汽车按键开关测试系统及测试方法

摘要

本发明公开了一种汽车按键开关测试系统及测试方法，所述的汽车按键开关测试系统由机械部分与电气部分(36)组成。所述的电气部分(36)包括工业控制计算机(1)、多功能数据采集卡(2)、1号步进电机驱动器(3)、1号步进电机(4)、继电器(5)、1号直流稳压电源(6)、压力传感器(7)、抑制信号干扰及滤波电路(8)、毫伏变送器(9)、2号步进电器驱动器(10)、2号步进电机(11)、3号步进电机驱动器(12)、3号步进电机(13)、4号步进电机驱动器(14)、4号步进电机(15)、放大器(16)与2号直流稳压电源(17)。本发明还提供了一种采用汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法。

主权项

1.一种采用汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法，所述的汽车按键开关测试系统包括电气部分（36），所述的电气部分（36）包括型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）、型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）、型号为DCM4010的1号步进电机驱动器（3）、型号为28000的1号步进电机（4）、型号为SRD-S-112D的继电器（5）、型号为SKD6010D的1号直流稳压电源（6）、压力传感器（7）、抑制信号干扰及滤波电路（8）、型号为FD-3的毫伏变送器（9）、型号为DCM4010的2号步进电器驱动器（10）、型号为35000的2号步进电机（11）、型号为DCM4010的3号步进电机驱动器（12）、型号为35000的3号步进电机（13）、型号为DCM4010的4号步进电机驱动器（14）、型号为35000的4号步进电机（15）、型号为AM-T-V100/U5的放大器（16）与型号为SKD3010D的2号直流稳压电源（17）；所述的型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）内安装有开关压力及导通电压曲线显示模块、数据记录模块、测试参数设置模块、按键速度选择模块、开关机械性能改变部分的峰值和谷值显示模块、汽车按键开关合格判定模块、三坐标导轨机构位置调整模块、按键电机复位模块、数据及图像保存模块、数据及图像调用模块与测试报告打印模块；多功能数据采集卡（2）插装到型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）的PCI卡槽中，型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的逻辑信号输出端口DO0、逻辑信号输出端口DO1与逻辑信号输出端口DO2采用三芯屏蔽线依次连接型号为DCM4010的1号步进电机驱动器（3）上的输入端口PUL、输入端口DIR与输入端口ENA，型号为DCM4010的1号步进电机驱动器（3）上的端口OA+、端口OA-、端口OB+与端口OB-依次和型号为28000的1号步进电机（4）上的端口A+、端口A-、端口B+与端口B-电线连接；型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的逻辑信号输出端口DO3、逻辑信号输出端口DO4与逻辑信号输出端口DO5采用三芯屏蔽线依次连接型号为DCM4010的2号步进电机驱动器（10）上的输入端口PUL、输入端口DIR与输入端口ENA，型号为DCM4010的2号步进电机驱动器（10）上的端口OA+、端口OA-、端口OB+与端口OB-依次和型号为35000的2号步进电机（11）上的端口A+、端口A-、端口B+与端口B-电线连接；型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的逻辑信号输出端口DO6、逻辑信号输出端口DO7与逻辑信号输出端口DO8采用三芯屏蔽线依次连接型号为DCM4010的3号步进电机驱动器（12）上的输入端口PUL、输入端口DIR与输入端口ENA，型号为DCM4010的3号步进电机驱动器（12）上的端口OA+、端口OA-、端口OB+与端口OB-依次和型号为35000的3号步进电机（13）上的端口A+、端口A-、端口B+与端口B-电线连接；型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的逻辑信号输出端口DO9、逻辑信号输出端口DO10与逻辑信号输出端口DO11采用三芯屏蔽线依次连接型号为DCM4010的4号步进电机驱动器（14）上的输入端口PUL、输入端口DIR与输入端口ENA，型号为DCM4010的4号步进电机驱动器（14）上的端口OA+、端口OA-、端口OB+与端口OB-依次和型号为35000的4号步进电机（15）上的端口A+、端口A-、端口B+与端口B-电线连接；型号为DCM4010的1号步进电机驱动器（3）、型号为DCM4010的2号步进电器驱动器（10）、型号为DCM4010的3号步进电机驱动器（12）与型号为DCM4010的4号步进电机驱动器（14）上的端口GND与端口Vdc分别由两芯屏蔽线和型号为SKD6010D的1号直流稳压电源（6）上的端口GND与端口VCC相连接；型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）逻辑信号输出端DO15采用单芯屏蔽线连接型号为SRD-S-112D的继电器（5）的控制角，型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的端口DGND通过单芯导线连接型号为SRD-S-112D的继电器（5）的输入端GND，型号为SRD-S-112D的继电器（5）的信号输出端Out1通过单芯屏蔽线连接到型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的模拟信号输入端AI1，型号为SRD-S-112D的继电器（5）的端口Out2通过单芯屏蔽线与型号为AM-T-V100/U5的放大器（16）的端口SI+连接，型号为AM-T-V100/U5的放大器（16）的端口SO+通过单芯屏蔽线连接到型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的模拟信号输入端AI2，型号为AM-T-V100/U5的放大器（16）