基于Labview的汽车零部件电控单元下线检测方法

在工厂进行批量生产过程中，如何提高生产检测效率，降低产品不良率，节省生产过程中损耗的时间、人力、成本等问题是目前各工厂面临的一个重大问题。本文针对这个问题提出一个“基于Labview的汽车零部件电控单元下线自动化检测”的方案。该方案利用到工业控制计算机、CAN总线通信机制、PCI板卡以及Labview软件工具实现汽车零部件电控单元产品下线检测的自动化。

【关键词】ECU；下线检测；Labview；工控机

0 前言

对于工厂生产而言，效率就是生命，提高效率，降低产品不良率，在生产下线检测过程中尽量避免因为人工检测导致的漏检误检等负面因素成为现代工厂必须要面对和解决的问题。为了解决上述这些问题，工厂就必然需要开发一套测试系统来对下线的产品进行自动检测，并将检测数据保存于MES系统，以便于对产品信息进行追溯分析。本系统采用工业控制器计算机为控制中心，软件采用NI公司开发的Labview虚拟技术，控制PCI板卡输出特定信号来模拟被测ECU负载，通过CAN总线与被测ECU进行通信，通过接收CAN数据根据特定的通信协议来判断被测ECU各个功能是否正常工作，确保每个被测ECU出厂前都不存在故障。

1 系统设计

本下线检测方法采用工业控制计算机作为控制中心，软件采用NI公司开发的Labview虚拟技术，硬件采用研华公司的PCI板卡作为被测ECU输入/输出信号负载。根据设计要求，ECU的下线检测由两部分组成：

1）ECU改变功能状态， 并同时上传其值至上位机，记为Value_ECU；负载对其功能状态进行检测、采集，并上传采集到的状态值至上位机，记为Value_Load。通过对比Value_ECU和Value_Load两个值以判断目标功能状态是否正常。

2）负载根据要求产生信号，记为Value_Load；ECU对其信号进行采集并上传其值至上位机，记为Value_ECU。即通过对比Value_ECU和Value_Load两个值以判断目标功能状态是否正常。

1.1 硬件设计

汽车零部件电控单元的下线检测主要针对其信号采集功能和信号产生功能进行检测。因此硬件设计可选用CAN总线通信、模拟信号输入/输出、数字信号输入/输出、PWM信号输入/输出等一系列可以满足要求的PCI板卡作为负载。

在实际应用中根据具体设计要求，设计对应的外围电路以满足实际需要。例如：某些零部件电控单元的数字信号输入输出驱动电压为5V，上述PCI板卡不能满足其要求，则需要设计外围电路，将其3V电压放大至5V。

1.2 软件设计

软件实现采用NI公司开发的Labview语言。Labview有简洁的图形化编程和快速的界面实现等优点，因而可在很短的时间内被掌握并应用到实践中去，特别适合硬件工程师、实验室技术人员、生产线工艺技术人员的学习和使用。

1.2.1 软件结构设计

汽车零部件电控单元的下线检测上位机软件系统结构如图1所示，主要包括总线模块、功能检测模块和显示模块三个部分。

通过总线模块获取ECU和Loadbox上传的数据，将获取的数据分别传送到功能模块进行逻辑处理和显示模块进行数据显示，功能模块通过对获取数据进行逻辑分析将最终的测试结果发送给显示模块进行显示。

1.2.2 软件流程

根据实际生产下线检测情况，软件流程可大致由版本检测、功能检测、读写SN码检测、输出检测报告四大模块组成，其流程图如下图2所示。

基于平台化设计思想，条形码信息、版本信息等产品信息通过读取配置文件的方式。在进行项目切换时，只需要将对应的配置文件内容更新至当前项目即可。

1.2.3 软件代码

1）软件主函数

采用生产者消费者模式接收存储数据和状态机模式控制各个功能检测状态跳转，保证传输数据不失帧，同时具备控制整个检测过程，实时监控数据信息，实时评价检测结果等功能，如下图3所示。

2）版本号检测模块

版本号检测包括零件号检测、软件版本号检测、硬件版本号检测、软件追溯号检测。在该函数中，通过添加移位寄存器的方法重复利用同一内存空间进行存储零件号和版本号的测试结果，这种功能性全局变量的方法有效减少了内存空间占用，提高运行速度。程序框图如下图4所示。

3）功能检测模块

在功能检测模块中，选择状态机跳转的机制，分别对各个目标功能进行测试，并将测试的结果存储在对应的数组中。功能结果存储数组可以定义两个数组，数组一存储目标功能的实测参数，数组二存储目标功能的实测结果（BOOL值）。参考程序框图如下图5所示。

4）生成报告模块

通过调用Labview自带的写入表格函数，将3）得到的数组一和数组二作为参数传入写入表格函数，该函数可自定义生成报告格式和路径，参考程序框图如下图6所示。在该参考程序框图中，通过读取配置文件的方式，自定义生成报告的格式和路径。便于修改和后续维护。

2 验证总结

本文主要是设计开发一套针对汽车零部件电控单元产品的下线检测系统，在设计开发过程中牵涉到上位机软件、工业控制计算机、PCI板卡。

本系统的核心是基于Labview设计开发的上位機软件系统。该上位机软件系统采用模块化和自动化的编程思想，易于整套软件系统的移植，维护和延展。

通过大量的实验和实际应用（该系统已经应用到实际的生产工作中），该系统工作稳定，并且便于生产一线工人操作。为汽车零部件电控单元批量生产提供了一个操作简单，且可以根据生产线需要进行自定义自动化和半自动化模式的平台。