CN104827267B - 汽车仪表指针压接位置控制模块及控制方法 - Google Patents

Abstract

汽车仪表指针压接位置控制模块及控制方法，涉及汽车电子产业仪表指针的安装技术。它为了解决仪表指针压接深度测量不准确，并且缺少自动控制过程，导致仪表易损坏、且生产效率低的问题。本发明不需要采用结构限位及人工判断的方式，在监测压力信号曲线整体的同时，根据内置算法对于压力曲线的特征关键位置进行判断，当压接进入异常深度时，会第一时间通知操作者曲线的不正常变化，并调整压力，以确保仪表不损坏，监控范围和条件可自由设定。无论在工业领域还是研究领域，其应用也将为企业带来实际的利益，为研究者提供便利。能够很好地保护表针，表盘及电机，提高一次压接的成功率，进而提高生产效率。本发明适用于汽车仪表或其他仪表的指针压接。

Description

汽车仪表指针压接位置控制模块及控制方法

技术领域

本发明涉及汽车电子产业中仪表指针的压接位置控制技术。

背景技术

汽车电子产业中，仪表指针安装在电机的转轴上，由电机带动指针转动。指针安装时，采用加压设备对指针施加压力，这个过程中，需要对压接深度进行判断，图2所示为压接深度正常的情况，压接深度过大则会导致指针或电机转轴损坏。传统的指针压接深度控制采用结构限位加人工判断的方式，或者采用对压力进行监测的方式。在结构限位加人工判断方式中，为了保护脆弱的表盘及表盘光洁度，结构件不能选取金属等坚硬、不易磨损的材质，而是采用塑料或有机玻璃等软材质的限位片进行判断，由于长时间使用，限位片表面磨损，直接导压接深度控制不精确，使仪表总装出现各种结构问题，如表针上盖刮伤表盘等，有时甚至由于压制深度过大对仪表电机造成损坏，并且采取人工方式判断，对生产节拍影响很大，降低生产效率。指针压接过程中，正常情况下的压力变化曲线为：压力从0逐渐增大，达到峰值后下降，然后在一段时间内呈稳定状态。传统压力值监控不关心压制过程中的压力变化，只关心结果压力值，对对压力进行监测时，只是监测稳定值即结果压力值是否超过阈值，而监测不到前面的峰值，当监测结果表明压力合格时，表针或电机转轴往往已经因为峰值压力过大而损坏，因而这种压力监测方式数据单一，无法对具体压力过程进行研究，解决设备实际存在的问题。对压力值是否合格也是通过人工进行判断，判断的准确度较低，并且缺少自动控制过程，检测到压力不合格时仪表已损坏。

发明内容

本发明的目的是为了解决仪表指针压接深度测量不准确，并且缺少自动控制过程，导致仪表易损坏、且生产效率低的问题，提供一种汽车仪表指针压接位置控制模块及控制方法。

本发明所述的汽车仪表指针压接位置控制模块包括以下单元：

压力信号采集单元：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断单元：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时启动减压信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元和峰值判断单元；

减压信号发送单元：向加压设备发送减压控制信号；

压力差计算单元：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差；

压力差判断单元：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时启动均值计算单元，在判断结果为否时启动压力下降判断单元；

均值计算单元：计算最近T时间内的压力的平均值；

均值判断单元：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时返回启动压力差计算单元；

报警单元：向报警装置发送报警信号；

停止信号发送单元：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断单元：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元元和压力下降判断单元；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

所述采样周期为大于或等于50次每秒。

所述控制模块还包括：

显示单元：将压力信号采集单元所采集到的压力值显示在屏幕上。

所述控制模块还包括：

参数设定单元，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。

本发明所述的汽车仪表指针压接位置控制方法包括以下步骤：

压力信号采集步骤：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断步骤：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时执行减压信号发送步骤，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和峰值判断步骤；

减压信号发送步骤：向加压设备发送减压控制信号，并在该步骤结束之后执行峰值判断步骤；

压力差计算步骤：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差，并在该步骤结束之后执行压力差判断步骤；

压力差判断步骤：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时执行均值计算步骤，在判断结果为否时执行压力下降判断步骤；

