摘要：汽车驾驶舱仪表在装配下线时必须对装配质量进行检测，以确定装配电器零件的正确性及装配的可靠性。该文设计了一款以STM32单片机为核心，由PC计算机为上位机的汽车驾驶舱仪表装配电检系统。针对系统不同的检测项目采用不同的检测方式，其中对脚部照明灯、手套照明灯、空调风机、应急开关等采用电流检测方式;对组合仪表、大灯开关、电话模块、收音机IHU等模块采用通信检测方式。利用A/D转换获取模块的数值或者CAN－BUS、LIN总线读取模块的ID和设置参数，将数据处理后通过USB传送至上位PC，由上位PC进行存储、显示、打印等。系统经过实际生产验证满足要求。
关键词：驾驶舱仪表；A/D转换；CAN2．0；LIN2．0
中图分类号：U467文献标志码：A文章编号：1000－0682(2015)06－0019－04
作者简介：吕霞付(1966)，男，教授，主要研究智能仪器仪表及其应用
0引言
随着汽车功能的逐步增多，使得大量的电子电器零部件安装在汽车上。通常，一辆汽车上的电子电器零部件占整车零部件总数的15%左右，整车的电子电器零部件故障率也越来越高。据统计，在整车生产制造过程中的电子电器故障占总故障数的35%以上。如此之高的故障率，若不能够快速可靠地予以排除，将直接影响整车的正常生产和产品质量。即使有少数故障未被及时处理而流向市场，也将可能产生无法预估的后果，给汽车生产制造企业带来巨大的压力。汽车驾驶舱仪表装配过程电检系统的设计就是为了汽车出厂前的安全检验。整套电检系统具备检测精度高、覆盖范围大、检测项目全面、检测数据可统计分析等特点，能够很好地提高整车下线合格率，降低在制品和成品车辆的返修率。随着消费市场的需求，新开发车型的电子电气系统将越来越复杂，消费者对汽车的总体质量和可靠性等要求也越来越高，汽车电检系统将为避免“汽车功能越多质量越不可靠”的现象提供有力保障。
1系统方案设计
电检系统集检测、通信、显示及数据存储打印于一体，主要由检测变送部分、通信传输部分、运算处理部分和控制显示部分构成。其中电检设备，由5块电路板构成，1块主控板、2块电流检测模块(可扩)、2块通信检测模块(可扩)。车型扫描枪扫描发运码判断检测车型正确后，系统开始进行逐项检测，根据上位机设置的检测项，主控板选择对应的检测模块，检测模块通过线束对检测项进行数据采样，并且将采样数据传送至主控板单片机进行数据处理后，通过USB传送至上位PC，上位PC将检测数据与数据库设置的标准数据进行比较从而判断是否合格，并将数据存储在数据库里，同时将检测结果打印出来。系统大量采用了成熟的接口技术与通信技术。能对各个电子电器零部件及其系统功能进行检查，包括电子电器零部件本身的合格性检测，电控单元内零部件的装配一致性检测，电子电器零部件工作电流、电压范围的可靠性和稳定性检测，各类电控单元及其相关元器件的通信连接检测，同时将整车检测信息采集并上传。配合方便的上位机软件，操作者只需通过简单的操作便可以得到快速而精确的检测结果。
2系统检测标准及方法
根据厂家生产需求将汽车驾驶舱仪表各个组件的合格标准包括检测项ID号和正常运行的电压数值或者范围录入数据库。电检设备根据被测对象性质的不同，分别采用通信、电流检测方式将被测信号经检测插头进入电检设备，若是通信方式，则直接读取对象的ID号或数值;若为电流方式，首先将电流转换为电压信号，经A/D转换后，进入测试仪的微处理器。微处理器将实际测得的数据与数据库中标准数据进行比较分析，并根据比较结果给出测试合格或不合格结论。操作者插接电检插头，扫描待装配的产品识别码(车型号)，若不匹配则报警，若匹配则自动识别需要检测的项目，并执行电检。检测完毕后在上位机分别显示各检测项的状态，并将检测结果存放到数据库中，然后打印出检测报告。
2．1通信检测
系统拥有独立研发的通信控制器，除搭载了常见的ＲS232、ＲS485、USB通信接口外，还配有汽车电气控制常使用的CAN－BUS以及LIN通信接口。配合厂方提供的通信协议包，通信检测除了能检测出连接是否成功外，还能读取汽车ECU的零件号，达到二次防错的功能。汽车仪表板通信检测包括LIN－USB转换模块和CAN－USB转换模块。电检设备采用独立研发的通信控制器，支持速率高达1MHz。检测时，CPU先选择需要通信的ECU地址，调整好CAN/LIN控制器的通信速率，然后根据厂家提供的协议包内容对ECU进行通信并读取该ECU的ID号，并与已知的ID号进行对比，便可判定是否通信正常。
2．2电流检测
电流检测项合格标准统一为转换电流的最大值和最小值。针对各个部件的电流进行采样，数字离散化处理后送入微控器，根据计算出的值来判断是否工作正常。同时采用独立的高性能10位A/D转换模块，转换速度为250K/s，对各个元件具有非常可靠的检测能力。电流检测分为常规项目检测和特殊项目检测。
2．2．1常规项目检测
常规项目是指在仪表盘内部构成回路，并将引脚输出至外部的检测元件。以应急开关为例，开关插头中有2个针脚与外部相连。当外部通电时，电流将从其中一个针脚进入，经过开关后从另一个针脚流出，从而构成一个回路，根据对电流值的采样，检测出该插头是否插好。根据其工作原理，当电源在开关外部针脚两端加以恒定电压时，开关内部将吸收电流，这时电流也会流过采样器，并在其两端产生电压，A/D模块获取电压经过滤波后进行A/D转换送入CPU处理，最后由控制器运行程序后判断是否工作正常。
2．2．2特殊项目检测
特殊模块在内部没有构成回路，不能直接进行检测，线束两端针脚悬空。因此检查该接口是否插接好，需要外部设计对应的插接设备，从而形成回路，使电检设备能够对回路电流值进行采样，检测出该插头是否插好。根据其工作原理，当插入外接器件后，恒压源在外接器件两端加以恒定电压时，器件将会吸收电流，这时电流也会流过采样器，并在其两端产生电压，A/D模块获取电压经过滤波后进行A/D转换送入CPU处理，最后由控制器运行程序判断是否工作正常。
3电检系统软件设计
根据需求软件可分为5大模块：电检项目、记录查询、项目配置、参数设置以及打印记录等模块。用户通过参数设置，制定检测合格标准，项目配置选择所需的检测项，用户配置完成，扫描枪扫码后开始逐项进行检测，检测最终结果显示在主界面上，如图6b所示。各项单独的检测结果储存在数据库中，部分结果如图6c所示，用户可以查询和打印结果。软件采用Access动态数据库和VB语言编程，结构紧凑，调试方便，存储空间占用小。人机接口采用成熟的串口技术，配合上位机友好的界面，操作者可轻易地控制设备，查看检测结果。
4结语
该文设计的电检系统已在整车生产线中投入使用，操作简单，硬件运行稳定，软件运行精确高效，能够很好地提高整车下线合格率，减少返工和售后问题，降低制造和售后成本。系统设计在可扩展性和可维护性上都留有很大的空间。配合相关的统计，能够对电器性能、故障类型、故障原因作进一步分析，对提高整车制造工艺也有极大的帮助。
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作者：吕霞付 陈俊鹏 单位：重庆邮电大学 工业物联网与网络化控制教育部重点实验室
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