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基于虛擬儀器技術(shù)的手機翻蓋耐久性測試系統
摘要：本文介紹一種手機翻蓋耐久性測試系統。該系統由National Instruments公司的PXI-8186控制器、PXI-7344、UMI-7764、YASKAWA公司的SGDL-04AS伺服單元和SGML-04AF12伺服電機以及基于虛擬儀器的用戶(hù)界面組成。該測試系統使用虛擬儀器使系統規模最小化，提高系統的穩定性且易于維護和擴展，操作界面友好。關(guān)鍵詞：虛擬儀器；測試系統；伺服單元；伺服電機
Key words: Virtual Instrument; Measurement system; Servo Pack; Servo Motor
手機翻蓋耐久性測試即將待測翻蓋手機重復開(kāi)合預設的次數，然后觀(guān)察手機的各部分性能是否完好，這在翻蓋手機的生產(chǎn)過(guò)程中是相當重要的一環(huán)。以往采用氣動(dòng)方式的系統運行速度較慢（約為每2秒1次）且操作界面不夠友好。本文介紹的基于虛擬儀器技術(shù)的手機翻蓋耐久性測試系統采用NI Motion 控制模塊控制伺服電機進(jìn)行驅動(dòng)，運行速度可達到原來(lái)的4倍多且同時(shí)可對4部手機進(jìn)行測試，而采用National Instruments公司的虛擬儀器（LabVIEW）進(jìn)行開(kāi)發(fā)，使操作界面非常友好。
在測試過(guò)程中操作人員針對每批不同型號的手機在初次測試時(shí)可使用微調功能將各個(gè)參數調整至理想值，并且可將這些參數存成相應的配置文件以備以后測試同樣型號手機時(shí)使用，這樣大大減少了每次測試時(shí)的重復操作，提高了系統的自動(dòng)化程度。
1. 系統原理及概述
1.1 運動(dòng)控制原理
運動(dòng)控制的原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)即由運動(dòng)控制模塊發(fā)出控制信號，如脈沖信號和模擬電壓量等，這兩種控制信號分別對應于位置控制模式和速度控制模式，伺服電機在相應的模式下接收到控制信號便能按照預定的方式運動(dòng)。但是電機的運動(dòng)存在誤差，特別在模擬的速度控制模式下，因此需要電機發(fā)出編碼信號反饋到運動(dòng)控制模塊，使運動(dòng)控制模塊能夠根據實(shí)際的運動(dòng)情況做出相應的補償來(lái)消除累計誤差，這一點(diǎn)對于本系統這樣需要長(cháng)時(shí)間連續運行的系統來(lái)說(shuō)尤為重要。下圖為運動(dòng)控制的簡(jiǎn)單原理示意圖：
1.2 系統概述
本系統利用NI Motion 控制模塊對伺服電機運動(dòng)進(jìn)行速度控制，按照用戶(hù)設置的參數驅動(dòng)相應的撥片、撥桿控制手機翻蓋的開(kāi)合。整個(gè)系統框圖如圖2所示：
整個(gè)系統由兩部分組成：運動(dòng)控制部分和測試平臺部分。運動(dòng)控制部分由NI PXI控制器和運動(dòng)控制模塊NI PXI-7344發(fā)出運動(dòng)控制電壓信號V-REF，通過(guò)NI UMI 7764接至伺服電機驅動(dòng)器。測試平臺部分包括兩套獨立的平臺，每套平臺有一組電機控制4臺待測手機翻蓋的開(kāi)合（見(jiàn)圖3）。全部4臺電機的控制信號分別由NI PXI-7344的4軸提供。每臺電機上均有編碼信號反饋至運動(dòng)控制模塊以形成閉環(huán)控制回路，另有Forward Limit和Reverse Limit信號反饋至運動(dòng)控制模塊用以確定系統的初始位置以及防止電機運動(dòng)超出極限位置。
2. 硬件連接
硬件配線(xiàn)包括伺服單元與伺服電機的連接、運動(dòng)控制模塊與伺服單元的連接。其中伺服單元與伺服電機的連接有專(zhuān)用的電纜和相應的端子定義，與伺服單元和伺服電機的的類(lèi)型有關(guān)。下圖是運動(dòng)控制模塊與伺服單元的連接以及限位信號的連接圖：
3. 軟件結構和功能
整個(gè)軟件是在National Instruments公司的面向對象的圖形化編程語(yǔ)言L(fǎng)abVIEW 7.1下開(kāi)發(fā)完成的，從上到下分為三層：高層通訊層，中層運動(dòng)控制層，以及底層的驅動(dòng)程序和開(kāi)發(fā)環(huán)境支持。
底層開(kāi)發(fā)環(huán)境和驅動(dòng)程序接口是由軟硬件廠(chǎng)商提供的，包括LabVIEW 7.1圖形化編程環(huán)境和運動(dòng)控制板卡的驅動(dòng)程序。中層的運動(dòng)控制層是在LabVIEW環(huán)境下編程實(shí)現電機的運動(dòng)控制，包括電機運動(dòng)位置、速度以及對于本系統整體的運動(dòng)流程。高層的通訊層是用于將用戶(hù)設置的各項參數傳遞到運動(dòng)控制層，同時(shí)將用戶(hù)所需信息如當前運動(dòng)速度、剩余時(shí)間等反饋到用戶(hù)界面。
4. 基于虛擬儀器的操作界面
本系統使用LabVIEW 7.1設計了友好的操作界面，如圖5所示：
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