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電機(jī)齒輪自動(dòng)檢測(cè)與質(zhì)量控制
作者: Patrick Fu，Dewesoft中國(guó) 高級(jí)應(yīng)用經(jīng)理
電動(dòng)駐車制動(dòng)(EPB系統(tǒng))現(xiàn)在可以被認(rèn)為是線控制動(dòng)技術(shù)的一個(gè)子集，它們通常與執(zhí)行機(jī)構(gòu)-電機(jī)齒輪組（MGU），即 EPB 執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起工作。
電機(jī)齒輪組的可靠性顯然是影響EPB正常工作和其組件的關(guān)鍵因素。獲獎(jiǎng)的 Dewesoft X 軟件和交鑰匙數(shù)據(jù)采集設(shè)備可以作為一個(gè)MGU制造商的應(yīng)用于綜合驗(yàn)證自動(dòng)化質(zhì)量控制的好幫手。
電動(dòng)駐車制動(dòng)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(lái)越多地被用作現(xiàn)代汽車的默認(rèn)設(shè)備。這一功能傳統(tǒng)上是通過(guò)使用手動(dòng)駐車制動(dòng)器來(lái)完成的。
大眾旅游車中央控制臺(tái)的電子停車剎車
近年來(lái)，使用電動(dòng)駐車系統(tǒng)，駕駛員可“一鍵”激活駐車機(jī)制，激活后剎車片將通過(guò)電動(dòng)自動(dòng)地作用在后剎車上。
電動(dòng)或電子駐車制動(dòng)(EPB) ，也稱為自動(dòng)駐車制動(dòng)(APB) ，是一個(gè)為駕駛員提供舒適和方便的基本功能。此外，由于沒(méi)有使用手動(dòng)操縱桿，汽車制造商能更自由地選擇在他們的現(xiàn)代汽車內(nèi)部布放操作部件的位置。
這種電動(dòng)駐車制動(dòng)功能有多種用途，除了停用和激活制動(dòng)器，如坡道或自動(dòng)保持。當(dāng)車輛停留在原地或啟動(dòng)時(shí)，防止車輛意外地滾動(dòng)。在司機(jī)釋放踏板后自動(dòng)維持制動(dòng)壓力作用。如果 ABS 傳感器檢測(cè)到任何運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)壓力增加。如果加速器被按下-或離合器釋放在一個(gè)手動(dòng)-剎車相應(yīng)松開(kāi)。
目前使用的主要有兩種駐車制動(dòng)系統(tǒng)，即拉索式和電動(dòng)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(jiàn)的。第三種全電動(dòng)型號(hào)將在不久的將來(lái)開(kāi)始使用。
電動(dòng)液壓卡鉗系統(tǒng)
電動(dòng)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(kāi)關(guān)、 EPB 卡鉗和電子控制單元(ECU)組成，其中電機(jī)齒輪單元(MGU，即 EPB 制動(dòng)器) 裝有卡鉗，該卡鉗通過(guò)ECU 發(fā)出的信號(hào)控制的簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)通斷由來(lái)工作。
當(dāng)駕駛員按下開(kāi)關(guān)啟動(dòng)駐車制動(dòng)器時(shí)，ESP 單元自動(dòng)在制動(dòng)系統(tǒng)中產(chǎn)生液壓，并將制動(dòng)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(dòng)器，ESP 只需簡(jiǎn)單地再次產(chǎn)生略高于鎖定卡鉗需要的液壓來(lái)釋放卡鉗，同時(shí)閥門被釋放。
人們普遍認(rèn)為，在交通擁擠的情況下行駛或在山坡上停車時(shí)，電子路面板一般占用較少的空間，并能自動(dòng)脫離車輛。顯然，它將為驅(qū)動(dòng)程序提供更好的幫助，現(xiàn)在已經(jīng)由多個(gè)供應(yīng)商引入。
問(wèn)題和測(cè)量應(yīng)用
在這個(gè)案例中，最終用戶位于中國(guó)深圳，是領(lǐng)先的電子移動(dòng)設(shè)備制造商比亞迪汽車公司的裝配供應(yīng)商，比亞迪汽車公司關(guān)心MGU模塊的質(zhì)量合格率，并不斷尋找一個(gè)穩(wěn)定且耐用的統(tǒng)計(jì)方式，在最終產(chǎn)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(duì)于確定EPB組件的可靠性至關(guān)重要。
