專利名稱：基于can總線的abs試驗臺測控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車ABS制動性熊檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于CAN總線的 ABS試驗臺測控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前有兩種方法來檢測和評價ABS裝車后的制動性能道路試驗法和整 車臺架檢測法。
道路試驗法通過車載測量儀器和數(shù)據(jù)處理記錄儀對車輛的輪速、車速、 減速度、踏板力及管路壓力進行測量記錄，然后計算出一些技術(shù)指標來評價 ABS的性能，這種方法雖然能較全面地檢測裝配ABS的車輛在各種路面上的 制動性能，但是實驗費用高、周斯長、精度低、受環(huán)境及道路條件的影響大。 我國現(xiàn)有臺架檢測主要是以反力式制動力檢測臺和平板式制動力檢測臺為 主，但這兩種試驗臺都只能檢測汽車在低速時的制動性能，無法檢測在一定 速度以上才起作用的汽車ABS的制動性能。同時，國外生產(chǎn)成套的ABS檢測 臺價格昂貴，不適合我國現(xiàn)階段國情。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于CAN總線的ABS試 驗臺測控系統(tǒng)，具有臺架自動控制、檢測流程自動引導、ABS制動數(shù)據(jù)以及 傳統(tǒng)反力式制動數(shù)據(jù)自動采集處連和分析評價等功能，本系統(tǒng)實現(xiàn)了自動化 操作，提供系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的
本發(fā)明的汽車ABS實驗臺測控系統(tǒng)由行程控制模塊、升降臺控制模塊、 扭矩控制模塊、速度采集模塊、常規(guī)制動檢測模塊5個模塊組成。各模塊相
互獨立的并聯(lián)于CAN總線上，通過CAN總線與上位機之間連接起來，上位機 負責監(jiān)控各下位機模塊，向各模塊發(fā)布指令，并接收處理各模塊傳來的檢測 數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)信息和波形。各模塊執(zhí)行上位機的指令，向上位機傳送檢測 數(shù)據(jù)。CAN接口電路負責各節(jié)點間的串行通信。
行程控制模塊由行程電機、光電開關(guān)、交流接觸器、固態(tài)繼電器、編碼 器、單片機系統(tǒng)、CAN通信模塊等組成，光電到位開關(guān)及行程限位開關(guān)直接 與單片機相連，行程電機通過交流接觸器與固態(tài)繼電器連接，單片機通過編 碼器的輸入信號來判斷臺架移動的距離，單片機與CAN通信模塊相連。
升降臺控制模塊由升降臺、緊鎖閥、氣閥、固態(tài)繼電器、單片機系統(tǒng)， CAN通信模塊等組成。各個升降臺分別與氣閥連接，緊鎖閥也與一個氣闊連 接，它們都連接到固態(tài)繼電器上，固態(tài)繼電器再與單片機相連，單片機與 CAN通信模塊相連。
扭矩控制模塊由四個扭矩控制器、晶閘管整流穩(wěn)流模塊、D/A變換模塊、 單片機系統(tǒng)、CAN通信模塊等組成，四個扭矩控制器與晶閘管整流穩(wěn)流模塊 相連，通過D/A變換模塊與單片機系統(tǒng)相連，單片機與CAN通信模塊相連。
速度采集模塊由速度傳感器、CPLD控制采集模塊、單片機系統(tǒng)、CAN 通信模塊等組成，五個速度傳感器與CPLD控制采集模塊相連，CPLD控制 采集模塊與單片機相連，單片機與CAN通信模塊相連。
常規(guī)制動檢測模塊由壓力傳感器、制動電機、信號調(diào)理模塊、交流接觸 器、固態(tài)繼電器、單片機系統(tǒng)、CAN通信模塊等組成，兩個軸重壓力傳感器 和兩個制動壓力傳感器連接到信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊，由信號調(diào)理及A/D 轉(zhuǎn)換模塊將四個壓力傳感器的信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換成四路數(shù)字信號送給單片機， 兩個制動電機通過交流接觸器與固態(tài)繼電器連接，單片機通過固態(tài)繼電器控 制交流接觸器的閉合來控制兩個制動電機的工作與否，單片機與CAN通信 模塊相連，實現(xiàn)上位機與下位機的通信。
本發(fā)明首先由上位機根據(jù)被檢車輛軸距信息，發(fā)送命令給行程控制模 塊，由行程控制模塊來控制臺架移動，將軸距調(diào)整為被檢車輛的軸距。然后 由升降臺控制模塊負責各個升降臺的升降、緊鎖閥的鎖緊與松開，以便車輛 順利到位。車輛到位后，加速到一定的速度后制動，扭矩控制模塊的扭矩控 制器通過加載不同大小的電流模擬不同的附著系數(shù)路面，來模擬不同路面的
