紅外遙控器綜合測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)紅外遙控器整機(jī)手工測(cè)試速度慢，容易誤測(cè)的缺點(diǎn)，根據(jù)對(duì)紅外遙控器的測(cè)試要求，設(shè)計(jì)了一種能夠配合流水線作業(yè)的快速紅外遙控器測(cè)試裝置，給出該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)和測(cè)試流程圖。樣機(jī)試驗(yàn)表明，該測(cè)試裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同型號(hào)紅外遙控器各種技術(shù)指標(biāo)的快速、精確測(cè)試和篩選，有效改進(jìn)遙控器生產(chǎn)線的測(cè)試手段，提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：紅外遙控器；測(cè)試裝置；氣動(dòng)噴嘴；測(cè)試流程

0 引言
    紅外遙控器作為家用電器的外圍配套產(chǎn)品，數(shù)量巨大。目前國內(nèi)遙控器的生產(chǎn)技術(shù)成熟，元器件的插接、貼裝和焊接基本上由設(shè)備完成。遙控器生產(chǎn)完畢后要對(duì)所有按鍵的通斷、發(fā)射紅外碼是否正確、發(fā)射功率是否達(dá)標(biāo)、紅外發(fā)射角度是否足夠、休眠功耗等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，目前整機(jī)測(cè)試工作仍然由手工完成。測(cè)試環(huán)節(jié)不完善一方面造成產(chǎn)品質(zhì)量隱患，質(zhì)量缺乏保障造成產(chǎn)品信譽(yù)度的下降，另一方面影響生產(chǎn)效率，使企業(yè)在市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力下降。
    遙控器測(cè)試項(xiàng)目大都與按鍵操作有關(guān)，快速自動(dòng)按鍵的設(shè)計(jì)難度較大，而且不同型號(hào)的遙控器的按鍵數(shù)量和布局各不相同，所以遙控器檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)難度較大，目前國內(nèi)市場(chǎng)上還沒有出現(xiàn)這樣的設(shè)備。本文在分析遙控器整機(jī)測(cè)試要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種紅外遙控器綜合測(cè)試裝置，該裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)紅外遙控器的快速按鍵操作、紅外發(fā)射編碼的驗(yàn)證、紅外發(fā)射功率的測(cè)量、紅外發(fā)射角度的測(cè)量和待機(jī)電流的測(cè)量，而且通過修改測(cè)試文本能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同型號(hào)遙控器的快速測(cè)試和篩選。

1 工作原理
    圖1是紅外遙控器綜合測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖。被測(cè)遙控器通過導(dǎo)軌由入口處送入，測(cè)試合格品從出口送至包裝工段，不合格的產(chǎn)品由分揀機(jī)構(gòu)送返修工段。工裝夾具是定位夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)遙控器進(jìn)入測(cè)試工位后，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到并啟動(dòng)工裝夾具將遙控器固定在測(cè)試位置。測(cè)試平臺(tái)上按照遙控器的鍵盤布局安放了相同數(shù)量的氣動(dòng)噴嘴，高壓氣流從噴嘴噴出后會(huì)擠壓對(duì)應(yīng)位置的按鍵，模擬人工按鍵動(dòng)作，測(cè)試平臺(tái)同時(shí)檢測(cè)紅外編碼、發(fā)射功率、發(fā)射角度等。分揀機(jī)構(gòu)用來分離遙控器，當(dāng)檢測(cè)到不合格遙控器時(shí)分揀機(jī)構(gòu)啟動(dòng)氣缸將該遙控器從傳輸線頂?shù)讲缓细癞a(chǎn)品工位。PC控制整個(gè)測(cè)試裝置的運(yùn)行，它指揮測(cè)試平臺(tái)的氣閥動(dòng)作，讀取平臺(tái)的測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)遙控器是否合格進(jìn)行判定，發(fā)出分揀指令，是整個(gè)測(cè)試裝置的核心，以下按照裝置動(dòng)作步驟予以說明。

