摘要：本文介紹一種手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)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(jī)以及基于虛擬儀器的用戶界面組成。該測(cè)試系統(tǒng)使用虛擬儀器使系統(tǒng)規(guī)模最小化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性且易于維護(hù)和擴(kuò)展，操作界面友好。 關(guān)鍵詞：虛擬儀器；測(cè)試系統(tǒng)；伺服單元；伺服電機(jī) Abstract: A cell phone hinge test system is provided. This system is composed of NI PXI-8186 Controller, NI PXI-7344 Motion Controller, UMI-7764, YASKAWA SGDL-04AS Servo Pack,YASKAWA SGML-04AF12 Servo Motor and user interface based on virtual instrument technology （Labview）. Virtual instrument technology minimizes the system and enhances stability.The system also has a friendly user interface and is easy to be upgraded. Key words: Virtual Instrument; Measurement system; Servo Pack; Servo Motor 手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試即將待測(cè)翻蓋手機(jī)重復(fù)開(kāi)合預(yù)設(shè)的次數(shù)，然后觀察手機(jī)的各部分性能是否完好，這在翻蓋手機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中是相當(dāng)重要的一環(huán)。以往采用氣動(dòng)方式的系統(tǒng)運(yùn)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(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)采用NI Motion 控制模塊控制伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行速度可達(dá)到原來(lái)的4 倍多且同時(shí)可對(duì)4 部手機(jī)進(jìn)行測(cè)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(cè)試過(guò)程中操作人員針對(duì)每批不同型號(hào)的手機(jī)在初次測(cè)試時(shí)可使用微調(diào)功能將各個(gè)參數(shù)調(diào)整至理想值，并且可將這些參數(shù)存成相應(yīng)的配置文件以備以后測(cè)試同樣型號(hào)手機(jī)時(shí)使用，這樣大大減少了每次測(cè)試時(shí)的重復(fù)操作，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。 1. 系統(tǒng)原理及概述 1.1 運(yùn)動(dòng)控制原理 運(yùn)動(dòng)控制的原理簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)即由運(yùn)動(dòng)控制模塊發(fā)出控制信號(hào)，如脈沖信號(hào)和模擬電壓量等，這兩種控制信號(hào)分別對(duì)應(yīng)于位置控制模式和速度控制模式，伺服電機(jī)在相應(yīng)的模式下接收到控制信號(hào)便能按照預(yù)定的方式運(yùn)動(dòng)。但是電機(jī)的運(yùn)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(jī)發(fā)出編碼信號(hào)反饋到運(yùn)動(dòng)控制模塊，使運(yùn)動(dòng)控制模塊能夠根據(jù)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)情況做出相應(yīng)的補(bǔ)償來(lái)消除累計(jì)誤差，這一點(diǎn)對(duì)于本系統(tǒng)這樣需要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的系 統(tǒng)來(lái)說(shuō)尤為重要。下圖為運(yùn)動(dòng)控制的簡(jiǎn)單原理示意圖： [align=center][IMG=運(yùn)動(dòng)控制原理示意圖]/uploadpic/THESIS/2007/8/20070803154608356850Q.jpg[/IMG] 圖1 運(yùn)動(dòng)控制原理示意圖[/align] 1.2 系統(tǒng)概述 本系統(tǒng)利用NI Motion 控制模塊對(duì)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行速度控制，按照用戶設(shè)置的參數(shù)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的撥片、撥桿控制手機(jī)翻蓋的開(kāi)合。整個(gè)系統(tǒng)框圖如圖2所示： [align=center][IMG=手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)框圖]/uploadpic/THESIS/2007/8/20070803154735992531F.jpg[/IMG] 圖2 手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)框圖[/align] 整個(gè)系統(tǒng)由兩部分組成：運(yùn)動(dòng)控制部分和測(cè)試平臺(tái)部分。運(yùn)動(dòng)控制部分由NI PXI控制器和運(yùn)動(dòng)控制模塊NI PXI-7344 發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制電壓信號(hào)V-REF，通過(guò)NI UMI 7764 接至伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。