【正文】 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。機構主體為一組十分割分度盤，分度盤由一減速直流 馬達驅動十分割凸緣法蘭行精密間歇分割器帶動，如圖 5 所示。 第五章 量測結果與討論 此章節(jié)呈現(xiàn)了利用此系統(tǒng)所做的實驗結果，將結果數(shù)據(jù)分析及討論。 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，以及相關文獻探討。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的且不符成本效益的。 (6)接點電阻：接點閉合時接點二端的電阻值。 (2)啟動電壓 (Operate voltage)：可使繼電器線圈激磁作動最低電壓。另外，現(xiàn)有端子壓力測試機臺亦存在暫用空間過大、整合不易或整合費用比重新設計費用高等問題。但隨著主要客戶群的改變，市場的變化，為了滿足客戶需求及產能，必需將制程都改由自己廠內完成，以確保質量的穩(wěn)定。 Electrical Characteristics Measurement。檢測功能可達成電磁繼電器電氣接腳受力測試及電氣特性量測，滿足合作廠商需求。因此，本文主要目的在研制一套適于車用電磁繼電器裝配及檢測自動化設備計算機量測與控制系統(tǒng)，協(xié)助車用電磁繼電器制造商將生產制程自動化，提升生產速度及產品質量。另外，面對淡旺季或訂單多寡狀況，人力的調節(jié)問題很難處理。系統(tǒng)經測試，可達成裝配及檢測自動化控制，且檢測數(shù)據(jù)可傳送至計算機端存文件供建立產品履歷。Computer Measurement and Control 。 目前制造車用繼電器的小型公司大量投入產品開發(fā)、設計，不斷的提升競爭力，建立小量多樣的產品線。國內某汽車零件制造商現(xiàn)行車用繼電器組立裝配流程如圖 1 所示，圖中大部份制程均為手工組裝，只有端子壓力測試單站自動化及量測標印單站自動化，離全線組裝 (含量測 )自動化尚有很大努力空間。 7 圖 2 車用電磁繼電器半成品 3 本研究量測該繼電器相關電氣特性數(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。 (5)釋放時間 (Release time)：驅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。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。 論文架構 此論文共分為六章，以下分別針對各章內容做簡單的介紹。 第四章 計算機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計 此章節(jié)說明此系統(tǒng)軟件架構，介紹系統(tǒng)通訊的方式及編碼， LabVIEW 監(jiān)控 軟件設計， PIC 微控制器量測的方法。此系統(tǒng)產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。 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 機構設計圖 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，其設計機構有半成品進料坡道、推料治具、推料撥片及擋片，其機構及致動器設計如圖 7 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。第三站加工動作流程如圖 11 所示。第四站加工動作流程如圖 13 所示。探針縮入量會使線性位移傳感器內部電阻產生改變 (如同可變電阻 )，若將電阻值轉換為電壓值，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)，其設計機構及致動器如圖 14。圖 16 為第七、八站機 21 結構設計圖，圖 17 為量測探針頭設計圖。七、八站檢測的方法請參閱章節(jié) 、 、。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。