车用压力传感器自动化校验设备的制作方法

本实用新型属于汽车电子生产技术领域，具体涉及一种车用压力传感器自动化校验设备。

背景技术：

近年来汽车电子得到越来越广泛的应用，不仅提高了汽车性能，更为用户提供了越来越舒适的驾驶体验，同时汽车电子的发展也引导汽车技术行业走向信息化与自动化。汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。压力传感器是众多种类的汽车传感器中使用量较多，也是发展最快的。而汽车压力传感器多用于温度频繁变化，湿度不定，具有腐蚀性等较为恶劣的环境中。为保障压力传感器在恶劣的工作环境下反馈信息的准确性，对汽车压力传感器的校验是很有必要的。

现有的车用压力传感器检验设备虽然已经能够满足对汽车压力传感器的校验工作。但其仍存在一些缺点：(1)自动化程度较低，需要人手动操作传感器在不同工位上的校验，生产过程中需要付出大量体力劳动；(2)校验过程操作复杂，人为因素容易造成校验失败；(3)校验效率较低。

如2013年，郭昊庆在《南昌航空大学》上发表的机动车压力传感器自动测试台控制系统研制一文中提到，测试台控制系统所测量的压力和温度信号精度会对待标定传感器的各项参数造成影响，传感器在校验时直接放在生产线上，灵敏度有所提高但是校验设备价位偏高，传感器受损度大，校验过程的稳定性和正确率水平差。因此提高压力传感器的检测精度，改进传感器运输过程的流程是当前研究不变的主题，也是本申请的研究方向。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的是，提供一种车用压力传感器自动化校验设备，该设备操作简单、自动化程度高，且校验效率高。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种车用压力传感器自动化校验设备，其特征在于该校验设备整体呈回环结构，设有上下两层传输线，上层为链板传输线，下层为回盘传输线，包括操作台工位、常温校验工位、预热工位、高温校验工位、分拣工位、托盘升降工位和控制系统，托盘升降工位包括左侧的托盘升降工位和右侧的托盘升降工位；待校验的车用压力传感器固定在托盘上，操作台工位、常温校验工位、预热工位、高温校验工位和分拣工位从右到左依次连接，左侧的托盘升降工位一方面与分拣工位连接，另一方面与回盘传输线连接，回盘传输线右端通过右侧的托盘升降工位与操作台工位连接；

所述常温校验工位和高温校验工位均设有密封腔，托盘置于相应的密封腔内，通过改变压力对车用压力传感器分别进行常温或高温校验，常温校验工位和高温校验工位内均设置开关电磁阀、常温/高温托盘到位传感器、气缸上行限位传感器和气缸下行限位传感器；所述高温校验工位设置有高温箱；

所述预热工位是在常温校验完成后对车用压力传感器进行预热，预热工位设置有预热托盘到位传感器、预热定时传感器及托盘返回传感器；

所述控制系统包括校验控制系统和运动控制系统，校验控制系统实现对车用压力传感器的校验及压力控制，运动控制系统实现对各个工位的运动控制；

所述托盘包括上钢板、下钢板和中间PCB板，下钢板上设有预定位槽和阻挡槽，上钢板上开有设计数量的圆孔，用来放置车用压力传感器；中间PCB板采用FR5材料制成，在中间PCB板边缘引出公共端和芯片引脚。

上述车用压力传感器自动化校验设备，所述校验控制系统包括工控机、串口服务器、PTC-04压力传感器编程器和压力控制器，工控机包括上位机和下位机，上位机和下位机通过板卡进行通讯；

所述运动控制系统包括主机PLC、副机PLC和液晶显示屏，主机PLC和副机PLC均与工控机相连，液晶显示屏与主机PLC、副机PLC进行双向通信，主机PLC负责校验设备左侧的托盘升降工位、常温校验工位、预热工位的运动控制，副机PLC负责右侧的托盘升降工位、高温校验工位、分拣工位的运动控制。

