摩托车磁电机在线微机检测系统研讨35387.docx

摩托车磁电机在在线微机检测测系统的研究究与开发 舒红宇1 雷宝云2 岑伊万1（1.重庆大学学机械工程学学院，重庆 4000030；2.长安福特汽汽车有限公司司，重庆 4011122）摘要：针对目前前我国磁电机机产品在线检检测设备的落落后现状，采采用现代微机机检测与控制制技术开发了了一种新型的的摩托车磁电电机在线微机机检测系统。该该系统采用独独特的设计方方法提高了检检测对象的装装夹速度和灵灵活方便性，采采用特别的信信号处理和算算法显著提高高了摩托车磁磁电机点火提提前角的数字字化检测精度度。应用结果果表明，该检检测系统运行行稳定可靠，检检测精度高，具具有一定的实实用性和推广广价值。关键词：磁电机机；点火系统统；在线；检检测控制 中国分类号：TTH873.7 文献标识码码：AThe Stuudy annd Devvelopmment oof On-line Test Systeem forr Motoorcyclle Maggnet GGeneraator wwith MMicroccomputterShu Honngyu1, Lei Baoyuun2, CCen yiiwan1    (1.Collegge of Mechaanicall Engiineeriing, CChongqqing UUniverrsity, Chonngqingg 4000030,Chhina; 2.Changaan Forrd Auttomobiile Coorporaation Ltd, Chonggqing 4011222,Chiina)Abstracct: Thhis paaper ddeveloops a new ttype oof on-line test systeem forr motoorcyclle maggnet ggeneraator wwith mmodernn micrrocompputer measuure annd conntrol technnologyy. Thee faciility and eefficiiency of operattion hhas beeen immproveed duee to tthe sppeciall desiign off mechhanismm. We increease tthe prrecisiion off igniition anglee by uusing a speecial signaal proocessiing allgoritthms. The aappliccationn showws thaat thiis sysstem rruns sstablyy and accurratelyy. Thee techhnologgy andd methhods aadoptedd in tthe syystem are ppractiical aand woorthy of ussing aabroadd. Keywordds: maagnet generrator, igniition systeem, onn-linee testt, meaasure and ccontrool0 引言磁电机1是是摩托车中非非常重要的部部件，它不仅仅直接为发动动机点火系统统供给点火能能量，而且也也是摩_重庆市科委2004年度攻关项目资助（7786）作者简介：舒红宇(1963-)，男，重庆人，工学博士，主要从事车辆系统动力学、汽车电子控制技术等的研究。托车其它电器电电子设备直接接或间接的唯唯一电能来源源，其质量的的好坏直接影影响到摩托车车的整体性能能发挥和可靠性。长期以来，我国国摩托车行业存在重生产轻轻测试的倾向向，使得我国国的磁电机产产品在线检测测技术和设备备非常落后，因因此充分利用用现代微机检检测与控制技技术研究开发发性能更好、使使用更方便而而成本更低的的摩托车零部部件在线检测测设备具有重重要的、较普普遍的意义。本本文将通过摩摩托车磁电机机产品性能的的在线检测技技术和设备的的研究开发，探探讨其具体实实现的方法和和途径，以满满足和提高我我国摩托车行行业零部件质质量控制的要要求和水平2 44。