汽车顶棚控制模块耐久测试系统设计

潘云忠　沈炯　徐俊

摘 要：随着科技在汽车照明系统的不断应用与发展，车用灯具不仅实现汽车内外部照明功能，同时在提升整车质感，烘托车内氛围，营造个性化空间，满足客户的定制化需求等方面起着越来越重要的作用。汽车内部灯具在上述品质和舒适度等方面的提升起着关键的作用。汽车内部的照明主要是通过车内照明灯实现的，由汽车顶棚控制模块控制实现，除了控制车内照明灯，还对阅读灯和天窗进行控制。结合实际产品的测试要求，本文提出了一种通用的汽车顶棚控制模块耐久测试系统。

关键词：顶棚控制模块 耐久测试 工控机 Labview

Design of Endurance Test System for Automobile Roof Control Module

Pan Yunzhong，Shen Jiong，Xu Jun

Abstract：With the continuous application and development of technology in automotive lighting systems， automotive lamps not only realize automotive interior and exterior lighting functions， but also enhance the texture of the vehicle， enhance the interior atmosphere， create a personalized space， and meet customers' customized needs， etc. which plays an increasingly important role. Car interior lamps play a key role in improving the above-mentioned quality and comfort. The lighting inside the car is mainly realized by the interior lighting， which is controlled by the car roof control module. In addition to controlling the interior lighting， it also controls the reading lights and sunroof. Combining with the test requirements of actual products， this paper proposes a universal automotive roof control module durability test system.

Key words：ceiling control module， durability test， industrial computer， Labview

1 背景簡介

麦格纳（太仓）汽车科技有限公司，主要从事车用灯具的产品开发、设计、生产。产品包括电子控制系统输出部件（执行器）、车用电子光学器件（汽车灯具）等产品和服务。

汽车顶棚控制模块为公司生产的产品之一，广泛应用于多种类型的，不同等级的汽车产品之中。产品的可靠性是需要进行长时间试验检验的，由于涉及同类产品型号众多，因此一种通用型的汽车顶棚控制模块耐久测试系统就显得尤为迫切。本文正是在此情况下而进行的研究。

2 耐久测试系统测试工艺要求

为了满足不同类型的待测试汽车顶棚控制模块，所设计的耐久测试系统需要满足以下要求：

（1）可测试的汽车顶棚控制模块外形尺寸最大为280*200;（2）测试系统执行部分需要在环境试验箱中进行测试，温湿度方面要求为-40℃至60℃，湿度范围在20%-80%，选用的测试执行装置要满足此条件要求;（3）系统提供的用于耐久按压测试点数量为6-8个，且每个按压头在X、Y、Z三个方向上均可进行位移调整;（4）根据汽车顶棚控制模块接触点类型的不同（机械式、电容式），提供对应的按压头，并且可实现按压力检测;（5）每个触头的动作可以进行单独编程，频次、动作时间、停歇时间、按压保持时间等参数均可单独设置;（6）测试过程中产生的数据可以保存，以备后续使用。

3 结构设计

3.1 总体设计

根据汽车顶棚控制模块的结构特点以及耐久测试工艺要求，课题组设计了图1所示的耐久测试系统的结构。由待测试件装夹区（待测试的汽车顶棚控制模块样件如图2所示）和耐久测试执行区构成，根据测试工艺要求测试执行元件选用电缸，其工作温度为-40℃至80℃，执行区内测试头最大安装量为9个。

3.2 装夹区设计

由于生产的汽车顶棚控制模块种类较多，其外形结构尺寸各有区别。考虑到上述情况，为了实现测试设备的通用型，采用对不同型号的产品配以与其对应的夹具。待测试件放置于夹具上，夹具固定于安装板之上，为了将带测试件固定牢固，设计了如图3所示的方案。通过更换不同的夹具，实现了不同型号产品的耐久测试。

3.3 测试执行区设计

测试执行区是进行耐久测试的动作执行区，对于不同类型测试件，其按压测试“点”的位置是不同的。本区设计的结构要保证能进行3个轴向的位移调节，因此设计了如图4所示可调节的按压测试部分结构。此结构固定于电缸末端，通过调节摆放位置，进而对X、Y、Z三个方向位移进行调节，保证了本耐久测试系统的通用性。

4 控制系统设计

4.1 控制要求

（1）待测试件在进行耐久测试时，按压头按压的工作顺序可根据产品工作顺序进行调整或者随意设置工作顺序，可进行单点按压测试，也可以同时进行多点位按压测试;（2）测试中压力和工作电流经模拟量传感器采集至工控机;（3）产品按压过程分为达到按压位置（根据设定的力来决定）和保压时间（按压头保持时间），此过程可根据不同类型产品提供的数据来进行调节;（4）按压时间设置中，最小设置为0.1s，调整分辨率为0.1s;（5）可进行双工位同时工作的设置;（6）可在软件中查阅保存的数据资料，可根据时间进行条件筛选;（7）设置操作用户权限，需设置登录密码，用户登录后可新建使用者并授予一定的操作权限。

4.2 控制系统主要硬件选择

控制系统需要检测测试过程中的按压压力及顶棚控制模块工作电流，选取对应的模拟量传感器进行对应物理量的采集。本系统在全负荷工作时，需要共18路电流和压力模拟量传感器，且软件配置及功能要求复杂，因此选用工控机进行控制，控制部分硬件组成示意图如图5所示。

4.3 電路设计

根据测试控制系统功能的要求，工控机选用了PCI-1715模拟量输入板卡，PCI-1758UDIO数字量输入输出板卡以及PCI-1285运动控制板卡。在整个硬件电路中，压力传感器的线路部分最为复杂。压力传感器信号经DMD4059信号调节器送至模拟量板卡，图6为DMD4059接线图。

4.4 程序设计

程序流程图如图7所示，经过配置各按压图动作顺序，动作时间及测试时间等参数，测试过程中将产生的数据及时记录在Excel文件中。程序设计采用Labview软件设计，自动测试设置界面如图8所示。

电流采集程序Labview代码如下：

“”

“Y-运行电流（mA）”

5 结语

系统经调试已正式投入使用中，在使用过程中系统能够完成设计的功能。在保证耐久测试功能的前提下，系统可以远程监控与控制方面进行提升，可让系统更加智能和便捷。

参考文献：

[1]潘云忠.车用灯具密封性检测装置控制系统设计研究[J].时代汽车.2018（11）：120-121.

[2]王莎.浅析汽车内饰内氛围灯的设计和应用[J].汽车实用技术.2019（19）：129-130.

[3]王睿铮.基于单片机的顶棚遮阳帘自动控制系统设计[J].电子世界.2020（01）：174-175.