汽车按键开关测试方法的研究

1、所述的型号为ipc-610l的工业控制计算机(1)内安装有开关压力及导通电压曲 线显示模块、数据记录模块、测试参数设置模块、按键速度选择模块、开关机械性能 改变部分的峰值和谷值显示模块、汽车按键开关合格判定模块、三坐标导轨机构位置调整模 块、按键电机复位模块、数据及图像保存模块、数据及图像调用模块与测试报告打印模块; 多功能数据采集卡插装到型号为ipc-610l的工业控制计算机(1)的pci卡槽 中，型号为8361an的多功能数据采集卡(2)的逻辑信号输出端口 doo、逻辑信号输 出端口 d01与逻辑信号输出端口 d02采用三芯屏蔽线依次连接型号为dcm4010的1号步 进电机駅动器 上的输入

2、端口 pul、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的1 号步进电机驱动器(3)上的端i0a+、端口 0a、端口 0b+与端口 0b依次和型号为28000 的1号步进电机上的端口 a+、端口 a、端口 b+与端口 b-电线连接；型号为8361an的 多功能数据采集卡 的逻辑信号输出端口 do3、逻辑信号输出端口 do4与逻辑信号输出 端ido5采用三芯屏蔽线依次连接型号为dcm4010的2号步进电机驱动器(10)上的输入 端口 pul、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的2号步进电机驱动器(10)上 的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+与端口 ob依

3、次和型号为35000的2号步进电机(11)上的 端口 a+、端口a、端口 b+与端口 b-电线连接；型号为8361an的多功能数据采集卡(2)的逻 辑信号输出端;do6、逻辑信号输出端口 do7与逻辑信号输岀端口 do8采用三芯屏蔽线依 次连接型号为dcm4010的3号步进电机驱动器(12)上的输入端口 pul、输入端口 dir与输入 端口 ena,型号为dcm4010的3号步进电机驱动器(12)上的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+ 与端口 ob依次和型号为35000的3号步进电机(13)上的端口 a+、端口 a、端口 b+与端口 b-电线连接；型号为8361an的多功能数据采集卡(2)

4、的逻辑信号输出端口 do9、逻辑信号输 出端口 do10与逻辑信号输出端口 do11采用三芯屏蔽线依次连接型号为dcm4010的4号 步进电机驱动器(14)上的输入端口 pul、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的 4号步进电机驱动器(14)上的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+与端口 ob-依次和型号为35000 的4号步进电机(15)上的端口 a+、端口 a、端口 b+与端口 b-电线连接；型号为dcm4010 的1号步进电机驱动器、型号为dcm4010的2号步进电器驱动器(10)、型号为dcm4010 的3号步进电机驱动器(12)与型号为dcm4010的4号步进

5、电机驱动器(14)上的端i丨gnd 与端口 vdc分别由两芯屏蔽线和型号为skd6010d的1号直流稳压电源上的端口 gnd 与端口 vcc相连接；型号为8361an的多功能数据采集卡 逻辑信号输出端do15采用单芯 屏蔽线连接型号为srd-s-112d的继电器(5)的控制角,型号为8361an的多功能数据釆集 卡的端口dgnd通过单芯导线连接型号为srd-s-112d的继电器(5)的输入端gnd,型号 为 srd-s-112d的继电器(5)的信号输出端outl通过单芯屏蔽线连接到型号为8361an的多功 能数据采集卡(2)的模拟信号输入端all,型号为srd-s-112d的继电器(5)的端口

6、 out2通 过单芯屏蔽线与型号为am-t-v100/u5的放大器(16)的端口 si+连接,型号为am-t-v100/u5 的放大器(16)的端口 s0+通过单芯屏蔽线连接到型号为8361an的多功能数据采集卡(2) 的模拟信号输入端ai2,型号为am-t-v100/u5的放大器(16)的端口 vcc与端口 gnd采 用双芯屏蔽线和型号为skd3010d的2号直流稳压电源(1刀的端11 vcc与端口 gnd连接; 压力传感器(7)的输出端口信号+与输出端口信号依次和抑制信号干扰及滤波电路 的 输入端口信号+与输入端口信号相连，抑制信号干扰及滤波电路(8)的输出端口信号+、 压力传感器的输出端

7、口激励+、压力传感器(7)的输出端口激励与压力传感器的 输出端口屏蔽依次和型号为fd3的毫伏变送器相对应的输入端口信号+、输入端口激 励+、输入端|激励.与输入端口屏蔽连接，型号为fd-3的毫伏变送器(9)的输出端口 v0 与型号为8361an的多功能数据采集卡(2)的模拟信号输入端口 ai0单芯屏蔽线和连，型 号为fd-3的毫伏变送器的端口 gnd与端口屏蔽接型号为skd6010d的1号直流稳压电 源(6)的端口 gndo2. 一种采用权利要求1所述的汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的 方法，其特征在于，所述的采用汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法步 骤如下：1) 将被测

