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電機齒輪自動檢測與質量控制
作者: Patrick Fu，Dewesoft中國 高級應用經理
電動駐車制動(EPB系統(tǒng))現在可以被認為是線控制動技術的一個子集，它們通常與執(zhí)行機構-電機齒輪組（MGU），即 EPB 執(zhí)行機構一起工作。
電機齒輪組的可靠性顯然是影響EPB正常工作和其組件的關鍵因素。獲獎的 Dewesoft X 軟件和交鑰匙數據采集設備可以作為一個MGU制造商的應用于綜合驗證自動化質量控制的好幫手。
電動駐車制動器被用在客車上，使車輛在坡度和平坦的道路上保持靜止，并且最近越來越多地被用作現代汽車的默認設備。這一功能傳統(tǒng)上是通過使用手動駐車制動器來完成的。
大眾旅游車中央控制臺的電子停車剎車
近年來，使用電動駐車系統(tǒng)，駕駛員可“一鍵”激活駐車機制，激活后剎車片將通過電動自動地作用在后剎車上。
電動或電子駐車制動(EPB) ，也稱為自動駐車制動(APB) ，是一個為駕駛員提供舒適和方便的基本功能。此外，由于沒有使用手動操縱桿，汽車制造商能更自由地選擇在他們的現代汽車內部布放操作部件的位置。
這種電動駐車制動功能有多種用途，除了停用和激活制動器，如坡道或自動保持。當車輛停留在原地或啟動時，防止車輛意外地滾動。在司機釋放踏板后自動維持制動壓力作用。如果 ABS 傳感器檢測到任何運動，制動壓力增加。如果加速器被按下-或離合器釋放在一個手動-剎車相應松開。
目前使用的主要有兩種駐車制動系統(tǒng)，即拉索式和電動液壓式。這兩種方法都包括儀表板上的可視警告燈。其中的第二種目前是最常見的。第三種全電動型號將在不久的將來開始使用。
電動液壓卡鉗系統(tǒng)
電動液壓卡鉗系統(tǒng)通常作為電子穩(wěn)定程序(ESP)等較大控制系統(tǒng)的一部分。EPB 系統(tǒng)是電子控制的，由 EPB 開關、 EPB 卡鉗和電子控制單元(ECU)組成，其中電機齒輪單元(MGU，即 EPB 制動器) 裝有卡鉗，該卡鉗通過ECU 發(fā)出的信號控制的簡單的開關通斷由來工作。
當駕駛員按下開關啟動駐車制動器時，ESP 單元自動在制動系統(tǒng)中產生液壓，并將制動碟盤卡在剎車盤上。然后卡鉗被電控電磁閥鎖定在位置上?？ㄣQ保持鎖定狀態(tài)，不需要增加任何液壓。為了釋放制動器，ESP 只需簡單地再次產生略高于鎖定卡鉗需要的液壓來釋放卡鉗，同時閥門被釋放。
人們普遍認為，在交通擁擠的情況下行駛或在山坡上停車時，電子路面板一般占用較少的空間，并能自動脫離車輛。顯然，它將為驅動程序提供更好的幫助，現在已經由多個供應商引入。
問題和測量應用
在這個案例中，最終用戶位于中國深圳，是領先的電子移動設備制造商比亞迪汽車公司的裝配供應商，比亞迪汽車公司關心MGU模塊的質量合格率，并不斷尋找一個穩(wěn)定且耐用的統(tǒng)計方式，在最終產品下線之前，篩選出不合格的MGU組件。該子系統(tǒng)的合格性對于確定EPB組件的可靠性至關重要。
噪聲感知是檢測缺陷零件的一種主觀方法，其物理意義來源于異常振動。這樣的噪音以前是粗略地通過質量控制檢查員的耳朵依據工作經驗來區(qū)分不合格部分一般來說，不合格的運行噪音明顯不同于合格的產品。
目前，考慮到一致性和準確性，由于聲學試驗并不適用現場測試，廠家努力引入定量方法進行驗證。與簡單的聽覺評估不同，這個任務很可能是通過理解振動模式來處理的。
加速度(振動)測量比現場聲學方案更實用。這種振動模式物理上揭示了內部缺陷。在這種情況下，它涉及沿 x，y 方向的振動，其中建立的坐標的 z 軸垂直于 MGU 蓋板。
在實踐中，驗證沒有隨時可用的遵從性或參考。也就是說，用戶可能會收集未合格產品和合格產品之間的多重對比測試，發(fā)現頻譜上的數值差異。
