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1、0通用型汽车点火锁总成综合性能试验技术通用型汽车点火锁总成综合性能试验技术的研究及应用可行性报告的研究及应用可行性报告一、立一、立项项的背景和意的背景和意义义温州素有“中国汽摩配之都”之称，汽车零部件制造业是温州区域经济的最大支柱产业之一，为温州市的经济、社会发展做出了巨大的贡献。点火锁总成是重要的汽车电器配件之一。汽车点火锁总成是指安装在汽车转向轴上，用钥匙旋转锁芯，以操纵锁紧块，来锁紧或松开转向轴并且控制点火开关的装置，即 QC/T 628-1999 中的汽车用带点火开关的转向锁。目前温州生产的点火锁总成主要是手动操纵方式，点火开关中钥匙转换档的数量分三档式、四档式和五档式（如图 1） 。
2、据不完全统计,温州生产的手动操纵式点火锁总成每天达 30 万只，而相关企业对产品的检测方法仍然采用传统的人工检测方法，效率低、精度和可靠性差，检测结果具有一定的主观性，严重影响点火锁总成产品质量和生产效率，因此需要一种快速高效的检测设备来保证产品的质量。本课题就是针对汽车点火锁总成生产过程中检测环节的检测速度和精度的矛盾，采用以嵌入式微处理器为控制核心，研制一种智能化通用型汽车点火锁总成综合性能试验台，解决汽车点火锁总成快速准确检测的问题。因此，研制通用型汽车点火锁总成综合性能试验台是非常有意义的，也是非常必要的。二、国内外研究二、国内外研究现现状和状和发发展展趋势趋势温州的汽车点火锁总成产品
3、产量占据全国的 60%以上，生产厂家众多，达1000 多家，产品以中低档劳动密集型产品为主，产品测试设备比较原始，存在的主要问题是：（1）目前汽车点火锁总成生产厂家对产品的测试检验过程是采用全部校验调试，抽样标准测试检验。但目前的检测方法是人工判别因素较多，检测设备原始，主要根据白炽灯的亮灭来判别点火锁通断的好坏。通过合格检测的产品一致性差，使抽样测试可靠性降低。（2）产品的技术档案不完善，通常人工检测后产品的信息没有及时进入企业的 EPR（企业资源计划系统）系统，不利于历史数据存储和不合格产品的原因分类，影响提高生产管理水平和改进生产工艺。（3）现有测试设备的智能化集成化程度不高，多数为专一
4、功能设备，只能测量产品指标性能中的某一项，影响产品综合性能参数的准确性。1（4）现有集成化程度稍高的设备中对产品触点温度指标（QC/T 628-1999 中 4.7.7 规定）中的触点温升指标没有检测功能。据查阅 2008 中国期刊全文数据库，江南大学孙宏丽、谢长江论文“6400点火锁性能综合测试仪” ，江苏理工大学胡建平、鲍可进论文“摩托车点火开关锁疲劳耐久性测试台” ，西北工业大学韩璐、段哲民论文“基于 51 内核的摩托车转向锁循环试验仪的设计” ，除此以外没有发现更多的相关文献报道。孙宏丽的“6400 点火锁性能综合测试仪”主要针对某一种点火锁产品的型号（5 档式） ，并且无触点温升的测
5、量功能。胡建平的“摩托车点火开关锁疲劳耐久性测试台”主要针对摩托车点火锁，并且仅仅对产品疲劳耐久性进行测试。西北工业大学韩璐、段哲民论文“基于 51 内核的摩托车转向锁循环试验仪的设计” ，主要针对摩托车点火锁的触点电气导通性进行测试。因此，本课题提出的“通用型汽车点火锁总成综合性能试验台”的方案具有先进性和实用性。该设备的应用可以提高生产效率和产品质量，实现生产过程的信息化，是大势所趋。三、研究开三、研究开发发内容和技内容和技术术关关键键（一）研究的内容是：（一）研究的内容是：测试结果符合我国汽车行业标准 QC/T 628-1999汽车用带点火开关的转向锁中的规定，以微机为上位机，嵌入式微处
