一種用于汽車人機(jī)開發(fā)和線束檢測的綜合裝置

許志函+邵飛+姚圣達(dá)+張雯昕

摘要：

一種用于汽車開發(fā)和線束檢測的綜合裝置，在有限的空間里可以同時實現(xiàn)汽車人機(jī)自動檢測、整車線束功能的實車檢測和性能的自動化檢測。人機(jī)參數(shù)可以由駕駛員通過計算機(jī)組態(tài)軟件中可視化設(shè)置進(jìn)行根據(jù)自己的特點、愛好調(diào)整為自己滿意的樣式，這樣，使得每個駕駛員無論是駕駛自己的車輛還是駕駛別人的車輛都能很快的適應(yīng)車輛，而不會出現(xiàn)不習(xí)慣引發(fā)的交通事故。線束功能的檢測則實現(xiàn)了實車的檢測平臺，滿足了不同的車型以及不同的電器配置所需要的檢測需求，使得你時每刻都能更加直觀的了解你的愛車的內(nèi)部情況，是否發(fā)生線束問題，導(dǎo)致某些車載電器發(fā)生故障從而不能駕駛，防范與未然。這種綜合裝置有利于我們更好的去駕馭汽車，滿足了當(dāng)今汽車發(fā)展的安全性，舒適性要求。

關(guān)鍵詞：汽車人機(jī)工程;線束檢測;自動化;PLC

1 前言：

汽車的安全性，舒適性，經(jīng)濟(jì)性是未來汽車發(fā)展的方向，自從第一輛汽車在德國誕生以來，汽車以難以想象的速度進(jìn)行著發(fā)展，現(xiàn)已成為我們?nèi)粘Ｉ畹牟豢苫蛉钡奈锲?，拉近了人與人之間的距離，使物質(zhì)更好的進(jìn)行交流。但是，汽車給我們帶來便利的同時也帶來了許許多多的事故，據(jù)不完全統(tǒng)計，每年全國發(fā)生交通事故至少三十萬起，會有七八萬的人死與事故中，這其中有一部分就是因為汽車的不舒適、不適應(yīng)以及汽車的某先線路的損壞卻沒及時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致的。所以，對汽車的人機(jī)工程研發(fā)以及線束檢測的研究將在未來汽車行業(yè)的發(fā)展中占據(jù)很大的市場。目前在汽車開發(fā)中對線束性能的檢測需要昂貴的設(shè)備，可視化不好、操作不便利，而且存在者因車型或電器的配置不同而導(dǎo)致的線束功能實車檢測無統(tǒng)一平臺的局面。對于人機(jī)工程學(xué)的測試裝置，現(xiàn)有的裝置還不能對人機(jī)參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。此裝置就是用于對汽車人機(jī)參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)和線束系統(tǒng)的自動化檢測的綜合裝置，將會給駕駛者帶來極大的幫助。

2 汽車的人機(jī)參數(shù)自動調(diào)節(jié)

2.1 汽車人機(jī)工程

人機(jī)工程學(xué)是20世紀(jì)70年代初迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科，它從人的生理和心理出發(fā)，研究人-機(jī)-環(huán)境相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，并使人機(jī)系統(tǒng)工作效能達(dá)到最佳。在汽車車身設(shè)計運用人機(jī)工程學(xué)，就是以人為中心，研究車身設(shè)計如何適應(yīng)人的需要，創(chuàng)造一個舒適的、操作輕便的、可靠的駕駛環(huán)境和乘坐環(huán)境，及設(shè)計一個最佳的人-車-環(huán)境系統(tǒng)。

2.2 存在的問題

汽車中存在的人機(jī)參數(shù)有儀表板、腳踏板，座椅、轉(zhuǎn)向盤等等，雖然每一款車型的誕生之前都會花大量物力和財力在人機(jī)工程上面，已達(dá)到更好的駕駛環(huán)境和乘坐環(huán)境。但是，由于不同的駕駛者和乘坐者的具體生理和心理的不同，所設(shè)定的人機(jī)參數(shù)并不能滿足每個人的要求，就會存在儀表板過于傾斜、發(fā)動機(jī)罩過于傾斜、轉(zhuǎn)向盤太高、踏板太低、座椅太靠前等一系列問題。

2.3 解決問題

對于上面出現(xiàn)的問題，可以設(shè)計一個能通過手動調(diào)節(jié)已達(dá)到自己需求的裝置。駕駛者通過調(diào)節(jié)不同參數(shù)的位置關(guān)系，已達(dá)到最適合的參數(shù)。如圖2-1所示：