均值计算步骤：计算最近T时间内的压力的平均值，并在该步骤结束之后执行均值判断步骤；

均值判断步骤：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送步骤，在判断结果为否时返回执行压力差计算步骤；

报警步骤：向报警装置发送报警信号，并在该步骤结束之后执行停止信号发送步骤；

停止信号发送步骤：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断步骤：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和压力下降判断步骤；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

所述采样周期为大于或等于50次每秒。

所述控制方法还包括：

显示步骤：将压力信号采集步骤所采集到的压力值显示在屏幕上。

所述控制方法还包括：

参数设定步骤，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。

本发明可以采用嵌入在上位机系统中的软件来实现，实时对仪表指针压接过程中的压力值的变化进行监控。通过内置算法，及下压位置相应的曲线特性，判断压力值是否符合限值要求，在不符合限值要求的情况下，采用相应的补救措施。压力值反映下压深度变化，如有异常立刻示警操作者。对所监控的压力值进行关键位限值校准，通过与外部标准压力值的读取和对应，根据算法，确定出准确的限值作为标准压力值，使曲线准确显示压力值变化。

根据所采集到的数值，规定合理的压力范围，既规定了合理的下压深度。

本发明所述的显示单元，可以将显示界设计成三部分：

1、数值显示界面：主要显示所监控的多组实时压力值，一旦超出所设置的数值监控范围，通过该界面提示深度不合格报警；

2、图像显示界面：主要显示所监控的压力值在监控时间内的变化，并根据压力值绘制曲线，曲线的横坐标表示时间，纵坐标表示压力值，根据曲线能够直观的观察出所监控压力值的变化，观察压力值的范围，并且能够保存图像，以便观察研究；

3、设置界面：参数设定单元和参数设定步骤中，还可以增加用于配置上位机与下位机之间的基本通讯设置的功能，所述基本通讯设置包括串口号、波特率、校验方式，以及停止位等，配置监控曲线的压力显示范围、时间长度，以及限值(即达到报警条件的压力值)。本发明不需要采用结构限位及人工判断的方式，只通过对压力值图像的走势就能够直接判定出指针是否下压过深，判断电机主轴顶部是否突出正常范围，达到异常深度，在压力超过Fmax的情况下，及时调整压力，确保仪表不会损坏，当仪表已损坏的情况下，及时报警并停止加压。

对完整的压力曲线进行判断：将整个压制过程呈现在操作者和研究者面前，并在监测压力信号曲线整体的同时，对其外形是否合乎要求进行判断和报警，根据内置算法，对于压力曲线的特征关键位置进行判断；当压接进入异常深度时，会第一时间通知操作者曲线的不正常变化。不仅提供显示的平台，还可当成警戒的工具。无论在工业领域还是研究领域，其应用也将为企业带来实际的利益，为研究者提供便利。

监控范围和条件可自由设定：老式压力显示界面只能规定固定的压力限值，不可进行调整，由于企业成产仪表种类众多，压接的深度要求也不相同。为了更好的适应产品要求，提高产品兼容性，本发明对于所要监控的高度标准均可自由设定监控范围，同时自由设定需要警戒的标准数据，达到警戒数值时，提醒研究者和操作者。这使监控性能无拘泥性，自由度更高；人性化设计，设定各种参数方便快捷：能够在同一界面直接输入各种参数，进行系统的学习和研究。能够给予压力标准数值，自动校正图像。一切为使用者操作简捷为宗旨，将操作单元降到最少。可以在本发明的基础上对控制模块和控制方法做改进，增加密码输入功能，使用时只需要输入操作者密码、输入控制参数、学习保存，三步解决设定问题。

本发明通过对压力数值的监控来判断并控制汽车仪表指针压接的深度，精确保护仪表电机，为产品和质量提供有力保障。采用该发明之后，无须采用现有的结构限位片，完美保护表针、表盘及电机，提高一次压接的成功率，进而提高生产效率。产品质量得到保证。应用在上位机上判断，脱离人工判断，准确性更高，生产节拍明显加快，产量提升。能够为企业每年挽回50万元以上的经济损失。

