雷鳴

摘 要：根據(jù)某型導彈舵機控制器組件及其分部件測試要求，設(shè)計了基于虛擬儀器技術(shù)的自動化測試系統(tǒng)。硬件部分由工控機、電源、測量儀器和調(diào)理電路組成，工控機用來完成數(shù)據(jù)的采集和分析，并通過GPIB接口實現(xiàn)測量儀器的控制；電源為被測產(chǎn)品提供工作所需環(huán)境；測量儀器用于采集被測產(chǎn)品的參數(shù)；調(diào)理電路則為被測產(chǎn)品提供工作所需信號。測試軟件采用LabVIEW軟件開發(fā)平臺實現(xiàn)，具有成熟的開發(fā)流程和高可靠性。

關(guān)鍵詞：舵機控制器；自動化測試系統(tǒng)；高可靠性；虛擬儀器

1 引言

虛擬儀器技術(shù)是儀器技術(shù)與計算機技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物。它將傳統(tǒng)測試系統(tǒng)中由硬件實現(xiàn)的數(shù)據(jù)分析處理與現(xiàn)實功能，改由計算機來實現(xiàn)，通過配置以獲取調(diào)理信號為主要目的的I/O接口設(shè)備，以及實現(xiàn)不同測量功能的軟件對采集獲得的信號數(shù)據(jù)進行分析處理、實時顯示、記錄成文檔。[1]

控制器是某型導彈舵機的重要組成部分。通過測試，可以暴露出舵機控制器及其分部件的缺陷，及早發(fā)現(xiàn)排除問題，已完成性能驗證、故障定位、調(diào)試生產(chǎn)、質(zhì)量控制和交付驗收等。[2]本文針對舵機控制器的靜態(tài)和性能特性測試指標，基于Labview虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計出具有擴展性和高可靠性的自動化測試系統(tǒng)，解決了系統(tǒng)開發(fā)時間長，測試效率低，測試數(shù)據(jù)不易管理等問題。

2 測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

舵機控制器常溫測試設(shè)備主要由供電單元、信號調(diào)理單元與采集單元、信號發(fā)生與通訊單元、靜態(tài)參數(shù)測試單元、舵機電池電壓判斷電路測試單元、解鎖電路及解鎖判斷電路測試單元、測控計算機系統(tǒng)以及分時測控單元等部分組成。系統(tǒng)框圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.1 測控計算機系統(tǒng)

該單元包括PXI控制器、多功能采集卡、通訊接口卡和PXI機箱。測控單元具有連接光纖網(wǎng)絡(luò)的軟硬件接口，具備接收MES系統(tǒng)下達的測試指令，能夠上傳設(shè)備狀態(tài)、測試數(shù)據(jù)；帶有顯示設(shè)備狀態(tài)的ANDON系統(tǒng)，具備與溫箱協(xié)同工作的能力；能夠?qū)y試設(shè)備是通用儀器及各組成部分進行控制和管理，采集測試數(shù)據(jù)，具備數(shù)據(jù)分析、報表生成、數(shù)據(jù)記錄存儲上傳等功能。

2.2 信號發(fā)生與通訊單元

該單元包括主機、通訊接口單元，實現(xiàn)RS422通訊功能，輸出控制控制器測試所需要的控制信號、上電自檢、電池激活和舵機解鎖等指令。

2.3 信號調(diào)理與數(shù)據(jù)采集單元

該單元采用高速多功能數(shù)據(jù)采集單元和信號調(diào)理電路完成對需要監(jiān)測、記錄的電壓信息量進行測試，并完成對4路PWM信號和4路方向信號的測試。根據(jù)位置反饋信號的特點，在數(shù)據(jù)采集處理模塊中需要對采集到的位置反饋信號進行濾波和調(diào)理。由于LabVIEW提供了多種軟件模塊用于實現(xiàn)信號的濾波和調(diào)理，所以系統(tǒng)中信號的濾波和調(diào)理均采用軟件的方式實現(xiàn)。[3]

