摩托车磁电机在线微机检测系统研讨样本.doc

摩托车磁电机在线微机检测系统研究和开发 舒红宇1 雷宝云2 岑伊万1（1.重庆大学机械工程学院，重庆 400030；2.长安福特汽车，重庆 401122）摘要：针对现在中国磁电机产品在线检测设备落后现实状况，采取现代微机检测和控制技术开发了一个新型摩托车磁电机在线微机检测系统。该系统采取独特设计方法提升了检测对象装夹速度和灵活方便性，采取尤其信号处理和算法显著提升了摩托车磁电机点火提前角数字化检测精度。应用结果表明，该检测系统运行稳定可靠，检测精度高，含有一定实用性和推广价值。关键词：磁电机；点火系统；在线；检测控制 中国分类号：TH873.7 文件标识码：AThe Study and Development of On-line Test System for Motorcycle Magnet Generator with MicrocomputerShu Hongyu1, Lei Baoyun2, Cen yiwan1 (1.College of Mechanical Engineering, Chongqing University, Chongqing 400030,China; 2.Changan Ford Automobile Corporation Ltd, Chongqing 401122,China)Abstract: This paper develops a new type of on-line test system for motorcycle magnet generator with modern microcomputer measure and control technology. The facility and efficiency of operation has been improved due to the special design of mechanism. We increase the precision of ignition angle by using a special signal processing algorithms. The application shows that this system runs stably and accurately. The technology and methods adopted in the system are practical and worthy of using abroad. Keywords: magnet generator, ignition system, on-line test, measure and control0 引言磁电机1是摩托车中很关键部件，它不仅直接为发动机点火系统供给点火能量，而且也是摩_重庆市科委攻关项目资助（7786）作者介绍：舒红宇(1963-)，男，重庆人，工学博士，关键从事车辆系统动力学、汽车电子控制技术等研究。托车其它电器电子设备直接或间接唯一电能起源，其质量好坏直接影响到摩托车整体性能发挥和可靠性。长久以来，中国摩托车行业存在重生产轻测试倾向，使得中国磁电机产品在线检测技术和设备很落后，所以充足利用现代微机检测和控制技术研究开发性能愈加好、使用更方便而成本更低摩托车零部件在线检测设备含相关键、较普遍意义。本文将经过摩托车磁电机产品性能在线检测技术和设备研究开发，探讨其具体实现方法和路径，以满足和提升中国摩托车行业零部件质量控制要求和水平2 4。1 磁电机在线检测系统硬件组成和机械设计一个完整在线测试系统首先应该在硬件结构设计上确保其测试对象在真实或模拟工作环境下工作，然后才能利用多种测试仪器获取检测对象真实信息并进行分析处理。本文开发磁电机在线检测系统硬件关键包含了两大部分：机械模拟台架和测试仪器硬件，其系统结构图1所表示。机械模拟台架仍然采取现在抽检测试台类似结构，即使用变频器控制调速电测试信号外部操作控制信号外部操作磁电机对象传动系变频调速电机变频器传感器信号调理电路串行通讯口A/D采集卡处理器显示器存放器键盘鼠标图1 测试系统硬件总体结构机驱动并模拟在发动机曲轴上磁电机转动，并设计专用电路将磁电机产生多种信号经过整流、滤波等进行调理后输入到A/D数据采集卡，然后利用计算机实现磁电机信号分析处理。但为适应在线检测要求，本文在磁电机快速装夹机构设计方法上进行了探讨，具体结构图2所表示。为满足磁电机在线检测要求，其安装和检测应该控制在25秒之内，这么利用一人操作在生产线上对称部署两台检测设备，才能确保在产量为6000台/天生产节拍，所以其检测效率和装夹时间要求较为苛刻，而现在磁电机抽检用测试设备采取螺钉固定定子于底座和用螺母固定转子在锥轴上方法，不能达成要求。为此本文设计结构图2所表示快速装夹机构，只需在对应位置放下磁电机定子并转动手柄将其固紧，然后放下磁电机转子并盖上箱盖将其压紧即可完成装夹动作，熟练后只需35秒就可完成，一样在拆卸时只需打开箱盖，松开手柄就可将磁电机取出。而且简单更换其中极少部件就能适应不一样产品检测，缩短在线检测中产品切换时准备时间。另外在硬件设计上还处理了因转速高而引发高频振动噪声、运转平稳性和耐久性、制造成本等问题。1234678910125111. 盒体 2. 转子 3. 定子 4. 通用底座 5. 专用底座 6. 驱动轴 7. 固紧螺杆8. 固紧螺母 9. 拉紧销 10. 锥套 11. 固紧手柄 12. 