专利名称：基于can总线的abs试验台测控系统的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车ABS制动性熊检测技术领域，特别涉及基于CAN总线的 ABS试验台测控系统。
背景技术：
目前有两种方法来检测和评价ABS装车后的制动性能道路试验法和整 车台架检测法。
道路试验法通过车载测量仪器和数据处理记录仪对车辆的轮速、车速、 减速度、踏板力及管路压力进行测量记录，然后计算出一些技术指标来评价 ABS的性能，这种方法虽然能较全面地检测装配ABS的车辆在各种路面上的 制动性能，但是实验费用高、周斯长、精度低、受环境及道路条件的影响大。 我国现有台架检测主要是以反力式制动力检测台和平板式制动力检测台为 主，但这两种试验台都只能检测汽车在低速时的制动性能，无法检测在一定 速度以上才起作用的汽车ABS的制动性能。同时，国外生产成套的ABS检测 台价格昂贵，不适合我国现阶段国情。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于CAN总线的ABS试 验台测控系统，具有台架自动控制、检测流程自动引导、ABS制动数据以及 传统反力式制动数据自动采集处連和分析评价等功能，本系统实现了自动化 操作，提供系统的可靠性。
本发明的技术方案是这样实现的
本发明的汽车ABS实验台测控系统由行程控制模块、升降台控制模块、 扭矩控制模块、速度采集模块、常规制动检测模块5个模块组成。各模块相
互独立的并联于CAN总线上，通过CAN总线与上位机之间连接起来，上位机 负责监控各下位机模块，向各模块发布指令，并接收处理各模块传来的检测 数据，显示数据信息和波形。各模块执行上位机的指令，向上位机传送检测 数据。CAN接口电路负责各节点间的串行通信。
行程控制模块由行程电机、光电开关、交流接触器、固态继电器、编码 器、单片机系统、CAN通信模块等组成，光电到位开关及行程限位开关直接 与单片机相连，行程电机通过交流接触器与固态继电器连接，单片机通过编 码器的输入信号来判断台架移动的距离，单片机与CAN通信模块相连。
升降台控制模块由升降台、紧锁阀、气阀、固态继电器、单片机系统， CAN通信模块等组成。各个升降台分别与气阀连接，紧锁阀也与一个气阔连 接，它们都连接到固态继电器上，固态继电器再与单片机相连，单片机与 CAN通信模块相连。
扭矩控制模块由四个扭矩控制器、晶闸管整流稳流模块、D/A变换模块、 单片机系统、CAN通信模块等组成，四个扭矩控制器与晶闸管整流稳流模块 相连，通过D/A变换模块与单片机系统相连，单片机与CAN通信模块相连。
速度采集模块由速度传感器、CPLD控制采集模块、单片机系统、CAN 通信模块等组成，五个速度传感器与CPLD控制采集模块相连，CPLD控制 采集模块与单片机相连，单片机与CAN通信模块相连。
常规制动检测模块由压力传感器、制动电机、信号调理模块、交流接触 器、固态继电器、单片机系统、CAN通信模块等组成，两个轴重压力传感器 和两个制动压力传感器连接到信号调理及A/D转换模块，由信号调理及A/D 转换模块将四个压力传感器的信号调理后转换成四路数字信号送给单片机， 两个制动电机通过交流接触器与固态继电器连接，单片机通过固态继电器控 制交流接触器的闭合来控制两个制动电机的工作与否，单片机与CAN通信 模块相连，实现上位机与下位机的通信。
本发明首先由上位机根据被检车辆轴距信息，发送命令给行程控制模 块，由行程控制模块来控制台架移动，将轴距调整为被检车辆的轴距。然后 由升降台控制模块负责各个升降台的升降、紧锁阀的锁紧与松开，以便车辆 顺利到位。车辆到位后，加速到一定的速度后制动，扭矩控制模块的扭矩控 制器通过加载不同大小的电流模拟不同的附着系数路面，来模拟不同路面的
实验工况。速度采集模块使用高精度高实时性的E6B2~CWZ3E光电编码器来 采集车身速度、左前轮速、左后轮速、右前轮速、右后轮速，上位机将采集 来的数据转换成速度值，根据速度变化分析ABS性能。常规制动检测模块通 过采集压力传感器的信号，完成传统制动力和轴重力检测，采集的信号包括 左右制动、左右轴重四路信号。 本发明具有以下优点
1、 本发明采用分布式控制模式，将故障分散到各个节点，任意一个 节点的故障都不会造成整个通信网络的故障，降低了风险，提高 了系统的可靠性；
2、 本发明具有台架自动控制、检测流程自动引导、ABS制动数据以 及传统反力式制动数据自动采集处理和分析评价等功能。整个 ABS性能检测流程设计中，除了车辆报检和固定安全装置两个步 骤需要人工进行外，其它都实现了自动化操作；
3、 本发明中的扭矩控制模块利用扭矩控制器实现了对不同道路路面 附着系数的动态模拟，可以实现单一附着系数模拟、对开路面(是 指制动时汽车左右两个车轮， 一个车轮在高附着系数路面上，另 一个车轮在低附着系数路面上)模拟和对接路面(从高附着系数 路面制动后进入到低附着系数路面上继续制动或从相反方向低附 着系数过渡到高附着系数路面)模拟等多种不同路面附着系数的 模拟。