實驗工況。速度采集模塊使用高精度高實時性的E6B2~CWZ3E光電編碼器來 采集車身速度、左前輪速、左后輪速、右前輪速、右后輪速，上位機將采集 來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成速度值，根據(jù)速度變化分析ABS性能。常規(guī)制動檢測模塊通 過采集壓力傳感器的信號，完成傳統(tǒng)制動力和軸重力檢測，采集的信號包括 左右制動、左右軸重四路信號。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1、 本發(fā)明采用分布式控制模式，將故障分散到各個節(jié)點，任意一個 節(jié)點的故障都不會造成整個通信網(wǎng)絡的故障，降低了風險，提高 了系統(tǒng)的可靠性；
2、 本發(fā)明具有臺架自動控制、檢測流程自動引導、ABS制動數(shù)據(jù)以 及傳統(tǒng)反力式制動數(shù)據(jù)自動采集處理和分析評價等功能。整個 ABS性能檢測流程設計中，除了車輛報檢和固定安全裝置兩個步 驟需要人工進行外，其它都實現(xiàn)了自動化操作；
3、 本發(fā)明中的扭矩控制模塊利用扭矩控制器實現(xiàn)了對不同道路路面 附著系數(shù)的動態(tài)模擬，可以實現(xiàn)單一附著系數(shù)模擬、對開路面(是 指制動時汽車左右兩個車輪， 一個車輪在高附著系數(shù)路面上，另 一個車輪在低附著系數(shù)路面上)模擬和對接路面(從高附著系數(shù) 路面制動后進入到低附著系數(shù)路面上繼續(xù)制動或從相反方向低附 著系數(shù)過渡到高附著系數(shù)路面)模擬等多種不同路面附著系數(shù)的 模擬。
4、 本發(fā)明采用了以下抗干擾措施保證了系統(tǒng)具有較高的可靠性① 用雙絞線引入各模擬量，以便空間電磁場在雙絞線的兩根導線中 產(chǎn)生的干擾電壓恰好相互抵消；②采用屏蔽措施；③采用正確的 接地措施，對計算機控制系統(tǒng)設立獨立的地線，各種地線經(jīng)各自 獨立的匯流條后，最后'匯集到一點，通過一點接地，模擬地和數(shù) 字地分別通過各自的獨立匯流條分別相連，最后相交于一點接到 控制系統(tǒng)的公共地端；④采用軟件濾波；⑤系統(tǒng)控制部分和強電 部分采用雙獨立電源。


圖l是試驗臺機械結(jié)構(gòu)圖2是測控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3是行程控制模塊原理框^;
圖4是升降臺控制模塊原理框圖5是扭矩控制模塊原理框圖6是速度采集模塊原理框圖7是常規(guī)制動檢測模塊原理框圖8是測控系統(tǒng)上位機功能模塊框下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進一步詳細說明。
具體實施例方式
本發(fā)明的汽車ABS實驗臺測控系統(tǒng)由電機、壓力傳感器、速度編碼器、 扭矩控制器、放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)采集電路、單片機、CAN總線、 計算機、打印機及臺架控制系統(tǒng)等組成。
參照圖1所示，前臺架驅(qū)動電機1與行程控制模塊相連，用于試驗臺前 臺架的前后移動，該電機為正反轉(zhuǎn)式電機，通過改變輸入電流的相位來改變 電機的轉(zhuǎn)向。11， 12， 20， 21為升降臺，由升降臺控制模塊控制，其作用是保證檢測前車輛的順利就位以及檢測完畢后車輛的離開。速度采集模塊通過
滾筒速度編碼器34， 35, 36， 37采集ABS性能檢測時滾筒的轉(zhuǎn)速，由此計 算對應的輪速，同時可以通過速度編碼器測出的滾筒累計轉(zhuǎn)動圈數(shù)計算出汽 車的制動距離。扭矩控制器4, 6, 13, 15將飛輪的轉(zhuǎn)矩傳遞給滾筒，通過 對扭矩控制器輸入電流的調(diào)節(jié)來改變其傳遞扭矩的大小，以此模擬不同附著 系數(shù)路面上的制動情況，實現(xiàn)ABS性能檢測時的路面附著系數(shù)匹配。系統(tǒng) 對試驗臺架的控制是根據(jù)計算機指令由單片機發(fā)出若干個開關(guān)量控制信號
完成的，這些控制信號直接連著i/o板上的固態(tài)繼電器，運用交流接觸器閉
合的方式來實現(xiàn)電機啟動、停止和滾筒距離自動調(diào)整、臺架升降。而計算機 和單片機通過CAN總線完成通fi。檢測結(jié)束后計算機根據(jù)GB7258—2004 《機動車安全技術(shù)條件》和GB13594~_99《汽車防抱死制動系統(tǒng)性能要求和 試驗方法》規(guī)定的各項試驗的要求，綜合分析ABS速度比率曲線、制動力 過程曲線，通過打印機打印檢測結(jié)果報告。
