汽車安全檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：針對汽車安全檢測，本文論述了其計(jì)算機(jī)智能測控系統(tǒng)的組成和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。從架構(gòu)檢測線的硬件框架結(jié)構(gòu)入手，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)給出了整個系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了目前比較流行的數(shù)據(jù)庫及控制技術(shù)，嚴(yán)格遵循最新的行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的適應(yīng)性。該系統(tǒng)的成功研發(fā)將為現(xiàn)代汽車自動安全檢測提供一種更為便捷可靠的集成環(huán)境。
關(guān)鍵詞：汽車檢測；檢測線；智能控制；工位

1 引言

汽車在為人類帶來便利的同時，也帶來了大氣污染、環(huán)境噪聲及交通安全等一系列問題。因此，如何把汽車廢氣和噪音污染限制在一定的范圍內(nèi)，同時又能做到安全性能相對較高，是汽車制造應(yīng)重點(diǎn)考慮的主要因素。汽車本身是一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，出廠時都要求符合一定的標(biāo)準(zhǔn)，但隨著行駛里程的增加和使用時間的延續(xù)，其性能和安全狀況將會不斷降低，那么汽車運(yùn)行一段時間后是否還能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求？這就要定期對其進(jìn)行安全檢測。汽車安全性能檢測就是對汽車的安全性能狀況進(jìn)行測試和檢驗(yàn)的一門技術(shù)，它已成為交通行業(yè)管理部門對車輛安全性能檢測和汽車生產(chǎn)維修行業(yè)以及汽車進(jìn)出廠檢驗(yàn)及故障診斷的主要技術(shù)手段。

2 系統(tǒng)構(gòu)成與硬件設(shè)計(jì)

汽車檢測分為汽車性能檢測和汽車安全檢測兩類，本文主要針對汽車安全檢測介紹全檢車過程的自動控制原理與實(shí)現(xiàn)。圖1給出了汽車安全檢測計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各組成部分結(jié)構(gòu)框圖。該系統(tǒng)主要由登錄機(jī)、上位機(jī)和下位機(jī)(各工位檢測設(shè)備及儀表)三個部分組成^[1]。

3 系統(tǒng)核心軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)軟件主要涉及各檢測設(shè)備、登錄機(jī)與上位機(jī)三個部分。各檢測設(shè)備程序一般均由廠家提供，系統(tǒng)通過其接口程序調(diào)用使用設(shè)備。登錄機(jī)功能較為單一，其軟件設(shè)計(jì)也不復(fù)雜。此處著重以上位機(jī)監(jiān)控與管理軟件來分析說明系統(tǒng)核心功能模塊的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程。

3.1 數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

按照“汽車檢測站計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范（JT/T478-2002）”^[2]對數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的規(guī)定，要求在車輛上線檢測時，控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)時記錄檢測數(shù)據(jù)，并在完成一輛車輛的所有檢測項(xiàng)目后，控制系統(tǒng)應(yīng)立即將該車輛完備的檢測數(shù)據(jù)和判定結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫。為此，本系統(tǒng)選用了SQL Server 2000作數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。整個系統(tǒng)建立一個數(shù)據(jù)庫AutosDetDB，其中主要數(shù)據(jù)表有：車輛基本信息表BaseInfoT，車輛檔案信息表AutosT，檢測項(xiàng)目信息表DetItmT，檢測數(shù)據(jù)信息表DetDataT，檢測項(xiàng)目判定表AssT，項(xiàng)目合格標(biāo)準(zhǔn)表DetStdT等；前5個數(shù)據(jù)表通過車輛標(biāo)識碼VIN字段實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)設(shè)有數(shù)據(jù)源Autos，統(tǒng)一采用ODBC數(shù)據(jù)接口訪問數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的插入、刪除、修改及查詢操作。

