先进的汽车测试技术

作者：英国雷尼绍公司北京办事处 周汉辉编译

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 作为在计量领域处于领先地位的公司之一，雷尼绍的产品在全球的制造业中得到了广泛应用。在市场竞争日趋激烈的今天，提高生产效率、改进产品精度成为企业发展必不可少的环节。雷尼绍公司的产品正是为此而设计，以满足产业的技术进步和市场发展的需要。 雷尼绍生产的三坐标测量机用测头已成为行业标准配置，应用非常广泛；其工件及对刀测头可在数控机床上快速准确地对工件及刀具进行测量，提高机床的自动化水平和加工精度；ML10 Gold激光干涉仪可对机床、三坐标测量机及定位装置进行位置和几何精度的校正；QC10球杆仪是一种快速、方便、经济地检测数控机床两轴联动性能并可进行故障诊断的仪器；其他还有用于位置反馈的线性光栅、圆光栅及用于材料分析的激光拉曼光谱仪等。雷尼绍公司的产品在世界各国的制造业的生产和研发中发挥了重要作用。 综合刀具在线测量及机器自身性能的检测 Hewland 工程公司是一家在世界范围内为运动赛车提供变速器零件的制造商。最近，该公司在其机床上安装了雷尼绍自动对刀和刀具破损检测系统，大大提高了生产效率。为了使产品在国际市场上保持强大的竞争力，Hewland工程公司在White Waltham建立了一个现代化的专业变速器制造厂。 ● 消除费力耗时的手工工作 手工对刀和刀具破损检测往往是一项技术性高且劳动强度大的工作。Hewland工程公司了解到全自动的雷尼绍NC1在线测量系统可节约大量时间，有效判别刀具破损，避免更多的零件废品并保证了持续的加工质量，于是，在一台工作负荷繁忙的双工作台Matsuura 立式加工中心上加装NC1在线测量系统。该非接触测量系统在不需要人工干预的情况下，具有检查每一把特定刀具的直径和长度的能力。该机床每一个加工循环周期为35～45min，该公司进行两班制工作，因此，采用自动化对刀系统所节约的时间是非常可观的。 ● 刀具破损检测 以较高的进给率对刀具破损进行自动检测，包括对多齿盘铣刀的每一刀齿的检查能力，大大减少了Hewland工程公司所需返工的工作量，同时也进一步提高了高水平产品的质量。在Matsuura 立式加工中心上，NC1在线测量系统的激光发射头和接收单元以对角线的形式安放在工作台两端，这样检测装置就不会对工作台交换带来影响。该机床加工的典型零件包括由钢制锻件加工后的离合器环（见图1），每一组有8个边，每年生产1000件以上。对该零件加工仅需4把刀具：一把双刃初加工刀、一把8 mm直径端铣刀、一把成型刀和一把雕刻刀。 ● 进一步提高生产率和质量保证 在NC1在线测量系统首次安装成功后，很快在大宇公司生产的 Mynx立式加工中心上安装了第二套系统，对许多不同的小型刀具和特定刀具进行检测。该机床用于生产大量的高精度零件（包括一些复杂的凸轮曲线）。这就要求必须对刀具的整个成形轨迹进行检查，以确保零件加工精度，而非简单地测量刀具长度和直径，此功能也只有采用NC1非接触在线刀具测量系统才能实现，此外，该机床使用雷尼绍提供的专用软件，整个过程如果采用手工方法将非常困难。 NC1系统采用的是MicroHoletm专利技术，它通过激光孔提供气流对冷却液和切销进行保护而不影响精度。同时，雷尼绍还开发了自己的“水滴防护”软件以克服切削液水滴带来的误触发，使用效果非常显著。 ● 通过对机器性能的保证来确保加工质量 一台使用了20年的数控机床由于某根轴的反向间隙很大，给Hewland 工程公司带来不小的麻烦，该公司已经收到了为更换导致反向间隙故障可能的部件需要5000英镑的报价。但是，一次试用雷尼绍QC10球杆仪的机会成功地解决了这一问题。 QC10球杆仪对机器联动轴中任意两轴间的圆弧轨迹进行连续准确的测量，一旦完成圆弧测试过程（一般以min为单位），控制球杆仪测试的软件开始分析并诊断结果。分析软件给出21项不同的机器误差值并给出相应的推荐性解决办法。整个测试与分析过程包括仪器初始安装过程，仅占用大约10min的时间。