1）1為汽車儀表板，汽車儀表板反應(yīng)的是汽車的運行狀態(tài)，而且起著美化汽車內(nèi)部環(huán)境的作用。但是如果汽車儀表板位置不好，會對駕駛者有著很大的干擾作用以及影響行車心情，我們通過連桿機(jī)構(gòu)以及橫向滑槽和縱向滑槽的來控制儀表板的位置參數(shù)，使儀表板在上下左右四個方位可以靈活的改變，但是一旦參數(shù)被確定，將會通過凹槽講各個連桿給固定住，不會出現(xiàn)行車過程中儀表板自動改變的現(xiàn)象。

2）4為發(fā)動機(jī)罩，保護(hù)發(fā)動機(jī)的安全，不會被雜物損壞以及被雨水淋濕，但是發(fā)動機(jī)罩的傾斜程度很影響汽車的美觀以及風(fēng)阻系數(shù)的影響，我們給發(fā)動機(jī)罩加一個伸縮桿以及支點，這樣發(fā)動機(jī)罩就可以在駕駛員的控制下改變傾斜角，更有利于駕駛和美觀。

3）開過車的人都知道，離合器踏板、制動器踏板和油門踏板，控制好這三個踏板以及轉(zhuǎn)向盤我們才能掌控好車。但是，由于每個人的身高不一樣，同一輛車，個高的人也許能很輕松的踩著踏板，但是有些身高比較矮小的腿比較短的就會很吃力，必須借助調(diào)整汽車座椅，我學(xué)駕駛的時候就遇到這種情況，一起學(xué)車的一個女生就是，每次上車前都得把座椅調(diào)到最靠前的地方，換人時還得把它調(diào)回去，這種將座椅調(diào)到前方的方法，不僅不美觀，使駕駛室很擁擠，而且影響著駕駛，并且轉(zhuǎn)向盤離胸部很近，急剎車時對人的潛在危險很到。所以我們設(shè)計將調(diào)整座椅的方法改成座椅、轉(zhuǎn)向盤和踏板一起協(xié)調(diào)的方法。踏板通過連桿機(jī)構(gòu)，可以在橫向滑槽和縱向滑槽的調(diào)節(jié)下，在上下左右四個方位進(jìn)行調(diào)節(jié)，橫向滑槽和縱向滑槽所能調(diào)節(jié)的極限都必須做過嚴(yán)密的計算，禁止出現(xiàn)調(diào)節(jié)過后踏板不能踩到底的情形。轉(zhuǎn)向盤通過轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)傾斜度，而橫向滑槽又可以控制轉(zhuǎn)向盤的伸縮量，這樣一來，可以滿足所有駕駛者對轉(zhuǎn)向盤的要求。座椅則是通過轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)座椅后背的傾斜度，滿足廣大駕駛者對座椅靠背的不同要求，座椅還可以通過橫向滑槽在水平方向前后滑動，找到最適合的坐姿。

2.4 優(yōu)化設(shè)計

上述對汽車人機(jī)參數(shù)的調(diào)節(jié)一部分在現(xiàn)實生活中都已實現(xiàn)，比如座椅調(diào)節(jié)傾斜度和前后伸縮，但為了追求便捷和高效，就好比汽車門窗玻璃一樣，老式車采用的是機(jī)械式，通過手搖動車門內(nèi)的搖柄來控制門窗玻璃的升降，現(xiàn)在改為電動式控制，我們是利用計算機(jī)控制，將這些參數(shù)通過計算機(jī)的上位軟件設(shè)置?？刂圃頌槊總€調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)都配有一個電動機(jī)，通過計算機(jī)控制電路電流的方向，來控制自己所需要的參數(shù)變化，已達(dá)到自己所需要的為止，利用位置傳感器將自己設(shè)定的參數(shù)顯示出來，如果不同的車型都裝配有這種機(jī)構(gòu)，那么就能很快的將自己所需要的參數(shù)在很短的時間進(jìn)行設(shè)定。

3 線束性能的實車檢測和自動化檢測

3.1 線束的介紹

線束系統(tǒng)是汽車控制電路網(wǎng)絡(luò)的主體，無論是高檔豪華轎車還是普通汽車，線束的組成基本上都是由電線、連插件和包裹膠帶組成，汽車電線是低壓電線，與一般家用電線的區(qū)別在于家用電線是銅質(zhì)單蕊電線，具有一定的硬度，而車用電線則是銅質(zhì)多蕊電線，較軟較細(xì)，所以將這些電線包裹在塑料絕緣管內(nèi)，不易損壞。隨著人們對汽車的舒適性，安全性，經(jīng)濟(jì)性，排放性的要求越來越高，汽車電子設(shè)備越來越多，線束越來越復(fù)雜，對線束的要求也越來越高。為了保證線束的可靠性和安全性，必須加快對線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計和研究。

