一、系統(tǒng)硬件

      此臺測試儀為生產(chǎn)線設計使用，分別在不同的工位配合不同的夾具使用。NI公司的虛擬儀器技術使用成熟的計算機技術和模塊化的高性能硬件為我們系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了強有力的支持。同時，NI公司豐富的產(chǎn)品線，也讓我們在選型，確定方案時變得游刃有余。測試系統(tǒng)的架構如圖1所示：

      圖1 測試原理示意圖

      1．總體架構
      由于業(yè)界主導的PXI架構采用PC技術，保持了PCI總線的優(yōu)點。同時，NI公司的PXI平臺堅固耐用。因此，在本系統(tǒng)中，選用了基于PXI總線結(jié)構的虛擬儀器系統(tǒng)，其中PXI系統(tǒng)由嵌入式PXI控制器PXI8196和PXI機箱組成，承擔著控制中心的重要作用。

      2．模擬量輸入部分
      使用M系列NI PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的一個模擬輸出通道模擬個8個車載傳感器（此模塊為KONKA AE06 0III系統(tǒng)）狀態(tài)，對 ECM
      模塊 A/D
      部分的懸空，對地短路，高電平，中電平進行測試。將模擬輸出值與ECM通過K-LINE通訊值比較，如誤差在標定的許可范圍內(nèi)，則判定此部分電路質(zhì)量合格。測試結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，以文字方式顯示在屏幕上，方便操作工識別。同時在后臺顯示測量數(shù)據(jù)方便現(xiàn)場工程師調(diào)閱。

      3．開關量輸入部分
      使用NI
      PXI-6528工業(yè)數(shù)字I/O板卡模擬0/12V開關信號，用輸入值與ECM通訊后的讀取值判定模塊硬件功能是否符號質(zhì)量要求。PXI-6528的各通道間隔離特性，完全可以承受高頻干擾和尖峰高電壓的沖擊，避免了因設備或人為誤動作造成不必要的損失。

      4．頻率輸入部分
      使用M系列NI
      PXI-6251數(shù)據(jù)采集板卡的另一個模擬輸出通道模擬不同轉(zhuǎn)速下的發(fā)動機曲軸（60-2齒）轉(zhuǎn)速信號，測量ECM模塊轉(zhuǎn)速調(diào)理電路是否正常工作。

       5．開關量輸出部分
      為確保該部分驅(qū)動IC具有足夠的驅(qū)動能力，使用NI PXI-6251板卡的8個AI通道測量驅(qū)動IC內(nèi)MOSFET箝位與導通電壓。

      6．PWM量輸出部分
      此部分的8個輸出量為模塊重要輸出信號，方便驅(qū)動發(fā)動點火，噴油，怠速空氣調(diào)整馬達。
      對于怠速馬達IAC，使用負載箱的步進馬達，測量線圈驅(qū)動電流是否達到要求。對于點火和噴油共六個感性負載，噴油器flyback
      電壓達70V左右，點火線圈flyback尖峰值電壓高達380V，我們使用調(diào)理電路衰減后用NI PXI-6251的模擬輸入通道進行采集測量。

      7．通訊部分
      我們設計RS232與K
      Line兩種方式與ECM測試模塊進行通訊，在生產(chǎn)測試的時候可以通過一個硬件切換開關任選一種切換方式。通過正常的問答式通訊判斷此部分電路是否合格。

      測試儀器設計完成后外觀如圖2所示

      圖2 使用虛擬儀器技術的測試系統(tǒng)實物圖

      二、軟件設計：

      LabVIEW是NI公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺，具有功能強大的函數(shù)模快庫，大大減少了測試所需的硬件設備，軟件開發(fā)的周期，特別適用于測試和控制系統(tǒng)的開發(fā)，結(jié)合相應的硬件功能模塊，能夠方便的進行采集和分析相關測試數(shù)據(jù)，并能實時顯示、記錄、回放、打印最終的測試結(jié)果。本系統(tǒng)使用的是LabVIEW
      7.1開發(fā)環(huán)境，軟件主要設計思想為建立良好直觀地交互式人機界面，使整個測試的操作工作變的簡單、易行，減少錯誤操作率。為了使操作員和現(xiàn)場工程師都可以方便快速判定目前的測試狀況，把整個交互界面分為文字界面與數(shù)字界面。