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方向將良品勾出至良品出料坡道，完成一顆繼電器良品裝配及檢測。 (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。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。 PIC 控制模組 PIC控制模塊為自行設計的電路板，包 CPU 模塊及 I/O 模塊，實體圖如圖 225 所示。 I/O 模塊設計為 4 個輸入點及 4 個輸出點的輸入輸出板。當PIC RD 埠腳位輸出低電位 (0V)， TLP250 內部 LED 亮， Tr1 晶體管導通， Tr2 晶體管不導通，則 TLP250(Pin7)輸出高電位 (+24V)， Q1 MOSFET 導通，則輸出負載 (電磁閥 )ON；反，當 RD 埠腳位輸出高電位 (+5V)， TLP250 內部 LED 不導通， Tr1 晶體管不導通， Tr2 晶體管導通，則 TLP250(Pin7)輸出低電位 (0V)， Q1 MOSFET 不導通，則負載 OFF。因此遂發(fā)展出 RS485 接口，它能完全改善 RS232 的缺點。 SN75176 IC 為 RS232 與 RS485 訊號轉換 IC，其功能為將串行訊號轉為 RS485 訊號，或是將 RS485 訊號轉換回串行訊號。 33 圖 31 PC 與多個 PIC 微控制器串行通訊電路圖 表 4 SN75176 腳位特性 腳位 名稱 功能 PIN1 R 送出串行數(shù)據(jù) PIN2 /RE A、 B 腳接收差動訊號致能 (低態(tài)致能 ) PIN3 DE A、 B 腳送出差動訊號致能 (低態(tài)致能 ) PIN4 D 讀入串行數(shù)據(jù) PIN5 GND 接地 PIN6 A 差動式訊號輸入 /輸出 PIN7 B 差動式訊號輸入 /輸出 PIN8 VCC 電源 +5V 繼電器端子撞擊測試電路 線性位移傳感器內部如同一個可變電阻，在其兩端給予一個 +5V 的電壓，當線性位移傳感器縮入時，內部可變電阻阻值改變，則輸出的電壓 (V 1 )也有高低的變化 ， 如 (1)式 。此電路設計考慮到以后可以對不同規(guī)格繼電器量測，以輸出點電路驅動一直流小型繼電器，做 +12V/+24V 電源切換，供不同規(guī)格待測繼電器量測使用。接點阻值約只有 3mΩ，所產生的壓降約為 ， PIC 微控制器內建的 A/D 模塊其分辨率約為 ，無法準確量測出電壓值。輸出驅動電路驅動 RELAY2 激磁供 +24V 電源給待測繼電器，再由 PIC RD7 輸出高電位 (+5V)或低電位 (0V)使待測繼電器激磁與否，達到量測待測繼電器 NO 及 NC 接點。詳細量測方法請參閱章節(jié) 。當 RD0 輸出低電位 (0V)， RELAY1 激磁，則馬達啟動；反，當 RD0 輸出高電位 (+5V)， RELAY1 不激磁 ， 則馬達停止 ?？刂品椒ㄓ芍骺刂破飨逻_命令給奴控制器 ， 則各站執(zhí)行其加工動作 ， 加工完成后回傳 〝加工動作完成訊號〞給主控制器，完成一次加工動作，并依序循環(huán)。高 4 位 (bit7~bit4)用以區(qū)分區(qū)域命令 (Local mand)或全局命令(Global mand)，低 4 位 (bit3~bit0)用以設定執(zhí)行動作 (Action)。 當高 4 位為 0011 時，代表主控制器對奴控制器下達全局命令，全局命令碼及其功能如表 8 所示。系統(tǒng)默認為自動控制模式，聯(lián)機成功后，在自動控制模式下 ，各奴控制器可接收來至主控制器的區(qū)域命令碼或全局命令碼，奴控制器等待主控制器下達命令。人機接口內含系統(tǒng)初始設定 (選擇端口、設定鮑率、決定是否聯(lián)機監(jiān)控 )、手動控制 (系統(tǒng)各致動器控制鍵及各致動器/傳感器狀態(tài)顯示 )、自動控制 (系統(tǒng)各加工狀態(tài) )、良品數(shù)據(jù)設定、量測數(shù)據(jù) (啟 動電壓、釋放電壓、啟動時間、釋放時間、接點阻值、線圈阻值 ) 顯示、量測數(shù)據(jù)儲存及良品不良品顯示等。