8、汽车按键开关装卡在开关夹具(21)上，操作三坐标导轨调整模块及按 键电机复位模块将被测汽车按键开关调整到位，即触头(30)与被测汽车按键开关相 距 1mm ；2) 在测试参数设置模块屮设定点击开关的最大压力及最大行程，输入被测汽车 按键开关机械性能改变部分峰值和谷值的作为判定开关合格的阈值的变化范围；利用按 键速度选择模块选择高速、中速或低速选项，高速时按键速度为15mm/min,中速时按键 速度为10mm/min,低速时按键速度为5mm/min ；3) 开始测试吋对图像显示、数据记录、产品合格与否、参数设定值与型号为 8361an 的多功能数据采集卡初始化；4) 汽车按键开关测试系统进行开关

9、点击动作，同时型号为8361an的多功能数 据采集卡高速采集数据，通过安装在型号为ipc-610l的工业控制计算机(1)内的测 试软件完成数据处理及求峰值和谷值，显示压力曲线与导通电压曲线以及在开关机械性能 改变部分的峰值和谷值显示模块中显示峰值和谷值；(1)所述的数据处理是指：a. 数据初步处理：当触头(30)接触到被测汽车按键开关后，型号为28000的1号步进电机(4)的 每一次步进，型号为8361an的多功能数据采集卡都能够在该位置上采集n个数据, n < 8192,安装在型号为ipc-610l的工业控制计算机内的测试程序对采集的n个压力 数据求平均值，然后n个压力数据依次与平均值

10、做差，如果差值小于3倍的均方差，则 将此时的步进位置和平均值存放在内存屮；反之，如果差值大于3倍的均方差，则该值被踢 除，xj- n-1个数求平均值，以此类推，最后将此时的步进位置与合理的平均值存放在内存中；b. 数据二次处理：当按键过程结束后，安装在型号为ipc-610l的工业控制计算机(1)内的测试软件 对数据初步处理中存入内存的所冇数据进行二次数据处理，以读取内存中前面连续正 常的观测数据为依据，建立最小二乘多项式，外推后一时刻的观测数据估计值，与该时刻 的实测数据做差，识别差值是否超过给定的门限6, 6为35倍的均方差，假若超过门限则认为该观测数据是可疑异常值，将它剔除，并以估计值替代

11、它，否则为正常值；通常取前而 4个连续正常的观测数据，采用一阶多项式进行计算：a. 求取观测值的最小二程方程压力的测试曲线屈于线性曲线，从内存中取出一组压力数据(xi, yi), xi为型号 为28000的1号步进电机(4)步进第i次的行程，yi为型号为28000的1号步进 电机步进第i次实测的开关压力值，建立最小二乘直线方程y = f(x) = ax+b, a, b为 所建方程的系数，求a、b系数，必须保证方程为最小值，令e(a,b)对a和b的偏导数均为零，即和由此可得由这一组方程可以求出a、b,拟合直线能满足e(a, b)的最小的条件；b. 判定后一时刻观测值是否可靠通过拟合直线，获取第i

12、时刻观测数据的估计值yi为第i时刻的实测值，观察 是否成立，如果成立，则认为yi是正常值，否则yi是异常值，并用拟合后的估 计值替代它，最后开辟新内存将二次处理后的数据存放其屮，以便开关压力及导通电 压曲线显示模块显示曲线时调用该内存数据；所述的求开关机械性能改变部分的峰值和谷值是指：在求开关机械性能改变部分的峰值和谷值时，测试软件应用了求导的数学思想， 通过此方法使开关机械性能改变部分的峰值和谷值准确得到：将数据二次处理后存在内存中的行程及压力值依次取出(xm, ym), .(xk, yk), .(xn, yn), m、k、n表示型号为28000的1号步进电机 在开、关过程屮步数，x为 行程

13、，y为压力值，在点(xk+1, yk+1)和(xk, yk)间的斜率为在点(xk+, y2k)和(xk+1, yk+1) 间的斜率为ki+lxki+2 < 0,则(xk+1, yk+1)必为所求点，根据这种方法能够 求出四个点，即开关按卜时峰值点和谷值点，开关回弹时峰值点和谷值点，通过 比较按下时两个点的y值，以及冋弹时两个点的y值，即可确定开关机械性能改变部分的 峰值和谷5) 将峰值和谷值与之前输入的阈值作对比，如果在阈值范围内，贝ij弹出对话框 提示被测汽车按键开关合格月汽车按键开关合格判定模块上绿灯亮起，反z捉示不合格 口汽车按键开关合格判定模块上的红灯亮起；6) 测试结束后通过数

14、据及图像保存模块与测试报告打印模块进行数据/图像保 存与测试报告打印，测试报告上显示开关机械性能改变部分的峰值和谷值、实验图像 以及记录被测汽车按键开关合格与否。汽车按键开关测试系统及测试方法技术领域0001本发明涉及一种测试汽车按键开关性能的测试装置，更具体地说，本发 明涉及一种汽车按键开关测试系统及采用汽车按键开关测试系统的测试汽车按键开关性 能的测试方法。背景技术0002随着人们生活水平的提高，人们对车辆的需求越来越大，同吋对汽车的 质量和安全性有了更高的要求。汽车按键开关是车内重要的电器原件2，其性能的好坏 直接影响整车性能。故在整车装配之前，需要对汽车按键开关进行测试，以判断开关的机