上述车用压力传感器自动化校验设备，所述校验控制系统的控制流程是：校验控制系统中的控制信息分为1)校验信息和2)压力控制信息。具体控制是：1)校验信息：在常温校验过程中，上位机对PTC-04压力传感器编程器的进行控制，PTC-04压力传感器编程器获取待测车用压力传感器在常温条件两个压力点下的输出值，对比当前值与常温校验编程器中的参数设定值，判断车用压力传感器的状态，并对其调理，最终通过PTC-04压力传感器编程器写入车用压力传感器自身的存储单元，之后对参数进行压缩与锁存操作；2)压力控制信息：上位机对压力控制器进行控制，在需要改变压力时工控机发送压力控制信息给压力控制器，压力控制器命令增压泵充、放气，从而改变车用压力传感器常温校验区的压力值，同时压力控制器实时地将实际压力反馈至上位机；高温校验过程与常温校验过程一致。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型校验设备采用流水线的设计方式，包括6个工位：操作台工位、常温校验工位、预热工位、高温校验工位、分拣工位和托盘升降工位。流水线设计为一个回环结构，有上下两层传输线，上层是链板传输线，下层是回盘传输线。常温校验工位和高温校验工位通过改变压力对车用压力传感器分别进行常温、高温校验，采用密封腔的设计方法保证了车用压力传感器可以在密封腔里通过充放气改变空间压力大小。预热工位是在常温校验完成后对传感器进行预热，可节省车用压力传感器加热时间对整条生产线生产节奏的影响。传感器预热达到85度后进入高温校验系统，两个托盘升降工位分别置于整条生产线的左右两端，实现托盘在链板传输线和回盘传输线升降运送功能。

2)本实用新型采用托盘作为车用压力传感器的载体，车用压力传感器与托盘在整个校验过程中是相对静止的，对车用压力传感器的运动控制就转变成了对托盘的运动控制。这样在后续的结构设计中只需要针对托盘的结构设置、材料选取及与各工位间连接方式进行研究，有效减少了工人的体力消耗。

3)传统的车用压力传感器的控制方式是设备的校验功能、压力控制功能、温箱的温度控制功能独立操作，工控机压力传感器由编程器软件控制，压力控制及温度控制部分由工人根据校验流程单独控制，整体操作非常复杂；在车用压力传感器的校验过程中，使用者需要付出大量的体力劳动，且车用压力传感器在校验时需要人工操作或是放置在传感器校验托盘上由人工运输，托盘的重量在大批量的生产中对使用者的体力是个严峻的考验，灵敏度为72％、正确率仅有79％，校验能力偏低。而本实用新型采用工控机与PLC控制技术相结合，将校验控制系统和运动控制系统一体化操作，通过校验控制系统主要实现对车用压力传感器的校验及压力控制功能。通过运动控制系统实现对各个工位的运动控制，实现自动化生产线，校验设备仅需一人即可正常运行，显著提高了校验设备的自动化程度，简化了操作方式，避免了人为操作失误对校验结果的影响，大大提高了校验速率，校验设备经试生产运行验证，灵敏度提高到90％、正确率提高到94％，日最大校验量为1536个，和传统车用压力传感器的校验设备的校验量相比提高了一倍之多，校验能力达到实际生产的需求。

附图说明

图1为本实用新型车用压力传感器自动化校验设备一种实施例的整体主视结构示意图；

图2为本实用新型车用压力传感器自动化校验设备一种实施例的整体俯视结构示意图；

图3为本实用新型车用压力传感器自动化校验设备的工作流程图。

图4为本实用新型车用压力传感器自动化校验设备的校验控制系统的控制流程图。

图5为本实用新型车用压力传感器自动化校验设备一种实施例的托盘的结构示意图。

图中，1、操作台工位；2、常温校验工位；3、预热工位；4、高温校验工位；5、分拣工位；6、托盘升降工位；7、高温箱；8、链板传输线；9、回盘传输线。

具体实施方式

下面结合附图及实施例进一步说明本实用新型，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型车用压力传感器自动化校验设备(简称校验设备，参见图1-5)整体呈回环结构，设有上下两层传输线，上层为链板传输线8，下层为回盘传输线9，包括操作台工位1、常温校验工位2、预热工位3、高温校验工位4、分拣工位5、托盘升降工位6和控制系统，托盘升降工位6包括左侧的托盘升降工位和右侧的托盘升降工位；待校验的车用压力传感器(以下简称传感器)固定在托盘上，操作台工位1、常温校验工位2、预热工位3、高温校验工位4和分拣工位5从右到左依次连接，左侧的托盘升降工位一方面与分拣工位5连接，另一方面与回盘传输线9连接，回盘传输线9右端通过右侧的托盘升降工位与操作台工位1连接；

所述常温校验工位和高温校验工位均设有密封腔，托盘置于相应的密封腔内，通过改变压力对传感器分别进行常温或高温校验，采用密封腔保证了传感器可以在密封腔里通过充放气改变空间压力大小，常温校验工位和高温校验工位内均设置开关电磁阀、常温/高温托盘到位传感器、气缸上行限位传感器和气缸下行限位传感器；所述高温校验工位通过设置高温箱7来提供校验的高温环境，且该工位所有的器材都是耐高温材料；