3.2 線束性能的實車檢測

線束性能的檢測通常情況下有

1）導(dǎo)通性檢測，即線束要求通路，不能出現(xiàn)斷路的情況

2）線束阻抗的檢測，阻抗要在要求的范圍內(nèi)，不能影響汽車電器的正常運行

3）接頭在接插件上的結(jié)合牢固度檢測

4）線束連接導(dǎo)線與接插件的連接電阻

由于導(dǎo)通性檢測和線阻檢測的意義和重要性比較大，而且也是我們可以通過實車條件檢測的，其它兩方面的檢測則是汽車廠家生產(chǎn)方面要求的，我們無法檢測，所以，本研究旨在研究導(dǎo)通性檢測和線阻檢測。導(dǎo)通性檢測即是要求線束處在導(dǎo)通情況，不能出現(xiàn)斷路，我們可以設(shè)計一個模擬實車檢測環(huán)境，模擬實車通過夾具和機(jī)械連接布置各個電器件如圖3-1所示，布置不同車型或不同配置所需要的電器件，將線束系統(tǒng)與電器件相連，通過蓄電池供電，電器盒控制線束模擬檢測，檢測每個電器件的電流，如果能測量出電流的大小，則說明導(dǎo)通性良好，線束不存在斷路問題，如果電器件沒有電流，則說明出現(xiàn)斷路情況，電器件必定不能工作。

線阻檢測是同時檢測出通過的電流與電線的電壓，通過歐姆定律計算出此段電線的線阻，如果線阻過大，會使通路的電流減小，將會影響電器件的準(zhǔn)確工作。如果在所設(shè)定的范圍值內(nèi)，則說明線阻良好。

圖3-1

19-右前大燈 ?20-發(fā)動機(jī)風(fēng)扇 ?21-蓄電池 ?22-左前大燈 ?23-喇叭 ?24-電器盒 ?25-ABS ?26-ECU ?27-BCM ?28-安全氣囊 ?29-門鎖電機(jī) ?30-玻璃升降電機(jī) ? 31-輪速傳感器 ?32-后尾燈 ?33-雷達(dá)探頭 ?34-天窗 ?35-室內(nèi)頂燈 ?36-雨刮 ?37-音響 ?38-空調(diào) ?39-倒車?yán)走_(dá) ?40-點火開關(guān) ?41-儀表 ?42-電動后視鏡 ?46-性能檢測臺

3.3 線束系統(tǒng)的自動檢測

線束功能的自動化檢測會給檢測過程帶來極大的方便，我們可以設(shè)計一個線束系統(tǒng)自動檢測臺，如圖3-2所示。自動檢測臺由上位機(jī)軟件、電源控制模塊、接插件、性能檢測臺，PLC控制裝置等組成，分為顯示，控制和操作三部分。通過靈活的接插件操作組件將線束與檢測系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)由PLC控制，模擬實際電器的屬性，并與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件同步通訊。通過PLC靈活的設(shè)置各個電器件接插件屬性，運行系統(tǒng)，檢測結(jié)果可在組態(tài)軟件的可視化界面上直觀的顯示。

3 結(jié)論

在有限的空間里，同時實現(xiàn)了汽車人機(jī)參數(shù)的可視化自動調(diào)

節(jié)、整車線束功能的實車檢測和性能的自動化檢測。采用夾具固定電器件對線束進(jìn)行實車模擬測試，解決了不同車型線束檢測無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)平臺的局面。采用PLC模擬電器特性，同時與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件通訊完成了對線束的性能檢測。采用電腦實時控制的技術(shù)對人機(jī)參數(shù)進(jìn)行可視化設(shè)置，得到了不同人機(jī)參數(shù)下的汽車內(nèi)飾環(huán)境。故本發(fā)明能提供汽車人機(jī)開發(fā)所需要的直觀體驗環(huán)境，能夠滿足不同車型不同電器配置下的線束功能檢測，能夠準(zhǔn)確得到不同線束的性能參數(shù)，具有一機(jī)多用、結(jié)構(gòu)緊湊簡單、綜合成本低、可靠性好等優(yōu)點。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 毛恩榮，張紅，宋正河.車輛人機(jī)工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社，2007

[2] 嚴(yán)揚.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計應(yīng)用.中國輕工業(yè)出版社，1993

