本發(fā)明屬于汽車電子生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備。

背景技術(shù)：

近年來汽車電子得到越來越廣泛的應(yīng)用，不僅提高了汽車性能，更為用戶提供了越來越舒適的駕駛體驗，同時汽車電子的發(fā)展也引導(dǎo)汽車技術(shù)行業(yè)走向信息化與自動化。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。壓力傳感器是眾多種類的汽車傳感器中使用量較多，也是發(fā)展最快的。而汽車壓力傳感器多用于溫度頻繁變化，濕度不定，具有腐蝕性等較為惡劣的環(huán)境中。為保障壓力傳感器在惡劣的工作環(huán)境下反饋信息的準確性，對汽車壓力傳感器的校驗是很有必要的。

現(xiàn)有的車用壓力傳感器檢驗設(shè)備雖然已經(jīng)能夠滿足對汽車壓力傳感器的校驗工作。但其仍存在一些缺點：(1)自動化程度較低，需要人手動操作傳感器在不同工位上的校驗，生產(chǎn)過程中需要付出大量體力勞動；(2)校驗過程操作復(fù)雜，人為因素容易造成校驗失?。?3)校驗效率較低。

如2013年，郭昊慶在《南昌航空大學(xué)》上發(fā)表的機動車壓力傳感器自動測試臺控制系統(tǒng)研制一文中提到，測試臺控制系統(tǒng)所測量的壓力和溫度信號精度會對待標定傳感器的各項參數(shù)造成影響，傳感器在校驗時直接放在生產(chǎn)線上，靈敏度有所提高但是校驗設(shè)備價位偏高，傳感器受損度大，校驗過程的穩(wěn)定性和正確率水平差。因此提高壓力傳感器的檢測精度，改進傳感器運輸過程的流程是當前研究不變的主題，也是本申請的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是，提供一種車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備，該設(shè)備操作簡單、自動化程度高，且校驗效率高。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備，其特征在于該校驗設(shè)備整體呈回環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)有上下兩層傳輸線，上層為鏈板傳輸線，下層為回盤傳輸線，包括操作臺工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位、高溫校驗工位、分揀工位、托盤升降工位和控制系統(tǒng)，托盤升降工位包括左側(cè)的托盤升降工位和右側(cè)的托盤升降工位；待校驗的車用壓力傳感器固定在托盤上，操作臺工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位、高溫校驗工位和分揀工位從右到左依次連接，左側(cè)的托盤升降工位一方面與分揀工位連接，另一方面與回盤傳輸線連接，回盤傳輸線右端通過右側(cè)的托盤升降工位與操作臺工位連接；

所述常溫校驗工位和高溫校驗工位均設(shè)有密封腔，托盤置于相應(yīng)的密封腔內(nèi)，通過改變壓力對車用壓力傳感器分別進行常溫或高溫校驗，常溫校驗工位和高溫校驗工位內(nèi)均設(shè)置開關(guān)電磁閥、常溫/高溫托盤到位傳感器、氣缸上行限位傳感器和氣缸下行限位傳感器；所述高溫校驗工位設(shè)置有高溫箱；

所述預(yù)熱工位是在常溫校驗完成后對車用壓力傳感器進行預(yù)熱，預(yù)熱工位設(shè)置有預(yù)熱托盤到位傳感器、預(yù)熱定時傳感器及托盤返回傳感器；

所述控制系統(tǒng)包括校驗控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)，校驗控制系統(tǒng)實現(xiàn)對車用壓力傳感器的校驗及壓力控制，運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個工位的運動控制；

所述托盤包括上鋼板、下鋼板和中間PCB板，下鋼板上設(shè)有預(yù)定位槽和阻擋槽，上鋼板上開有設(shè)計數(shù)量的圓孔，用來放置車用壓力傳感器；中間PCB板采用FR5材料制成，在中間PCB板邊緣引出公共端和芯片引腳。

上述車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備，所述校驗控制系統(tǒng)包括工控機、串口服務(wù)器、PTC-04壓力傳感器編程器和壓力控制器，工控機包括上位機和下位機，上位機和下位機通過板卡進行通訊；

所述運動控制系統(tǒng)包括主機PLC、副機PLC和液晶顯示屏，主機PLC和副機PLC均與工控機相連，液晶顯示屏與主機PLC、副機PLC進行雙向通信，主機PLC負責(zé)校驗設(shè)備左側(cè)的托盤升降工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位的運動控制，副機PLC負責(zé)右側(cè)的托盤升降工位、高溫校驗工位、分揀工位的運動控制。