數(shù)據(jù)報(bào)表是車輛安全檢測站在車輛安檢完畢后向車主報(bào)告或反饋車輛安全性能狀況的重要技術(shù)手段。根據(jù)“機(jī)動車安全檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法（GA 468-2004）”^[2]對報(bào)表設(shè)計(jì)的規(guī)范，要求報(bào)表必須涵蓋如下信息：檢測站名稱，上線流水號，車輛基本信息，車輛七項(xiàng)線內(nèi)檢測（尾氣、車速、燈光、喇叭、側(cè)滑、軸重、制動）的檢測結(jié)果及合格判定，線內(nèi)地溝檢查結(jié)果及合格判定，外觀檢查與路試等線外檢驗(yàn)結(jié)果及合格判定?？紤]到該數(shù)據(jù)報(bào)表涉及的數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)格式較多、布局錯綜復(fù)雜這一情況，報(bào)表設(shè)計(jì)未在VB的數(shù)據(jù)環(huán)境中使用數(shù)據(jù)報(bào)表設(shè)計(jì)器DataReport對象來進(jìn)行。而是先將系統(tǒng)數(shù)據(jù)報(bào)表在Word 2000中制成A4頁面大小的表格模板，以Doc格式文檔存盤；然后在上位機(jī)軟件報(bào)表窗體中引入OLE容器控件，在該容器控件中插入事先創(chuàng)建好的Doc格式報(bào)表模板文件并在已加載報(bào)表模板的相應(yīng)位置均添加Label標(biāo)簽，各標(biāo)簽與檢測數(shù)據(jù)信息表DetDataT中的相應(yīng)字段綁定。每當(dāng)車輛檢測完后，報(bào)表模板中所有標(biāo)簽的Caption屬性均被自動更新為當(dāng)前車輛的各項(xiàng)目檢測值，通過調(diào)用OLE控件所在窗體對象的PrintForm事件即可實(shí)現(xiàn)報(bào)表的實(shí)時打印輸出。

3.2 通信串口程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)上位機(jī)與檢測線上的所有檢測設(shè)備和儀表均采用基于串口的主從通信方式。上位機(jī)自帶2個串口另加一塊PCI總線8串口卡，共可提供10個通信串口。由圖1可知，這10個串口分別負(fù)責(zé)與工位電子顯示屏以及分布在3個工位的9臺設(shè)備和儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，同時在系統(tǒng)程序中加載10個串口通信控件。根據(jù)各檢測設(shè)備通信協(xié)議的要求，設(shè)置相應(yīng)串口通信控件的關(guān)鍵屬性^[3]。考慮到系統(tǒng)的靈活性及檢測線中檢測設(shè)備通信故障檢修的方便性，系統(tǒng)可為各設(shè)備動態(tài)分配通信端口。為統(tǒng)一操作和管理，系統(tǒng)定義了一個過程MultiComInit，負(fù)責(zé)所有串口的初始化操作；此外，還定義了一個過程MultiComCls，負(fù)責(zé)所有串口的關(guān)閉操作。以下以端口8為例，給出相應(yīng)串口的初始化程序代碼^[4]。

'MSComCH串口控件負(fù)責(zé)與側(cè)滑儀通信

MSComCH.CommPort=8 '端口號，可在1～10間設(shè)置

MSComCH.Settings="2400,n,8,1" '波特率，校驗(yàn)位，數(shù)據(jù)位，停止位

MSComCH.InputMode=comInputModeBinary '二進(jìn)制數(shù)據(jù)傳輸方式

MSComCH.InBufferSize=512　'接收緩沖區(qū)大小

MSComCH.OutBufferSize=512 '發(fā)送緩沖區(qū)大小

MSComCH.RThreshold=12 '接收12字節(jié)產(chǎn)生oncomm事件

MSComCH.SThreshold=0　 '禁止發(fā)送字節(jié)產(chǎn)生oncomm事件

MSComCH.PortOpen=True　 '打開串口

3.3 待檢項(xiàng)目車輛就位程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車檢時車輛就位極為關(guān)鍵。安檢線上只有地溝屬線內(nèi)目視檢查項(xiàng)目，對車輛定位沒有嚴(yán)格要求；此外其他項(xiàng)目檢測均需車輛精確定位，否則，檢測就無法進(jìn)行或是檢測結(jié)果不準(zhǔn)確。本檢測線上各項(xiàng)目檢測點(diǎn)均安裝了光電開關(guān)或遙控開關(guān)，這些開關(guān)直接與上位機(jī)PCI-1762數(shù)字I/O卡各DI端口相連，系統(tǒng)通過實(shí)時判斷相應(yīng)DI端口的電平變化情況即可判定受檢車是否就位。下面以汽車軸重檢測為例，對本系統(tǒng)車輛就位功能模塊的設(shè)計(jì)過程加以說明。

汽車軸重儀傳感器部分由一對電子稱組成，可用于實(shí)現(xiàn)同軸左右輪的稱重。軸重檢測時需要前后兩對光電開光（靠近車頭的為前光電開關(guān)）實(shí)現(xiàn)被檢軸定位。假定連接這兩對光電開關(guān)的I/O卡兩DI端口的電平變化情況存放在DI(0)和DI(1)數(shù)組元素中。數(shù)組元素值為1，表示光電信號被車輪遮擋；反之，則表示光電信號未被車輪遮擋。圖2描述了軸重檢測時被檢車輛當(dāng)前車軸的就位判定過程，圖中TmrDW定時間隔表示車軸就位時間，該時間可視實(shí)際情況自由設(shè)定。