15、 械性能和电气性能是否达到要求。0003现有技术中，测试汽车按键开关通常采用人工测试及气动测试。人工测 试的方法为：将汽车按键开关接入稳压电源和发光二极管的电路中，通过操作人员对开关 按压，观察发光二级管的亮灭來手工记录开关数据，此种方法不仅提高了测试吋间，也增加 了企业用工成本。气动装置通过气缸来完成按键的动作，由于气动装置为开环的控制系统, 无法精确控制按压开关的行程以及加载力的大小，极易造成开关的损坏，影响产品质量。 0004产品制造商及其整车组装企业急需自动化程度高，系统稳定的测试平台， 试验要求具体如下：0005 1.新的试验要求能够完全模拟人手对按键开关的操作，开关作用点的最 大力

16、不能大于设定值。0006 2.新的试验耍求能够显示开关的机械性能和电气性能，并能显示开关机 械性能改变部分的峰值和谷值。0007 3.新的试验要求能够自动判断汽车开关是否合格。0008 4.新的试验要求能够对实验的图像、数据保存。0009 5.新的试验要求能够打卬实验报告。发明内容0010本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种 汽车按键开关测试系统，同时也提供了i种采用汽车按键开关测试系统來测试汽车按键开 关性能的方法。0011为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的汽车 按键开关测试系统是由机械部分与电气部分(36)。所述的电气部分包括型号为ipc-

17、610l的 工业控制计算机、型号为8361an的多功能数据采集卡、型号为dcm4010的1号步进 电机驱动器、型号为28000的1号步进电机、型号为srd-s-112d的继电器、型号为skd6010d 的1号直流稳压电源、压力传感器、抑制信号干扰及滤波电路、型号为fd3的毫伏变送 器、型号为dcm4010的2号步进电器驱动器、型号为35000的2号步进电机、型号为 dcm4010的3号步进电机驱动器、型号为35000的3号步进电机、型号为dcm4010的4号步进 电机驱动器、型号为35000的4号步进电机、型号为am-t-v100/u5的放大器与型号为 skd3010d的2号直流稳压电源。00

18、12所述的型号为ipc-610l的工业控制计算机内安装有开关压力及导通电压 曲线显示模块、数据记录模块、测试参数设置模块、按键速度选择模块、开关机械性能 改变部分的峰值和谷值显示模块、汽车按键开关合格判定模块、三坐标导轨机构位置调整模 块、按键电机复位模块、数据及图像保存模块、数据及图像调用模块与测试报告打印模块。 0013多功能数据采集卡插装到型号为ipc-610l的工业控制计算机的pci卡槽 中，型号为8361an的多功能数据采集卡的逻辑信号输出端口 doo、逻辑信号输出端口 do1与逻辑信号输出端口 do2采用三芯屏蔽线依次连接型号为dcm4010的1号步进电机驱 动器上的输入端口 pu

19、l、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的1号步进电机驱 动器上的端口oa+、端口 oa、端口 ob+与端】ob-依次和型号为28000的1号步进电机上 的端口 a+、端口a、端口 b+与端口 b-电线连接。型号为8361an的多功能数据采集卡的逻辑 信号输出端 do3、逻辑信号输出端口 do4与逻辑信号输岀端口 do5采用三芯屏蔽线依次 连接型号为dcm4010的2号步进电机驱动器上的输入端口 pul、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的2号步进电机驱动器上的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+与端口 ob依次和型号为35000的2号步进电机上的端

20、口 a+、端】a、端口 b+与端口 b-电线连接。 型号为8361an的多功能数据采集卡的逻辑信号输出端口 do6、逻辑信号输出端口 do7与逻辑 信号输出端i i d08采用三芯屏蔽线依次连接型号为dcm4010的3号步进电机驱动器上的 输入端口 pul、输入端口 dir与输入端口 ena,型号为dcm4010的3号步进电机张动器上的 端丨丨0a+、端口0a、端口 0b+与端口 0b依次和型号为35000的3号步进电机上的端口 a+、 端口 a、端口b+与端口 b-电线连接。型号为8361an的多功能数据采集卡的逻辑信号输出 端口 do9、逻辑信号输出端口 do10与逻辑信号输出端口 do1

21、1采用三芯屏蔽线依次连接型号为 dcm4010的4号步进电机驱动器上的输入端ipul、输入端1-1 dir与输入端口 ena,型 号为 dcm4010的4号步进电机张动器上的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+与端口 ob依次和 型号为35000的4号步进电机上的端口 a+、端口 a、端口 b+与端口 b-电线连接。型号为dcm4010 的 1号步进电机驱动器、型号为dcm4010的2号步进电器驱动器、型号为dcm4010 的3号步进电机驱动器与型号为dcm4010的4号步进电机驱动器上的端口 gnd与端口 vdc 分别由两芯屏蔽线和型号为skd6010d的1号直流稳压电源上的端i i gn

22、d与端口 vcc相 连接。型号为8361an的多功能数据采集卡逻辑信号输出端do15采用单芯屏蔽线连接型号 为 srd-s-112d的继屯器的控制角，型号为8361an的多功能数据采集卡的端口 dgnd通过单 芯导线连接型号为srd-s-112d的继电器的输入端gnd,型号为srd-s-112d的继电器的信号 输出端outl通过单芯屏蔽线连接到型号为8361an的多功能数据采集卡的模拟信号输入端 all ；型号为srd-s-112d的继电器的端口 out2通过单芯屏蔽线与型号为am-t-v100/u5的 放大器的端口si+连接，型号为am-t-v100/u5的放大器的端口 s0+通过单芯屏蔽线