測試解決方案設置
該應用是一個集成項目，通過 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和測試系統(tǒng)被放置在一個現場檢測站，集成到一個測試臺，以監(jiān)測每個MGU的加速度，作為有效的質量控制措施。該工廠將作為裝配線上的一個工作站來進行產品質量驗證。
自動化必須使用一臺可編程序控制器計算機(PLC)來實現——這是一臺工業(yè)數字計算機，經過加固和改造，用于控制制造過程，例如裝配線，在這個案例中，是西門子的 SIMATIC WinCC。
由于質量要求的不斷提高，再加上產品的快速迭代和頻繁的修改，制造工藝正變得越來越復雜。為了同時兼顧最高的生產力，必須能夠在公司內部各個層次上針對過程優(yōu)化做出迅速、有目標的決定。這需要跨所有操作層級和地點的綜合信息流。
SIMATIC WinCC 是一個可擴展的過程可視化系統(tǒng)，包括通常被稱為數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)控制系統(tǒng)(SCADA)的系統(tǒng)，它通常用于通過西門子控制器監(jiān)視和控制全自動化的物理過程。該系統(tǒng)提供工程和操作控制、綜合診斷功能和靈活的生產分析。
Dewesoft x 數據采集軟件是專為測試和測量-數據記錄，數據分析，數據報告，等等所有。它包括廣泛行業(yè)的特點，如汽車、航空航天和國防、電力和能源、制造業(yè)和土木工程，以及具體應用，如:
■ 一般資料記錄,
■ 功率分析,
■ 電能質量分析
■ 車輛測試
■ 振動及聲學分析 (NVH)
■ 結構動力學
■ 狀態(tài)監(jiān)測
■ 自動化和控制
■ 遙感勘測
在本文這個案例中，Dewesoft 測試解決方案是一個建立在多功能 SIRIUS 數據采集設備上的NVH的交鑰匙式的FFT分析，其。輸入通道配置靈活，輸入通道數可以從1到1000個通道不等。
與 Dewesoft x 數據采集軟件相結合，該模塊化交鑰匙數據采集系統(tǒng)可以高精度地與任何傳感器工作。該軟件支持各種各樣的輸入輸出接口。在本文這個案例中，SIRIUS 作為 SCADA 系統(tǒng)的增強 I/O 部分。
測試臺 HMI
Dewesoft DAQ 系統(tǒng)包括以下項目。
數據采集系統(tǒng)和傳感器:
■ Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + : 功能作為一個實時 FFT 頻譜分析儀提供所有主要功能的譜分析與高級平均
■ Dewesoft DS-REM-CTRL: 作為一個“操縱桿” ，簡化測量過程控制
■ Dytran 三軸加速度計3093B: 作為一個探針，用于測量零件上的加速度
Dytran加速度計內置夾具
Dewesoft Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + 數據采集系統(tǒng)，IEPE 信號調理器
軟件
■ Dewesoft x 數據采集軟件
■ 由 SIMATIC WinCC 和 Runtime 構建的定制人機界面
第三方及相關零件
■ 西門子 S7-1200: 作為控制器，處理命令和驅動執(zhí)行器
■ 工業(yè) PC: 運行 Dewesoft x 和第三方相關平臺
■ 制動控制驅動器嵌入在一個 ECU 提供的比亞迪電動機(一個組成部分的大容量)的驅動程序
■ 帶制動鉗的機械試驗臺。每個測試中的單位單位將被作為一個組件放置到卡尺上
■ 可編程電源: 為所有儀器提供電源
設置圖: 帶箭頭的藍色線表示 PLC 的數據鏈接，而橙色線表示 Dewesoft。
測量