的端口VCC与端口GND采用双芯屏蔽线和型号为SKD3010D的2号直流稳压电源（17）的端口VCC与端口GND连接；压力传感器（7）的输出端口信号+与输出端口信号-依次和抑制信号干扰及滤波电路（8）的输入端口信号+与输入端口信号-相连，抑制信号干扰及滤波电路（8）的输出端口信号+、压力传感器（7）的输出端口激励+、压力传感器（7）的输出端口激励-与压力传感器（7）的输出端口屏蔽依次和型号为FD-3的毫伏变送器（9）相对应的输入端口信号+、输入端口激励+、输入端口激励-与输入端口屏蔽连接，型号为FD-3的毫伏变送器（9）的输出端口V0与型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）的模拟信号输入端口AI0单芯屏蔽线相连，型号为FD-3的毫伏变送器（9）的端口GND与端口屏蔽接型号为SKD6010D的1号直流稳压电源（6）的端口GND；其特征在于，所述的采用汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法步骤如下：1）将被测汽车按键开关装卡在开关夹具（21）上，操作三坐标系导轨机构位置调整模块及按键电机复位模块将被测汽车按键开关调整到位，即触头（30）与被测汽车按键开关相距1mm；2）在测试参数设置模块中设定点击开关的最大压力及最大行程，输入被测汽车按键开关机械性能改变部分峰值和谷值的作为判定开关合格的阈值的变化范围；利用按键速度选择模块选择高速、中速或低速选项，高速时按键速度为15mm/min，中速时按键速度为10mm/min，低速时按键速度为5mm/min；3）开始测试时对图像显示、数据记录、产品合格与否、参数设定值与型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）初始化；4）汽车按键开关测试系统进行开关点击动作，同时型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）高速采集数据，通过安装在型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）内的测试软件完成数据处理及求峰值和谷值，显示压力曲线与电压曲线以及在开关机械性能改变部分的峰值和谷值显示模块中显示峰值和谷值；（1）所述的数据处理是指：A.数据初步处理：当触头（30）接触到被测汽车按键开关后，型号为28000的1号步进电机（4）的每一次步进，型号为8361AN的多功能数据采集卡（2）都能够在相应位置上采集n个数据，n<8192,安装在型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）内的测试程序对采集的n个压力数据求平均值，然后n个压力数据依次与平均值做差，如果差值小于3倍的均方差，则将此时的步进位置和平均值存放在内存中；反之，如果差值大于3倍的均方差，则该数据被踢除，对n-1个数求平均值，以此类推，最后将此时的步进位置与合理的平均值存放在内存中；B.数据二次处理：当按键过程结束后，安装在型号为IPC-610L的工业控制计算机（1）内的测试软件对数据初步处理中存入内存的所有数据进行二次数据处理，以读取内存中前面连续正常的观测数据为依据，建立最小二乘多项式，外推后一时刻的观测数据估计值，与该时刻的实测数据做差，识别差值是否超过给定的门限δ，δ为3-5倍的均方差，假若超过门限则认为该观测数据是可疑异常值，将它剔除，并以估计值替代它，否则为正常值；通常取前面4个连续正常的观测数据，采用一阶多项式进行计算：a.求取观测值的最小二程方程压力的测试曲线属于线性曲线，从内存中取出一组压力数据(x_i,y_i)，x_i为型号为28000的1号步进电机（4）步进第i次的行程，y_i为型号为28000的1号步进电机（4）步进第i次实测的开关压力值，建立最小二乘直线方程y=f(x)=Ax+B，A,B为所建方程的系数，求A、B系数，必须保证方程为最小值，令E(A,B)对A和B的偏导数均为零，即$\frac{\partial E(A,B)}{\partial A}=0$和$\frac{\partial E(A,B)}{\partial B}=0,$由此可得$A\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i^2+B\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i{y}_i$$A\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{x}_i+\mathrm{NB}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{y}_i$由这一组方程可以求出A、B，拟合直线能满足E(A,B)的最小的条件；b.判定后一时刻观测值是否可靠通过拟合直线，获取第i时刻观测数据的估计值为第i时刻的实测值，观察是否成立，如果成立，则认为y_i是正常值，否则y_i是异常值，并用拟合后的估计值替代它，最后开辟新内存将二次处理后的数据存放其中，以便开关压力及导通电压曲线显示模块显示曲线时调用该内存数据；（2）对开关机械性能改变部分的峰值和谷值的求解是指：在求开关机械性能改变部分的峰值和谷值时，测试软件应用了求导的数学思想，通过此方法使开关机械性能改变部分的峰值和谷值准确得到：将数据二次处理后存在内存中的行程及压力值依次取出(x_m,y_m)，…(x_k,y_k),…(x_n,y_n),m、k、n表示型号为28000的1号步进电机（4）在开、关过程中步数，x为行程，y为压力值，在点(x_k+1,y_k+1)和(x_k,y_k)间的斜率为在点(x_k+2,y_k+2)和(x_k+1,y_k+1)间的斜率为k_k+1×k_k+2＜0，则(x_k+1,y_k+1)必为所求点，根据这种方法能够求出四个点，即开关按下时峰值点和谷值点，开关回弹时峰值点和谷值点，通过比较按下时两个点的y值，以及回弹时两个点的y值，即可确定开关机械性能改变部分的峰值和谷值；5）将峰值和谷值与之前输入的阈值作对比，如果在阈值范围内，则弹出对话框提示被测汽车按键开关合格且汽车按键开关合格判定模块上绿灯亮起，反之提示不合格且汽车按键开关合格判定模块上的红灯亮起；6）测试结束后通过数据及图像保存模块与测试报告打印模块进行数据/图像保存与测试报告打印，测试报告上显示开关机械性能改变部分的峰值和谷值、实验图像以及记录被测汽车按键开关合格与否。