6、理器为核心，设计并试制一套“通用型汽车点火锁总成综合性能试验台” 。该设备具有产品寿命试验，扭矩测试，绝缘电阻测试，触点电流、压降测试，触点温升测试，产品技术参数自动保存，友好人机界面等功能。（二）本项目的关键技术有：（二）本项目的关键技术有：（1）触点压降检测。对触点压降的检测可以判别点火锁接触电阻的大小，是判别产品是否合格的关键指标。根据国家技术标准，要对点火锁通以 10A 电流，正常情况下接触电阻小于 5m，输出电压信号小于 50mV,这种小信号的精密测试是技术难题，同时由于触点温升所带来的测量误差，所以实时修正大电流对测量的影响，补偿系统的精度也是一个关键技术。（2）大电流发生器。根据
7、点火锁不同档位所需测试电流也不同，如 I 档10A，II 档 15A 等。大电流发生器能够根据试验的要求自动提供不同电流。目前，已有的大电流发生器体积大、质量较重，关键性指标不符合系统设计要求，专用型较差，所以采用数控开关电源技术来解决大电流发生器问题。2（3）扭矩感测与档位准确定位。根据国家汽车行业标准 QC/T 628-1999 规定，点火锁从一个档位转换到另外一个档位时，必须要测量转动力矩，同时能够分辨是否转换到规定的档位，不能有跳档现象。因此，要求设备提供能够精确测量力矩和档位位置的相关电路。（4）通用性技术。能够测量不同厂家的大多数型号产品，即能够测量三档式、四档式和五档式产品。（5
8、）自动接触夹具控制与驱动技术。实现拔插与旋转的双轴步进电机控制及气动锁紧装置的阀控制。（6）数据接口与数据库技术。上位机记录被检产品的技术参数，存入数据库，建立产品的技术档案，实现技术档案的可查询和打印输出。四、四、预预期目期目标标（主要技（主要技术经济术经济指指标标、知、知识产权识产权申申请请情况、情况、应应用前景）用前景）完成通用型汽车点火锁总成综合性能试验台的研制并用于生产，提高对汽车点火锁总成检测的效率和准确性。（一）主要技术指标（一）主要技术指标通用型汽车点火锁总成综合性能试验台具有参数设置功能，可设定档位模式、档位间角度、触发电流等参数。性能检测结果可在液晶显示器上观察。(1)工作
9、电源电压：220V；工作电压调节范围：198V-242V自动调节，误差2%； (2)嵌入式微处理器控制系统控制驱动装置插入钥匙；(3)能够实现最多5个档位的汽车点火锁总成产品的检测。表一 4 档位汽车点火锁总成产品端子与档位对应表（连线表示档位之间的连通）端子档位12345LOCKACCONSTART电流10A15A10AGND10A(4)以 4 档位汽车点火锁总成产品为例来说明，4 档位汽车点火锁总成产品输出有：端子 1（黑白） 、端子 2（兰红） 、端子 3（兰） 、端子 4（黑） 、端子35（黑黄） 。(5)3档、4档、5档位机械结构图，如图1；(6)显示接触电压、电流值，电流检测精度为
10、：0.01A；电压检测精度为：0.001V；(7) 能够进行档位通断逻辑顺序测试。（二）知识产权申请情况（二）知识产权申请情况研发具有自主知识产权产品，发表相关学术论文2篇以上，申请专利1项。（三）应用或产业化前景（三）应用或产业化前景1、企业选用该设备后，产品可以实现在线检测，自动报警指示，自动记录技术参数，建立完整的产品 ID 和对应的技术参数。同时，质检部门可以根据检测记录进行分析，得出不合格存在的主要原因，突出重点予以分析解决。该设备将会降低校验人员工作强度，减少人员数量，减少了人员疏忽带来的差错。将给企业带来巨大的经济效益。2、该设备试制成功后，先在温州某汽车电器有限公司试用一段时间
11、，待产品成熟后推向市场，以温州地区三百家汽车点火锁总成生产厂家计，若平均每家厂家需要 10 台该设备，预计总需求量将达到 3000 台左右，若以每台 5 万元计，市场饱有产值 1.5 亿元，利税 1500 余万元。五、研究方案、技五、研究方案、技术术路路线线、 、组织组织方式与方式与课题课题分解分解（一）研究方案与技术路线1、系统组成与控制结构4通用型汽车点火锁总成综合性能试验台所有的检验参数（触点电流，触点电压，档位模式、档位间角度等）可在键盘上设定，并在LCD上显示。检测结果通过网络传送到上位机PC机上，进行分析与管理，也可在LCD上观察和查询点火锁总成的各参数状态和结果。2、系统软件设计