[3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社，2007

[4] 陳佳瑞.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版設(shè)，2009

[5] 付百學(xué)，胡勝海.汽車電子控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2010

[6] 孫仁云，付百學(xué).汽車電子與控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2006

（作者單位：安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

3.2 線束性能的實車檢測

線束性能的檢測通常情況下有

1）導(dǎo)通性檢測，即線束要求通路，不能出現(xiàn)斷路的情況

2）線束阻抗的檢測，阻抗要在要求的范圍內(nèi)，不能影響汽車電器的正常運行

3）接頭在接插件上的結(jié)合牢固度檢測

4）線束連接導(dǎo)線與接插件的連接電阻

由于導(dǎo)通性檢測和線阻檢測的意義和重要性比較大，而且也是我們可以通過實車條件檢測的，其它兩方面的檢測則是汽車廠家生產(chǎn)方面要求的，我們無法檢測，所以，本研究旨在研究導(dǎo)通性檢測和線阻檢測。導(dǎo)通性檢測即是要求線束處在導(dǎo)通情況，不能出現(xiàn)斷路，我們可以設(shè)計一個模擬實車檢測環(huán)境，模擬實車通過夾具和機(jī)械連接布置各個電器件如圖3-1所示，布置不同車型或不同配置所需要的電器件，將線束系統(tǒng)與電器件相連，通過蓄電池供電，電器盒控制線束模擬檢測，檢測每個電器件的電流，如果能測量出電流的大小，則說明導(dǎo)通性良好，線束不存在斷路問題，如果電器件沒有電流，則說明出現(xiàn)斷路情況，電器件必定不能工作。

線阻檢測是同時檢測出通過的電流與電線的電壓，通過歐姆定律計算出此段電線的線阻，如果線阻過大，會使通路的電流減小，將會影響電器件的準(zhǔn)確工作。如果在所設(shè)定的范圍值內(nèi)，則說明線阻良好。

圖3-1

19-右前大燈 ?20-發(fā)動機(jī)風(fēng)扇 ?21-蓄電池 ?22-左前大燈 ?23-喇叭 ?24-電器盒 ?25-ABS ?26-ECU ?27-BCM ?28-安全氣囊 ?29-門鎖電機(jī) ?30-玻璃升降電機(jī) ? 31-輪速傳感器 ?32-后尾燈 ?33-雷達(dá)探頭 ?34-天窗 ?35-室內(nèi)頂燈 ?36-雨刮 ?37-音響 ?38-空調(diào) ?39-倒車?yán)走_(dá) ?40-點火開關(guān) ?41-儀表 ?42-電動后視鏡 ?46-性能檢測臺

3.3 線束系統(tǒng)的自動檢測

線束功能的自動化檢測會給檢測過程帶來極大的方便，我們可以設(shè)計一個線束系統(tǒng)自動檢測臺，如圖3-2所示。自動檢測臺由上位機(jī)軟件、電源控制模塊、接插件、性能檢測臺，PLC控制裝置等組成，分為顯示，控制和操作三部分。通過靈活的接插件操作組件將線束與檢測系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)由PLC控制，模擬實際電器的屬性，并與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件同步通訊。通過PLC靈活的設(shè)置各個電器件接插件屬性，運行系統(tǒng)，檢測結(jié)果可在組態(tài)軟件的可視化界面上直觀的顯示。

3 結(jié)論

在有限的空間里，同時實現(xiàn)了汽車人機(jī)參數(shù)的可視化自動調(diào)

節(jié)、整車線束功能的實車檢測和性能的自動化檢測。采用夾具固定電器件對線束進(jìn)行實車模擬測試，解決了不同車型線束檢測無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)平臺的局面。采用PLC模擬電器特性，同時與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件通訊完成了對線束的性能檢測。采用電腦實時控制的技術(shù)對人機(jī)參數(shù)進(jìn)行可視化設(shè)置，得到了不同人機(jī)參數(shù)下的汽車內(nèi)飾環(huán)境。故本發(fā)明能提供汽車人機(jī)開發(fā)所需要的直觀體驗環(huán)境，能夠滿足不同車型不同電器配置下的線束功能檢測，能夠準(zhǔn)確得到不同線束的性能參數(shù)，具有一機(jī)多用、結(jié)構(gòu)緊湊簡單、綜合成本低、可靠性好等優(yōu)點。

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[4] 陳佳瑞.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版設(shè)，2009

