虚拟仪器技术的汽车涡轮增压器中间壳体的装配检测系统设计[160515113264287x]

近几年，中国巨大的汽车市场的迅速增长，涡轮增压器已经普及使用到很多类型的汽车上，越来越多的汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿车的高性能化。在这种趋势下对涡轮增压器的需求量也就越来越大，目前国内很多装配线设备陈旧，生产效率低，精度差，检测手段落后，装配技术水平低下。本文基于以上实际问题及需求设计了基于虚拟仪器技术和PLC的汽车涡轮增压器中间壳体快速装配检测的系统。本文设计的基于虚拟仪器技术的涡轮增压器中间壳体装配检测系统硬件主要由工控机、伺服压机、步进电机、电缸、阀岛、螺丝枪、泄露测试仪、智能相机、激光刻标机等组成。该系统以LabVIEW为测试单元，通过OPC与逻辑控制单元（PLC）实现信号交互，最终达到装配与测试的结合。其中装配部分以PLC为控制中心，实现与电缸、阀岛、螺丝枪、伺服压机，触摸屏的通讯，完成搬运、固定、拧紧、压入等装配动作。测试部分以工控机（LabVIEW）为主，通过RS232及TCP/IP实现与泄露测试仪、智能相机、激光标刻机、条码打印机通讯，完成压力&流量（泄露测试），产品有无、外形、尺寸及亮度检测；同时对装配检测完成的产品进行二维码标刻、条形码打印，并将最终结果数据进行保存。该系统已交付客户使用，通过实际的运行验证，系统能够准确、高效且安全的进行产品装配，而且提供了更加全面的指标测试，极大的缩短了产品的生产周期、降低了生产成本，具有很好的应用前景。
目录
1.绪论 1
1.1 课题的研究意义 1
1.2 国内外研究现状分析 1
1.3 课题研究的主要内容 2
1.4 论文章节安排 3
2.系统功能设计 4
2.1 产品介绍及客户需求 4
2.1.1 产品介绍 4
2.1.2 客户生产要求 4
2.2 系统总体设计 5
2.2.1 设计思路 5
2.2.2 方案选择 6
3.系统硬件设计 8
3.1系统硬件主要选型 8
3.2系统硬件介绍 8
3.2.1 JPS 0501伺服 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
压机 8
3.2.2 工控机 9
3.2.3 智能相机 10
3.2.4 PLC 11
3.2.5 传感器 12
3.2.6 ATEQ D520泄露测试仪 13
3.2.7 斑马打印机 14
3.3硬件设计 14
3.3.1 硬件电路设计 14
3.2.2 PLC部分IO端口分配 17
4.软件系统程序设计 20
4.1 软件设计思路 20
4.2 软件功能模块设计 23
4.2.1 系统登陆模块 23
4.2.2 相机检测模块 24
4.2.3 泄漏测试 29
4.2.4 打印机模块 31
4.2.5 激光标刻二维码 33
4.2.6 报警信息数据储存 34
4.2.7 生产信息数据储存 35
5.系统调试 38
5.1 硬件调试 38
5.2 软件调试 38
5.3 调试总结 39
5.3.1 调试问题 39
5.3.2 运行结果 39
6.总结与展望 41
6.1 总结 41
6.2 对环境及社会可持续发展的影响 41
6.3 展望 42
参考文献 43
致谢 44
绪论
课题的研究意义
如今，中国巨大的汽车市场的迅速增长，涡轮增压器已经普及到许多类型的汽车上，它的出现弥补了自然吸气式发动机的先天不足，使得发动机在同排量下提高30%的输出功率。因此许多汽车制造公司都采用这种增压技术来改进发动机的输出功率，藉以实现轿车的高性能化。因此特别是汽车行业来说对于涡轮增压器的需求量日益增加，那么对于涡轮增压器中间壳的快速装配也提出了更高的要求，谁能快速准确高效的装配出产品，那么就掌握了先机，能够获得产业的主导权。涡轮增压器的装配技术随着涡轮增压器的发展也在发生着不断的变化，涡轮增压器的生产装配工艺主要有核心体（轴承体）装配，气压壳装配，核心件与气压壳合装及角度调整，涡壳合装及角度调整，执行器装配及调整。核心装配中包含装浮动轴承，装密封环，装轴封，装推力轴承，装后盖板，装隔热板，装涡轮轴，装叶轮等。目前市场上来说存在的装配厂线精度差、效率低、检测技术落后。基于以上因素，故设计开发出一套高效、精确、可靠、稳定性强的涡轮增压器中间壳体装配检测系统。
随着虚拟仪器技术和PLC的迅猛发展，其在自动化工业控制行业中得到了广泛的应用。本课题主要研究的是基于虚拟仪器技术的涡轮增压器中间壳体的装配检测系统设计，该系统在装配部分以PLC为控制中心，通过PROFIBUS，PROFINET实现与电缸、阀岛、螺丝枪、伺服压机，触摸屏的通讯，完成搬运、固定、拧紧、压入等装配动作。测试部分以工控机为主，通过RS232及TCP/IP实现与智能相机、泄漏测试仪、打印机等等的通讯，完成零部件以及最终成品的合格与否检测，并进行最终数据的保存。这套装配检测系统装配产品精度高，生产效率高，对于目前涡轮增压器中间壳体的装配检测来说具有重要的研究意义。
1.2 国内外研究现状分析
在《汽车涡轮增压器制造装备国内外现状分析》一文中作者庄东帆、孙大宇他们通过对国内外涡轮增压器关键零部件制造装备的论述，查阅资料对比分析了目前国内汽车涡轮增压器制造行业与国外制造技术的差距，总结了几种解决国内涡轮增压器关键零部件制造装备落后的方法，讲解了目前我国涡轮增压器装配技术的现状。由于涡轮增压器技术含量高，其测试项目涉学科非常广，有热工学、机械学、材料、密封和润滑等多方面检测，使得其测试技术变得复杂。国外企业的增压器装配都是实施零部件防错防漏技术，在线检测并自动记录，配备数据处理系统，具有储存、处理和远程实时监控功能，对产品零件装配数据进行SPC 分析。
通过百度和知网等途径查阅资料了解到，国外涡轮增压器的装配及测试设备包括涡轮增压器装配线、芯部零件整体平衡测试台、装配间隙的在线检测、泄漏量检测、角度测量、调压控制等一系列测试设备。国外的一些涡轮增压器制造企业为了获得完善的的增压器测试数据，都会配备完善的测试设备。采用先进的测试技术和现代化试验台为测试提供可靠的支持，以此保证产品的高质量。国外生产涡轮增压器的企业为了提高产品的装配精度，在产品装配过程中进行零部件自动检测，对每一个装配环节进行自动测量并且具有可追溯性，涡轮增压器的生产设备及测试技术都已经比较完善，设备的的自动化程度高。逐步趋向高精度，高技术的方向去发展。例如，为保证增压器的可靠性，ABB公司对所有系列的增压器都制订了严格的力学鉴定程序，包括涡轮箱的热循环试验、燃气泄漏试验、间隙检验、辅助部件测试以及增压器样机在发动机上的装机试验;同时对其研制的可变几何涡轮增压器还进行增压器可调零件的机械循环试验。

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