2.4 舵機電池電壓判斷電路測試單元

該單元完成對電池電壓檢測電路的性能測試，以及電池電壓翻轉(zhuǎn)門限的自動測試。根據(jù)硬件測試時電路翻轉(zhuǎn)時+90V電源的輸出電壓，分兩次測試。第一次先控制+90V電源輸出一個稍小于翻轉(zhuǎn)電壓的電壓值，然后通過RS-422通訊每隔12ms發(fā)送一次電池電壓自檢指令，共發(fā)送3次，并采集“電池電壓正常信號”，判斷電路翻轉(zhuǎn)狀態(tài)。第二次控制+90V電源輸出一個大于翻轉(zhuǎn)電壓的電壓值，按同樣的方法進行測試，并判斷電路是否正常翻轉(zhuǎn)。

2.5 解鎖電路及解鎖判斷電路測試單

該單元模擬舵機解鎖，完成解鎖電路測試。由RS422總線發(fā)出解鎖控制信號，控制器產(chǎn)生點火信號經(jīng)過配置的一個0.5Ω的電阻模擬負載，由模擬采集通道進行采集，送入測控計算機進行判斷。解鎖完成后，設(shè)備輸出解鎖狀態(tài)信號，通過RS-422采集解鎖正常信號，完成解鎖自檢信號的判斷。

2.6 供電單元

供電單元由+90V功率電源、+28.5V信號電源、LEM電壓傳感器、LEM電流傳感器、多功能板卡以及GPIB通訊部分組成。+90V功率電源由2臺大功率電源串聯(lián)組成，由測控計算機通過GPIB通訊總線進行參數(shù)設(shè)置和輸出控制。

2.7 靜態(tài)參數(shù)測試單元

靜態(tài)參數(shù)測試單元采用LabVIEW編程，利用PXI控制器通過RS232串口對Keithley2700數(shù)字萬用表和開關(guān)陣列模塊7702進行操作，根據(jù)雙方的通信協(xié)議，編制相應(yīng)軟件，完成自動測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信。

3 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

在軟件方面，通用計算機軟件和儀器軟件的有機結(jié)合構(gòu)成了控制器自動化測試系統(tǒng)的基本軟件框架。[4]

3.1 軟件界面設(shè)計

軟件界面設(shè)計分為五個部分，測試菜單欄、測試項目選擇欄、測試狀態(tài)欄、測試曲線窗口、測試結(jié)果顯示面板、顯示控制面板。軟件在顯示曲線時，以示波器的曲線顯示為設(shè)計藍本，并提供局部放大功能。

3.2 測試報表自動生成

為了提高測試效率，便于后續(xù)測試數(shù)據(jù)管理，系統(tǒng)在過程中由軟件自動生成測試報表，測試報表的模板格式與工藝文件測試記錄卡保持一致性，滿足用戶要求。

4 結(jié)論

基于虛擬儀器的舵機控制器自動化測試系統(tǒng)能夠很好的完成某型舵機控制器及其分部件的自動化測試。該系統(tǒng)基于虛擬儀器，以Labview軟件作為開發(fā)平臺，通過GPIB總線完成了計算機與數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信，完成了數(shù)據(jù)的采集、顯示、存儲、處理等，并經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并具有較高的自動化程度，具有實際應(yīng)用價值。用該自動化測試系統(tǒng)對控制器綜合參數(shù)進行了測試試驗，測試結(jié)果驗證了系統(tǒng)的有效性。

參考文獻

[1]田文革，虛擬儀器技術(shù)及其在空空導彈測試設(shè)備中的應(yīng)用[M].航空兵器，2002年第5期.

[2]王斐，梁曉庚，王民鋼.基于虛擬儀器的舵機綜合測試系統(tǒng)設(shè)計[M].計算機測量與控制，2015.23（6）.

[3]王樂勇，毛武軍，趙文普.基于虛擬儀器和Fluke 45的自動化測試系統(tǒng)設(shè)計[M].中國空空導彈研究院.

[4]劉本德，許化龍.王建宏，虛擬儀器技術(shù)及其在導彈測試領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].第二炮兵工程學院，湖北航天科技，2002第1期.