所述预热工位3是在常温校验完成后对传感器进行预热，预热工位3设置有预热托盘到位传感器、预热定时传感器及托盘返回传感器；

所述控制系统包括校验控制系统和运动控制系统，校验控制系统实现对车用压力传感器的校验及压力控制，运动控制系统实现对各个工位的运动控制。

所述托盘(参见图5)包括上钢板、下钢板和中间PCB板，下钢板上设有预定位槽和阻挡槽，上钢板上开有一定数量的圆孔，用来放置车用压力传感器；中间PCB板采用FR5材料制成，在中间PCB板边缘引出公共端和芯片引脚，方便与高温校验工位和常温校验工位的探针连接。上钢板采用耐热压板，下钢板作为基板，上钢板和下钢板可以很好地保护中间PCB板在受力时不会发生形变。下钢板设计的预定位槽和阻挡槽，在托盘处于常温校验工位、分拣工位及高温校验工位时，可以确保托盘位置保持一致。中间PCB板的TG温度达到175°C，可在65-170℃的环境中长期使用，具有很好的耐热性和机械强度，低Z轴膨胀系数。

本实用新型校验设备的校验控制系统包括工控机、串口服务器、PTC-04压力传感器编程器和压力控制器，工控机包括上位机和下位机，上位机和下位机通过板卡进行通讯；

所述运动控制系统包括主机PLC、副机PLC和液晶显示屏，主机PLC和副机PLC均与工控机相连，液晶显示屏与主机PLC、副机PLC进行双向通信，从液晶显示屏上可以获取控制器、各电磁阀、各位置传感器与传输线电机的状态，实现对托盘升降工位、常温校验工位、预热工位、高温校验工位、分拣工位的相应控制，通过控制器控制分拣工位机械手动作，通过传输线电机控制链板传输线8和回盘传输线9的运动，同时也可以对校验设备(或生产线)进行手动控制。主机PLC主要负责校验设备左侧的托盘升降工位、常温校验工位、预热工位的运动控制，副机PLC负责右侧的托盘升降工位、高温校验工位、分拣工位的运动控制。随着托盘在生产线上位置的变化，下位机将运动控制系统的运行状态与两个校验位的请求校验信号发送至上位机。上位机将校验结果数据与上位机运行状态传送至主机PLC和副机PLC，下位机根据上位机的信号通过运动控制系统实现托盘在校验设备上的流动以及对不合格件的分拣。

本实用新型中校验控制系统的控制流程(参见图4)是：工控机为校验控制系统的控制核心，选用了串口服务器实现上位机对PTC-04压力传感器编程器和压力控制器的通讯功能。校验控制系统中的控制信息主要分为两种：1)校验信息：在常温校验过程中，上位机通过使用LabVIEW的ActiveX控件技术编写各功能子程序虚拟仪器实现对PTC-04压力传感器编程器的控制。PTC-04压力传感器编程器获取待测车用压力传感器在常温条件两个压力点下的输出值，对比当前值与常温校验编程器中的参数设定值，判断车用压力传感器的状态，并对其调理，最终通过PTC-04压力传感器编程器写入车用压力传感器自身的存储单元，之后对参数进行压缩与锁存操作。2)压力控制信息：上位机使用Modbus/TCP通讯协议对压力控制器进行控制，在需要改变压力时工控机发送压力控制信息给压力控制器，压力控制器命令增压泵充、放气，来改变车用压力传感器常温校验区的压力值，同时压力控制器实时地将实际压力反馈至上位机。高温校验过程与常温校验过程一致。

本实用新型校验设备共有六个工位分别执行传感器的上件、常温校验参数调理、预热校验参数调理、高温校验参数调理、不合格件分拣、传递托盘功能。放置车用压力传感器的托盘在链板传输线的驱动下从操作台流转至各个工位，待传感器校验完成之后，由下层的回盘传输线运送至操作台工位，至此一个完整的校验流程就完成了。在运动控制中越小的控制对象越难实现对其的精确控制，同时为了避免在校验过程中对车用压力传感器做频繁的位移造成不必要的损坏，本实用新型设计了托盘作为车用压力传感器的载体。车用压力传感器在托盘的位置确定之后，对车用压力传感器的运动控制就转变成了对托盘的运动控制，车用压力传感器与托盘在整个校验过程中是相对静止的。托盘的主体的材料选择了钢材，其优点是在高温校验工位可以承受较大压力而不会产生形变，同时又拥有良好的导热性能，在加热时可以有效的将热量传递至车用压力传感器，使车用压力传感器受热比较均匀同时又能减少了加热时间。