上述車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備，所述校驗控制系統(tǒng)的控制流程是：校驗控制系統(tǒng)中的控制信息分為1)校驗信息和2)壓力控制信息。具體控制是：1)校驗信息：在常溫校驗過程中，上位機對PTC-04壓力傳感器編程器的進行控制，PTC-04壓力傳感器編程器獲取待測車用壓力傳感器在常溫條件兩個壓力點下的輸出值，對比當前值與常溫校驗編程器中的參數(shù)設(shè)定值，判斷車用壓力傳感器的狀態(tài)，并對其調(diào)理，最終通過PTC-04壓力傳感器編程器寫入車用壓力傳感器自身的存儲單元，之后對參數(shù)進行壓縮與鎖存操作；2)壓力控制信息：上位機對壓力控制器進行控制，在需要改變壓力時工控機發(fā)送壓力控制信息給壓力控制器，壓力控制器命令增壓泵充、放氣，從而改變車用壓力傳感器常溫校驗區(qū)的壓力值，同時壓力控制器實時地將實際壓力反饋至上位機；高溫校驗過程與常溫校驗過程一致。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明校驗設(shè)備采用流水線的設(shè)計方式，包括6個工位：操作臺工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位、高溫校驗工位、分揀工位和托盤升降工位。流水線設(shè)計為一個回環(huán)結(jié)構(gòu)，有上下兩層傳輸線，上層是鏈板傳輸線，下層是回盤傳輸線。常溫校驗工位和高溫校驗工位通過改變壓力對車用壓力傳感器分別進行常溫、高溫校驗，采用密封腔的設(shè)計方法保證了車用壓力傳感器可以在密封腔里通過充放氣改變空間壓力大小。預(yù)熱工位是在常溫校驗完成后對傳感器進行預(yù)熱，可節(jié)省車用壓力傳感器加熱時間對整條生產(chǎn)線生產(chǎn)節(jié)奏的影響。傳感器預(yù)熱達到85度后進入高溫校驗系統(tǒng)，兩個托盤升降工位分別置于整條生產(chǎn)線的左右兩端，實現(xiàn)托盤在鏈板傳輸線和回盤傳輸線升降運送功能。

2)本發(fā)明采用托盤作為車用壓力傳感器的載體，車用壓力傳感器與托盤在整個校驗過程中是相對靜止的，對車用壓力傳感器的運動控制就轉(zhuǎn)變成了對托盤的運動控制。這樣在后續(xù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計中只需要針對托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)置、材料選取及與各工位間連接方式進行研究，有效減少了工人的體力消耗。

3)傳統(tǒng)的車用壓力傳感器的控制方式是設(shè)備的校驗功能、壓力控制功能、溫箱的溫度控制功能獨立操作，工控機壓力傳感器由編程器軟件控制，壓力控制及溫度控制部分由工人根據(jù)校驗流程單獨控制，整體操作非常復(fù)雜；在車用壓力傳感器的校驗過程中，使用者需要付出大量的體力勞動，且車用壓力傳感器在校驗時需要人工操作或是放置在傳感器校驗托盤上由人工運輸，托盤的重量在大批量的生產(chǎn)中對使用者的體力是個嚴峻的考驗，靈敏度為72％、正確率僅有79％，校驗?zāi)芰ζ?。而本發(fā)明采用工控機與PLC控制技術(shù)相結(jié)合，將校驗控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)一體化操作，通過校驗控制系統(tǒng)主要實現(xiàn)對車用壓力傳感器的校驗及壓力控制功能。通過運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個工位的運動控制，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)線，校驗設(shè)備僅需一人即可正常運行，顯著提高了校驗設(shè)備的自動化程度，簡化了操作方式，避免了人為操作失誤對校驗結(jié)果的影響，大大提高了校驗速率，校驗設(shè)備經(jīng)試生產(chǎn)運行驗證，靈敏度提高到90％、正確率提高到94％，日最大校驗量為1536個，和傳統(tǒng)車用壓力傳感器的校驗設(shè)備的校驗量相比提高了一倍之多，校驗?zāi)芰_到實際生產(chǎn)的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備一種實施例的整體主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備一種實施例的整體俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備的工作流程圖。

