“柔性測試技術(shù)是以測試測量系統(tǒng)的整體功能及性能為關(guān)注對象，對滿足測試測量系統(tǒng)需求的方法和手段進(jìn)行研究及開發(fā)的技術(shù),，采用高性能的模塊化硬件,，配合靈活高效的測試軟件來完成各種測試測量和自動化控制的應(yīng)用。它以虛擬儀器為中心,，整合測試測量,、機(jī)電一體化、網(wǎng)絡(luò)通訊及軟件等多種技術(shù),，以測試系統(tǒng)的精確性,、準(zhǔn)確性、可靠性,、適應(yīng)性,、靈活性和拓展性為研究目標(biāo),；既面向應(yīng)用，又專注于測試行業(yè)的發(fā)展,，推動著現(xiàn)代測試技術(shù)在實際應(yīng)用中的快速發(fā)展,。
    本文所述系統(tǒng)是一套基于柔性測試技術(shù)理念開發(fā)的平臺式位置傳感器標(biāo)定與檢測系統(tǒng)，能夠完成對多種位置傳感器的標(biāo)定與檢測,。靈活的LabVIEW圖形化編程語言與高效的TestStand測試流程管理軟件相結(jié)合,，集成模塊化硬件平臺以及多種通訊方式，使系統(tǒng)可以對直線位置傳感器,、角度位置傳感器以及旋轉(zhuǎn)位置傳感器進(jìn)行標(biāo)定和檢測,，既能滿足高精度的測試要求，又大大提高了系統(tǒng)的靈活性和擴(kuò)展性,，充分體現(xiàn)了柔性測試技術(shù)的優(yōu)勢。
1 系統(tǒng)原理
    位置傳感器是一種磁敏感傳感器,，針對不同強(qiáng)度的磁場會有不同的信號輸出,。本系統(tǒng)采用特定的磁極在傳感器周圍移動產(chǎn)生需要的磁場，來建立標(biāo)定,、校準(zhǔn)和測試該類傳感器所需的磁場環(huán)境,。
    經(jīng)過組裝的位置傳感器輸出的信號是不準(zhǔn)確的，在使用前必須經(jīng)過標(biāo)定,、校準(zhǔn)和檢測,，只有標(biāo)定后通過校準(zhǔn)和測試的傳感器才能在實際中使用。標(biāo)定和測試過程都需要在高精度的磁場變換環(huán)境中進(jìn)行,，系統(tǒng)采用直線與旋轉(zhuǎn)兩個工作臺實現(xiàn)對直線型,、旋轉(zhuǎn)型位置傳感器的標(biāo)定和檢測。同時本系統(tǒng)集成了完善的溫度控制功能,，可以對傳感器的測試環(huán)境進(jìn)行恒溫控制,，并對需要的傳感器進(jìn)行必要的恒溫環(huán)境下校準(zhǔn)與檢測，對傳感器的輸出信號進(jìn)行溫度補(bǔ)償,，以提高對溫度影響敏感類傳感器的輸出精度,。本系統(tǒng)可以建立0 ℃～125 ℃范圍內(nèi)任意溫度點(diǎn)的恒溫環(huán)境控制，并且可以達(dá)到較高的精度,。
    在完整的功能測試的模式下,，系統(tǒng)會將測試箱內(nèi)的傳感器及測試夾具穩(wěn)定在一個設(shè)定的溫度，同時運(yùn)動控制系統(tǒng)會控制磁極沿著傳感器磁感應(yīng)方向做步進(jìn)式移動,，同時采集傳感器的反饋信號作為原始數(shù)據(jù),，并根據(jù)特定的算法計算出傳感器的標(biāo)定參數(shù)，然后根據(jù)不同的傳感器通信協(xié)議將參數(shù)寫入傳感器的芯片,，完成對傳感器的標(biāo)定,。如果傳感器標(biāo)定需要考慮溫度的影響,，可以在低溫和高溫兩個溫度下進(jìn)行相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)采集和標(biāo)定處理，來進(jìn)行溫度的補(bǔ)償校準(zhǔn),，同時系統(tǒng)還可以對經(jīng)過標(biāo)定和校準(zhǔn)的傳感器進(jìn)行全功能的檢測,，檢查傳感器是否符合生產(chǎn)要求，系統(tǒng)實現(xiàn)原理如圖1所示,。傳感器的標(biāo)定和檢測流程都需要在高精度的位置控制環(huán)境下完成,，本系統(tǒng)最高控制精度可以達(dá)到1 μm。