附图说明

图1为本发明所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的流程图；

图2为实施方式一中，压接深度合格的情况下，仪表指针与电机转轴的配合关系示意图；

图3为实施方式一中仪表指针安装过程中的压力曲线图，横坐标表示时间，纵坐标表示压力。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述的汽车仪表指针压接位置控制模块包括以下单元：

压力信号采集单元：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断单元：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时启动减压信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元和峰值判断单元；

减压信号发送单元：向加压设备发送减压控制信号；

压力差计算单元：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差；

压力差判断单元：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时启动均值计算单元，在判断结果为否时启动压力下降判断单元；

均值计算单元：计算最近T时间内的压力的平均值；

均值判断单元：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时返回启动压力差计算单元；

报警单元：向报警装置发送报警信号；

停止信号发送单元：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断单元：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元元和压力下降判断单元；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

实际操作过程中，正常的压力曲线应该是从0逐渐增大，且上升速度较快，达到峰值后稍稍降低，然后进入平稳阶段，即图3中的第一次压力稳定状态A。压接深度不合格的情况有以下几种：第一种，压力上升过程中超过120牛顿；第二种，压力达到峰值后，很快降低至0；第三种，压力达到峰值后，逐渐降低，不能进入平稳阶段；第四种，压力达到峰值后降低至第一次压力稳定状态A，该状态持续一段时间后压力下滑，进入第二次压力稳定状态B，该状态下的压力值为F0，F0为0至Fmin之间的某个值。对于后三种情况，压力都会在某个时间点降低至F0，因此，都可以通过判断压力是否小于F0来判断压接深度是否合格。

本实施方式所述的汽车仪表指针压接位置控制模块由嵌入在上位机内的软件实现。该控制模块能够对指针压接的全过程进行压力监测。首先判断压接过程中的压力最大值即峰值是否超过阈值Fmax，所述Fmax＜120N，如果超过阈值，则马上向加压设备发送减压控制信号以减小压力。然后判断最近T时间内的压力差是否小于ΔF(如果施加压力的时间小于T，则不启动该单元，T值通常取3秒钟，且T值大于压力从0上升至峰值的时间)，判断结果如果为是，则说明峰值已经出现，并且压力值已经进入平稳阶段，即图3中的第一次压力稳定状态A，如果这段时间内的压力平均值大于Fmin，则说明压接深度是合格的，如图2所示。如果均值小于Fmin，则说明压接深度过大，对指针施加的压力已无法达到Fmin，此时需要报警进行提示，并向加压设备发送停止信号，以停止施加压力。如果最近T时间内的压力差大于ΔF，则说明压力值没有进入平稳阶段，这种情况下，如果某个时间压力值恰好为F0，则说明压接深度过大，装配不合格，此时需要报警进行提示，并向加压设备发送停止信号，以停止施加压力。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，所述控制模块还包括：

显示单元：将压力信号采集单元所采集到的压力值显示在屏幕上。

具体实施方式三：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，所述控制模块还包括：

参数设定单元，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。

具体实施方式四：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，所述采样周期为大于或等于50次每秒。

具体实施方式五：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，Fmax＜120N，Fmin＝30N，ΔF＝1N，F0＝20N。

具体实施方式六：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，T的取值范围为3s。

具体实施方式七：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，压力值采用压力传感器来检测。

具体实施方式八：本实施方式是对实施方式一所述的汽车仪表指针压接位置控制模块的进一步限定，本实施方式中，报警装置为声光报警装置。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的汽车仪表指针压接位置控制方法包括以下步骤：

压力信号采集步骤：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断步骤：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时执行减压信号发送步骤，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和峰值判断步骤；

减压信号发送步骤：向加压设备发送减压控制信号，并在该步骤结束之后执行峰值判断步骤；

压力差计算步骤：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差，并在该步骤结束之后执行压力差判断步骤；

压力差判断步骤：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时执行均值计算步骤，在判断结果为否时执行压力下降判断步骤；

均值计算步骤：计算最近T时间内的压力的平均值，并在该步骤结束之后执行均值判断步骤；

均值判断步骤：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送步骤，在判断结果为否时返回执行压力差计算步骤；