1 磁电机在线检测测系统的硬件件组成与机械械设计一个完整的在线线测试系统首首先应该在硬硬件结构设计计上保证其测测试对象在真真实的或模拟拟的工作环境境下工作，然然后才能利用用各种测试仪器获获取检测对象象的真实信息息并进行分析析处理。本文开发的磁电电机在线检测测系统硬件主主要包括了两两大部分：机机械模拟台架架和测试仪器器硬件，其系系统结构如图图1所示。机械械模拟台架仍仍然采用目前前抽检测试台台类似的结构构，即使用变变频器控制的的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储器键盘鼠标图1 测试系统硬件总体结构机驱动并模拟在在发动机曲轴轴上磁电机的的转动，并设设计专用的电电路将磁电机机产生的各种种信号通过整整流、滤波等等进行调理后后输入到A/D数据采集卡卡，然后利用用计算机实现现磁电机信号号的分析处理理。但为适应应在线检测的的要求，本文文在磁电机快快速装夹机构构设计方法上上进行了探讨讨，具体结构构如图2所示。为满足磁电机在在线检测的要要求，其安装装和检测应该该控制在25秒之内，这这样利用一人人操作的在生生产线上对称称布置的两台台检测设备，才才能保证在产产量为6000台/天的生产节节拍，因此其其检测效率和和装夹时间的的要求较为苛苛刻，而目前前磁电机抽检检用的测试设设备采用螺钉钉固定定子于于底座和用螺螺母固定转子子在锥轴上的的方法，不能能达到要求。为为此本文设计计的结构如图图2所示的快速速装夹机构，只只需在相应的的位置放下磁磁电机定子并并转动手柄将将其固紧，然然后放下磁电电机转子并盖盖上箱盖将其其压紧即可完完成装夹动作作，熟练后只只需35秒就可完成成，同样在拆拆卸时只需打打开箱盖，松松开手柄就可将磁电机取取出。而且简简单更换其中中很少部件就就能适应不同同产品的检测测，缩短在线线检测中产品品切换时的准准备时间。另外在硬件设设计上还解决决了因转速高高而引起的高高频振动噪声声、运转平稳稳性和耐久性性、制造成本本等问题。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 检测系统的的软件设计磁电机及其组组成的点火系系统的信号检检测和快速处处理是本在线线检测系统的的另一重要方方面，本文基基于Windoows操作系统平平台，使用Visuall C+66.0开发工具和和面向对象的的方法设计和和开发了磁电电机在线检测测的软件系统统，实现了更更高的点火提提前角的数字字化检测精度度、更好的用用户界面、更更丰富的功能和可扩展性、可重用用性、可维护护性，并具有有声音提示报报警和统计分分析等功能。2.1 面向对对象技术和方方法的应用本文采用现代代面向对象5 (OObjectt-Orieented，简称OO)技术的思想想和方法，对对磁电机在线线检测的软件件系统进行了了设计和开发发。面向对象象技术的观点点基于一种直直观的思维方方式，以一种种自然的方法法描述客观世世界，把客观观世界的事物物看成一个个个不同的对象象，每一个对对象都有自己己的属性和方方法，对象之之间采用消息息等机制进行行通信。其基基本的特征有有数据抽象、封装、继承、多态及消息通信等，比之面向过程的方法在开发效率、代码的可重用性、软件的可扩展性和可维护性等方面具有明显的优点。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的主要封装类本文设计的磁电电机在线检测测系统的对象象如图3所示，图中中的对象包括括了系统的测测试、处理、控控制、结果的的表达与存储储等过程，分分别使用动态态链接库、COM组件、C+中的类和模模板等形式进进行代码的封封装。在这些些对象的具体体实现中，如如串行通信和和声音提示等等，大部分都都直接使用了了底层的Windoows API函数，与其他他使用第三方方控件和接口口实现的方式式相比，使用用更灵活、功功能更强大、运运行效率更高高。2.2 检测系系统软件架构构方法本文充分采用了了MFC的 Docuument/View软件架构思思想，利用由由CDocuument派派生的CMagOObjectt表达和封装装测试对象的的数据内容，用CView派生的CWaveMonitor表达和封装测试对象的多种外观和视觉侧面，从而实现数据的管理与表达分开，使程序结构更清晰，开发效率更高。