圖4為本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備的校驗控制系統(tǒng)的控制流程圖。

圖5為本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備一種實施例的托盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、操作臺工位；2、常溫校驗工位；3、預(yù)熱工位；4、高溫校驗工位；5、分揀工位；6、托盤升降工位；7、高溫箱；8、鏈板傳輸線；9、回盤傳輸線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例進一步說明本發(fā)明，但并不以此作為對本申請權(quán)利要求保護范圍的限定。

本發(fā)明車用壓力傳感器自動化校驗設(shè)備(簡稱校驗設(shè)備，參見圖1-5)整體呈回環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)有上下兩層傳輸線，上層為鏈板傳輸線8，下層為回盤傳輸線9，包括操作臺工位1、常溫校驗工位2、預(yù)熱工位3、高溫校驗工位4、分揀工位5、托盤升降工位6和控制系統(tǒng)，托盤升降工位6包括左側(cè)的托盤升降工位和右側(cè)的托盤升降工位；待校驗的車用壓力傳感器(以下簡稱傳感器)固定在托盤上，操作臺工位1、常溫校驗工位2、預(yù)熱工位3、高溫校驗工位4和分揀工位5從右到左依次連接，左側(cè)的托盤升降工位一方面與分揀工位5連接，另一方面與回盤傳輸線9連接，回盤傳輸線9右端通過右側(cè)的托盤升降工位與操作臺工位1連接；

所述常溫校驗工位和高溫校驗工位均設(shè)有密封腔，托盤置于相應(yīng)的密封腔內(nèi)，通過改變壓力對傳感器分別進行常溫或高溫校驗，采用密封腔保證了傳感器可以在密封腔里通過充放氣改變空間壓力大小，常溫校驗工位和高溫校驗工位內(nèi)均設(shè)置開關(guān)電磁閥、常溫/高溫托盤到位傳感器、氣缸上行限位傳感器和氣缸下行限位傳感器；所述高溫校驗工位通過設(shè)置高溫箱7來提供校驗的高溫環(huán)境，且該工位所有的器材都是耐高溫材料；

所述預(yù)熱工位3是在常溫校驗完成后對傳感器進行預(yù)熱，預(yù)熱工位3設(shè)置有預(yù)熱托盤到位傳感器、預(yù)熱定時傳感器及托盤返回傳感器；

所述控制系統(tǒng)包括校驗控制系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)，校驗控制系統(tǒng)實現(xiàn)對車用壓力傳感器的校驗及壓力控制，運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對各個工位的運動控制。

所述托盤(參見圖5)包括上鋼板、下鋼板和中間PCB板，下鋼板上設(shè)有預(yù)定位槽和阻擋槽，上鋼板上開有一定數(shù)量的圓孔，用來放置車用壓力傳感器；中間PCB板采用FR5材料制成，在中間PCB板邊緣引出公共端和芯片引腳，方便與高溫校驗工位和常溫校驗工位的探針連接。上鋼板采用耐熱壓板，下鋼板作為基板，上鋼板和下鋼板可以很好地保護中間PCB板在受力時不會發(fā)生形變。下鋼板設(shè)計的預(yù)定位槽和阻擋槽，在托盤處于常溫校驗工位、分揀工位及高溫校驗工位時，可以確保托盤位置保持一致。中間PCB板的TG溫度達到175℃，可在65-170℃的環(huán)境中長期使用，具有很好的耐熱性和機械強度，低Z軸膨脹系數(shù)。

本發(fā)明校驗設(shè)備的校驗控制系統(tǒng)包括工控機、串口服務(wù)器、PTC-04壓力傳感器編程器和壓力控制器，工控機包括上位機和下位機，上位機和下位機通過板卡進行通訊；

所述運動控制系統(tǒng)包括主機PLC、副機PLC和液晶顯示屏，主機PLC和副機PLC均與工控機相連，液晶顯示屏與主機PLC、副機PLC進行雙向通信，從液晶顯示屏上可以獲取控制器、各電磁閥、各位置傳感器與傳輸線電機的狀態(tài)，實現(xiàn)對托盤升降工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位、高溫校驗工位、分揀工位的相應(yīng)控制，通過控制器控制分揀工位機械手動作，通過傳輸線電機控制鏈板傳輸線8和回盤傳輸線9的運動，同時也可以對校驗設(shè)備(或生產(chǎn)線)進行手動控制。主機PLC主要負責(zé)校驗設(shè)備左側(cè)的托盤升降工位、常溫校驗工位、預(yù)熱工位的運動控制，副機PLC負責(zé)右側(cè)的托盤升降工位、高溫校驗工位、分揀工位的運動控制。隨著托盤在生產(chǎn)線上位置的變化，下位機將運動控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)與兩個校驗位的請求校驗信號發(fā)送至上位機。上位機將校驗結(jié)果數(shù)據(jù)與上位機運行狀態(tài)傳送至主機PLC和副機PLC，下位機根據(jù)上位機的信號通過運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)托盤在校驗設(shè)備上的流動以及對不合格件的分揀。

