【正文】 ，待所有量測數(shù)據(jù)均量測完畢再一次經(jīng)由串行端口傳回 PC 計算機(jī)端系統(tǒng)。 57 圖 56 啟動 /釋放電壓量測電路圖 圖 57 啟動 /釋放電壓量測人機(jī)接口圖 58 圖 58 啟動 /釋放電壓量測波形圖 (2) 啟動 /釋放時間對照組數(shù)據(jù)量測方法 啟動 /釋放時間量測的方法如圖 59 所示，使用直流電源供應(yīng)器 CH1 供給繼電器線圈 (8 86)+24V 電壓、 CH2 供給 C 接點 (30)+5V 電壓，利用數(shù)字示波器量測 NO(87)及 NC 接點 (87a)的電壓變化，此量測方式啟動時間與釋放時間不同時量測。 圖 62 重復(fù)性與精確性示意圖 為了分析本量測系統(tǒng)重復(fù)性及精確性，分別對本量測系統(tǒng)所量得數(shù)據(jù)及對照數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。 1 11 n iiMCn ?? ? () 2 11 n iiMDn ?? ? （ ） 本研究以式 (7)來計算本量測系統(tǒng)所量得數(shù)據(jù)對 1M 標(biāo)準(zhǔn)偏差 1S ， 1S 表示檢測系統(tǒng)重復(fù)性，其值越小，表示本量測系統(tǒng)所量得數(shù)據(jù)集中散布于 1M 鄰域，表示量測系統(tǒng)重復(fù)性越高，另外，以式 (8)來計算本量測系統(tǒng)所量得數(shù) 據(jù)對 2M 標(biāo)準(zhǔn)偏差 2S ， 若對照數(shù)據(jù)足夠精確， 2S 值越小表示本量測系統(tǒng)所量得數(shù)據(jù)集中散布于對照數(shù)據(jù)平均值鄰域，即量測系統(tǒng)精確度越高。反，量測釋放時間的方式，初始時線圈供給電壓，故 CH1 檢測電壓為 +24V，NC 接點不導(dǎo)通，故數(shù)字示波器 CH2 檢測電壓為 0V，當(dāng)線圈不供給電壓時， CH1 檢測到輸入電壓 +24V，接點由 NO 端彈至 NC 端， NC 端閉合的瞬間，數(shù)位示波器 CH2 偵測到電壓由 0V 變?yōu)? 5V，此線圈不供電到 NC 接點閉合兩電壓變化時間差即為釋放時間。 圖 54 線圈阻值量測方塊圖 圖 55 線圈阻值量測程序流程圖 56 第五章 量測結(jié)果與討論 量測結(jié)果 本實驗是在前述計算機(jī)量測系統(tǒng)架構(gòu)下，自行設(shè)計符合各種量測項目電子電路 (包括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 )、人機(jī)接口及量測程序。圖 53 為此量測項目程序流程圖。由于此文所用 PIC 微控制器型號為 PIC16F877，所使用震蕩器為 16MHz， PIC 微控制器最小計時單位為每 s 計時一次，而待測繼電器啟動時間及釋放時間約在 10ms 范圍內(nèi)，再配合預(yù)除器 1:256 使得計時單位變?yōu)槊?64μ s 計時一次，這樣分辨 率足以精確表示啟動時間及釋放時間。釋放電壓是指會使繼電器線圈失磁的最高電壓值。人機(jī)接口設(shè)計如圖 4 4 45 所示。奴控制器回傳的狀態(tài)編碼如圖 39 及圖 40 所示 ， 分為兩個 Byte，第一 Byte 表示磁簧開關(guān)的狀態(tài)， bit0~bit5 分別表示該站磁簧開關(guān)的狀態(tài)， 0 表示有感應(yīng)， 1 表示無感應(yīng)。當(dāng)高 4 位為 PIC 控制模塊標(biāo)識符 (ID)值時，代表主控制器對某一 個別奴控制器下達(dá)區(qū)域命令，區(qū)域命令功能則視低 4 位執(zhí)行動作而定，區(qū)域命令碼及其功能如表 6 所示，例如若命令碼為 0011 1101表示對第三站下達(dá)區(qū)域命令，執(zhí)行動作為讀取該加工站磁簧開關(guān)、氣壓缸狀態(tài)；若命令碼為 10011000 表示對第九站下達(dá)區(qū)域命令，則不良品坡道 B 停留在 1 區(qū)；若命令碼為 0011 1010 表示待測繼電器于第二站檢測結(jié)果為良品，則對第三站下達(dá)區(qū)域命令，執(zhí)行動作為命令該站可以進(jìn)行加工。 當(dāng) RD1 輸出低電位 (0V)， RELAY2 激磁，則馬達(dá)高速運轉(zhuǎn)；反，當(dāng) RD1 輸出高電位 (+5V)， RELAY2 不激磁，則馬達(dá)低速運轉(zhuǎn)。詳細(xì)量測方法請參閱章節(jié) 434。待測繼電器驅(qū)動是由 PIC 微控制 器的 RC2 腳送出 PWM 訊號，由 RE0 腳及 RE1 腳檢知待測繼電器 A、 B 接點變化，達(dá)到量測目的。SN75176 為一半雙工動作組件，即傳送與接收動作無法同時進(jìn)行，在使用上是將/RE 腳與 DE 腳接在一起再連接至控制腳。 29 圖 24 CPU (PIC)模塊實體圖 圖 25 I/O 模塊實體圖 30 圖 26 +12V 穩(wěn)壓電路 圖 27 +5V 穩(wěn)壓電路 圖 28 CPU 模塊電路圖 31 圖 29 輸入點電路圖 圖 30 輸出點電路圖 32 表 3 系統(tǒng)燈號菜單 燈號 功能 LED1(RB7) 聯(lián)機(jī)燈號顯示 (亮表示聯(lián)機(jī)、滅表示脫機(jī) ) LED2(RB6) 運轉(zhuǎn)燈號顯示 (亮表示運轉(zhuǎn)、滅表示停止 ) LED3(RB5) 手動 /自動燈號顯示 (亮表示自動、滅表示手動 ) LED4(RB4) RS485 控制方向用 LED5(RB3) 程序除錯用 LED6(RB2) 程序除錯用 LED7(RB1) 程序除錯用 LED8(RB0) 外部中斷控制用 RS485 串行通訊電路 PIC 微控制器有串行通訊接口，而個人計算機(jī)也有 串行通訊接口，因此個人計算機(jī)中的串行端口 (COM 埠 )常被用來當(dāng)監(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺馈Ｔ陔娫垂?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(VCC3)的穩(wěn)壓電路，如圖 2 27 所示。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(dāng)控制器。第十站加工動作流程如圖 22所示。 圖 16 第七、八站機(jī)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(jìn)行，以此類推。第五、六站加工動作流程如圖 15 所示。 