23、连接到型 号为8361an的多功能数据采集卡的模拟信号输入端ai2,型号为am-t-v100/u5的放人器的 端口 vcc与端口 gnd采用双芯屏蔽线和型号为skd3010d的2号直流稳压电源的端口 vcc 与端口 gnd连接。压力传感器的输出端口信号+与输出端口信号依次和抑制信号干扰及滤波 电路的输入端i信号+与输入端i信号相连，抑制信号干扰及滤波电路的输出端口信号 +、压力传感器的输出端口激励+、压力传感器的输出端口激励与压力传感器的输出端口 屏蔽依次和型号为fd3的毫伏变送器相对应的输入端口信号+、输入端口激励+、输入端 口激励与输入端口屏蔽连接，型号为fd3的毫伏变送器的输出端口 vo

24、与型号为8361an 的多功能数据采集卡的模拟信号输入端口 ai0单芯屏蔽线相连，型号为fd3的毫伏变送器 的端口 gnd与端口屏蔽接型号为skd6010d的1号直流稳压电源的端口 gnd。0014所述的采用汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法步骤如 下：0015 1.将被测汽车按键开关装卡在开关夹具上，操作三处标导轨调整模块及 按键电机复位模块将被测汽车按键开关调整到位，即触头与被测汽车按键开关相距lmmo 0016 2.在测试参数设置模块中设定点击开关的最大压力及最大行程，输入被 测汽车按键开关机械性能改变部分峰值和谷值的作为判定开关合格的阈值的变化范围；利 用按键速度选择模块选

25、择高速、屮速或低速选项，高速时按键速度为15mm/min,屮速时 按键速度为10mm/min,低速时按键速度为5mm/mino0017 3.开始测试时对图像显示、数据记录、产品合格与否、参数设定值与型 号为8361an的多功能数据采集卡初始化。0018 4.汽车按键开关测试系统进行开关点击动作，同时型号为8361an的多 功能数据采集卡高速采集数据，通过安装在型号为ipc-610l的工业控制让算机内的测试 软件完成数据处理及求峰值和谷值，显示压力曲线与导通电压曲线以及在开关机械性能改 变部分的峰值和谷值显示模块屮显示峰值和谷值；0019 (1)所述的数据处理是指：0020 a.数据初步处理：0

26、021当触头接触到被测汽车按键开关后，型号为28000的1号步进电机的每 一次步进，型号为8361an的多功能数据采集卡都能够在该位置上釆集n个数据，n < 8192,安装在型号为ipc-610l的工业控制计算机内的测试程序对采集的n个压力数据求平均值, 然后n个企力数据依次与平均值做差，如果差值小于3倍的均方差，则将此时的步进位 置和平均值存放在内存中；反之，如果差值大于3倍的均方差，则该值被踢除，对ml个 数求平均值，以此类推，最后将此时的步进位置与合理的平均值存放在内存屮。0022 b.数据二次处理：0023当按键过程结束后，安装在型号为ipc-610l的工业控制计算机内的测试软件

27、对数据初步处理屮存入内存的所冇数据进行二次数据处理，以读取内存屮前而连续 正常的观测数据为依据，建立最小二乘多项式，外推后一时刻的观测数据估计值，与该吋 刻的实测数据做差,识别差值是否超过给定的门限6, 6为35倍的均方差，假若超过门限 则认为该观测数据是可疑异常值，将它剔除，并以估计值替代它，否则为正常值；通常取前 面4个连续正常的观测数据，采用一阶多项式进行计算：0024 a.求取观测值的最小二程方程0025压力的测试曲线屈于线性曲线，从内存屮取出一组压力数据(xi, yi), xi为 型号为28000的1号步进电机步进第i次的行程，yi为型号为28000的1号步进电机 步进第i次实测的开

28、关压力值，建立最小二乘直线方程y = f(x) = ax+b, a, b为所建方 程的系数，求a、b系数，必须保证方程为最小值，令e(a, b)对a和b的偏导数均为零，即和由此可得002600270028由这一组方程可以求出a、b,拟合直线能满足e(a, b)的最小的条件。 0029 b.判定后一时刻观测值是否可靠0030通过拟合直线，获取第i时刻观测数据的估计值yi为第i吋刻的实测值, 观察是否成立，如果成立，则认为yi是止常值，否则yi是异常值，并用拟合后的估 计值替代它，最后开辟新内存将二次处理后的数据存放其中，以便开关压力及导通电 压曲线显示模块显示曲线时调用该内存数据。0031所述的

29、求开关机械性能改变部分的峰值和谷值是指：0032在求开关机械性能改变部分的峰值和谷值时，测试软件应用了求导的数 学思想，通过此方法使开关机械性能改变部分的峰值和谷值准确得到：0033将数据二次处理后存在内存中的行程及压力值依次取出(xm, ym), .(xk, yk), .(xn, yn), m、k、n表示型号为28000的1号步进电机在开、关过程中步数，x 为行程，y为压力值，在点(xk+1, yk+1)和(xk, yk)间的斜率为在点(xk+, y2k)和(xk+1, yk+1) 间的斜率为ki+lxki+2 < 0,则(xk+1, yk+1)必为所求点，根据这种方法能够 求出四个点