2 硬件設(shè)計
   系統(tǒng)在設(shè)計時選用了NI公司高精度,、高速度的數(shù)字萬用表卡完成數(shù)據(jù)采集,。同時選用了NI公司數(shù)字I/O卡來完成對傳感器、開關(guān),、按鈕等狀態(tài)信息的查詢和繼電器,、電子鎖等元器件的控制，并且將設(shè)備反饋信息及時反饋到上位機(jī)進(jìn)行處理,。
   針對被測傳感器的多樣性,，系統(tǒng)設(shè)計了“柔性”的硬件平臺，即為不同種類的傳感器配置了不同規(guī)格的測試夾具或測試臺,。對于直線位置傳感器,分別配置了75 mm,、150 mm和225 mm等多種規(guī)格的夾具，更換傳感器時,，只需要更換對應(yīng)的夾具即可,；對于角度位置傳感器和旋轉(zhuǎn)位置傳感器，只需要更換測試臺即可,，靈活的硬件配置,，使系統(tǒng)具有良好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。
    系統(tǒng)中使用的主要硬件及其功能如表1所示,。

    除此以外,，系統(tǒng)還設(shè)計了RS-232、CAN總線,、AS-I,、Device-Net、ProfiBus等5種通訊方式,，可以滿足不同通訊協(xié)議的傳感器的測試需求,。
3 軟件設(shè)計
3.1 測試流程
    系統(tǒng)測試軟件包括兩部分內(nèi)容，一部分是系統(tǒng)正常運(yùn)行的基本操作系統(tǒng),，選用目前應(yīng)用最廣泛的Windows操作系統(tǒng),；另一部分是測試軟件的開發(fā)平臺，選用NI公司的圖形化編程語言LabVIEW結(jié)合測試流程執(zhí)行管理軟件TestStand,，開發(fā)出一套多功能的平臺式測試系統(tǒng),。
    本系統(tǒng)使用LabVIEW搭建人機(jī)交互界面,，使用TestStand搭建測試流程執(zhí)行序列，針對不同種類的傳感器,，可以在TestStand中配置不同的測試流程,，每個測試流程都有對應(yīng)的Sequence文件，通過在LabVIEW中調(diào)用TestStand運(yùn)行引擎,，加載Sequence來完成測試功能,，更換傳感器類型時，只需要加載不同的Sequence文件即可以完成對不同類型傳感器的測試,，真正實現(xiàn)了平臺式測試系統(tǒng),。
    測試流程如圖2所示。

    軟件啟動后,，首先對系統(tǒng)硬件進(jìn)行初始化,，確保設(shè)備處于正常狀態(tài)。初始化之后,，操作員要將傳感器放置到測試夾具上,，在傳感器底部設(shè)置了光纖傳感器用來檢測被測件有無。按下開始測試按鈕后,，快速加熱器首先對傳感器及其所處的環(huán)境進(jìn)行加熱，待傳感器溫度穩(wěn)定后,，開始對傳感器進(jìn)行標(biāo)定,，只有標(biāo)定成功的傳感器才能進(jìn)行測試，如果標(biāo)定不成功,，則測試失敗,，記錄測試數(shù)據(jù)和失敗原因，完成本次測試,。標(biāo)定成功后,，繼續(xù)對被測件進(jìn)行校準(zhǔn)和測試，讀取被測件的測試結(jié)果,，將測試值與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,，如果測試值在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，則判定該產(chǎn)品為合格品,，否則為不合格品,，最后對測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果進(jìn)行記錄，輸出報表,，并且將測試數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中,。
3.2 功能模塊
    系統(tǒng)軟件在功能實現(xiàn)上采用模塊化的實現(xiàn)方式，即特定模塊實現(xiàn)特定功能,，主要包括訂單管理模塊,、數(shù)據(jù)查看模塊,、調(diào)試工具模塊、參數(shù)配置模塊,、操作窗口切換模塊,、用戶管理模塊以及系統(tǒng)幫助模塊，每個模塊又包含不同功能的子模塊,。系統(tǒng)軟件功能模塊如圖3所示,。

    智能位置傳感器標(biāo)定與檢測系統(tǒng)平臺是中科泛華公司在原有其他傳感器測試系統(tǒng)基礎(chǔ)上研制的。該系統(tǒng)以柔性測試技術(shù)為設(shè)計思想,，采用LabVIEW結(jié)合TestStand作為軟件平臺,，配合高性能的模塊化硬件平臺，實現(xiàn)了對多種位置傳感器進(jìn)行標(biāo)定和檢測的功能,，是一套名副其實的平臺式測試系統(tǒng),。該系統(tǒng)在溫度控制、電氣控制和機(jī)械結(jié)構(gòu)控制方面均達(dá)到了高精度的測試要求,，滿足測試結(jié)果的精確性和準(zhǔn)確性,。系統(tǒng)通過了GR&R測試，是一套高精度的自動化測試系統(tǒng),。目前該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用于某知名傳感器生產(chǎn)廠商的生產(chǎn)線上,。
參考文獻(xiàn)
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