    第一階段為定位。被測(cè)遙控器從入口沿運(yùn)輸導(dǎo)軌進(jìn)入測(cè)試裝置，系統(tǒng)檢測(cè)到后會(huì)啟動(dòng)工裝夾具夾緊遙控器，同時(shí)連接供電端子到遙控器的電池倉，至此定位階段完成。
    第二階段為預(yù)測(cè)試。遙控器在整機(jī)組裝完畢后并不能保證電源電路是正常的，給一只電源系統(tǒng)短路的遙控器供電會(huì)導(dǎo)致測(cè)試裝置的供電電路故障，加入預(yù)測(cè)試階段就是為了避免出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，預(yù)測(cè)試時(shí)給遙控器供電端子加低電壓并測(cè)試電流，通過計(jì)算得到遙控器的輸入阻抗，阻抗太小說明遙控器的電源系統(tǒng)有短路故障，阻抗太大說明有斷路或接觸不良的故障，系統(tǒng)將不再對(duì)其測(cè)試，而是通過分揀系統(tǒng)直接送返修。
    第三階段為測(cè)試階段。在測(cè)試階段遙控器處于通電工作狀態(tài)。測(cè)試過程是依照測(cè)試文本來執(zhí)行的，測(cè)試一個(gè)遙控器的程序由多個(gè)步驟組成，每一個(gè)步驟稱為一個(gè)記錄。當(dāng)測(cè)試開始時(shí)，PC機(jī)給測(cè)試平臺(tái)依次送來測(cè)試記錄，每次一條，記錄中會(huì)指定打開那一個(gè)氣動(dòng)噴嘴，測(cè)試平臺(tái)收到產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作，被測(cè)遙控器發(fā)射紅外信號(hào)，紅外檢測(cè)頭檢測(cè)信號(hào)波形、發(fā)射功率、發(fā)射角度等并回送給PC，PC收到后和標(biāo)準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)比較并判定該步驟是否正確，等所有的記錄測(cè)試完成后，PC判定如合格，則允許遙控器通過；如不合格則發(fā)出分揀指令同時(shí)打印故障信息。
    第四階段為分揀階段。分揀機(jī)構(gòu)接收PC發(fā)來的分揀指令，如收到分揀指令則啟動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將正在通過的遙控器頂下導(dǎo)軌，送返修工段。[!--empirenews.page--]

2 測(cè)試平臺(tái)
    遙控器測(cè)試項(xiàng)目大都與按鍵操作有關(guān)，快速可靠地實(shí)現(xiàn)按鍵操作是該測(cè)試裝置的關(guān)鍵。圖2是按鍵操作示意圖，進(jìn)氣管道連接到氣泵，電磁閥控制氣流的通斷，當(dāng)電磁閥打開時(shí)，氣流沖擊遙控器鍵盤，將按鍵按下，這樣就能夠用非接觸方式對(duì)按鍵進(jìn)行快速操作。

    在測(cè)試平臺(tái)上有很多噴嘴，測(cè)試新型號(hào)的遙控器之前，必須對(duì)測(cè)試平臺(tái)的噴嘴位置進(jìn)行調(diào)整，被測(cè)遙控器每一個(gè)按鍵正下方對(duì)應(yīng)一個(gè)噴嘴，噴嘴被惟一編號(hào)，裝置總共設(shè)計(jì)有100個(gè)噴嘴，能夠滿足遙控器測(cè)試的要求。
    測(cè)試控制流程如圖3所示，主處理器選用NXP公司ARM7核的LPC2214，該處理器運(yùn)行速度60 MHz，片上集成有256 KB的FLASH和16 KB的RAM，片上外設(shè)有8路10位A／D轉(zhuǎn)換器、PWM輸出口、多個(gè)可配置GPIO引腳等。

    處理器通過RS 232接口和PC連接，PC通過該接口傳送測(cè)試指令，測(cè)試平臺(tái)通過該接口返回測(cè)試數(shù)據(jù)；為了便于調(diào)試，測(cè)試裝置設(shè)計(jì)有本地?cái)?shù)碼管顯示電路，在測(cè)試過程中，當(dāng)前正在進(jìn)行的測(cè)試記錄和正在動(dòng)作的噴嘴編號(hào)會(huì)顯示出來。
    遙控器的紅外發(fā)射功率決定有效遙控距離，紅外發(fā)射功率測(cè)試就是用來檢測(cè)這一指標(biāo)的，電路用敏感紅外接收管將遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過放大后送LPC2214的A／D采集端，由LPC2214轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后送給PC，用于判定遙控器的發(fā)射功率是否足夠。[!--empirenews.page--]
    當(dāng)某一按鍵按下后，遙控器就會(huì)發(fā)射紅外編碼，遙控器用紅外發(fā)射時(shí)間的長短來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的01，多個(gè)01的組合構(gòu)成一個(gè)紅外編碼，按鍵不同，則編碼不同。裝置采用圖4電路來接收紅外編碼，圖4中IR_LED即是紅外敏感二極管，電路具有紅外收發(fā)功能，將IR_EN和IR_OUT置為低電平，則可以通過IR_IN端檢測(cè)紅外編碼的高低電平，該端子連接到LPC2214的捕獲輸入引腳，利用捕獲功能可以測(cè)量高低電平的時(shí)間長度。將IR_EN置為高電平，則可以通過IR_OUT發(fā)送紅外編碼信號(hào)，發(fā)送功能是用來對(duì)裝置進(jìn)行校正的，文中不再贅述。

    遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)有散射角度，接收者必須處于前方一定角度范圍內(nèi)才能可靠接收。裝置在被測(cè)遙控器的前方水平布置了12個(gè)紅外接收管，通過測(cè)量這12個(gè)紅外接收管信號(hào)的有無來判斷遙控器的發(fā)射角度。
裝置通過電池倉的連線給遙控器供電，不同的遙控器需要不同的供電電壓，裝置提供給被測(cè)遙控器的是可調(diào)直流電源，供電電壓由PC設(shè)定，通過LPC2214的PWM功能進(jìn)行調(diào)整，在電源輸出端接有電流測(cè)量電路，用來測(cè)量遙控器的發(fā)射功耗和靜態(tài)功耗，測(cè)量信號(hào)放大后送LPC2214的AD引腳。
    在測(cè)試開始后，PC依據(jù)測(cè)試程序給測(cè)試平臺(tái)發(fā)送測(cè)試記錄，每條記錄中指定要打開的噴嘴，LPC2214收到指令后，打開對(duì)應(yīng)電磁閥，模擬按鍵動(dòng)作，通電的遙控器會(huì)發(fā)射紅外信號(hào)，功率測(cè)量、紅外編碼測(cè)試、紅外角度測(cè)量、功耗測(cè)量電路獲取相應(yīng)值并送回給PC，PC和標(biāo)準(zhǔn)值比較后作出判定，如不合格則發(fā)出分揀信號(hào)，分揀機(jī)構(gòu)執(zhí)行分揀動(dòng)作。

3 測(cè)試軟件
    一個(gè)完整的測(cè)試由若干條測(cè)試記錄組成，PC發(fā)送的測(cè)試記錄如圖5所示，測(cè)試平臺(tái)返回的記錄如圖6所示。以下對(duì)測(cè)試和返回記錄的字段予以說明，前導(dǎo)頭是異步通信中表示一幀開始的標(biāo)志，最末校驗(yàn)值字段用來驗(yàn)證一幀傳輸數(shù)據(jù)的傳輸是否正確，設(shè)計(jì)中采用CRC校驗(yàn)方式。

    圖5中的測(cè)試指令字段是PC發(fā)給測(cè)試平臺(tái)的動(dòng)作指示，有預(yù)測(cè)試指令、分揀指令、編碼測(cè)試指令。前文對(duì)預(yù)測(cè)試和分揀指令的功能已做過說明，在這兩條指令中3個(gè)閥門號(hào)字段無定義。編碼測(cè)試指令是測(cè)試當(dāng)遙控器某一按鍵按下后它的紅外編碼、發(fā)射功率、角度、功耗等指標(biāo)的指令，指令中3個(gè)閥門號(hào)字段指定了該測(cè)試記錄中需要打開的電磁閥編號(hào)，在一個(gè)測(cè)試記錄中允許有3個(gè)電磁閥打開，即遙控器最多允許同時(shí)按下3個(gè)鍵。
    圖6是測(cè)試平臺(tái)發(fā)送給PC的返回記錄，包含有發(fā)射功率、發(fā)射角度、當(dāng)前功耗、紅外編碼字段。每個(gè)按鍵按下，遙控器發(fā)信號(hào)，測(cè)試平臺(tái)測(cè)量這四組值并回送給PC。紅外編碼字段是反映紅外高低電平時(shí)間長度的所有數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量較大。此外需要說明的是發(fā)射功率、發(fā)射角度、當(dāng)前功耗都反映的是當(dāng)前記錄的瞬時(shí)值，發(fā)射不同紅外編碼時(shí)這些值會(huì)有差別，PC在測(cè)試完成所有按鍵后，將這些值平均得到最終判定值。
     PC端程序中存放有測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試新型號(hào)的遙控器之前，數(shù)據(jù)需要預(yù)先錄入，數(shù)據(jù)包括遙控器每個(gè)按鍵和噴嘴編號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、每個(gè)按鍵按下后遙控器發(fā)射紅外高低電平時(shí)間長度的所有數(shù)據(jù)、遙控器供電電壓、預(yù)測(cè)試限制電流最大最小值、發(fā)射功率、發(fā)射角度、發(fā)射功耗、靜態(tài)功耗等的限定值，所有這些數(shù)據(jù)組成一個(gè)測(cè)試文本，測(cè)試時(shí)PC依據(jù)它來控制整個(gè)測(cè)試過程并做出遙控器合格與否的判定。一個(gè)遙控器測(cè)試完成后，如果合格，PC會(huì)累計(jì)合格數(shù)量，如不合格PC會(huì)打印維修建議。
    除上述基本功能外，PC端程序還具有統(tǒng)計(jì)功能，能夠計(jì)算合格率，統(tǒng)計(jì)日、月、年報(bào)表等。

4 結(jié)論
    按上述方法設(shè)計(jì)的遙控器測(cè)試裝置經(jīng)過樣機(jī)調(diào)試，連續(xù)測(cè)試一個(gè)按鍵的平均測(cè)試時(shí)間為0．4 s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工測(cè)試速度，由于測(cè)試過程全自動(dòng)，避免了誤測(cè)、漏測(cè)的可能，通過簡(jiǎn)單地修改PC的測(cè)試文本，就能夠做到對(duì)多種不同型號(hào)遙控器的測(cè)試。在樣機(jī)試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)這樣的速度完全滿足中低速生產(chǎn)線的要求，但對(duì)于高速流水線顯得稍慢，究其原因，電磁閥的動(dòng)作速度在系統(tǒng)中偏慢，但樣機(jī)中所選電磁閥已經(jīng)是速度指標(biāo)較高的，多軌并行可能是解決這個(gè)問題的惟一出路。