[5] 付百學(xué)，胡勝海.汽車電子控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2010

[6] 孫仁云，付百學(xué).汽車電子與控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2006

（作者單位：安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）

3.2 線束性能的實車檢測

線束性能的檢測通常情況下有

1）導(dǎo)通性檢測，即線束要求通路，不能出現(xiàn)斷路的情況

2）線束阻抗的檢測，阻抗要在要求的范圍內(nèi)，不能影響汽車電器的正常運行

3）接頭在接插件上的結(jié)合牢固度檢測

4）線束連接導(dǎo)線與接插件的連接電阻

由于導(dǎo)通性檢測和線阻檢測的意義和重要性比較大，而且也是我們可以通過實車條件檢測的，其它兩方面的檢測則是汽車廠家生產(chǎn)方面要求的，我們無法檢測，所以，本研究旨在研究導(dǎo)通性檢測和線阻檢測。導(dǎo)通性檢測即是要求線束處在導(dǎo)通情況，不能出現(xiàn)斷路，我們可以設(shè)計一個模擬實車檢測環(huán)境，模擬實車通過夾具和機(jī)械連接布置各個電器件如圖3-1所示，布置不同車型或不同配置所需要的電器件，將線束系統(tǒng)與電器件相連，通過蓄電池供電，電器盒控制線束模擬檢測，檢測每個電器件的電流，如果能測量出電流的大小，則說明導(dǎo)通性良好，線束不存在斷路問題，如果電器件沒有電流，則說明出現(xiàn)斷路情況，電器件必定不能工作。

線阻檢測是同時檢測出通過的電流與電線的電壓，通過歐姆定律計算出此段電線的線阻，如果線阻過大，會使通路的電流減小，將會影響電器件的準(zhǔn)確工作。如果在所設(shè)定的范圍值內(nèi)，則說明線阻良好。

圖3-1

19-右前大燈 ?20-發(fā)動機(jī)風(fēng)扇 ?21-蓄電池 ?22-左前大燈 ?23-喇叭 ?24-電器盒 ?25-ABS ?26-ECU ?27-BCM ?28-安全氣囊 ?29-門鎖電機(jī) ?30-玻璃升降電機(jī) ? 31-輪速傳感器 ?32-后尾燈 ?33-雷達(dá)探頭 ?34-天窗 ?35-室內(nèi)頂燈 ?36-雨刮 ?37-音響 ?38-空調(diào) ?39-倒車?yán)走_(dá) ?40-點火開關(guān) ?41-儀表 ?42-電動后視鏡 ?46-性能檢測臺

3.3 線束系統(tǒng)的自動檢測

線束功能的自動化檢測會給檢測過程帶來極大的方便，我們可以設(shè)計一個線束系統(tǒng)自動檢測臺，如圖3-2所示。自動檢測臺由上位機(jī)軟件、電源控制模塊、接插件、性能檢測臺，PLC控制裝置等組成，分為顯示，控制和操作三部分。通過靈活的接插件操作組件將線束與檢測系統(tǒng)連接，檢測系統(tǒng)由PLC控制，模擬實際電器的屬性，并與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件同步通訊。通過PLC靈活的設(shè)置各個電器件接插件屬性，運行系統(tǒng)，檢測結(jié)果可在組態(tài)軟件的可視化界面上直觀的顯示。

3 結(jié)論

在有限的空間里，同時實現(xiàn)了汽車人機(jī)參數(shù)的可視化自動調(diào)

節(jié)、整車線束功能的實車檢測和性能的自動化檢測。采用夾具固定電器件對線束進(jìn)行實車模擬測試，解決了不同車型線束檢測無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)平臺的局面。采用PLC模擬電器特性，同時與線束系統(tǒng)和組態(tài)軟件通訊完成了對線束的性能檢測。采用電腦實時控制的技術(shù)對人機(jī)參數(shù)進(jìn)行可視化設(shè)置，得到了不同人機(jī)參數(shù)下的汽車內(nèi)飾環(huán)境。故本發(fā)明能提供汽車人機(jī)開發(fā)所需要的直觀體驗環(huán)境，能夠滿足不同車型不同電器配置下的線束功能檢測，能夠準(zhǔn)確得到不同線束的性能參數(shù)，具有一機(jī)多用、結(jié)構(gòu)緊湊簡單、綜合成本低、可靠性好等優(yōu)點。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 毛恩榮，張紅，宋正河.車輛人機(jī)工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社，2007

[2] 嚴(yán)揚.人機(jī)工程學(xué)設(shè)計應(yīng)用.中國輕工業(yè)出版社，1993

[3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué).北京理工大學(xué)出版社，2007

[4] 陳佳瑞.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版設(shè)，2009

[5] 付百學(xué)，胡勝海.汽車電子控制技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社，2010

[6] 孫仁云，付百學(xué).汽車電子與控制技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社，2006

（作者單位：安徽理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，安徽 淮南 232001）