本發(fā)明中校驗控制系統(tǒng)的控制流程(參見圖4)是：工控機為校驗控制系統(tǒng)的控制核心，選用了串口服務(wù)器實現(xiàn)上位機對PTC-04壓力傳感器編程器和壓力控制器的通訊功能。校驗控制系統(tǒng)中的控制信息主要分為兩種：1)校驗信息：在常溫校驗過程中，上位機通過使用LabVIEW的ActiveX控件技術(shù)編寫各功能子程序虛擬儀器實現(xiàn)對PTC-04壓力傳感器編程器的控制。PTC-04壓力傳感器編程器獲取待測車用壓力傳感器在常溫條件兩個壓力點下的輸出值，對比當前值與常溫校驗編程器中的參數(shù)設(shè)定值，判斷車用壓力傳感器的狀態(tài)，并對其調(diào)理，最終通過PTC-04壓力傳感器編程器寫入車用壓力傳感器自身的存儲單元，之后對參數(shù)進行壓縮與鎖存操作。2)壓力控制信息：上位機使用Modbus/TCP通訊協(xié)議對壓力控制器進行控制，在需要改變壓力時工控機發(fā)送壓力控制信息給壓力控制器，壓力控制器命令增壓泵充、放氣，來改變車用壓力傳感器常溫校驗區(qū)的壓力值，同時壓力控制器實時地將實際壓力反饋至上位機。高溫校驗過程與常溫校驗過程一致。

本發(fā)明校驗設(shè)備共有六個工位分別執(zhí)行傳感器的上件、常溫校驗參數(shù)調(diào)理、預(yù)熱校驗參數(shù)調(diào)理、高溫校驗參數(shù)調(diào)理、不合格件分揀、傳遞托盤功能。放置車用壓力傳感器的托盤在鏈板傳輸線的驅(qū)動下從操作臺流轉(zhuǎn)至各個工位，待傳感器校驗完成之后，由下層的回盤傳輸線運送至操作臺工位，至此一個完整的校驗流程就完成了。在運動控制中越小的控制對象越難實現(xiàn)對其的精確控制，同時為了避免在校驗過程中對車用壓力傳感器做頻繁的位移造成不必要的損壞，本發(fā)明設(shè)計了托盤作為車用壓力傳感器的載體。車用壓力傳感器在托盤的位置確定之后，對車用壓力傳感器的運動控制就轉(zhuǎn)變成了對托盤的運動控制，車用壓力傳感器與托盤在整個校驗過程中是相對靜止的。托盤的主體的材料選擇了鋼材，其優(yōu)點是在高溫校驗工位可以承受較大壓力而不會產(chǎn)生形變，同時又擁有良好的導(dǎo)熱性能，在加熱時可以有效的將熱量傳遞至車用壓力傳感器，使車用壓力傳感器受熱比較均勻同時又能減少了加熱時間。

本發(fā)明校驗設(shè)備的自動檢測流程為：車用壓力傳感器在操作臺由操作工放入托盤后進入流水線，由上層鏈板傳輸線驅(qū)動運動至常溫校驗工位完成常溫校驗。然后進入預(yù)熱工位對傳感器預(yù)熱處理，溫度到達85℃托盤運載車用壓力傳感器流入高溫校驗工位，高溫校驗工位置于高溫箱內(nèi)，然后對車用壓力傳感器進行高溫校驗。經(jīng)參數(shù)鎖存后，校驗結(jié)果通過運動控制系統(tǒng)發(fā)送至下位機，不合格件在分揀工位由機械手夾取至廢料盒中，而合格件經(jīng)升降工位由下層回盤傳輸線返回操作臺工位。