12、微控制器光电隔离器件钥匙拔插驱动装置异步电机旋转驱动装置钥匙主轴旋转装置角度编码器扭矩传感器大电流电压源点火锁产品电压电流检测通信接口键盘显示图 2 主控电路原理框图NN初始化系统待机显示键盘扫描有键按下？分析键值功能键服务子程序功能键？服务完成？NYNYNY现场保护锁芯旋转角度分析循环次数加 1角度正确？触点通断检测返回触点正常？NYYNY调整角度显示故障一个循环完 成？等于预设次 数？Y图 3 系统主程序图 4 中断服务子程序5图 5 子程序主要是根据电压数据缓冲区的值来判断当前的 4 个开关的通断状态，给予不同的开关态值 k_buf，如果这个开关态值没有发生改变，状态值State 不会发
13、生变化，如果标志值发生了改变,State 的状态值自加一，跳到下一个状态。由于系统的误差在这里定义了一个常数 Constant 作为判断开关态通断的比较值。状态 State+k_buf=0 i=0更新显示电 压、开关态值ad_val常数i+ ; i=4；判断开关态的 值是否改变结 束YNNYYN图 5 更新判断子程序流程图各个状态核对不合格K0=0;K1=0 K2=0;K3=0K0=0;K1=0 K2=1;K3=0K0=1;K1=1 K2=1;K3=0K0=1;K1=0 K2=1;K3=0K0=1;K1=0 K2=0;K3=0K0=1;K1=0 K2=0;K3=1图 6 状态转换图6图 6 为
14、状态转化图，该子程序主要是对目前点火锁的 4 个档位六种状态是否正确的核对，并在显示器上显示有那些触点闭合，通断逻辑是否正确的一个子程序。对于点火锁的引线端子 1、2、3、5，在这里命名为 K0、K1、K2、K3，根据点火锁的功能表，把四个档位分成了 6 个状态如下：S0: 四个触点开关 K0=0、K1=0、K2=0、K3=0；S1: 四个触点开关 K0=0、K1=0、K2=1、K3=0；S2: 四个触点开关 K0=1、K1=1、K2=1、K3=0；S3: 四个触点开关 K0=1、K1=0、K2=1、K3=0；S4: 四个触点开关 K0=1、K1=0、K2=0、K3=0；S5: 四个触点开关
15、K0=1、K1=0、K2=0、K3=1；该子程序需要判断各个状态是否正确及显示那些状态闭合，判断状态是否正确的过程比较复杂，在这里很容易的想到了可编程逻辑器件里有限状态机的设计思想，采用 switch()语句来完成，通过更新的状态情况来核对这个状态那些触点开关闭合符合不符合这状态的要求，显示这个状态逻辑是否正确。3、上位机管理功能上位机由PC机担任，其软件包括控制设置和数据库管理，包括以下几块模块：通信模块、检测结果显示模块、数据统计模块、系统自检模块、账号管理模块等。（二）组织方式与课题分解课题分解为扭矩感测技术与档位准确定位技术、触点压降与触点温升检测技术、大电流电源技术、自动接触夹具控制
16、与驱动技术、接口与数据库技术五个子课题。研发小组设置负责人 1 名，小组成员 4 名。六、六、计计划划进进度安排度安排起始年月进度目标要求2009.7 至 2009.9在项目要求分析和生产过程调研的基础上，根据生产技术指标，进行系统方案设计，相关设备和器件的选型，确定设计方案。2009.10 至 2010.10根据设计方案对控制电路、接口电路以及检测和驱动电路进行试制、调试和改进；对控制主程序、接口子程序以及数据库程序进行编写、调试和修改。72010.11 至 2011.3 将试制成功的样机试用于实际生产测试校验，总结改进。2011.4 至 2011.6完成课题，组织专家鉴定、验收、申报专利。七、七、现现有工作基有工作基础础和条件和条件1、依托现有科技平台本重点实验室于 2005 年成立，2006 年 7 月市政府发文同意成立“市级行业技术研究中心” ，市科学技术局也给予了很大的支持。该中心主要依托我校的人才资源优势和仪器设备优势，是一个以工业科技创新为研究对象的科研平台，研究内容包括科技创新和社会服务两个方面。2、项目的前期工作基础