30、，即开关按卜时峰值点和谷值点，开关回弹时峰值点和谷值点，通过 比较按下时两个点的y值，以及冋弹时两个点的y值，即可确定开关机械性能改变部分的 峰值和谷值。0034 5.将峰值和谷值与2而输入的阈值作对比，如果在阈值范围内，则弹出 对话框提示被测汽车按键开关合格口汽车按键开关合格判定模块上绿灯亮起，反之提示不 合格且汽车按键开关合格判定模块上的红灯亮起；0035 6.测试结束后通过数据及图像保存模块与测试报告打卬模块进行数据/ 图像保存与测试报告打印，测试报告上显示开关机械性能改变部分的峰值和谷值、实验 图像以及记录被测汽车按键开关合格与否。0036与现有技术相比木发明的有益效果是：0037 1

31、.本发明所述的汽车按键开关测试系统采用抑制信号干扰的电路、滤波 电路，有效地滤除共模干扰以及高频干扰；通过软件屮的数据处理技术，对信号的片常值 剔除，并以其估计值代替，这两种方法真实有效的提取原测试信号特征，提高了测试数据的 准确性。0038 2.本发明所述的汽车按键开关测试系统能够自动地完成汽车按键开关的 检测、记录测试过程中的数据、显示测试过程中开关压力曲线和电压变化曲线并可以完成 汽车按键开关机械性能改变部分的峰值和谷值标记，使测试人员对汽车按键开关性能一目 了然。0039 3.木发明所述的汽车按键开关测试系统能够对实验数据和实验图像保存、 调用，可以打卬实验报告，可以在实验结束后口动判

32、定被测汽车按键开关是否合格。附图说明0040下面结合附图对本发明作进一步的说明：0041图1为木发明所述的汽车按键开关测试系统的结构组成示意图；0042图2为本发明所述的汽车按键开关测试系统中的电气部分的结构原理示 意框图；0043图3为本发明所述的汽车按键开关测试系统屮的多功能数据采集卡与步 进电机驱动器的连接关系以及步进电机驱动器与各步进电机的连接关系的示意框图； 0044图4为本发明所述的汽车按键开关测试系统中的多功能数据采集卡、继 电器及放大器连接关系的示意框图；0045图5为本发明所述的汽车按键开关测试系统中的压力传感器、抑制信号 干扰及滤波电路毫伏变送器与多功能数据采集卡之间的连接

33、关系的示意框图；0046图6为本发明所述的汽车按键开关测试系统中的抑制信号干扰及滤波电 路的电原理图；0047图7为采用木发明所述的汽车按键开关测试系统测试汽车按键开关性能的方法的流程框图；0048图8为采用本发明所述的汽车按键开关测试系统及测试方法的测量结果 的曲线0049图中：1.工业控制计算机，2.多功能数据采集卡，3.1号步进屯机驱动 器，4.1号步进电机，5.继电器，6.1号直流稳压电源，7.压力传感器，8.抑制信号干扰及 滤波电路，9.毫伏变送器，10.2号步进电器驱动器，11.2号步进电机，12.3号步进电机驱动器， 13.3号步进电机，14.4号步进电机驱动器，15.4号步进电

34、机，16.放大器，17.2号直流稳 压电源,18.x轴导轨，19.x轴导轨滑块,20.y轴导轨架,21.y轴丝杠，22.y轴导轨，23.y轴导 轨滑块，24.z轴导轨加强筋,25.z轴导轨滑块，26.z轴导轨，27.z轴导轨架,28.z轴丝杠,29. 开关夹貝，30. 触头，31.丝杆，32螺母，33.压力传感器固定台，34.实心支架，35.工 作台，36.电气部分。具体实施方式0050下面结合附图对本发明作详细的描述：0051参阅图1与图2,汽车按键开关测试系统是由机械部分与电气部分36组 成。0052所述的机械部分包括x轴导轨架、x轴导轨18、x轴导轨滑块19、x轴 丝杠、x轴丝杠螺母、y

35、轴导轨架20、y轴丝杠21、y轴丝杠螺母、y轴导轨22、y轴导轨 滑块23、z轴导轨加强筋24、z轴导轨滑块25、z轴导轨26、z轴导轨架27、z轴丝杠28、z轴 丝杠螺母、开关夹具29,触头30、丝杆31、螺母32、压力传感器固定台33、实心支架34、工 作台35、1号步进电机联轴器、1号步进电机丝杠与1号步进电机丝杠螺母。0053汽车按键开关测试系统的机械部分是采用三坐标导轨机构即采用x方向 导轨机构、y方向导轨机构与z方向导轨机构控制被测汽车按键开关在x、y与z方 向的移动。1号步进电机4 i古i定在压力传感器同定台33的右端，1号步进电机连轴器、套装冇 1号步进电机丝杠螺母的1号步进电

36、机丝杠依次与1号步进电机4的输出轴的左端连接；1 号步进电机丝杠螺母的底端固定在实心支架34上，1号步进电机4转动带动1号步进电 机丝杠传动，进而带动压力传感器固定台33左右移动，压力传感器7固定在压力传感器固定台 33上，所以压力传感器7同压力传感器固定台33 起左右移动。螺母32、丝杆31与触头 30依次和压力传感器7的左端连接。1号步进电机4与1号步进电机骡动器3电线连接, 即1号步进电机4由1号步进电机驱动器3控制行程，进而控制1号步进电机丝杠带动触头 30进行直线运动。0054所述的x方向导轨机构包描2号步进电机11、x轴导轨架、x轴丝杠、 x轴丝杠螺母、x轴导轨18和x轴导轨滑块1

