电机齿轮自动检测与质量控制
作者: Patrick Fu，Dewesoft中国 高级应用经理
电动驻车制动(EPB系统)现在可以被认为是线控制动技术的一个子集，它们通常与执行机构-电机齿轮组（MGU），即 EPB 执行机构一起工作。
电机齿轮组的可靠性显然是影响EPB正常工作和其组件的关键因素。获奖的 Dewesoft X 软件和交钥匙数据采集设备可以作为一个MGU制造商的应用于综合验证自动化质量控制的好帮手。
电动驻车制动器被用在客车上，使车辆在坡度和平坦的道路上保持静止，并且最近越来越多地被用作现代汽车的默认设备。这一功能传统上是通过使用手动驻车制动器来完成的。
大众旅游车中央控制台的电子停车剎车
近年来，使用电动驻车系统，驾驶员可“一键”激活驻车机制，激活后刹车片将通过电动自动地作用在后刹车上。
电动或电子驻车制动(EPB) ，也称为自动驻车制动(APB) ，是一个为驾驶员提供舒适和方便的基本功能。此外，由于没有使用手动操纵杆，汽车制造商能更自由地选择在他们的现代汽车内部布放操作部件的位置。
这种电动驻车制动功能有多种用途，除了停用和激活制动器，如坡道或自动保持。当车辆停留在原地或启动时，防止车辆意外地滚动。在司机释放踏板后自动维持制动压力作用。如果 ABS 传感器检测到任何运动，制动压力增加。如果加速器被按下-或离合器释放在一个手动-刹车相应松开。
目前使用的主要有两种驻车制动系统，即拉索式和电动液压式。这两种方法都包括仪表板上的可视警告灯。其中的第二种目前是最常见的。第三种全电动型号将在不久的将来开始使用。
电动液压卡钳系统
电动液压卡钳系统通常作为电子稳定程序(ESP)等较大控制系统的一部分。EPB 系统是电子控制的，由 EPB 开关、 EPB 卡钳和电子控制单元(ECU)组成，其中电机齿轮单元(MGU，即 EPB 制动器) 装有卡钳，该卡钳通过ECU 发出的信号控制的简单的开关通断由来工作。
当驾驶员按下开关启动驻车制动器时，ESP 单元自动在制动系统中产生液压，并将制动碟盘卡在刹车盘上。然后卡钳被电控电磁阀锁定在位置上。卡钳保持锁定状态，不需要增加任何液压。为了释放制动器，ESP 只需简单地再次产生略高于锁定卡钳需要的液压来释放卡钳，同时阀门被释放。
人们普遍认为，在交通拥挤的情况下行驶或在山坡上停车时，电子路面板一般占用较少的空间，并能自动脱离车辆。显然，它将为驱动程序提供更好的帮助，现在已经由多个供应商引入。
问题和测量应用
在这个案例中，最终用户位于中国深圳，是领先的电子移动设备制造商比亚迪汽车公司的装配供应商，比亚迪汽车公司关心MGU模块的质量合格率，并不断寻找一个稳定且耐用的统计方式，在最终产品下线之前，筛选出不合格的MGU组件。该子系统的合格性对于确定EPB组件的可靠性至关重要。
噪声感知是检测缺陷零件的一种主观方法，其物理意义来源于异常振动。这样的噪音以前是粗略地通过质量控制检查员的耳朵依据工作经验来区分不合格部分一般来说，不合格的运行噪音明显不同于合格的产品。
目前，考虑到一致性和准确性，由于声学试验并不适用现场测试，厂家努力引入定量方法进行验证。与简单的听觉评估不同，这个任务很可能是通过理解振动模式来处理的。
加速度(振动)测量比现场声学方案更实用。这种振动模式物理上揭示了内部缺陷。在这种情况下，它涉及沿 x，y 方向的振动，其中建立的坐标的 z 轴垂直于 MGU 盖板。
在实践中，验证没有随时可用的遵从性或参考。也就是说，用户可能会收集未合格产品和合格产品之间的多重对比测试，发现频谱上的数值差异。
测试解决方案设置
该应用是一个集成项目，通过 Dewesoft DAQ 系统和测试系统被放置在一个现场检测站，集成到一个测试台，以监测每个MGU的加速度，作为有效的质量控制措施。该工厂将作为装配线上的一个工作站来进行产品质量验证。
自动化必须使用一台可编程序控制器计算机(PLC)来实现——这是一台工业数字计算机，经过加固和改造，用于控制制造过程，例如装配线，在这个案例中，是西门子的 SIMATIC WinCC。
由于质量要求的不断提高，再加上产品的快速迭代和频繁的修改，制造工艺正变得越来越复杂。为了同时兼顾最高的生产力，必须能够在公司内部各个层次上针对过程优化做出迅速、有目标的决定。这需要跨所有操作层级和地点的综合信息流。
SIMATIC WinCC 是一个可扩展的过程可视化系统，包括通常被称为数据采集与监控系统控制系统(SCADA)的系统，它通常用于通过西门子控制器监视和控制全自动化的物理过程。该系统提供工程和操作控制、综合诊断功能和灵活的生产分析。
Dewesoft x 数据采集软件是专为测试和测量-数据记录，数据分析，数据报告，等等所有。它包括广泛行业的特点，如汽车、航空航天和国防、电力和能源、制造业和土木工程，以及具体应用，如:
■ 一般资料记录,
■ 功率分析,
■ 电能质量分析
■ 车辆测试
■ 振动及声学分析 (NVH)
■ 结构动力学
■ 状态监测
■ 自动化和控制
■ 遥感勘测
在本文这个案例中，Dewesoft 测试解决方案是一个建立在多功能 SIRIUS 数据采集设备上的NVH的交钥匙式的FFT分析，其。输入通道配置灵活，输入通道数可以从1到1000个通道不等。