噪聲感知是檢測(cè)缺陷零件的一種主觀方法，其物理意義來(lái)源于異常振動(dòng)。這樣的噪音以前是粗略地通過(guò)質(zhì)量控制檢查員的耳朵依據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)區(qū)分不合格部分一般來(lái)說(shuō)，不合格的運(yùn)行噪音明顯不同于合格的產(chǎn)品。
目前，考慮到一致性和準(zhǔn)確性，由于聲學(xué)試驗(yàn)并不適用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，廠家努力引入定量方法進(jìn)行驗(yàn)證。與簡(jiǎn)單的聽(tīng)覺(jué)評(píng)估不同，這個(gè)任務(wù)很可能是通過(guò)理解振動(dòng)模式來(lái)處理的。
加速度(振動(dòng))測(cè)量比現(xiàn)場(chǎng)聲學(xué)方案更實(shí)用。這種振動(dòng)模式物理上揭示了內(nèi)部缺陷。在這種情況下，它涉及沿 x，y 方向的振動(dòng)，其中建立的坐標(biāo)的 z 軸垂直于 MGU 蓋板。
在實(shí)踐中，驗(yàn)證沒(méi)有隨時(shí)可用的遵從性或參考。也就是說(shuō)，用戶可能會(huì)收集未合格產(chǎn)品和合格產(chǎn)品之間的多重對(duì)比測(cè)試，發(fā)現(xiàn)頻譜上的數(shù)值差異。
測(cè)試解決方案設(shè)置
該應(yīng)用是一個(gè)集成項(xiàng)目，通過(guò) Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)被放置在一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)站，集成到一個(gè)測(cè)試臺(tái)，以監(jiān)測(cè)每個(gè)MGU的加速度，作為有效的質(zhì)量控制措施。該工廠將作為裝配線上的一個(gè)工作站來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)證。
自動(dòng)化必須使用一臺(tái)可編程序控制器計(jì)算機(jī)(PLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)——這是一臺(tái)工業(yè)數(shù)字計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)加固和改造，用于控制制造過(guò)程，例如裝配線，在這個(gè)案例中，是西門子的 SIMATIC WinCC。
由于質(zhì)量要求的不斷提高，再加上產(chǎn)品的快速迭代和頻繁的修改，制造工藝正變得越來(lái)越復(fù)雜。為了同時(shí)兼顧最高的生產(chǎn)力，必須能夠在公司內(nèi)部各個(gè)層次上針對(duì)過(guò)程優(yōu)化做出迅速、有目標(biāo)的決定。這需要跨所有操作層級(jí)和地點(diǎn)的綜合信息流。
SIMATIC WinCC 是一個(gè)可擴(kuò)展的過(guò)程可視化系統(tǒng)，包括通常被稱為數(shù)據(jù)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(guò)西門子控制器監(jiān)視和控制全自動(dòng)化的物理過(guò)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(chǎn)分析。
Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件是專為測(cè)試和測(cè)量-數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)報(bào)告，等等所有。它包括廣泛行業(yè)的特點(diǎn)，如汽車、航空航天和國(guó)防、電力和能源、制造業(yè)和土木工程，以及具體應(yīng)用，如:
■ 一般資料記錄,
■ 功率分析,
■ 電能質(zhì)量分析
■ 車輛測(cè)試
■ 振動(dòng)及聲學(xué)分析 (NVH)
■ 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)
■ 狀態(tài)監(jiān)測(cè)
■ 自動(dòng)化和控制
■ 遙感勘測(cè)
