基于LabVIEW的位移传感器检测系统

刘佃涛，葛宗强，文俊，刘春峰

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

基于LabVIEW的位移传感器检测系统

刘佃涛，葛宗强，文俊，刘春峰

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章以某国产DCT变速箱内的位移传感器为研究对象，基于LabVIEW平台搭建位移传感器检测系统。关键词：DCT；LabVIEW；位移传感器；电缸

CLC NO.:U471.3Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-154-03

引言

LabVIEW（Laboratory Virtual instrument Engineering Workbench）是一种图形化的编程语言的开发环境，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足 GPIB、VXI、RS-232和 RS-485 协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。

伴随轿车市场的成熟，用对整车品质的要求也越来越高，传感器作为变速箱内部信号获取元件，传感器的性能稳定是整车高品质的基础，故控制传感器的性能成为非常重要的一项工作； 在变速箱开发过程中，需要提供位移传感器的性能数据用以支撑位移传感器的开发，本检测系统用以检测位移传感器的性能如误差等。

1、系统硬件设计

为实现位移传感器测试，需要位移执行机构-----电缸，需要将位移传感器的测试与标准位移比较，选用激光位移传感器作为比较源，以滑台作为调节传感器和磁铁之间的间隙工具，在测试前通过滑台调整传感器位置，由电缸移动到特定位置，将待测位移传感器所测数值和激光位移传感器位置作比较。具体如下：

1.1 电缸

本系统中选用IAI的RCP4-SA5C电缸，电缸为脉冲伺服型，伺服控制，位置精度可靠，具备断电后再供电电缸从断电位置开始运动，不需要归零；通过相匹配的控制器可以进行耐久或性能测试，可在控制器中设置点位置控制（最多512个控制点）或脉冲步阶控制。具体参数如下：

表1 电缸参数

1.2 激光位移传感器

本系统中选择基恩士的位移传感器作为标准位移比对对象，基恩士的位移传感器精度高，抗干扰能力高，功能齐全；有多种输出方式，有PNP/NPN、模拟量输出等，本次选择IL-300；重复定位精度高达30微米，满足系统要求。

1.3 手动滑台

将传感器安装到滑台上，通过移动滑台的xyz方向，确定传感器相对齿轮间隙，且滑台精度高，直线度3微米满足系统要求。

1.4 工装

本系统中工装主要包括滑台和电缸的连接工装、滑台和位移磁铁的连接工装、传感器固定工装等。

1.5 数据采集卡

本系统中激光位移和待测位移输出均为模拟量信号，故选用CDQ 9215，使用方便，采集精度高。

2、系统软件搭建

此部分为系统的主要部分，数据的采集、处理分析和显示均由软件完成，本系统软件分为初始化及设置、数据采集及计算、数据存储、电缸控制。程序流程图如下：

图2 流程图

2.1 电缸控制

OPC(OLE for Process Control)是一个工业标准，OPC标准以微软公司的OLE技术为基础，OPC定义了一个开放的接口，在这个接口上，基于PC的软件组建能交换数据，它是Windows的OLE--对象链接和嵌入、COM，因此OPC为自动化层的典型现场设备连接工业应用程序和办公室程序提供了一个理想方法，故选用通过调用OPC实现PC控制PLC的方法。

在位移传感器检测中，电缸作为执行机构，如何有效的控制电缸运动为主要工作。控制电缸运动主要需要PLC、电缸控制器和西门子OPC，主要数据交换流程如下：

图3 电缸数据交换图

在软件通过调用变量节点的方式调用设置好的OPC，就可以与PLC交换数据。

图4 与PLC数据交换

PLC控制电缸控制器时采用二进制方式，在电缸控制器中编辑好位置数据表，电缸控制器会根据PLC发送的数据检查位置数据表，并电缸按位置数据表对应的位移量移动。

图5 位置数据表

2.2 数据采集及计算

位移采集采用模拟量采集，当实验完成后需对数据进行误差计算，计算出线性度、最大误差和最小误差等，并将计算后的数据保存到文件中。

图6 误差计算

2.3 数据存储

将采集和计算所得数据实时存储到.tdms文件，以便后期的数据分析。

3、试验数据

图7 位移数据

根据工况设定不同的位移量，采集相应的试验数据，如图7。

4、总结

目前国内多个汽车厂家在进行DCT变速箱的研发，而开发过程中位移传感器的性能参数的掌握会对开发进程起到积极影响，NI产品作为成熟的工具，可以在变速箱开发过程广泛使用；本文旨在为基于NI系统平台，搭建变速箱内位移传感器检测系统提供一种思路。

[1]传感器原理及应用. 电子工业出版社.2011.

[2]LabVIEW宝典.电子工业出版社.

[3]LabVIEW实用工具详解.电子工业出版社.

The displacement sensor testing system based on LabVIEW

Liu Diantao, Ge Zongjiang, Wen Jun, Liu Chunfeng
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

The article with a domestic DCT transmission of displacement sensor as the research object, based on the LabVIEW platform displacement sensor detection system.

DCT; LabVIEW; Displacement sensor; Electric cylinder

U471.3

A

1671-7988(2017)02-154-03

刘佃涛，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.053