六站檢測(cè)的方法請(qǐng)參閱章節(jié) 。 圖 14 第五、六站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 20 圖 15 第五、六站加工動(dòng)作流程圖 第七、八站：電氣特性量測(cè) 第七站功能為繼電器啟動(dòng)電壓、啟動(dòng)時(shí)間、釋放電壓、釋放時(shí)間量測(cè)電氣特性量測(cè)，第八站功能為線圈阻值及接點(diǎn)阻值電氣特性量測(cè)。圖 16 為第七、八站機(jī) 21 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，圖 17 為量測(cè)探針頭設(shè)計(jì)圖。量測(cè)探針頭內(nèi)裝置量測(cè)探針，利用一量測(cè)缸帶動(dòng)一量測(cè)探針頭延 z+方向伸出，量測(cè)缸達(dá)上位點(diǎn)時(shí)，繼電器線圈 /接點(diǎn)接腳觸及量測(cè)探針，開(kāi)始進(jìn)行電器特性量測(cè)，量測(cè)結(jié)果傳送至計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存量測(cè)數(shù)據(jù) ，并做為第九站不良品分類。量測(cè)完畢，量測(cè)缸縮回原點(diǎn)，等待下次量測(cè)。第七、八站加工動(dòng)作流程如圖 18所示。七、八站檢測(cè)的方法請(qǐng)參閱章節(jié) 、 、。 圖 16 第七、八站機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 圖 17 量測(cè)探針頭設(shè)計(jì)圖 22 圖 18 第七、八站加工動(dòng)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(diǎn)間隙及錯(cuò)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(diǎn)間隙及錯(cuò)位已經(jīng)不合格了，則后續(xù)量測(cè)及加工不進(jìn)行，以此類推。在不良品分類中，以最先檢測(cè)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(dòng)，達(dá)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(dá)到分類目的。第九站加工動(dòng)作流程如圖 20 所示。 圖 19 第九站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 24 圖 20 第九站加工動(dòng)作流程圖 第十站：良品雷射標(biāo)印及出料 第十站功能為執(zhí)行良品雷射標(biāo)印及成品出料。雷射標(biāo)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(biāo)印機(jī)所構(gòu)成，如圖 21 所示。裝配及檢測(cè)完成繼電器良品，由雷射標(biāo)印機(jī)標(biāo)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(cè)。第十站加工動(dòng)作流程如圖 22所示。 25 圖 21 第十站機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 26 圖 22 第 十站加工動(dòng)作流程圖 第三章 計(jì)算機(jī)量測(cè)與控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 此車(chē)用電磁繼電器自動(dòng)化裝配及檢測(cè)計(jì)算機(jī)量測(cè)與控制系統(tǒng)，依據(jù)車(chē)廠制造商在量測(cè)上電氣規(guī)格量測(cè)需求，必須具備下列性能： 27 (1)可檢測(cè)繼電器線圈驅(qū)動(dòng)電壓為 DC24V/12V。 (2)可量測(cè)規(guī)格項(xiàng)目包含啟動(dòng)電壓、釋放電壓、啟動(dòng)時(shí)間、釋放時(shí)間、接點(diǎn)阻值 (NO、 NC)及線圈阻值等項(xiàng)目。 (3)半成品 3自動(dòng)進(jìn)料、檢測(cè)、上蓋、出料及量測(cè)數(shù)據(jù)存盤(pán)全自動(dòng)化。 (4)用戶可輸入良品規(guī)格數(shù)據(jù)，量測(cè)結(jié)果不良品直接自動(dòng)進(jìn)入廢料區(qū)，不需標(biāo)?。涣计穭t標(biāo)印量測(cè)日期及時(shí)間，同時(shí)將量 測(cè)日期時(shí)間及量測(cè)數(shù)據(jù)存盤(pán)。 分布式監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構(gòu) 本文主要目的在于為車(chē)用電磁繼電器裝配及檢測(cè)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)量測(cè)與控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的加工需全部加工站同時(shí)進(jìn)行加工，單獨(dú)靠一個(gè)控制器無(wú)法達(dá)成，因此本系統(tǒng)采用分布式監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)需透過(guò) OPC Server， PIC 則不用。然而 OPC Server 數(shù)據(jù)更新時(shí)間最快也需要 1 秒因此在通訊時(shí)間上，使用 PLC 會(huì)比 PIC 來(lái)得長(zhǎng)，通訊時(shí)間越長(zhǎng)，則系 統(tǒng)加工的時(shí)間就越長(zhǎng)，時(shí)間越長(zhǎng)就無(wú)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(gè)控制器，如果每站都使用一個(gè) PLC的話，成本上也會(huì)比使用 PIC 來(lái)得高，因此本系統(tǒng)是選用 PIC 來(lái)當(dāng)控制器。 表 2 PLC 與 PIC 控制器比較 控制器 PLC PIC 通訊時(shí)間 1 Sec ? 成本 高 低 在硬件上，此計(jì)算機(jī)量測(cè)與控制系統(tǒng)是由傳感器 (磁簧開(kāi)關(guān)、近接開(kāi)關(guān)及線性位移傳感器 )、致動(dòng)器 (氣壓缸、及直流馬達(dá) )、自行設(shè)計(jì)的量測(cè)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(cè)試電路、接點(diǎn)阻值檢測(cè)電路、線圈阻值檢測(cè)電路、直流馬達(dá)控制電路 )、 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換器以及一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)組成。加工站氣壓缸、分度盤(pán)直流馬達(dá)及步進(jìn)馬達(dá)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(gè) PIC控制模塊為奴控制器 (Slave controller)各有其標(biāo)識(shí)符 (ID)，透過(guò) 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(dòng)作的致動(dòng)器 (氣壓缸、直流馬達(dá)、步 進(jìn)馬達(dá) )各由一個(gè) PIC 控制模塊控制。 PIC 控制模塊 (ID=11)控制驅(qū)動(dòng)直流馬達(dá)分度盤(pán)旋轉(zhuǎn)一個(gè)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(cè)試電路、接點(diǎn)阻值檢測(cè)電路、線圈阻值檢測(cè)電路、直流馬達(dá)控制電路等功能 。 PIC 控制模組 PIC控制模塊為自行設(shè)計(jì)的電路板，包 CPU 模塊及 I/O 模塊，實(shí)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(jì)了 +12V(VCC2)及 +5V(VC