在本文這個(gè)案例中，Dewesoft 測(cè)試解決方案是一個(gè)建立在多功能 SIRIUS 數(shù)據(jù)采集設(shè)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(shù)可以從1到1000個(gè)通道不等。
與 Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件相結(jié)合，該模塊化交鑰匙數(shù)據(jù)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(gè)案例中，SIRIUS 作為 SCADA 系統(tǒng)的增強(qiáng) I/O 部分。
測(cè)試臺(tái) HMI
Dewesoft DAQ 系統(tǒng)包括以下項(xiàng)目。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和傳感器:
■ Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + : 功能作為一個(gè)實(shí)時(shí) FFT 頻譜分析儀提供所有主要功能的譜分析與高級(jí)平均
■ Dewesoft DS-REM-CTRL: 作為一個(gè)“操縱桿” ，簡(jiǎn)化測(cè)量過(guò)程控制
■ Dytran 三軸加速度計(jì)3093B: 作為一個(gè)探針，用于測(cè)量零件上的加速度
Dytran加速度計(jì)內(nèi)置夾具
Dewesoft Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，IEPE 信號(hào)調(diào)理器
軟件
■ Dewesoft x 數(shù)據(jù)采集軟件
■ 由 SIMATIC WinCC 和 Runtime 構(gòu)建的定制人機(jī)界面
第三方及相關(guān)零件
■ 西門子 S7-1200: 作為控制器，處理命令和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器
■ 工業(yè) PC: 運(yùn)行 Dewesoft x 和第三方相關(guān)平臺(tái)
■ 制動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)器嵌入在一個(gè) ECU 提供的比亞迪電動(dòng)機(jī)(一個(gè)組成部分的大容量)的驅(qū)動(dòng)程序
■ 帶制動(dòng)鉗的機(jī)械試驗(yàn)臺(tái)。每個(gè)測(cè)試中的單位單位將被作為一個(gè)組件放置到卡尺上
■ 可編程電源: 為所有儀器提供電源
設(shè)置圖: 帶箭頭的藍(lán)色線表示 PLC 的數(shù)據(jù)鏈接，而橙色線表示 Dewesoft。
測(cè)量
在每次檢查或測(cè)量的一開(kāi)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(dòng)卡鉗)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試。隨后，操作人員啟動(dòng)整個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)夾具，其中安裝了一個(gè)三軸加速器，進(jìn)入位置，以接觸上表面的單位。然后基本上完成了一個(gè)真正的測(cè)試后配置。
測(cè)試中的單位容量單位
為了使測(cè)量工作大大簡(jiǎn)化，以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)操作，而不是實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，我們用鍵盤和鼠標(biāo)代替。
常規(guī)工作流程:
■ 零件在裝配線上準(zhǔn)備就緒
■ 確保大型單兵部隊(duì)已安裝到制動(dòng)鉗正確
■ 遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)器
■ 記錄之前開(kāi)始小型單位操作
■ 小型單軸電動(dòng)機(jī)一接通電源就開(kāi)始運(yùn)行
■ 直到驅(qū)動(dòng)三軸加速器與單位聯(lián)系
■ 按 DS-REM-CTRL 上的按鈕來(lái)存儲(chǔ)加速數(shù)據(jù)
■ Dewesoft 實(shí)現(xiàn) FFT 與預(yù)定義的閾值和定義輸出報(bào)警
■ 如果結(jié)果超過(guò)，PLC 會(huì)發(fā)出警報(bào)，并進(jìn)行完全停止
■ 所有驅(qū)動(dòng)器復(fù)位
■ WinCC 記錄狀態(tài)以及相應(yīng)的產(chǎn)品信息
■ 停止 Dewesoft 日志
■ 用眼睛檢查零件