37、9组成。2号步进电机11固定在x轴导轨 架的前端面上,2号步进电机11与2号步进电机驱动器10电线连接，即2号步进电机口由 2号步进电机驱动器10控制。x轴导轨架沿x方向固定在工作台35上，套装有x轴丝杠螺 母的x轴丝杠与2号步进电机11的输出端连接，x轴丝杠螺母的底端固定在x轴导轨架 屮的底座上，x轴导轨18与x轴导轨滑块19分别固定在x轴导轨架的底座与工作台之间为滑 动配合。2号步进电机11转动带动x轴丝杠转动，进而带动x轴导轨架中的工作台前后 移动。0055所述的y方向导轨机构包括3号步进电机13、y轴导轨支架20、y轴 导轨22、y轴导轨滑块23、y轴丝杠21和y轴丝杠螺母组成。3号步

38、进电机13固定在y轴 导轨支架20的左端面上，3号步进电机13与3号步进电机驱动器12电线连接，即3号步 进电机13由3号步进电机駆动器12控制。y轴导轨支架20的底端固定在x轴导轨架中的工 作台上，y轴导轨22与y轴导轨滑块23分别固定在y轴导轨架的底座与工作台之间为滑动 配合。套装冇y轴丝杠螺母的y轴丝杠21与3号步进电机13输出轴的右端连接，y轴 丝杠螺母的底端固定在y轴导轨架屮的底座上，3号步进电机13转动带动y轴丝杠转动， 进而带动y轴导轨架中的工作台左右移动。0056所述的z方向导轨机构包括4号步进电机15、z轴导轨支架27、z轴导 轨26、 z轴导轨滑块25、z轴丝杠28和z轴丝

39、杠螺母组成。4号步进电机15固定在z轴 导轨支架27的顶端面上，4号步进电机15与4号步进电机驱动器14电线连接，即4号步 进电机15由4号步进电机驱动器14控制。z轴导轨支架27的底端固定在y轴导轨支架20中 的工作台上，z轴导轨26与z轴导轨滑块25分别固定在z轴导轨支架27的底座与工 作台之间为滑动配合。套装有z轴丝杠螺母的z轴丝杆28与4号步进电机15输出轴的下 端连接，z轴丝杠螺母的底端固定在z轴导轨支架27中的底座上，4号步进电机15转动带动 z轴丝杠28转动，进而带动z轴导轨支架27屮的工作台上下移动。被测汽车按键开关固定 在被安装在z轴导轨支架27的工作台上的开关夹具29上。0

40、057所述的电气部分36包括型号为ipc-610l的工业控制计算机1、型号为 8361an 的多功能数据采集卡2、型号为dcm4010的1号步进电机驱动器3、型号为28000 的1号步进电机4、型号为srd-s-112d的继电器5、型号为skd6010d的1号直流稳压电 源6、压力传感器7、抑制信号干扰及滤波电路8、型号为fd-3的毫伏变送器9、型号为dcm4010 的2号步进电器驭动器10、型号为35000的2号步进电机x、型号为dcm4010的3号 步进电机驱动器12、型号为35000的3号步进电机13、型号为dcm4010的4号步进电机驱 动器14、型号为35000的4号步进电机15、型

41、号为am-t-v100/u5的放大器16与型号为 skd3010d的2号直流稳压电源17o0058参阅图3,汽车按键开关测试系统工作在常温与常湿的环境中。多功能数 据采集f2插装到工业控制计算机1的pci卡槽屮，多功能数据釆集卡2具冇8路模拟 信号输入，16路逻辑信号输入/输出，多功能数据采集卡2逻辑信号输出端do0-do2采用三 芯屏蔽线依次连接1号步进电机驱动器3上的输入端pul、输入端dir与输入端ena, doo 负责给1号步进电机驭动器3发脉冲,do1控制1号步进电机4的步进方向，do2向1号 电机驱动器3发使能信号（低屯平有效），1号步进电机驱动器3中端口 oa+、端口 oa、端

42、口 ob+与端口ob-和1号步进电机4上的端口 a+、端口 a、端口 b+、端口 b-用电线对应连 接，1号步进电机驱动器3的端口 gnd、端口 vdc由两芯屏蔽双绞线与40v的1号直流稳压 电源6的端口gnd、端口 vcc相连；多功能数据采集卡2逻辑信号输出端ido3-do5采用 三芯屏蔽线依次连接2号步进电机张动器10上的输入端pul、输入端dir与输入端ena, do3 负责给2号步进电机驱动器10发脉冲,do4控制2号步进电机口的步进方向，do5向2号 电机驱动器10发使能信号（低电平有效），2号步进电机张动器10中0a+、oa、ob+与ob端 口和2号步进电机上的端口 a+、端口 a