QC10球杆仪对机床进行测试时，球杆仪软件准确地诊断出某轴的反向间隙的数值及反向间隙的方向，随后将该数值输入到机床轴的补偿参数中，由反向间隙引起的误差立即得到补偿修正。 同时，QC10球杆仪系统已在Hewland工程公司各加工车间里对各种机床进行质量保证。 新型RESR圆光栅满足汽车测试设备要求 虽然当代汽车的操控性能远比早期的车辆要好，但许多车辆力学研究者和测试设备的制造者仍在开展大量的工作。对侧向加速度、滚摆角、俯仰程度及其他参数的测量与分析，有助于研制出操控性能更好更安全的汽车。 AB Dynamics公司就是从事该项工作的公司之一，已向世界上众多的“蓝筹股”公司提供了大量的测试设备。最近在Bradford-on-Avon的一个部门完成的一个项目使其成为世界上技术领先的汽车配套商，为试验室和轮胎制造商提供了17台（套）转向操控设备。现今的设备中均采用了雷尼绍公司最新的光栅技术。图2所示为AB Dynamics公司的方向操控设备。 ● 精度及重复性 AB Dynamics公司的执行总裁表示，在汽车工业的瞬间测试领域，有些控制用手工方式很难实现的，如在保证相同幅值的条件下逐渐增加频率等。同样，在运行速度很低时要产生很标准的正玄信号也非常困难，其趋势是经常出现三角形信号。为了能将一辆车与另外的车相比较，必须尽量得到好的结果或稍微调整一下车辆，因而必须应具有准确、可重复并准确定义的输入信号。 ● 与雷尼绍公司联合开发 AB Dynamics公司的转向操控测试台包括一台与车辆转向柱相连的动力强劲的伺服电机和允许在计算机不参与控制时可手工转向的方向盘。操控机构的电子部件包括必需的电机控制器和放大器及记录输入信号和处理数据的手段。 ● 克服高温影响 现代轿车常常在高温条件下测试，光栅尺必须承受这样的高温。然而，在实验室升高温度的实验表明，将光栅尺固定在不锈钢环上使得钢带在结合处滑移，从而导致信号相位错位。为此，AB Dynamics公司与雷尼绍共同探讨该问题，可喜的是雷尼绍在其新一代RESR 圆光珊（见图3）上取得了巨大成功，它将光栅刻线直接刻画在不锈钢圆环的圆周上，从而不再需要过去那种传统带状光栅。RESR圆光栅和新推出的RGH20读数头与原来所用的RGR圆光栅和RGH24读数头可轻易地互换，这样，AB Dynamics公司在安装时没遇到任何问题。 将光栅环与读数头进行正确的准直是非常关键的，在AB Dynamics公司的操控机构中有若干固定读数头到位的通孔，要求分别与X、Y、Z各轴准直。而雷尼绍已在读数头上内置有三色LED，它可提示何时已调到正确的位置，使系统安装调试变得非常直截了当。 ● 大功率 方向操控设备可接收各种输入信号：正玄波、方波和许多不同频率组成的冲击信号。AB Dynamics公司新版软件比起原有软件的功能更加强大，它能拉起速度和扭矩并能提供1800°/s的峰值速度，进一步增加扭矩的方法还在研发中。在基于轨道的测试中，对带有动力转向装置的轿车上，仅需不到5或10Nm的力矩来完成大部分动作，然而如果助动力无效或进行跟随测试——足够快地旋转车轮以克服由于动力无效引起的液压推力耗尽，则需要更大的力矩。 转向操控机构可用于记录由驱动装置输入给转向机构的一系列完整数据，然后为了进行测试，可在操控机构的控制下按需要重复任意次。 ● 与 GPS配合使用 最新的发展是在转向操控机构中加入道路跟随功能。将操控机构与“运动组件包”——与GPS结合起来的一个陀螺仪和3个加速度计联合工作，操控机构可以跟随轨迹或在路面操控。这样，可确保车辆按所需路径行驶，而误差不会超过几厘米。道路跟随已用于建立“滚翻”标准，确保驾驶者在驾驶汽车时不会碰到近年来首当其冲的“滚翻”问题的困扰。 ● 可靠性 在动态测试中，可重复输入信号并从某一特定测试中获取的结论数据需要最可靠的技术。在许多场合，正像RESR圆光栅的应用案例一样，它是世界上居于领先地位的OEM厂家间建立合作伙伴关系的结果。 原载AI《汽车制造业》(end)

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