      操作工或工程師輸入相應的ID和密碼認證后，將所測試的產(chǎn)品放置在夾具上，界面上相應的限位指示燈電點亮。然后配置相應的XML格式的Config文件之后，掃描產(chǎn)品條形碼，即開始測試。

      開始測試時系統(tǒng)先檢查ECM模塊是否在夾具上放置到位，如未放置好將無法進行下一步測試，系統(tǒng)產(chǎn)生提示。隨后軟件開始工廠測試模式步驟。

      ECM模塊各個部分的測試結(jié)果顯示在主操作界面上，以向下滾動方式出現(xiàn)在文字檔內(nèi)，提示目前的測試進度。同時測試燈會以2Hz的頻率開始閃爍提示目前正在進行測試。

      單個循環(huán)測試速度可以在20S內(nèi)完成。整個測試設計為順序步驟測試，但是為使整個模塊功能測試全部完成，前一步測試結(jié)果只存入數(shù)據(jù)庫，軟件繼續(xù)進行下一步測試，測試完成后所有模塊測試數(shù)據(jù)顯示在測試結(jié)果界面，同時將測試數(shù)據(jù)與最終質(zhì)量判定結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。

      圖4 軟件主界面

      圖5 測試數(shù)據(jù)顯示界面

      存檔數(shù)據(jù)庫設計項目包括：測試時間，測試人，S/N碼，單項測試數(shù)據(jù)，測試結(jié)果等，每個產(chǎn)品的測試記錄生成一行記錄，同列數(shù)據(jù)記錄可以用來分析此批產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，以及方便質(zhì)量控制工程師做出進一步的零部件質(zhì)量管控。

      測試完成后，使所測試的產(chǎn)品退出工廠測試模式，在FQC工位的測試儀器將清除模塊故障碼。軟件斷開點火鑰匙，停止發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號，控制繼電器切斷ECM模塊電源供應，這樣就完成一個發(fā)動機管理系統(tǒng)模塊在汽車上的停機步驟。

      通過系統(tǒng)上千次的驗證測試與測試工程師手動測試結(jié)果相比較之后，證明此測試系統(tǒng)確實可以完全代替測試工程師進行可靠的質(zhì)量判定。
      
      三、結(jié)論

      本文討論了基于National
      Instruments公司虛擬儀器技術的汽車發(fā)動機管理模塊測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)是我們?yōu)閲鴥?nèi)第一款完全自主研發(fā)設計的發(fā)動機管理系統(tǒng)而設計開發(fā)的。整個測試系統(tǒng)的質(zhì)量缺陷誤報率以及漏報率是很低的，尤其是本測試系統(tǒng)存在著大量線束并伴有高壓電磁干擾的情況下，能達到極其穩(wěn)定，可靠的測試效果，是令我們非常滿意的。

      得益于NI公司先進的基于PXI總線的虛擬儀器系統(tǒng)以及功能強大的硬件及其硬件驅(qū)動庫，配以LabVIEW圖形化編程平臺所提供的簡便的編程環(huán)境，強大的數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理能力，使得整個測試系統(tǒng)從系統(tǒng)硬件設計調(diào)試，到軟件設計調(diào)試，驗收的開發(fā)周期大大縮短，僅一個半月的時間，我們就順利的完成了任務。這大大提高了我們系統(tǒng)測試的效率，為生產(chǎn)線產(chǎn)能的大幅提升做出了重大的貢獻。值得稱道的是，在開發(fā)過程中，
      NI公司的技術支持工程師也給予了我們很多的指導，這幫助我們更快更好地完成了測試項目，在此，表示感謝！