本实用新型校验设备的自动检测流程为：车用压力传感器在操作台由操作工放入托盘后进入流水线，由上层链板传输线驱动运动至常温校验工位完成常温校验。然后进入预热工位对传感器预热处理，温度到达85℃托盘运载车用压力传感器流入高温校验工位，高温校验工位置于高温箱内，然后对车用压力传感器进行高温校验。经参数锁存后，校验结果通过运动控制系统发送至下位机，不合格件在分拣工位由机械手夹取至废料盒中，而合格件经升降工位由下层回盘传输线返回操作台工位。

更具体地(参见图3)是：开始时，车用压力传感器在操作台工位1由操作工放入托盘后一起进入链板传输线8，托盘作为车用压力传感器的载体，车用压力传感器与托盘在整个校验过程中是相对静止的，对车用压力传感器的运动控制就转变成了对托盘的运动控制；来到常温校验工位2，当托盘流动至常温校验工位2之后，常温托盘到位传感器检测到托盘到位，运动控制系统根据常温托盘到位传感器信号通过开关电磁阀对上下位移气缸进行充气，托举托盘与常温校验工位2的密封腔对接。密封腔与车用压力传感器接触的部位使用了硅胶材质的密封圈镶嵌在密封腔内，保障密封腔的气密性。车用压力传感器与PTC-04压力传感器编程器通过常温校验工位的探针与托盘两侧的芯片引脚连接。气缸驱动托盘执行压紧动作之后，由下位机发送常温校验请求信号，上位机通过校验控制系统对车用压力传感器进行常温校验。托盘到位传感器安装在常温校验工位链板传输线的右侧导轨上，通过常温托盘到位传感器信号的改变判断托盘的位置，此工位气缸上行限位传感器完成对托盘的压紧、返回，气缸下行限位传感器完成对托盘的放行动作；接着托盘来到预热工位3，托盘进入预热工位之后通过气缸的托起动作使托盘离开链板传输线8，这样避免了对链板造成磨损。托盘在预热工位的停留时间是可变的，综合考虑传感器及托盘的导热性及常温校验与高温校验时间来确定实际的预热时间。传感器经过预热工位后温度达到85℃，满足传感器高温校验的温度条件。预热工位上的预热托盘到位传感器判断托盘位置，完成对托盘的压紧、返回和放行动作；之后托盘进入高温校验工位4，设备正常运行时，高温箱7内温度保持在85℃。高温箱外部表面喷塑，保温材料为玻璃保温棉，加热器为不锈钢U型鳍片散热管。温度范围：RT+10℃～+100℃，温度波动度：≤0.5℃(空载时)，车用压力传感器与PTC-04压力传感器编程器通过高温校验工位的探针与托盘两侧的芯片引脚连接。通过高温托盘到位传感器信号的改变判断托盘的位置，此工位气缸上行限位传感器完成对托盘的压紧、返回，气缸下行限位传感器完成对托盘的放行动作；车用压力传感器通过高温校验工位之后即完成了所有校验工作。若有校验失败的车用压力传感器，分拣工位5实现对不合格件的剔除功能，根据车用压力传感器的校验结果决定是否对托盘放行，若托盘上车用压力传感器校验结果均合格则直接放行至下一工位，若该盘存在校验失败的车用压力传感器，则不放行然后执行压紧分拣工作，由机械手将不合格件夹取至废料存放位，放于废件盒中，不合格件的分拣工作完成，托盘流入升降工位；设备完成对车用压力传感器的校验与分拣之后需要将其运送至操作台工位1，由操作员将检验合格的车用压力传感器从托盘上取出，放置待测传感器对其进行校验工作。因此整条生产线的首尾两端都有一个托盘升降工位。托盘从分拣工位出来之后将托盘拉近左侧的托盘升降工位，通过气缸的运动将托盘输送至回盘传输线9。然后托盘由设备下层的回盘传输线转运到操作台工位进行下放，再由右侧的托盘升降工位将之输送至操作台工位1。

结合工程应用到实际，校验设备经反复实验，灵敏度提高90％、正确率提高到94％，日最大校验量为1536个，达到企业的要求，实现对车用压力传感器的自动测量和调理补偿，达到了测量和精度标定的要求，减少了人工操作，提高了生产效率。

本实用新型未尽事宜为公知技术。