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基于虚拟仪器的分布式测试系统的设计与说实现
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基于LabVIEW 的汽车遥控钥匙自动检测系统设计
基于LabVIEW 的汽车遥控钥匙自动检测系统设计
&&&&&& 0 引言
　　汽车已成为人们生活和工作中不可或缺的重要工具，因此汽车门控系统的安全性和方便性至关重要，目前市场上主要采用的是遥控门控系统RKE(Remote Keyless Entry)。遥控钥匙在出厂前，必须进行一系列质量检测，如功能检测，防水、防尘、电磁干扰检测及寿命检测等，其中遥控钥匙的功能检测是最重要、最基本的一环。
&&&&&& 0 引言
　　汽车已成为人们生活和工作中不可或缺的重要工具，因此汽车门控系统的安全性和方便性至关重要，目前市场上主要采用的是遥控门控系统RKE(Remote Keyless Entry)。遥控钥匙在出厂前，必须进行一系列质量检测，如功能检测，防水、防尘、电磁干扰检测及寿命检测等，其中遥控钥匙的功能检测是最重要、最基本的一环。国内主要的遥控钥匙生产企业，普遍采用传统仪器仪表的人工检测方式，该方式存在可靠性差、检出率低等问题，检测过程全部手动操作，产品的检测结果主要取决于操作工人的素质;检测精度低，没有准确的检测数据，无法满足现代化批量生产的要求。因此急需设计一种新的检测系统来满足生产需要。根据遥控钥匙质量检测的要求，针对产品的多品种、多参数、大批量检测的特点，以及对产品高可靠、高性能、高效率的要求，构建了一种汽车遥控钥匙专用自动化检测平台。
　　1 遥控钥匙工作原理
　　遥控门控系统RKE分为钥匙和车载基站2个部分，钥匙部分主要由RF(Radio Frequency)转发器、按键、MCU(Micro Con&troller Unit)和天线组成。钥匙中的RF转发器，向安装在车内的接收器发出一串短脉冲数字信号，数据流通常以2～20 kHz的速率发送，调制方式为幅度键控(ASK)，载波频率为433.92MHz(欧洲标准)，信号中包含相应的命令信息，信号经过解码后，通过接收器控制传动机构打开或关闭车门或行李箱 ，其工作原理图如图1所示。遥控钥匙需要检测的技术指标主要有：RF转发器ID码、无线信号发射中心频率与发射功率、报文帧总长度、报文帧bit宽度和报文波特率测量、按键功能检测等。
　　2 遥控钥匙自动检测系统
　　检测系统的设计指导思想是数字化、自动化及高可靠性。汽车遥控钥匙自动检测系统由自动检测机构、下位机(PLC)、上位机(工控机)和检测仪器组成，上位机与下位机通过I/O卡实现数据交换。
　　2.1 自动检测机构
　　自动检测机构包括钥匙托盘及顶升气缸、三轴机械手、屏蔽箱、抽屉气缸和锁紧气缸、按键检测气缸、皮带输送马达等，由PLC控制机械手和气缸等实现自动取料(遥控钥匙)、自动送料、自动加压和自动分拣等功能，自动检测机构动作过程如图2所示。
　　顶升气缸顶起钥匙托盘，三轴机械手利用真空吸盘抓取托盘中的钥匙，屏蔽箱抽屉打开，检测的钥匙放入抽屉的模具中，抽屉锁紧，按键检测气缸对钥匙的按键加压，使钥匙发出无线信号，检测仪器接收无线信号，由上位机读取仪器检测数据并根据数据判断钥匙质量。检测完毕后发出命令检测下一个按键，由步进电机驱动按键检测气缸移到下一个检测位置。如某型号汽车遥控钥匙有3个按键，分别是：&Lock&键、&Trunk&键和&Unlock&键，则需要分别对3个按键加压检测。
　　2.2 自动检测系统硬件平台
　　自动检测系统硬件平台由工控机和检测仪器组成，检测仪器包括频谱仪、示波器、信号发生器、RF接收器(自制)和恩智浦的Ted Kit2，其型号和检测项目如表1所示。
　　检测硬件平台结构如图3所示，检测系统每次开机自检时，信号发生器通过无线天线对频谱仪进行频率校准，设置标准频率为433。92 MHz.频谱仪也通过无线天线接收钥匙发出的无线信号，频谱仪对信号的记录通过Maxinum Hold与ClearWrite方式切换实现，命令由上位机根据检测进程发出。RF接收器将接收到的无线信号送人示波器，示波器工作在Normal模式下，当接收信号的脉冲宽度小于500 ms时触发并开始记录信号，为保证信号的准确性，信号记录长度为1M点，示波器自动计算信号的频率(报文波特率)、正脉冲宽度(报文帧Bit宽度)和突发脉冲宽度(报文帧总长度)，通过USB总线送入工控机。Ted Kit2通过无线天线读取钥匙的ID码。
　　2.3 自动检测系统软件平台