4、 本发明采用了以下抗干扰措施保证了系统具有较高的可靠性① 用双绞线引入各模拟量，以便空间电磁场在双绞线的两根导线中 产生的干扰电压恰好相互抵消；②采用屏蔽措施；③采用正确的 接地措施，对计算机控制系统设立独立的地线，各种地线经各自 独立的汇流条后，最后'汇集到一点，通过一点接地，模拟地和数 字地分别通过各自的独立汇流条分别相连，最后相交于一点接到 控制系统的公共地端；④采用软件滤波；⑤系统控制部分和强电 部分采用双独立电源。
图l是试验台机械结构图2是测控系统结构框图3是行程控制模块原理框^;
图4是升降台控制模块原理框图5是扭矩控制模块原理框图6是速度采集模块原理框图7是常规制动检测模块原理框图8是测控系统上位机功能模块框下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式
本发明的汽车ABS实验台测控系统由电机、压力传感器、速度编码器、 扭矩控制器、放大滤波电路、A/D转换与数据采集电路、单片机、CAN总线、 计算机、打印机及台架控制系统等组成。
参照图1所示，前台架驱动电机1与行程控制模块相连，用于试验台前 台架的前后移动，该电机为正反转式电机，通过改变输入电流的相位来改变 电机的转向。11， 12， 20， 21为升降台，由升降台控制模块控制，其作用是保证检测前车辆的顺利就位以及检测完毕后车辆的离开。速度采集模块通过
滚筒速度编码器34， 35, 36， 37采集ABS性能检测时滚筒的转速，由此计 算对应的轮速，同时可以通过速度编码器测出的滚筒累计转动圈数计算出汽 车的制动距离。扭矩控制器4, 6, 13, 15将飞轮的转矩传递给滚筒，通过 对扭矩控制器输入电流的调节来改变其传递扭矩的大小，以此模拟不同附着 系数路面上的制动情况，实现ABS性能检测时的路面附着系数匹配。系统 对试验台架的控制是根据计算机指令由单片机发出若干个开关量控制信号
完成的，这些控制信号直接连着i/o板上的固态继电器，运用交流接触器闭
合的方式来实现电机启动、停止和滚筒距离自动调整、台架升降。而计算机 和单片机通过CAN总线完成通fi。检测结束后计算机根据GB7258—2004 《机动车安全技术条件》和GB13594~_99《汽车防抱死制动系统性能要求和 试验方法》规定的各项试验的要求，综合分析ABS速度比率曲线、制动力 过程曲线，通过打印机打印检测结果报告。
参照图2所示，CAN通信卡采用CAN适配卡PISO~CAN200与工业计 算机相连，行程控制模块、升降台控制模块、扭矩控制模块、速度采集模块、 常规制动检测模块分别相互独立的并联在由CAN通信卡引出的CAN总线 上，实现各模块与上位机的数据传.输与信息交换，CAN总线两端加入了两个 5欧姆的电阻，可以起到一定的限流作用，避免系统受到过流冲击，提高了 系统的安全性。
参照图3所示，光电到位开关及行程限位开关直接与单片机相连，它们 通过2路数字信号与单片机通信。行程电机通过交流接触器与固态继电器连 接，单片机通过控制固态继电器来控制行程电机。单片机通过编码器的输入 信号来判断台架移动的距离。单片机初始化后每隔一定时间(如l秒)向上 位机发送车辆是否到位信息；单片机接收到上位机的命令后分析，如果是要 求调整距离(前进或后退)，则发出控制固态继电器的命令，由行程电机来
实现台架的移动，在实验台移动过程中，如果CPLD检测到移动台已经到达 上限或下限，就立刻向继电器发出停止命令。
参照图4所示，四个升降台分别与4个气阀连接，紧锁阀也与一个气阀 连接，它们都连接到固态继电器上，固态继电器再与单片机相连。单片机初 始化后进入等待状态，接收到命令后分析，按照命令对某个或几个继电器发 出命令，通过气阀来举升或降下4个升降台和紧锁阀的紧锁或松开。
参照图5所示，扭矩控制模ii中四个扭矩控制器与晶闸管整流稳流模块 相连，D/A变换器将单片机送来的4路数字信号转换成4路模拟信号再送 给晶闸管整流稳流模块。单片机初始化后进入等待状态，接收到命令后分析， 按照命令对某个或几个继电器发出命令，控制扭矩控制器来模拟路面附着系 数。
参照图6所示，其中5个速度传感器与CPLD控制采集模块相连，CPLD 控制采集模块受单片机控制，单片机一旦接收到采集数据的命令就开外部中 断0，则CPLD每10ms向单片机请求中断发送数据。若是外部中断1则分 析命令是否是上位机要求采集的速度数据，如果是则打开外部中断0，允许 发送数据，如果不是则屏蔽外部中断0。