43、、端口 b+与端口 b-用电线对应连接，2号步 进电机驱动器10的gnd.vdc端口由两芯屏蔽双绞线与40v的1号直流稳压电源6的gnd、 vcc端口相连；多功能数据采集卡2逻辑信号输出端口 do6-do8采用三芯屏蔽线依次连接3 号步进电机驱动器12的输入端pul、输入端dir与输入端ena, do6负责给3号步进电机 驱动器12发脉冲，do7控制3号步进电机13的步进方向，do8向3号电机张动器12发使 能信号（低电平冇效），3号步进电机驱动器12上的端口 oa+、端口 oa、端口 ob+、端口 ob和 3号步进电机13上的端口 a+、端口 a、端口 b+、端口 b用电线对应连接，3号步进

44、电机驱 动器12的端口gnd、端m vdc由两芯屏蔽双绞线与40v的1号直流稳压电源6的端口 gnd、 端口 vcc相连；多功能数据采集卡2逻辑信号输出端口 do9-do11采用三芯屏蔽线依次连接4 号步进电机駅动器14的输入端pul、输入端dir与输入端ena, do9负责给4号步进电 机驱动器14发脉冲,do10控制4号步进电机15的步进方向,do11向4号电机驱动器14发 使能信号（低电平有效），4号步进电机驱动器14上的端口 oa+、端口 oa-、端口 ob+、端口 ob-与4号步进电机15上的端口 a+、端口 a、端口 b+、端口 b-用电线对应连接，4号步 进电机驱动器14的端ig

45、nd、端口 vdc由两芯屏蔽双绞线与40v的1号直流稳压电源6的端 口 gnd、端口 vcc相连。1号直流稳压电源6的端口 gnd引出一根导线连接到大地，逻辑信号线 与直流稳压电源线分开布线。0059木发明中的2号步进电机驱动器10、3号步进电机驱动器12与4号电 机驱动器14通过多功能数据采集卡2接收工业控制计算机1的控制信号使得2号、3号、 4号步进电机运动，完成被测汽车按键开关在x轴方向、y轴方向、z轴方向三维空间内的 位置调整，1号步进电机驱动器3接收多功能数据采集卡2控制信号使1号步进电机4运动, 1号步进电机4的正转和反转使压力传感器7左右移动，进而完成压力传感器7上的触头22对被

46、测汽车按键开关的点击过程。0060参阅图4,多功能数据采集卡2逻辑信号输出端do15通过单芯屏蔽线 连接继电器5控制角，多功能数据采集卡2的dgnd（数字地）端通过e芯导线连接继电器 5的输入端gndo加载到被测汽车按键开关上的电压输入到继电器5信号输入端，继电器5 的信号输击端outl通过单芯屏蔽线连接到多功能数据采集卡2模拟信号输入端all, out2 通过单芯屏蔽线连接到放大器16的端isi+,放大器16的端口 s0+通过单芯屏蔽线连接 到多功能数据采集卡2模拟信号输入端ai 2,放大器16的vcc和gnd端由双芯屏蔽线连 接到24v的2号直流稳压电源17的vcc和gnd端，模拟信号线、

47、直流稳压屯源线、继电器 感性驱动线分开布线。0061本发明中的继电器5通过多功能数据采集卡2接收工业控制计算机1的 控制信号，需成开关导通前（大电压）到开关导通后（小电压）的切换，并将导通前后 的信号通过多功能数据采集卡2输出到工业控制计算机1上，特别说明的是，由于多功能 数据采集卡2对几毫伏的电压不能进行a/d转换，所以导通后的小电压需要放大处理，在显 示到工业控制计算机1 z而通过软件程序缩小相应的倍数，然后将数据显示到工业控制计 算机1上。0062参阅图5,压力传感器7的输出线为lm长五芯屏蔽线，红线为信号+、 白线为信号、绿线为激励+、黑线为激励、蓝线为屏蔽，压力传感器7信号+、信号的

48、 输出线和抑制信号干扰及滤波电路8的输入端信号+、输入端信号相连，抑制信号干扰及 滤波电路8的输出端口信号+、压力传感器7的输出端口激励+、压力传感器 的输出端口 激励与压力传感器（7）的输出端i屏蔽依次和毫伏变送器9相对应的输入端i信号+、 激励+、激励与屏蔽连接，毫伏变送器9信号端口接地，毫伏变送器9的输出端v0与 多功能数据采集卡2的模拟信号输入端ai 0通过单芯屏蔽线相连，毫伏变送器9的端口 gnd与端口屏蔽接1号直流稳压电源6的端口 gnd。本测试系统采用单端接地，减少地线造 成的地环路。0063木发明屮压力传感器7输入的压力信号通过抑制共模干扰、滤波、放大后，经多功能数据采集卡2,

49、输岀到工业控制计算机1上，工业控制计算机1对收到的压 力信号进行数据处理并显示图像。0064实施例中所采用的元器件：0065 1.工业控制计算机1采用研华生产的型号为ipc-610l的工业控制计算机, 具冇前置电源及hdd状态指示灯，抗冲击、震荡，工作温度为0-60°c o0066木发明所采用的工业控制计算机1内装有测试软件，测试软件由开关压 力及导通电压曲线显示模块、数据记录模块、测试参数设置模块、按键速度选择模块、开 关机械性能改变部分的峰值和谷值显示模块、汽车按键开关合格判定模块、三坐标导轨机构 位置调整模块、按键电机复位模块、数据及图像保存模块、数据及图像调用模块与测试报 告