　　检测系统软件采用LabVIEW 2009平台，检测系统软件的主要任务是完成与下位机通信、设备自检、数据采集、产品质量判断、检测数据的保存和查询等任务。
　　为保证检测系统的实时性和可靠性，在程序设计模式上，采用了状态机(State Machine)结构 j。处理事件之间的逻辑关系是程序设计中必然遇到的问题，此类问题处理的是否得当决定了程序运行的效率和可靠性。在工业过程控制、复杂数据采集、自动试验等系统开发中，被监测对象的状态、操作者的干预等事件都是不能预先确定的随机状态，处理好多种随机状态之间的逻辑关系是系统开发成败的关键。状态机是分析事件之间逻辑关系并将其转换为程序的一种有力工具。测试系统主界面由3个模块组成：第1个模块是设备自检和产品类型选择模块;第2个模块是程序主模块，主要完成与下位机通信、数据实时采集模块和产品质量判断，程序主要由一个主循环和一个Case结构组成，利用移位寄存器来实现状态的跳转。检测系统流程图如图4所示。主模块前面板如图5所示;LabVIEW 程序与检测仪器的通信采用SCPI(Standard Commands for Progra tamable Instruments)格式，实现对仪器的状态设置和数据交换。第3个模块是数据保存和查询模块。
　　LabVIEW 可以很方便地与数据库实现连接。它提供了丰富的外部程序接口，例如ActiveX，因此可以通过ADO(AciveXData Object)与数据库连接。因为Windows系统中已经包含了ADO组件，所以通过ADO与ODBC连接就可以访问任何支持ODBC的数据库，如Server SQL。借助免费的第三方软件工具包LabSQL，用户可以轻松地从LabVIEW 中调取子VI来访问数据库，也可以方便地利用Microsoft ADO与SQL语句对数据库实现操作，从而避免了从最底层直接使用ADO的繁琐操作。使用LabSQL建立LabVIEW 与Server SQL2005数据库的连接，并通过相关SQL语句实现对检测数据的保存，软件平台还实现了对历史数据的查询功能，可分别用产品类型、合格与不合格、ID码和生产日期进行查询，并将结果以Excel表格形式输出，将不合格产品的检测结果以不同颜色标记，便于数据的分析。
　　3 系统测试
　　目前，该检测系统经过2个钥匙品种，上千把钥匙测试后，已经成功应用于某钥匙企业，实践证明该检测系统人机接口友好，具有测量精度高，工作稳定可靠，自动化程度高，可操作性强等特点，大大缩短了钥匙检测周期，提高了工作效率，满足了遥控钥匙产品检测现代化生产的需要。
　　4 结束语
　　根据遥控钥匙质量检测的要求，针对产品的多品种、多参数、大批量检测的特点，以及对产品高可靠、高性能、高效率的要求，构建了一种汽车遥控钥匙专用自动化检测平台。以计算机技术、仪器仪表技术、自动化技术和检测技术为基础，采用上位机与下位机配合的模式、多总线(GPIB、USB和RS一232总线)通信协议，状态机程序设计方法，根据遥控钥匙的检测方法和规范，研制出的具有高度开放性、自动化和实用性的检测系统。
　　参考文献：
　　[1] 倪龙，和军平，林廖军.交互式无线汽车智能钥匙系统设计.计算机测量与控制，2010，l8(5)：.
　　[2] HU Yue&li，Zhang Yah，SUN Bin.Design of RKE system based onKEELOQ eneryption technology.2009 International Conference on ArtificiMIntelligence and Computational Intelligence，AICI 2009，vl：324& 327.
　　[3] Agilent Technologies.User&s Progra mmer&s Reference Volume 1：Core Spectrum Analyzer Functions，2010.
　　[4] Tekronix，TDS3000，TDS30OOB，and TDS3000C Series Digital Phos&pbor Oscilloscopes Programmer Manual，2009.
　　[5] 王磊.精通LabVlEW 8.X.北京：电子工业出版社，2008.
　　[6] 陈锡辉.LabVIEW 8.20.程序设计从入门到精通.北京：清华大学出版社，2007.
　　作者简介：李厦(1969一)，讲师，工学博士，研究方向为数控信号分析与检测、机电一体化和故障诊断研究。
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