更具體地(參見圖3)是：開始時，車用壓力傳感器在操作臺工位1由操作工放入托盤后一起進入鏈板傳輸線8，托盤作為車用壓力傳感器的載體，車用壓力傳感器與托盤在整個校驗過程中是相對靜止的，對車用壓力傳感器的運動控制就轉(zhuǎn)變成了對托盤的運動控制；來到常溫校驗工位2，當托盤流動至常溫校驗工位2之后，常溫托盤到位傳感器檢測到托盤到位，運動控制系統(tǒng)根據(jù)常溫托盤到位傳感器信號通過開關(guān)電磁閥對上下位移氣缸進行充氣，托舉托盤與常溫校驗工位2的密封腔對接。密封腔與車用壓力傳感器接觸的部位使用了硅膠材質(zhì)的密封圈鑲嵌在密封腔內(nèi)，保障密封腔的氣密性。車用壓力傳感器與PTC-04壓力傳感器編程器通過常溫校驗工位的探針與托盤兩側(cè)的芯片引腳連接。氣缸驅(qū)動托盤執(zhí)行壓緊動作之后，由下位機發(fā)送常溫校驗請求信號，上位機通過校驗控制系統(tǒng)對車用壓力傳感器進行常溫校驗。托盤到位傳感器安裝在常溫校驗工位鏈板傳輸線的右側(cè)導(dǎo)軌上，通過常溫托盤到位傳感器信號的改變判斷托盤的位置，此工位氣缸上行限位傳感器完成對托盤的壓緊、返回，氣缸下行限位傳感器完成對托盤的放行動作；接著托盤來到預(yù)熱工位3，托盤進入預(yù)熱工位之后通過氣缸的托起動作使托盤離開鏈板傳輸線8，這樣避免了對鏈板造成磨損。托盤在預(yù)熱工位的停留時間是可變的，綜合考慮傳感器及托盤的導(dǎo)熱性及常溫校驗與高溫校驗時間來確定實際的預(yù)熱時間。傳感器經(jīng)過預(yù)熱工位后溫度達到85℃，滿足傳感器高溫校驗的溫度條件。預(yù)熱工位上的預(yù)熱托盤到位傳感器判斷托盤位置，完成對托盤的壓緊、返回和放行動作；之后托盤進入高溫校驗工位4，設(shè)備正常運行時，高溫箱7內(nèi)溫度保持在85℃。高溫箱外部表面噴塑，保溫材料為玻璃保溫棉，加熱器為不銹鋼U型鰭片散熱管。溫度范圍：RT+10℃～+100℃，溫度波動度：≤0.5℃(空載時)，車用壓力傳感器與PTC-04壓力傳感器編程器通過高溫校驗工位的探針與托盤兩側(cè)的芯片引腳連接。通過高溫托盤到位傳感器信號的改變判斷托盤的位置，此工位氣缸上行限位傳感器完成對托盤的壓緊、返回，氣缸下行限位傳感器完成對托盤的放行動作；車用壓力傳感器通過高溫校驗工位之后即完成了所有校驗工作。若有校驗失敗的車用壓力傳感器，分揀工位5實現(xiàn)對不合格件的剔除功能，根據(jù)車用壓力傳感器的校驗結(jié)果決定是否對托盤放行，若托盤上車用壓力傳感器校驗結(jié)果均合格則直接放行至下一工位，若該盤存在校驗失敗的車用壓力傳感器，則不放行然后執(zhí)行壓緊分揀工作，由機械手將不合格件夾取至廢料存放位，放于廢件盒中，不合格件的分揀工作完成，托盤流入升降工位；設(shè)備完成對車用壓力傳感器的校驗與分揀之后需要將其運送至操作臺工位1，由操作員將檢驗合格的車用壓力傳感器從托盤上取出，放置待測傳感器對其進行校驗工作。因此整條生產(chǎn)線的首尾兩端都有一個托盤升降工位。托盤從分揀工位出來之后將托盤拉近左側(cè)的托盤升降工位，通過氣缸的運動將托盤輸送至回盤傳輸線9。然后托盤由設(shè)備下層的回盤傳輸線轉(zhuǎn)運到操作臺工位進行下放，再由右側(cè)的托盤升降工位將之輸送至操作臺工位1。

結(jié)合工程應(yīng)用到實際，校驗設(shè)備經(jīng)反復(fù)實驗，靈敏度提高90％、正確率提高到94％，日最大校驗量為1536個，達到企業(yè)的要求，實現(xiàn)對車用壓力傳感器的自動測量和調(diào)理補償，達到了測量和精度標定的要求，減少了人工操作，提高了生產(chǎn)效率。

本發(fā)明未盡事宜為公知技術(shù)。