首先， PC 對負責分度盤控 制奴控制器下達命令，令分度盤旋轉一分度， PC 續(xù)對此奴控制器讀取加工完成狀態(tài)，分度盤未達定位則持續(xù)讀取，分度盤到達定位后， PC 對全部加工站奴微控制器下達命令開始加工，各站執(zhí)行加工動作，PC 則對這些奴微控制器讀取加工完成狀態(tài)，若這些奴微控制器未完成加工則持續(xù)讀取，待這些奴微控制器加工完畢，則人機接口顯示量測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)儲存在PC 里， 以利后續(xù)查驗。根據(jù)此原理 ，本研究自行研發(fā)電器接腳撞擊測試電路，再利用 PIC 微控制器內建模擬轉數(shù)字模塊 (A/D Moudle)量測線性位移傳感器輸出的電壓值，方可達到繼電器端子是否有陷入情況，端子壓力測試量測方塊圖如圖 46 所示。 48 圖 46：繼電器端 子壓力測試圖 圖 47 繼電器端子壓力測試程序流程圖 啟動 //釋放電壓量測 繼電器啟動電壓是指會使繼電器線圈激磁的最低電壓值，藉由加于繼電 器線圈的電壓由小至大漸增，直到繼電器線圈激磁，即停止增加電壓，此時的電壓值即判定為啟動電壓。在軟件設計上，利用 PIC 微控制器本身內建 PWM 模塊送出由小漸增至大 /由大漸減至小的 Duty 使 PWM 脈波于待測繼電器線圈兩端平均電壓漸增 /漸減，直到接點檢知電路偵測到 a接點閉合 / b 接點閉合，程序才停止，并將 Duty 值紀錄于緩存器中。此量測項目方塊圖如圖 50 所示。利用 LM317 設計出定電流電路，輸出電流為 ，并流于接點兩端始產生電壓，因接點阻值約 mΩ 而已，產生的電壓也只有幾 mV，利用 PIC 微控制器 A/D 通道量測，無法精確的量測出電壓值。本系統(tǒng)量測方式是由 PIC 控制模塊對欲量測項目 (電壓 )進行 A/D 轉換 64 次，再由 PIC 控制模塊將其 64 次取平均值，其目的為降低電壓跳 動產生的誤差，程序最后會將所量測數(shù)據(jù)儲存于緩存器，待所有量測數(shù)據(jù)均量測完畢再一次經由串行端口傳回 PC 計算機端系統(tǒng)。根據(jù)此原理本文利用 PIC 微控制器內建模擬轉數(shù)字模塊 (A/D Moudle)量 測線 55 圈兩端電壓， PIC 微控制器模擬轉數(shù)字模塊量測數(shù)據(jù)以 10Bit 表示 ， 可量測電壓為 0~5V，即可量測分辨率約為 ，待測繼電器線圈阻值約為 320Ω，允許誤差范圍177。圖 55 為此量測項目 程序流程圖。利用 LabVIEW 人機接 口自動控制直流電源供應器輸出電壓自動升降，由示波器顯示其電壓、電流變化，當供應給線圈電壓未達啟動電壓，波器顯示為 0V，達到啟動電壓時，繼電器 NO 接點瞬間閉合，示波器瞬間上升至當時供應至電壓，此電壓值即為啟動電壓。量測啟動時間的方式，初始時線圈不供給電壓，故 CH1 檢測電壓為 0V， NO 接點不導通，故數(shù)字 示波器 CH2 檢測電壓 0V，當線圈供給電壓時， CH1 檢測到輸入電壓 +24V，接點由 NC 端彈至 NO 端， NO 端閉合的瞬間，數(shù)位示波器 CH2 偵測到電壓由 0V 變?yōu)?+5V，此線圈供電到 NO 接點閉合兩電壓變化時間差即為啟動時間。 59 圖 59 啟動 /釋放時間量測電路圖 圖 60 啟動時間量測波形圖 60 圖 61 釋放時間量測波形圖 依據(jù)上述量測方式，記錄對照組數(shù)據(jù)，并與本文研制計算機量測系統(tǒng)量測數(shù)據(jù)做比較，表 7~10 為量測啟動 /釋放電壓數(shù)據(jù)表，表 11~14 為量測啟動 /釋放時間數(shù)據(jù)表，表 1 16 為量測 NO 接點阻值數(shù)據(jù)表，表 1 18 為量測 NC 接點阻值數(shù)據(jù)表，表 1 20 為量測線圈阻值數(shù)據(jù)表，表 7~20 為隨機取樣 3 個繼電器而每一繼電器量測 10 次數(shù)據(jù)。 (5)式 1M 表示使 用本計算機量測系統(tǒng)對同一繼電器量測十次所得數(shù)據(jù) ( , 1 10iCi? )平均值， (6)式 2M 表示使用精密儀器及自行設計的量測電路，對同一繼電器量測十次所得對照數(shù)據(jù) ( , 1 10iDi? )平均值，其中 n 表示所需量測次