參照圖2所示，CAN通信卡采用CAN適配卡PISO~CAN200與工業(yè)計 算機相連，行程控制模塊、升降臺控制模塊、扭矩控制模塊、速度采集模塊、 常規(guī)制動檢測模塊分別相互獨立的并聯(lián)在由CAN通信卡引出的CAN總線 上，實現(xiàn)各模塊與上位機的數(shù)據(jù)傳.輸與信息交換，CAN總線兩端加入了兩個 5歐姆的電阻，可以起到一定的限流作用，避免系統(tǒng)受到過流沖擊，提高了 系統(tǒng)的安全性。
參照圖3所示，光電到位開關(guān)及行程限位開關(guān)直接與單片機相連，它們 通過2路數(shù)字信號與單片機通信。行程電機通過交流接觸器與固態(tài)繼電器連 接，單片機通過控制固態(tài)繼電器來控制行程電機。單片機通過編碼器的輸入 信號來判斷臺架移動的距離。單片機初始化后每隔一定時間(如l秒)向上 位機發(fā)送車輛是否到位信息；單片機接收到上位機的命令后分析，如果是要 求調(diào)整距離(前進或后退)，則發(fā)出控制固態(tài)繼電器的命令，由行程電機來
實現(xiàn)臺架的移動，在實驗臺移動過程中，如果CPLD檢測到移動臺已經(jīng)到達 上限或下限，就立刻向繼電器發(fā)出停止命令。
參照圖4所示，四個升降臺分別與4個氣閥連接，緊鎖閥也與一個氣閥 連接，它們都連接到固態(tài)繼電器上，固態(tài)繼電器再與單片機相連。單片機初 始化后進入等待狀態(tài)，接收到命令后分析，按照命令對某個或幾個繼電器發(fā) 出命令，通過氣閥來舉升或降下4個升降臺和緊鎖閥的緊鎖或松開。
參照圖5所示，扭矩控制模ii中四個扭矩控制器與晶閘管整流穩(wěn)流模塊 相連，D/A變換器將單片機送來的4路數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成4路模擬信號再送 給晶閘管整流穩(wěn)流模塊。單片機初始化后進入等待狀態(tài)，接收到命令后分析， 按照命令對某個或幾個繼電器發(fā)出命令，控制扭矩控制器來模擬路面附著系 數(shù)。
參照圖6所示，其中5個速度傳感器與CPLD控制采集模塊相連，CPLD 控制采集模塊受單片機控制，單片機一旦接收到采集數(shù)據(jù)的命令就開外部中 斷0，則CPLD每10ms向單片機請求中斷發(fā)送數(shù)據(jù)。若是外部中斷1則分 析命令是否是上位機要求采集的速度數(shù)據(jù)，如果是則打開外部中斷0，允許 發(fā)送數(shù)據(jù)，如果不是則屏蔽外部中斷0。
參照圖7所示，2個軸重壓力傳感器和2個制動壓力傳感器連接到信號 調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊，由信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊將4個壓力傳感器的信 號調(diào)理后轉(zhuǎn)換成4路數(shù)字信號送給單片機。2個制動電機通過交流接觸器與 固態(tài)繼電器連接，單片機通過固態(tài)繼電器控制交流接觸器的閉合來控制2個 制動電機的工作與否。單片機初始化后進入等待狀態(tài)，接收到命令后分析， 若是測量常規(guī)制動，則發(fā)出命令控制繼電器，同時開外部中斷0 (單片機每 隔一定時間響應CPLD的中斷向上位機發(fā)送制動力數(shù)據(jù))；若是結(jié)束測量命 令，則屏蔽外部中斷0;若是測量軸重命令，則開定時器0中斷(單片機每 1秒向上位機發(fā)送一次軸重數(shù)據(jù))；若是結(jié)束測量命令，則屏蔽定時器中斷。參照圖8所示，初始化模塊的功能是在測控系統(tǒng)開始運行時，對各傳感 器的狀態(tài)進行自動檢測，如果發(fā)現(xiàn)傳感器故障，則對用戶給予報警，并登記 故障日志文件。如果系統(tǒng)自檢正常，則從系統(tǒng)文件讀取設置參數(shù)；車輛報檢 模塊實現(xiàn)車輛檔案信息的錄入、i記、選擇車輛檢測的項目，如是否檢測 常規(guī)制動，是否檢測ABS制動性能(包括單一附著系數(shù)工況檢測、"對開" 工況檢測、"對接"工況檢測)，是否進行速度表校驗等；檢測模塊是整個軟件 的核心，它將根據(jù)報檢項目的順序依次檢測所有報檢項目。在該模塊中要完 成臺架控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、結(jié)果評價以及數(shù)據(jù)存儲等功 能，同時該模塊還要完成通過LED條屏對引車員進行引導的功能；系統(tǒng)設置 模塊負責向計算機中輸入一些系統(tǒng)參數(shù)用戶信息(包括用戶帳號、用戶密 碼、用戶權(quán)限)，系統(tǒng)信息(包括4感器的通道號、升臺和降臺時間、傳感器 標定系數(shù))，檢測標準等。同時在該模塊中還可以對傳感器的系數(shù)進行重新標 定；數(shù)據(jù)管理負責檢測數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計、報表打印、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)還原 等功能。