与 Dewesoft x 数据采集软件相结合，该模块化交钥匙数据采集系统可以高精度地与任何传感器工作。该软件支持各种各样的输入输出接口。在本文这个案例中，SIRIUS 作为 SCADA 系统的增强 I/O 部分。
测试台 HMI
Dewesoft DAQ 系统包括以下项目。
数据采集系统和传感器:
■ Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + : 功能作为一个实时 FFT 频谱分析仪提供所有主要功能的谱分析与高级平均
■ Dewesoft DS-REM-CTRL: 作为一个“操纵杆” ，简化测量过程控制
■ Dytran 三轴加速度计3093B: 作为一个探针，用于测量零件上的加速度
Dytran加速度计内置夹具
Dewesoft Dewesoft SIRIUS 6xACC，2xACC + 数据采集系统，IEPE 信号调理器
软件
■ Dewesoft x 数据采集软件
■ 由 SIMATIC WinCC 和 Runtime 构建的定制人机界面
第三方及相关零件
■ 西门子 S7-1200: 作为控制器，处理命令和驱动执行器
■ 工业 PC: 运行 Dewesoft x 和第三方相关平台
■ 制动控制驱动器嵌入在一个 ECU 提供的比亚迪电动机(一个组成部分的大容量)的驱动程序
■ 带制动钳的机械试验台。每个测试中的单位单位将被作为一个组件放置到卡尺上
■ 可编程电源: 为所有仪器提供电源
设置图: 带箭头的蓝色线表示 PLC 的数据链接，而橙色线表示 Dewesoft。
测量
在每次检查或测量的一开始，操作员被指示安装小型汽车单元，以便在工作阶段(即制动卡钳)上进行适当的测试。随后，操作人员启动整个设备驱动夹具，其中安装了一个三轴加速器，进入位置，以接触上表面的单位。然后基本上完成了一个真正的测试后配置。
测试中的单位容量单位
为了使测量工作大大简化，以适应现场操作，而不是实验室环境，我们用键盘和鼠标代替。
常规工作流程:
■ 零件在装配线上准备就绪
■ 确保大型单兵部队已安装到制动钳正确
■ 远离驱动器
■ 记录之前开始小型单位操作
■ 小型单轴电动机一接通电源就开始运行
■ 直到驱动三轴加速器与单位联系
■ 按 DS-REM-CTRL 上的按钮来存储加速数据
■ Dewesoft 实现 FFT 与预定义的阈值和定义输出报警
■ 如果结果超过，PLC 会发出警报，并进行完全停止
■ 所有驱动器复位
■ WinCC 记录状态以及相应的产品信息
■ 停止 Dewesoft 日志
■ 用眼睛检查零件
■ 重复测试
■ 如果遇到相同的情况，则将零件重新分类为不合格列
■ 重新启动测试流
车间内的试验程序应尽可能短，否则整个生产周期将受到影响和延误。重复性无疑也被考虑在内。
Abs的最大值和加速度频谱将是决定一个产品是否合格的标准。
■ 使用统计方法作为现成的标准来确定参考是不可能的
■ 多重对比试验被认为是揭示光谱数值差异的可靠方法。为此，客户测试了500多台。合资格的
■ 单位和200个。不合格的得出结论，如何标准应该如何设置
■ 设置 x，y 加速度的上限 Abs 最大值为8克，x 方向或 y 方向超过的将被视为不合格
■ 利用数百个频谱的线性平均值，确定频域内振型的上限，得到参考曲线
■ 随着在线计算的执行，无论是 Abs 最大值(单值)或 FFT 分析，这符合条件将触发与数字输出报警
Dewesoft SIRIUS 设备具有一个计数器，其开放式集电极通过电源拉动达到24V。该级别能够符合西门子 PLC 逻辑。西门子 PLC 对不合格的零件进行全停报警。操作员可以检查零件。
所有的信息，包括结果，信号，时间和日期都被记录到一个 TXT 文件中。Dewesoft 原始数据文件按时间排序，用于评审测量结果，特别是用于跟踪不合格的数据。
测试结果
在测量之前，设置一个定制的阈值，结合频域参考曲线和用户输入(最大 x，y 加速度)。
Dewesoft x DAQ 软件中频域参考曲线的设置
每次录音大约持续10秒-通常是3个工作周期的单极股-在采样率为5000赫兹。X，Y加速度的绝对最大值以及光谱将被判断来定义鉴定。
当加速器刚刚接触到MGU外盖时，撞击力通常远远大于8g，尤其是在 Z 方向。所以，技术人员在完全接触后开始测量，丢弃异常值。
基本上，自动化解决方案与 Dewesoft DAQ 的集成被认为是一个有效的方式来筛选不合格的产品。客户将引入标准化流程的方法和设置，并考虑扩展到更多和其他线路。
Dewesoft x DAQ 软件内部的测量显示
总结
大型统计单位的制造商多年来一直要求统计质量控制方法，提供的解决方案肯定比过去的实证分析更具结论性和效率。所有的安装都是预先定义的，并由技术主管提前锁定，以防止其他人不希望的错误操作。
一般来说，每个操作人员每个班次的检查任务工作量约为800件。实现自动化的新方法能够节省时间，甚至确保更高的精度和一致性。
对于工业过程的自动化，通用的 Dewesoft DAQ 系统和软件不仅提供全速的原始数据记录，而且在测量期间提供实时的直接在线频谱分析，这能够增强西门子 PLC I/O 的综合应用。
5个LCM系列或LCB疲劳级杆端拉压双向力传感器，每个传感器搭配一个USB220高分辨率数据记录系统。