3.4 檢測程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車輛安全檢測涉及的檢測項(xiàng)目較多，這里僅以核心檢測項(xiàng)目之一――制動檢測為例，對其檢測程序的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行描述。制動檢測主要實(shí)現(xiàn)對車輛各軸左右輪制動力的檢測，本系統(tǒng)采用HYZD-10型制動儀來完成這一檢測過程。在檢測各軸制動力時，上位機(jī)啟動設(shè)備檢測后，制動儀不斷采樣制動力并上傳采樣數(shù)據(jù)，同時，上位機(jī)利用串口事件觸發(fā)方式接收采樣數(shù)據(jù)并實(shí)時繪制制動力變化曲線，找出制動期間左右輪的最大制動力以及兩輪制動力最大差值點(diǎn)時刻左右輪制動力。以上信息都是制動檢測項(xiàng)目合格與否的重要衡量指標(biāo)。下面給出的是連續(xù)制動5秒鐘期間系統(tǒng)繪制的同軸左右兩輪制動力變化曲線（見圖3）及繪制制動力曲線的部分主要程序代碼，其中，數(shù)組LX、RX分別用于存放左、右輪制動力線段的X軸坐標(biāo)；數(shù)組LY、RY分別用于存放左、右輪制動力線段的Y軸坐標(biāo)。

OnComCnt=OnComCnt+1 '串口事件觸發(fā)計(jì)數(shù)

If OnComCnt=1

LX(1)=OnComCnt:LY(1)=TmpL '計(jì)算左輪制動力終點(diǎn)坐標(biāo)

RX(1)=OnComCnt:RY(1)=TmpR '計(jì)算右輪制動力終點(diǎn)坐標(biāo)

Else

LX(0)=LX(1):LY(0)=LY(1) '計(jì)算左輪制動力起點(diǎn)坐標(biāo)

LX(1)=OnComCnt:LY(1)=TmpL '計(jì)算左輪制動力終點(diǎn)坐標(biāo)

RX(0)=RX(1):RY(0)=RY(1) 　'計(jì)算右輪制動力起點(diǎn)坐標(biāo)

RX(1)=OnComCnt:RY(1)=TmpR '計(jì)算右輪制動力終點(diǎn)坐標(biāo)

End If

Pict.DrawStyle=0 '定義線型及顏色, 畫線

Pict.Line (LX(0),LY(0))-(LX(1),LY(1)),vbRed

Pict.Line (RX(0),RY(0))-(RX(1),RY(1)),vbBlue

4 結(jié)束語

該系統(tǒng)已用于本市機(jī)動車檢測中心的汽車安全檢測線，日檢車達(dá)320輛，高峰時系統(tǒng)允許5輛車同時在線檢測。除地溝檢查和尾氣檢測的插取樣管作業(yè)外，其余項(xiàng)目檢測無需人工參與，基本實(shí)現(xiàn)了無人化自動檢車。與其它檢測線相比，本系統(tǒng)總體協(xié)調(diào)性好，能較好地均衡各工位的工作負(fù)荷，檢車效率提高了0.7倍左右。系統(tǒng)軟件可操作性強(qiáng)，人機(jī)界面友好。主控程序采用了前一工位封鎖后一工位的級聯(lián)式集中控制策略，從而可確保檢測次序和防止數(shù)據(jù)錯亂，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和檢測結(jié)果準(zhǔn)確可靠性。此外，上位主控機(jī)可動態(tài)設(shè)置各檢測設(shè)備的通信串口號，便于系統(tǒng)維護(hù)和設(shè)備通信故障調(diào)試。但上、下位機(jī)間采用主從式串口通信，使得它們之間的數(shù)據(jù)交互傳輸距離成了本系統(tǒng)的一個瓶頸，因此，這一不足還有待于今后努力探索和解決。

參考文獻(xiàn)

[1]曹家吉吉..現(xiàn)代汽車檢測診斷技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[2]中國機(jī)動車輛安全鑒定檢測中心.中國機(jī)動車檢測年鑒.北京：中國人民公安大學(xué)出版社，2005.

[3]仵浩等.Visual Basic串口通信工程開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航.北京：人民郵電出版社，2003.

[4]單聯(lián)海.基于VC++6.0的汽車點(diǎn)火線圈測試臺的串口通信.微計(jì)算機(jī)信息，2004，(11)：112-113.