弹簧压紧机构图2 磁电机测试机械台架装夹机构2 检测系统软件设计磁电机及其组成点火系统信号检测和快速处理是本在线检测系统另一关键方面，本文基于Windows操作系统平台，使用Visual C+6.0开发工具和面向对象方法设计和开发了磁电机在线检测软件系统，实现了更高点火提前角数字化检测精度、愈加好用户界面、更丰富功效和可扩展性、可重用性、可维护性，并含有声音提醒报警和统计分析等功效。2.1 面向对象技术和方法应用本文采取现代面向对象5 (Object-Oriented，简称OO)技术思想和方法，对磁电机在线检测软件系统进行了设计和开发。面向对象技术见解基于一个直观思维方法，以一个自然方法描述客观世界，把客观世界事物看成一个个不一样对象，每一个对象全部有自己属性和方法，对象之间采取消息等机制进行通信。其基础特征有数据抽象、封装、继承、多态及消息通信等，比之面向过程方法在开发效率、代码可重用性、软件可扩展性和可维护性等方面含有显著优点。CMagObject测试对象数据类812PGComm CMagFuncCFre500CWaveMonitor CSerialCommCWaveDeviceA/D板卡接口类数据处理类变频器控制类串口通信类波形显示类音频操作类对象名称 说明 图3 磁电机在线检测系统软件关键封装类本文设计磁电机在线检测系统对象图3所表示，图中对象包含了系统测试、处理、控制、结果表示和存放等过程，分别使用动态链接库、COM组件、C+中类和模板等形式进行代码封装。在这些对象具体实现中，如串行通信和声音提醒等，大部分全部直接使用了底层Windows API函数，和其它使用第三方控件和接口实现方法相比，使用更灵活、功效更强大、运行效率更高。2.2 检测系统软件架构方法本文充足采取了MFC Document/View软件架构思想，利用由CDocument派生CMagObject表示和封装测试对象数据内容，用CView派生CWaveMonitor表示和封装测试对象多个外观和视觉侧面，从而实现数据管理和表示分开，使程序结构更清楚，开发效率更高。外部操作存放器CWaveMonitor音箱显示器CWaveDeviceCSerialCommCFre500812PGCommCMagFuncCMagObject生成测试文件图4对象间通信和连接关系在VC中Document/View结构关键有两种实现方法：SDI（Single Document Interface，单文档界面） 和MDI（Multiple Documents Interface，多文档界面），VCApplication Framework会依据用户选择自动产生代码框架，使用很方便。其中SDI只支持一个文档结构，一个SDI程序一次只能处理一个文档对象；MDI接口可支持多个文档，并可同时处理多个文档对象。本文采取了MDI结构，方便以后测试对象扩展。具体对象间通信和连接关系图4所表示。检测系统软件界面图5所表示。2.3 磁电机在线检测系统点火提前角测试算法6为确保测试结果正确性、可靠性、稳定性和满足在线检测效率要求，本文对点火提前角、充电电压、电流等检测算法上进行了改善和探讨，以点火提前角检测算法探讨为例说明以下：检测采样到点火原始信号波形图6所表示，其中x0，x2位置处负脉冲表示磁电机转动位置信号，而x1表示点火时刻位置。理论上，点火提前角可用下式计算得到： 其中为固定修正值。但因为最高采样频率受到AD卡限制和转速波动、噪声影响，实际中x0，x1， x2位置极难正确确定，所以点火提前角检测存在误差而且不一样信号周期含有波动，为此，本文提出了曲线拟合搜索法。图6所表示，首先依据原始信号特征结构一条拟合规则曲线去迫近原始信号，然后将x0，x1和x2搜索确定转变成对y0，y1和y2确实定。而规则曲线结构方法以下：依据原始信号特征结构转位方波和点火脉冲三角波，然后在一定范围内横向移动方波和三角波位置，同时对方波和三角波宽度进行拉伸和压缩，将每改变一步得到拟合曲线和原始信号进行卷积并将得到结果统计下来进行比较，其中最小值所对应曲线就是最好拟合曲线。x0x1x2y0y1y2图6 测量点火提前角信号点火脉冲信号实践证实，使用该方法能够显著提升点火提前角检测精度和稳定性。另外本文对具体算法进行了优化，将算法运行时间控制在一个比较理想范围内，确保了算法效率。3 结论本文将开发摩托车磁电机在线微机检测系统产品（整体外观图7所表示）测试结果和进口磁电机检测设备上测试结果进行了比较，得到各个检测项目中最大误差在4以内，同时运行稳定可靠，使用方便，测试效率高而成本大幅度降低，实现并达成了大批量磁电机生产在线检测要求。现在该在线检测系统已成功交付生产厂家使用并得到用户好评，证实了其适用性和可靠性。开发过程中所提出技术和方法能够在类似产品在线检测中推广应用。参考文件：1 任立环. 摩托车磁电机技术现实状况和展望A. 小型内燃机, 1999,28(6)：41-42.2 李捷辉.采取单片机实现摩托车磁电机性能测试A，小型内燃机，1999,28(6):23-273 赵德安，李金伴.磁电机性能智能测试台研制A，电气传动，1998年第3期:35-394 李旭辉,肖沙里，吴占民.磁电机实时测试系统B，自动化和仪表，第4期:41-435 Chung, C. M.; Lee, M. C., Object-oriented programming software metricsA, International Journal of Mini and Microcomputers, 1994, 16(1):7-156 李及贤，任立环.磁电机点火系统关键参数测试及其经典波形A，小型内燃机，1994,23(5):54-58附：作者联络方法地址：重庆大学机械学院汽车工程系姓名：舒红宇邮编：400030E-mail: 电话：[phone]传真：[phone]