参照图7所示，2个轴重压力传感器和2个制动压力传感器连接到信号 调理及A/D转换模块，由信号调理及A/D转换模块将4个压力传感器的信 号调理后转换成4路数字信号送给单片机。2个制动电机通过交流接触器与 固态继电器连接，单片机通过固态继电器控制交流接触器的闭合来控制2个 制动电机的工作与否。单片机初始化后进入等待状态，接收到命令后分析， 若是测量常规制动，则发出命令控制继电器，同时开外部中断0 (单片机每 隔一定时间响应CPLD的中断向上位机发送制动力数据)；若是结束测量命 令，则屏蔽外部中断0;若是测量轴重命令，则开定时器0中断(单片机每 1秒向上位机发送一次轴重数据)；若是结束测量命令，则屏蔽定时器中断。参照图8所示，初始化模块的功能是在测控系统开始运行时，对各传感 器的状态进行自动检测，如果发现传感器故障，则对用户给予报警，并登记 故障日志文件。如果系统自检正常，则从系统文件读取设置参数；车辆报检 模块实现车辆档案信息的录入、i记、选择车辆检测的项目，如是否检测 常规制动，是否检测ABS制动性能(包括单一附着系数工况检测、"对开" 工况检测、"对接"工况检测)，是否进行速度表校验等；检测模块是整个软件 的核心，它将根据报检项目的顺序依次检测所有报检项目。在该模块中要完 成台架控制、数据采集、数据处理、数据显示、结果评价以及数据存储等功 能，同时该模块还要完成通过LED条屏对引车员进行引导的功能；系统设置 模块负责向计算机中输入一些系统参数用户信息(包括用户帐号、用户密 码、用户权限)，系统信息(包括4感器的通道号、升台和降台时间、传感器 标定系数)，检测标准等。同时在该模块中还可以对传感器的系数进行重新标 定；数据管理负责检测数据的查询、统计、报表打印、数据备份、数据还原 等功能。
权利要求
1、基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其特征在于，由行程控制模块(40)、升降台控制模块(41)、扭矩控制模块(42)、速度采集模块(43)、常规制动检测模块(44)五个模块组成；行程控制模块(40)、升降台控制模块(41)、扭矩控制模块(42)、速度采集模块(43)、常规制动检测模块(44)各模块相互独立的并联于CAN总线上，通过CAN总线与上位机通信。
2、 根据权利要求1所述的基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其 特征在于，行程控制模块(40)由光电到位开关及行程限位开关直接与单片 机相连，行程电机通过交流接触器与固态继电器连接，固态继电器与单片机 连接，编码器与单片机连接，单片机与CAN通信模块相连。
3、 根据权利要求1所述的基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其 特征在于，升降台控制模块(41)各个升降台分别与气阀连接，紧锁阀也与 一个气阀连接，它们都连接到固态继电器上，固态继电器再与单片机相连， 单片机与CAN通信模块相连。
4、 根据权利要求1所述的基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其 特征在于，扭矩控制模块(42)由四个扭矩控制器、晶闸管整流稳流模块、 D/A变换模块、单片机系统、CAN通信模块组成，四个扭矩控制器与晶闸管 整流稳流模块相连，通过D/A变换模块与单片机系统相连，单片机与CAN 通信模块相连。
5、 根据权利要求1所述的基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其 特征在于，速度采集模块(43)由速度传感器、CPLD控制采集模块、单片 机系统、CAN通信模块等组成，五个速度传感器与CPLD控制采集模块相 连，CPLD控制采集模块与单片机'相连，单片机与CAN通信模块相连。
6、 根据权利要求1所述的基于CAN总线的ABS试验台测控系统，其特征在于，常规制动检测模块(44)由压力传感器、制动电机、信号调理模 块、交流接触器、固态继电器、单片机系统、CAN通信模块组成，两个轴重 压力传感器和两个制动压力传感器连接到信号调理及A/D转换模块，由信号 调理及A/D转换模块将四个压力.传感器的信号调理后转换成四路数字信号 送给单片机，两个制动电机通过交流接触器与固态继电器连接，固态继电器 与单片机连接，单片机与CAN通信模块相连。
全文摘要
本发明公开了一种基于CAN总线的ABS试验台测控系统，该系统由行程控制模块、升降台控制模块、扭矩控制模块、速度采集模块、常规制动检测模块5个模块组成。各模块相互独立的并联于CAN总线上，通过CAN总线与上位机之间连接起来，上位机负责监控各下位机模块，向各模块发布指令，并接收处理各模块传来的检测数据，显示数据信息和波形。各模块执行上位机的指令，向上位机传送检测数据。CAN接口电路负责各节点间的串行通信。本发明实现了自动化操作，提供系统的可靠性。
文档编号B60T17/22GK101344459SQ200810150728
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者恒 刘, 徐志刚, 梁敏健, 王丽敏, 赵祥模, 郝茹茹 申请人:长安大学