报警步骤：向报警装置发送报警信号，并在该步骤结束之后执行停止信号发送步骤；

停止信号发送步骤：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断步骤：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和压力下降判断步骤；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

具体实施方式十：本实施方式是对实施方式九所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述控制方法还包括：

显示步骤：将压力信号采集步骤所采集到的压力值显示在屏幕上。

具体实施方式十一：本实施方式是对实施方式七所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述控制方法还包括：

参数设定步骤，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。

具体实施方式十二：本实施方式是对实施方式七所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，所述采样周期为大于或等于50次每秒。

具体实施方式十三：本实施方式是对实施方式九所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，Fmax＝120N，Fmin＝30N，ΔF＝1N，F0＝20N。

具体实施方式十四：本实施方式是对实施方式七所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，T的取值范围为3s。

具体实施方式十五：本实施方式是对实施方式九所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，压力值采用压力传感器来检测。

具体实施方十六：本实施方式是对实施方式九所述的汽车仪表指针压接位置控制方法的进一步限定，本实施方式中，报警装置为声光报警装置。

Claims (10)

1.汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：该控制模块包括以下单元：

压力信号采集单元：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断单元：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时启动减压信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元和峰值判断单元；

减压信号发送单元：向加压设备发送减压控制信号；

压力差计算单元：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差；

压力差判断单元：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时启动均值计算单元，在判断结果为否时启动压力下降判断单元；

均值计算单元：计算最近T时间内的压力的平均值；

均值判断单元：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时返回启动压力差计算单元；

报警单元：向报警装置发送报警信号；

停止信号发送单元：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断单元：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时启动报警单元和停止信号发送单元，在判断结果为否时同时启动压力差计算单元和压力下降判断单元；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

2.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：所述控制模块还包括：

显示单元：将压力信号采集单元所采集到的压力值显示在屏幕上。

3.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：所述控制模块还包括：

参数设定单元，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。

4.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：Fmax＝120N，Fmin＝30N，ΔF＝1N，F0＝20N。

5.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：T的取值范围为3s。

6.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：压力值采用压力传感器来检测。

7.根据权利要求1所述的汽车仪表指针压接位置控制模块，其特征在于：报警装置为声光报警装置。

8.汽车仪表指针压接位置控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

压力信号采集步骤：根据采样周期采集并存储汽车仪表指针与电机主轴之间的压力值；

峰值判断步骤：判断采集的压力值是否大于Fmax，并在判断结果为是时执行减压信号发送步骤，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和峰值判断步骤；

减压信号发送步骤：向加压设备发送减压控制信号，并在该步骤结束之后执行峰值判断步骤；

压力差计算步骤：计算最近T时间内的最大压力与最小压力的差值，即压力差，并在该步骤结束之后执行压力差判断步骤；

压力差判断步骤：判断所述压力差是否小于ΔF，并在判断结果为是时执行均值计算步骤，在判断结果为否时执行压力下降判断步骤；

均值计算步骤：计算最近T时间内的压力的平均值，并在该步骤结束之后执行均值判断步骤；

均值判断步骤：判断所述平均值是否小于Fmin，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送步骤，在判断结果为否时返回执行压力差计算步骤；

报警步骤：向报警装置发送报警信号，并在该步骤结束之后执行停止信号发送步骤；

停止信号发送步骤：向加压设备发送停止信号；

压力下降判断步骤：判断压力是否等于或小于F0，并在判断结果为是时同时执行报警步骤和停止信号发送，在判断结果为否时同时执行压力差计算步骤和压力下降判断步骤；

所述的Fmax、Fmin、ΔF、T以及F0均由用户预先设定，且F0＜Fmin＜Fmax。

9.根据权利要求8所述的汽车仪表指针压接位置控制方法，其特征在于：所述控制方法包括：

显示步骤：将压力信号采集步骤所采集到的压力值显示在屏幕上。

10.根据权利要求8所述的汽车仪表指针压接位置控制方法，其特征在于：所述控制方法还包括：

参数设定步骤，用于提供外部数据输入端口，用于设置参数Fmax、Fmin、ΔF、T、F0或采样周期。