15 圖 10 第三站機(jī)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(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)計機(jī)構(gòu)及致動器如圖 12。車用繼電器半成品由人工放入進(jìn)料坡道頂端，當(dāng)半成品自動順著坡道下滑至坡道末端，進(jìn)料傳感器感測有料，則移載缸延 x+方向移動到進(jìn)料點，移載缸到達(dá)進(jìn)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(jìn)料。 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。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(fù)擔(dān)的且不符成本效益的。 (2)啟動電壓 (Operate voltage)：可使繼電器線圈激磁作動最低電壓。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(chǎn)能，必需將制程都改由自己廠內(nèi)完成，以確保質(zhì)量的穩(wěn)定。檢測功能可達(dá)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。另外，面對淡旺季或訂單多寡狀況，人力的調(diào)節(jié)問題很難處理。Computer Measurement and Control 。國內(nèi)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(biāo)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。 (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。 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。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。此加工站以 CCD 攝影機(jī)擷取車用繼電器電氣接點影像 (CCD1 攝影機(jī)拍攝接點間隙、CCD2 攝影機(jī)拍攝接點錯位 )，將影像透過擷取卡傳進(jìn)計算機(jī)，由 LabView 計算機(jī)視覺軟件量測其電氣接點間隙及錯位。第四站加工動作流程如圖 13 所示。圖 16 為第七、八站機(jī) 21 結(jié)構(gòu)設(shè)計圖，圖 17 為量測探針頭設(shè)計圖。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(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。 (3)半成品 3自動進(jìn)料、檢測、上蓋、出料及量測數(shù)據(jù)存盤全自動化。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(biāo)識符 (ID)，透過 RS485總線 (BUS)共同形成分布式控制架構(gòu)。 I/O 模塊設(shè)計為 4 個輸入點及 4 個輸出點的輸入輸出板。因此遂發(fā)展出 RS485 接口，它能完全改善 RS232 的缺點。 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(nèi)部如同一個可變電阻，在其兩端給予一個 +5V 的電壓，當(dāng)線性位移傳感器縮入時，內(nèi)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 。接點阻值約只有 3mΩ，所產(chǎn)生的壓降約為 ， PIC 微控制器內(nèi)建的 A/D 模塊其分辨率約為 ，無法準(zhǔn)確量測出電壓值。詳細(xì)量測方法請參閱章節(jié) ?？刂品椒ㄓ芍骺刂破飨逻_(dá)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)。 當(dāng)高 4 位為 0011 時，代表主控制器對奴控制器下達(dá)全局命令，全局命令碼及其功能如表 8 所示。人機(jī)接口內(nèi)含系統(tǒng)初始設(shè)定 (選擇端口、設(shè)定鮑率、決定是否聯(lián)機(jī)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(shè)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。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(nèi)建模擬轉(zhuǎn)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(dá)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。在軟件設(shè)計上，利用 PIC 微控制器本身內(nèi)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(jì)錄于緩存器中。利用 LM317 設(shè)計出定電流電路，輸出電流為 ，并流于接點兩端始產(chǎn)生電壓，因接點阻值約 mΩ 而已，產(chǎn)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。根據(jù)此原理本文利用 PIC 微控制器內(nèi)建模擬轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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。利用 LabVIEW 人機(jī)接 口自動控制直流電源供應(yīng)器輸出電壓自動升降，由示波器顯示其電壓、電流變化，當(dāng)供應(yīng)給線圈電壓未達(dá)啟動電壓，波器顯示為 0V，達(dá)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(dāng)時供應(yīng)至電壓，此電壓值即為啟動電壓。 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(jī)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(jī)取樣 3 個繼電器而每一繼電器量測 10 次數(shù)