在每次檢查或測量的一開始，操作員被指示安裝小型汽車單元，以便在工作階段(即制動卡鉗)上進行適當的測試。隨后，操作人員啟動整個設備驅動夾具，其中安裝了一個三軸加速器，進入位置，以接觸上表面的單位。然后基本上完成了一個真正的測試后配置。
測試中的單位容量單位
為了使測量工作大大簡化，以適應現場操作，而不是實驗室環(huán)境，我們用鍵盤和鼠標代替。
常規(guī)工作流程:
■ 零件在裝配線上準備就緒
■ 確保大型單兵部隊已安裝到制動鉗正確
■ 遠離驅動器
■ 記錄之前開始小型單位操作
■ 小型單軸電動機一接通電源就開始運行
■ 直到驅動三軸加速器與單位聯系
■ 按 DS-REM-CTRL 上的按鈕來存儲加速數據
■ Dewesoft 實現 FFT 與預定義的閾值和定義輸出報警
■ 如果結果超過，PLC 會發(fā)出警報，并進行完全停止
■ 所有驅動器復位
■ WinCC 記錄狀態(tài)以及相應的產品信息
■ 停止 Dewesoft 日志
■ 用眼睛檢查零件
■ 重復測試
■ 如果遇到相同的情況，則將零件重新分類為不合格列
■ 重新啟動測試流
車間內的試驗程序應盡可能短，否則整個生產周期將受到影響和延誤。重復性無疑也被考慮在內。
Abs的最大值和加速度頻譜將是決定一個產品是否合格的標準。
■ 使用統(tǒng)計方法作為現成的標準來確定參考是不可能的
■ 多重對比試驗被認為是揭示光譜數值差異的可靠方法。為此，客戶測試了500多臺。合資格的
■ 單位和200個。不合格的得出結論，如何標準應該如何設置
■ 設置 x，y 加速度的上限 Abs 最大值為8克，x 方向或 y 方向超過的將被視為不合格
■ 利用數百個頻譜的線性平均值，確定頻域內振型的上限，得到參考曲線
■ 隨著在線計算的執(zhí)行，無論是 Abs 最大值(單值)或 FFT 分析，這符合條件將觸發(fā)與數字輸出報警
Dewesoft SIRIUS 設備具有一個計數器，其開放式集電極通過電源拉動達到24V。該級別能夠符合西門子 PLC 邏輯。西門子 PLC 對不合格的零件進行全停報警。操作員可以檢查零件。
所有的信息，包括結果，信號，時間和日期都被記錄到一個 TXT 文件中。Dewesoft 原始數據文件按時間排序，用于評審測量結果，特別是用于跟蹤不合格的數據。
測試結果
在測量之前，設置一個定制的閾值，結合頻域參考曲線和用戶輸入(最大 x，y 加速度)。
Dewesoft x DAQ 軟件中頻域參考曲線的設置
每次錄音大約持續(xù)10秒-通常是3個工作周期的單極股-在采樣率為5000赫茲。X，Y加速度的絕對最大值以及光譜將被判斷來定義鑒定。
當加速器剛剛接觸到MGU外蓋時，撞擊力通常遠遠大于8g，尤其是在 Z 方向。所以，技術人員在完全接觸后開始測量，丟棄異常值。
基本上，自動化解決方案與 Dewesoft DAQ 的集成被認為是一個有效的方式來篩選不合格的產品?？蛻魧⒁霕藴驶鞒痰姆椒ê驮O置，并考慮擴展到更多和其他線路。
Dewesoft x DAQ 軟件內部的測量顯示
總結
大型統(tǒng)計單位的制造商多年來一直要求統(tǒng)計質量控制方法，提供的解決方案肯定比過去的實證分析更具結論性和效率。所有的安裝都是預先定義的，并由技術主管提前鎖定，以防止其他人不希望的錯誤操作。
一般來說，每個操作人員每個班次的檢查任務工作量約為800件。實現自動化的新方法能夠節(jié)省時間，甚至確保更高的精度和一致性。
對于工業(yè)過程的自動化，通用的 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和軟件不僅提供全速的原始數據記錄，而且在測量期間提供實時的直接在線頻譜分析，這能夠增強西門子 PLC I/O 的綜合應用。
5個LCM系列或LCB疲勞級桿端拉壓雙向力傳感器，每個傳感器搭配一個USB220高分辨率數據記錄系統(tǒng)。