測(cè)試平臺(tái)部分包括兩套獨(dú)立的平臺(tái)，每套平臺(tái)有一組電機(jī)控制4 臺(tái)待測(cè)手機(jī)翻蓋的開(kāi)合（見(jiàn)圖3）。全部4 臺(tái)電機(jī)的控制信號(hào)分別由NI PXI-7344 的4 軸提供。每臺(tái)電機(jī)上均有編碼信號(hào)反饋至運(yùn)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(hào)反饋至運(yùn)動(dòng)控制模塊用以確定系統(tǒng)的初始位置以及防止電機(jī)運(yùn)動(dòng)超出極限位置。 [align=center][IMG=測(cè)試平臺(tái)示意圖]/uploadpic/THESIS/2007/8/2007080315513391531H.jpg[/IMG] 圖3 測(cè)試平臺(tái)示意圖[/align] 2. 硬件連接 硬件配線包括伺服單元與伺服電機(jī)的連接、運(yùn)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(jī)的連接有專用的電纜和相應(yīng)的端子定義，與伺服單元和伺服電機(jī)的的類型有關(guān)。下圖是運(yùn)動(dòng)控制模塊與伺服單元的連接以及限位信號(hào)的連接圖： [align=center][IMG=運(yùn)動(dòng)控制模塊與伺服單元及限位信號(hào)連接示意圖]/uploadpic/THESIS/2007/8/2007080315540093882E.jpg[/IMG] 圖4 運(yùn)動(dòng)控制模塊與伺服單元及限位信號(hào)連接示意圖[/align] 3. 軟件結(jié)構(gòu)和功能 整個(gè)軟件是在National Instruments公司的面向?qū)ο蟮膱D形化編程語(yǔ)言LabVIEW 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(yùn)動(dòng)控制層，以及底層的驅(qū)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(qū)動(dòng)程序接口是由軟硬件廠商提供的，包括LabVIEW 7.1圖形化編程環(huán)境和運(yùn)動(dòng)控制板卡的驅(qū)動(dòng)程序。中層的運(yùn)動(dòng)控制層是在LabVIEW 環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制，包括電機(jī)運(yùn)動(dòng)位置、速度以及對(duì)于本系統(tǒng)整體的運(yùn)動(dòng)流程。高層的通訊層是用于將用戶設(shè)置的各項(xiàng)參數(shù)傳遞到運(yùn)動(dòng)控制層，同時(shí)將用戶所需信息如當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度、剩余時(shí)間等反饋到用戶界面。 4. 基于虛擬儀器的操作界面 本系統(tǒng)使用Labview 7.1 設(shè)計(jì)了友好的操作界面，如圖5 所示： [align=center][IMG=手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)操作界面]/uploadpic/THESIS/2007/8/2007080315563528993Y.jpg[/IMG] 圖5 手機(jī)翻蓋耐久性測(cè)試系統(tǒng)操作界面[/align] 操作界面控件功能介紹如下（以Station A為例）： [align=center]表1 操作界面控件功能 [/align] 測(cè)試程序操作步驟： 1） 運(yùn)行程序，系統(tǒng)自動(dòng)以O(shè)perator 登錄。 2） 系統(tǒng)開(kāi)始對(duì)運(yùn)動(dòng)控制模塊進(jìn)行初始化，完成后彈出對(duì)話框詢問(wèn)是否需要載入控制參數(shù)，若選No則系統(tǒng)自動(dòng)載入上次退出程序時(shí)的設(shè)置并使撥桿、撥片到達(dá)相應(yīng)位置。若選Yes 系統(tǒng)繼續(xù)彈出對(duì)話框詢問(wèn)需要載入哪套平臺(tái)的控制參數(shù)。選定后系統(tǒng)載入相應(yīng)配置文件并使撥桿、撥片到達(dá)相應(yīng)位置。 3） 若所測(cè)手機(jī)型號(hào)已有相應(yīng)配置文件存在，跳至5）步。若該型號(hào)為初次測(cè)試，則以Engineer登錄。按Initialize控件使該平臺(tái)初始化。 4） 按Jog 控件進(jìn)入微調(diào)模式。將夾具微調(diào)至理想的起始位置和終止位置并記下對(duì)應(yīng)角度值。按OK 控件回到主面板并將控制參數(shù)#2、#3 改為微調(diào)得到的結(jié)果。按Save Setting將當(dāng)前設(shè)置存成新型號(hào)的配置文件。 5） 按Test/Continue控件開(kāi)始測(cè)試。 6） 此時(shí)有3 種不同情況： ① 等待翻蓋次數(shù)到達(dá)控制參數(shù)#1所設(shè)上限后該平臺(tái)停止運(yùn)行。 ② 按Stop控件停止操作，控制參數(shù)#8 復(fù)0。 ③ 按Pause控件暫停操作，控制參數(shù)#8 保持當(dāng)前值，可以調(diào)整控制參數(shù)后繼續(xù)測(cè)試。 7） 按Exit控件退出測(cè)試系統(tǒng)。 4. 結(jié)束語(yǔ) 本測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)手機(jī)翻蓋的耐久性測(cè)試，相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試速度大大提高，并提供完善靈活的用戶管理和系統(tǒng)設(shè)置功能。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)測(cè)試表明該測(cè)試系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定，提高了整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的效率。 參考文獻(xiàn) 1. National Instruments Corporation. The Interactive Encyclopedia of Measurement and Automation, 2002 2. 吳麒. 自動(dòng)控制原理. 清華大學(xué)出版社, 1990 3. 雷振山. LabVIEW 7 Express實(shí)用技術(shù)教程. 中國(guó)鐵道出版社, 2004