外部操作存储器CWaveMonitor音箱显示器CWaveDeviceCSerialCommCFre500812PGCommCMagFuncCMagObject生成测试文件图4对象间的通信和连接关系在VC中Doccumentt/Vieww结构主要有有两种实现方方式：SDI（Single DDocumeent Innterfaace，单文档界界面） 和MDI（Multiiple DDocumeents IInterfface，多文档界界面），VC的Appliicatioon Fraameworrk会根据用户户选择自动产产生代码框架架，使用非常常方便。其中中SDI只支持一种种文档结构，一一个SDI程序一次只只能处理一个个文档对象；MDI接口可支持持多种文档，并并可同时处理理多个文档对对象。本文采采用了MDI结构，以便便今后测试对对象的扩展。具具体对象间的的通信和连接接关系如图4所示。检测系系统软件界面面如图5所示。2.3 磁电机机在线检测系系统的点火提提前角测试算法6为保证测试结果果的准确性、可可靠性、稳定定性以及满足足在线检测的的效率要求，本本文对点火提提前角、充电电电压、电流流等检测的算算法上进行了了改进和探讨讨，以点火提提前角的检测测算法的探讨讨为例说明如如下：检测采样到点火火原始信号波波形如图6所示，其中中x0，x2位置处的负负脉冲表示磁磁电机转动位位置信号，而而x1表示点火时时刻位置。理理论上，点火火提前角可用用下式计算得得到： 其中为固定的的修正值。但但由于最高采采样频率受到到AD卡的限制以以及转速波动动、噪声的影影响，实际中中x0，x1， x2位置很难精精确确定，因而点火火提前角的检检测存在误差差并且不同的的信号周期具具有波动，为为此，本文提提出了曲线拟拟合搜索法。如图6所示，首首先根据原始始信号的特征征构造一条拟拟合的规则的的曲线去逼近近原始信号，然然后将x0，x1和x2的搜索确定定转变成对yy0，y1和y2的确定。而而规则曲线的的构造方法如如下：根据原始信号号特征构造转转位方波和点点火脉冲三角角波，然后在在一定的范围围内横向移动动方波和三角角波的位置，同同时对方波和和三角波的宽宽度进行拉伸伸和压缩，将将每改变一步步得到的拟合合曲线与原始始信号进行卷卷积并将得到到的结果记录录下来进行比比较，其中最最小值所对应应的曲线就是是最佳拟合曲曲线。x0x1x2y0y1y2图6 测量点火提前角的信号点火脉冲信号实践证明，使使用该方法能能够显著提高高点火提前角角的检测精度度和稳定性。另另外本文对具具体的算法进进行了优化，将将算法的运行行时间控制在在一个比较理理想的范围内内，保证了算算法的效率。3 结论本文将开发的摩摩托车磁电机机在线微机检检测系统产品品（整体外观观如图7所示）的测测试结果与进进口的磁电机机检测设备上上的测试结果果进行了比较较，得到各个个检测项目中中最大的误差差在4以内，同同时运行稳定定可靠，使用用方便，测试试效率高而成成本大幅度降降低，实现并并达到了大批批量磁电机生生产的在线检检测的要求。目目前该在线检检测系统已成成功交付生产产厂家使用并并得到用户好好评，证明了了其适用性和和可靠性。开发过程中中所提出的技术术和方法可以以在类似产品品的在线检测测中推广应用用。参考文献：1 任立环环. 摩托车磁磁电机技术现现状和展望A. 小型内燃燃机, 19999,28(6)：41-42.2 李捷辉辉.采用单片机机实现摩托车车磁电机性能能的测试A，小型内燃燃机，1999,28(6):23-2273 赵德安安，李金伴.磁电机性能能智能测试台台的研制A，电气传动动，1998年第3期:35-3394 李旭辉辉,肖沙里，吴吴占民.磁电机实时时测试系统B，自动化与与仪表，2002年第4期:41-4435 Chuung, C. M.; Leee, M. C., OObjectt-orieented progrramminng sofftwaree metrricsAA, Innternaationaal Jouurnal of Miini annd Miccrocommputerrs, 19994, 116(1):7-156 李及贤贤，任立环.磁电机点火火系统主要参参数的测试及及其典型波形形A，小型内燃燃机，1994,23(5):54-558附：作者联系方方式地址：重庆大学学机械学院汽汽车工程系姓名：舒红宇邮编：4000030E-mail: cquaautoinnstsiina.coom电话：（0233）651033568传真：（0233）651033568