權(quán)利要求
1、基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其特征在于，由行程控制模塊(40)、升降臺控制模塊(41)、扭矩控制模塊(42)、速度采集模塊(43)、常規(guī)制動檢測模塊(44)五個模塊組成；行程控制模塊(40)、升降臺控制模塊(41)、扭矩控制模塊(42)、速度采集模塊(43)、常規(guī)制動檢測模塊(44)各模塊相互獨立的并聯(lián)于CAN總線上，通過CAN總線與上位機通信。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其 特征在于，行程控制模塊(40)由光電到位開關(guān)及行程限位開關(guān)直接與單片 機相連，行程電機通過交流接觸器與固態(tài)繼電器連接，固態(tài)繼電器與單片機 連接，編碼器與單片機連接，單片機與CAN通信模塊相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其 特征在于，升降臺控制模塊(41)各個升降臺分別與氣閥連接，緊鎖閥也與 一個氣閥連接，它們都連接到固態(tài)繼電器上，固態(tài)繼電器再與單片機相連， 單片機與CAN通信模塊相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其 特征在于，扭矩控制模塊(42)由四個扭矩控制器、晶閘管整流穩(wěn)流模塊、 D/A變換模塊、單片機系統(tǒng)、CAN通信模塊組成，四個扭矩控制器與晶閘管 整流穩(wěn)流模塊相連，通過D/A變換模塊與單片機系統(tǒng)相連，單片機與CAN 通信模塊相連。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其 特征在于，速度采集模塊(43)由速度傳感器、CPLD控制采集模塊、單片 機系統(tǒng)、CAN通信模塊等組成，五個速度傳感器與CPLD控制采集模塊相 連，CPLD控制采集模塊與單片機'相連，單片機與CAN通信模塊相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，其特征在于，常規(guī)制動檢測模塊(44)由壓力傳感器、制動電機、信號調(diào)理模 塊、交流接觸器、固態(tài)繼電器、單片機系統(tǒng)、CAN通信模塊組成，兩個軸重 壓力傳感器和兩個制動壓力傳感器連接到信號調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊，由信號 調(diào)理及A/D轉(zhuǎn)換模塊將四個壓力.傳感器的信號調(diào)理后轉(zhuǎn)換成四路數(shù)字信號 送給單片機，兩個制動電機通過交流接觸器與固態(tài)繼電器連接，固態(tài)繼電器 與單片機連接，單片機與CAN通信模塊相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于CAN總線的ABS試驗臺測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)由行程控制模塊、升降臺控制模塊、扭矩控制模塊、速度采集模塊、常規(guī)制動檢測模塊5個模塊組成。各模塊相互獨立的并聯(lián)于CAN總線上，通過CAN總線與上位機之間連接起來，上位機負責監(jiān)控各下位機模塊，向各模塊發(fā)布指令，并接收處理各模塊傳來的檢測數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)信息和波形。各模塊執(zhí)行上位機的指令，向上位機傳送檢測數(shù)據(jù)。CAN接口電路負責各節(jié)點間的串行通信。本發(fā)明實現(xiàn)了自動化操作，提供系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號B60T17/22GK101344459SQ200810150728
公開日2009年1月14日 申請日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者恒 劉, 徐志剛, 梁敏健, 王麗敏, 趙祥模, 郝茹茹 申請人:長安大學