【正文】 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)。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。在軟件設計上，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 值紀錄于緩存器中。人機接口內(nèi)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。控制方法由主控制器下達命令給奴控制器 ， 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)。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 ，無法準確量測出電壓值。因此遂發(fā)展出 RS485 接口，它能完全改善 RS232 的缺點。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)。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。第四站加工動作流程如圖 13 所示。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。 (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。Computer Measurement and Control 。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。 (2)啟動電壓 (Operate voltage)：可使繼電器線圈激磁作動最低電壓。 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。 15 圖 10 第三站機構(gòu)設計圖 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，其設計機構(gòu)及致動器如圖 12。 圖 16 第七、八站機結(jié)構(gòu)設計圖 圖 17 量測探針頭設計圖 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。 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)機燈號顯示 (亮表示聯(lián)機、滅表示脫機 ) 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，而個人計算機也有 串行通訊接口，因此個人計算機中的串行端口 (COM 埠 )常被用來當監(jiān)控設備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺?。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，達到量測目的。 當 RD1 輸出低電位 (0V)， RELAY2 激磁，則馬達高速運轉(zhuǎn)；反，當 RD1 輸出高電位 (+5V)， RELAY2 不激磁，則馬達低速運轉(zhuǎn)。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 表示磁簧開關的狀態(tài)， bit0~bit5 分別表示該站磁簧開關的狀態(tài)， 0 表示有感應， 1 表示無感應。釋放電壓是指會使繼電器線圈失磁的最高電壓值。圖 53 為此量測項目程序流程圖。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 接點不導通，故數(shù)字示波器 CH2 檢測電壓為 0V，當線圈不供給電壓時， 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 62 重復性與精確性示意圖 為了分析本量測系統(tǒng)重復性及精確性，分別對本量測系統(tǒng)所量得數(shù)據(jù)及對照數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。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(jīng)由串行端口傳回 PC 計算機端系統(tǒng)。根據(jù)此一原理本文利用 PIC 微控制器內(nèi)建定時器計時時間， PWM 模塊輸出 Duty 值為 100%使待測繼電器激磁，輸出 Duty 值 0%使待測繼電器失磁，藉此計算啟動 /釋放時間。在自動控制模式下，用戶須先輸入待測繼電器良品數(shù)據(jù)范圍，供 PC 判斷量測結(jié)果是否正常，用戶輸入完數(shù)據(jù)后，即可按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始自動運轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)命令碼由 1 個字節(jié)組成，如圖 38 所示。輸出驅(qū)動電路驅(qū)動 RELAY1 激磁， RELAY1 NO 接 點導通， +5V 電源輸入 LM317輸入側(cè) (Vin)，則 LM317 輸出定電壓 (Vout)，使產(chǎn)生一個電流 I()，如(3)式。 PC 與多個 PIC 微控制器串行通訊電路圖如圖 31 所示。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 。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。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，線性位移傳感器設計有可伸縮探針，其設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。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，機臺設計圖如圖 6 所示。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。 5 第 1 章 緒論 前言 近年來，隨著市場的多樣化需求及生產(chǎn)成本的提升，國內(nèi)許多車用電子零件的制造商紛紛外 移，留在國內(nèi)的制造商唯有提升自己產(chǎn)品競爭力、功能及產(chǎn)品質(zhì)量，才有辦法生存下來。 此計算機量測與控制系統(tǒng)硬件架構(gòu)采用由 RS485 總線、個人電腦及自行設計 PIC 控制模塊所建構(gòu)成分布式監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，其中 PC 當主控制器及以 PIC 控制模塊為奴控制器，其中 PIC 控制模塊包含自行設計檢測及驅(qū)動電路。 6 圖 1 車用繼電器組立裝配流程圖 因此，本研究主要目的研制「車用電磁繼電器檢測及裝配自動化系統(tǒng)」監(jiān)控系統(tǒng)，整合車用繼電器后段制程產(chǎn)線，達成繼電器半成品 3 自動進料、自動上蓋、端子壓力測試、電器特性量測 、不良品自動分類、良品雷射標印及出料、量測數(shù)據(jù)存盤后段制程生產(chǎn)自動化。 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。 14 圖 9 第二站機構(gòu)設計圖 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。量測完畢，量測缸縮回原點，等待下次量測。 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備設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)設計其硬件架構(gòu)，其硬件架構(gòu)如圖所示。 I/O 模塊輸入點電路如圖 29 所示，當 SENSOR(例如磁簧開關 )ON 時， Q1 電晶體導通，PIC RA 埠輸入腳為低電位 (0V)；當 SENSOR(磁簧開關 )OFF 時， Q1 晶體管不導通，RA埠輸入腳為高電位 (+5V)，由 PIC 判斷輸入腳位邏輯電位高低，可以得知磁簧開關有無感應，以達到輸入信號的感測。詳細量測方法請參閱章節(jié) 431。直流馬達控制電路如圖 37 所示，由輸出點電路控制 RELAY1 和 RELAY2(RELAY1 控制馬達的啟動及停止， RELAY2 控制馬達高速或低速運轉(zhuǎn) )，直流馬達的輸入電壓是由可變電阻產(chǎn)生的分壓提供，由 I、 F控制 ON/OFF，當 I、 F兩端短路時， A+、 A輸出 電壓會瞬時截止，直流馬達則停止轉(zhuǎn)動。全部 PIC 控制模塊接收到 C3 命令，系統(tǒng)為手動控制模式、收到 C4 命令，系統(tǒng)為自動控制模式、收到 C5 命令系統(tǒng)進入讀取模式，用已對各站進行系統(tǒng) 40 狀態(tài)及數(shù)據(jù)的讀取、收到 C6 命令則系統(tǒng)回到寫入模式。由此可判斷，量測到的電壓值 如果大于臨界電壓值，即判定為繼電器端子陷入不良品。在軟件設計上為利用 A/D 模塊量測壓降再將所量測數(shù)據(jù)除以已知定電流 即可得到接點阻值。LabVIEW 人機接口如圖 57 所示，此時程序可控制每次升、降壓的刻度為 ，亦可調(diào)整其升、降壓速度 (0~1000ms)，本對照方法采用每 量測，此量測速度符合繼電器良品數(shù)據(jù)檢測，其量測 波形如圖 58 所示，圖中黃色線段為電壓變化曲線，藍色線段為電流變化曲線。表 21~表 27 中顯示 1S 值皆很小，顯示本量測系統(tǒng)重復性很高，其 1S 值也很小，顯示本量測系統(tǒng)量測精確度集中散布于對 69 照組電路所作量 測值鄰近，又表中 1M 及 2M 誤差值也很小，顯示本量測系統(tǒng)量測平均值與對照組電路所作量測平均值甚為接近。 為了驗證此監(jiān)控系統(tǒng)量測數(shù)據(jù)，在常溫 (25℃ )環(huán)境下，進行對造組數(shù)據(jù)的量測。圖 51 為此量測項目程序流程圖。 46 圖 43 LabVIEW 人機接口 (系統(tǒng)初始設定 ) 圖 44 LabVIEW 人機接口 (手動控制 ) 47 圖 45 LabVIEW 人機接口 (自動控制 ) PIC 控制模組量測方法 PIC 程序設計參閱 PIC 單芯片學習秘籍 (以 PIC16F877 為例 )[17]進行編撰，系統(tǒng)中各工作站運作等順序控制均由 PIC 控制模塊來負責，各個量測項目也