50、扌j e卩模块组成，这些模块可以通过测试软件屮的人机界而调用。0067 2.多功能数据采集卡2选用中泰研创的型号为8361an的采集卡，该采 集卡的参数为:多通道循环采集频率100kh乙模拟量输入电压范围0-10v,输入精度12位， 有8k的缓冲区，工作温度0-50°c,湿度20-80% rho0068 3.四个步进电机駅动器均选用海顿生产的型号为dcm4010的步进电机 驱动器，它们具有短路，过压，欠压，过热等完善的保护功能以及具有多种细分的优点，通 过拨码开关来设定驱动器的细分数，具冇1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 7档微步细分，驱动 电流为 0.15 $-1.0

51、6安，驱动电流的大小由拨码开关控制，供电电压40vdc,工作温度2050°c,湿 度 15-85%rh不结露。0069 4.1号步进电机4选用海顿生产的系列型号为28000的直线步进电机， 可提供最大值为25磅（11.5千克）的推力，步长从0.003175mm到0.0508mm可供选择, 额定电流为0.42安，步距角1.8。，步距精度5%,最大升温75°c, 2号步进电机口、3号 步进电机13、4号步进电机15均选用海顿生产的系列型号为35000的直线步进电机，可提供最 大值为50磅（23千克）的推力,步长从0.003048mm到0.048768mm可供选择,额定电流 为0

52、.57安，步距角1.8°,步距精度5%,最大升温75°co0070 5.继电器5选用三友生产的型号为srd-s-112d的5脚继电器，outl输 出端常闭，out2输出端常开，该继电器输入电压3-32vdc,可靠关断电压小于0.8vdc，导 通时间1ms,关断时间10ms,工作温度-35-+70°co0071 6.放大器16采用小泰研创的型号为am-t-v100/u5的放大模块，输入电 压范围0-100mv,输出电压范围0-5v,具有输入、输出、电源三方隔离，放大器16中 冇放大电路及滤波电路，供电电压24vdc,工作温度为0-50°c,相对湿度0-90

53、% rh。0072 7.压力传感器7为定做的s型压力传感器，根据试验台传感器支架的形 状定做长、宽与高为:165.5mm、85.5mm与20.5mm的传感器，该传感器承受压力均匀, 输出对称性好。由于该发明完全模拟人手操作，通常人手对开关最大作用力为10n,实验要求对开 关施加力上限要比实际人手操作大35倍，因此该传感器的量程选作0lokgo为了 保证测试数据准确性，耍选择输入精度高，重复性能好，温度漂移小的传感器，此传感器综合 精度0.05%fs,灵敏度10.1mv/v,非线性0.05% fs,滞后性0.05% fs,重复性0.05% fs, 零点温度系数0.05% fs/10°c

54、,输出温度系数0.05% fs/10°c,工作温度范围20+65°c。0073 8.参阅图6,抑制信号干扰及滤波电路8是由共模抑制电路及滤波电路 组成；该电路的所有电阻、电容、型号为741的芯片、型号为3288rt的芯片都布置在面包 板上，所用器件通过焊锡固定在面包板上，通过普通导线连接。型号为741的芯片与型号为 3288rt的芯片由2号直流稳压电源17供电。其中，共模抑制电路的优势在于：能够有效的 抑制测试信号中共模干扰部分，提高测试信号的准确性，当被测信号微弱时，信号中的被测 信号小于共模干扰信号,经过放大后，被测信号有可能淹没共模干扰信号屮，导致数据误差， 共模抑制

55、电路采用差动输入方式，通过共模电压并联负反馈，能够快速衰减信号屮的共模 成分，共模抑制比可达到115db ；由于被测信号为低频信号，滤波电路采用阻容滤波技术， 通过2阶冇源滤波器，可以有效的滤除高频干扰以及防止振荡；0074 9.毫伏变送器9选用屮航电测仪器股份公司生产的型号为fd3的毫伏 变送器，其内置精密放大电路，可将压力传感器的输入信号(mv)转换成0-5v的通用模拟 信号，毫伏变送器9精度优于0.1% fs,可接入传感器的灵敏度lmv/v-3mv/v,工作温度 20+85°c，长期稳定性小于0.2% fs/年。0075 10.1号直流稳压电源6采用斯姆徳生产的型号为skd60

56、10d的可调直流 稳压电源，输出电压调整到40vdc ； 2号直流稳压电源17采用斯姆德生产的型号为 skd3010d 的口j调直流稳压电源，输出电压调整到为24vdco 1号直流稳压电源6和2号直流稳压 电源17工作温度为-20-+50°c,纹波电压状态小于0.5%,恒定电压状态小于0.1%,频率为 50hz10%。0076汽车按键开关测试系统的工作原理：0077被测汽车按键开关固定在已安装于z轴导轨支架27中工作台上的开关 夹具29上，由工业控制计算机1控制多功能数据采集卡2向2号步进电机驭动器10、 3号步进电机驱动器12与4号步进电机驱动器14发出控制信号，2号步进电机驱动器10、 3号步进电机驱动器12与4号步进电机驱动器14再向2号步进电机11、3号步进电机13 与4号步进电机15发出控制信号，从而将装卡在开关夹具21上的被测汽车按键开关在三维 空间内调整到所需要的合适位置，即触头30与被测汽车按键开关相隔