■ 重復(fù)測(cè)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(dòng)測(cè)試流
車間內(nèi)的試驗(yàn)程序應(yīng)盡可能短，否則整個(gè)生產(chǎn)周期將受到影響和延誤。重復(fù)性無(wú)疑也被考慮在內(nèi)。
Abs的最大值和加速度頻譜將是決定一個(gè)產(chǎn)品是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。
■ 使用統(tǒng)計(jì)方法作為現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定參考是不可能的
■ 多重對(duì)比試驗(yàn)被認(rèn)為是揭示光譜數(shù)值差異的可靠方法。為此，客戶測(cè)試了500多臺(tái)。合資格的
■ 單位和200個(gè)。不合格的得出結(jié)論，如何標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該如何設(shè)置
■ 設(shè)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(guò)的將被視為不合格
■ 利用數(shù)百個(gè)頻譜的線性平均值，確定頻域內(nèi)振型的上限，得到參考曲線
■ 隨著在線計(jì)算的執(zhí)行，無(wú)論是 Abs 最大值(單值)或 FFT 分析，這符合條件將觸發(fā)與數(shù)字輸出報(bào)警
Dewesoft SIRIUS 設(shè)備具有一個(gè)計(jì)數(shù)器，其開(kāi)放式集電極通過(guò)電源拉動(dòng)達(dá)到24V。該級(jí)別能夠符合西門子 PLC 邏輯。西門子 PLC 對(duì)不合格的零件進(jìn)行全停報(bào)警。操作員可以檢查零件。
所有的信息，包括結(jié)果，信號(hào)，時(shí)間和日期都被記錄到一個(gè) TXT 文件中。Dewesoft 原始數(shù)據(jù)文件按時(shí)間排序，用于評(píng)審測(cè)量結(jié)果，特別是用于跟蹤不合格的數(shù)據(jù)。
測(cè)試結(jié)果
在測(cè)量之前，設(shè)置一個(gè)定制的閾值，結(jié)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(shè)置
每次錄音大約持續(xù)10秒-通常是3個(gè)工作周期的單極股-在采樣率為5000赫茲。X，Y加速度的絕對(duì)最大值以及光譜將被判斷來(lái)定義鑒定。
當(dāng)加速器剛剛接觸到MGU外蓋時(shí)，撞擊力通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于8g，尤其是在 Z 方向。所以，技術(shù)人員在完全接觸后開(kāi)始測(cè)量，丟棄異常值。
基本上，自動(dòng)化解決方案與 Dewesoft DAQ 的集成被認(rèn)為是一個(gè)有效的方式來(lái)篩選不合格的產(chǎn)品?？蛻魧⒁霕?biāo)準(zhǔn)化流程的方法和設(shè)置，并考慮擴(kuò)展到更多和其他線路。
Dewesoft x DAQ 軟件內(nèi)部的測(cè)量顯示
總結(jié)
大型統(tǒng)計(jì)單位的制造商多年來(lái)一直要求統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法，提供的解決方案肯定比過(guò)去的實(shí)證分析更具結(jié)論性和效率。所有的安裝都是預(yù)先定義的，并由技術(shù)主管提前鎖定，以防止其他人不希望的錯(cuò)誤操作。
一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)操作人員每個(gè)班次的檢查任務(wù)工作量約為800件。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的新方法能夠節(jié)省時(shí)間，甚至確保更高的精度和一致性。
對(duì)于工業(yè)過(guò)程的自動(dòng)化，通用的 Dewesoft DAQ 系統(tǒng)和軟件不僅提供全速的原始數(shù)據(jù)記錄，而且在測(cè)量期間提供實(shí)時(shí)的直接在線頻譜分析，這能夠增強(qiáng)西門子 PLC I/O 的綜合應(yīng)用。
5個(gè)LCM系列或LCB疲勞級(jí)桿端拉壓雙向力傳感器，每個(gè)傳感器搭配一個(gè)USB220高分辨率數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
