PXI總線的飛機接口控制盒測試平臺設計范文

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摘要：現有接口控制盒的測試平臺為手動測試平臺，操作人員測試強度大，測試質量難以保證，缺乏測試數據的追溯性。本文立足形成某型飛機數字電傳系統接口控制盒測試和故障初步診斷能力，通過測試工控機和機械裝置協同實現無介入自動測試，利用故障特征碼比較和優化實現智能故障診斷，對控制盒類設備測試技術改進具有一定的理論意義和工程使用價值。

關鍵詞：飛機；接口控制盒；自動測試

隨著對飛機修理質量和維修效率要求的提高，持續更新接口控制盒的測試手段，完善測試方法，一直是電傳控制系統修理研究的重要內容。目前，接口控制盒現有測試平臺為手動測試平臺，操作人員的測試強度大，而且測試的質量也難以保證，缺乏測試數據的追溯性。當人員需要檢測某一信號時，需要將測試儀表的插針線纜插到對應的接線插孔中進行測量。該方法有諸多不足，如受操作人員的生理和心理影響較大，人工操作費時、易出現差錯等。試驗過程中手工操作量過多，不但存在檢查項目的漏檢和誤檢問題，而且可能會發生該接通時斷開、該斷開時卻接通的低級錯誤，導致修理出現嚴重質量問題。飛機子系統的漏檢和誤檢故障，若在飛機總裝配后發現，將造成返工、返修甚至報廢等損失，導致飛機不能按修理節點完成工序任務，若在總裝配后依然沒有發現，設備將直接帶故障飛行，可能帶來嚴重的等級事故。本文立足形成某型飛機數字電傳控制系統接口控制盒的測試和故障初步診斷能力，通過測試工控機和機械裝置協同實現無介入自動測試，利用故障特征碼比較和優化實現智能故障診斷，對接口控制盒類設備測試技術改進具有一定的理論意義和使用價值。

1總體設計

根據被測對象的測試需求，設計測試設備硬件的資源配置，針對兩型被測對象設計測試適配電路、信號調理電路、測試電纜等硬件環境；設計被測對象聯動機械裝置，實現機械裝置的受控操作。確定軟件開發平臺，按照接口控制盒的工藝檢測項目設計自動測試工程軟件；預留機械裝置控制軟件接口，實現通訊控制；開展故障判斷樹的設計和故障特征碼優化程序的開發。自動測試平臺采用工業標準機箱框架，以pxi總線工業計算機為基礎，按照被測對象測試需求和測試工藝實現的要求配置數字萬用表模塊、通用開關模塊、矩陣開關模塊、離散IO模塊和程控直流電源，自行研制硬件適配和調理電路，故障特征點測試電路，與接口控制盒操作機械裝置構成設備硬件平臺。測試平臺配置1套VPC9025接口模塊，該模塊具有20英寸平板工作臺，為了方便鍵盤操作與屏幕查看，平臺將顯示器與鍵鼠放置在壁掛式支架上。平臺外觀布局見圖1。

2硬件設計

2.1信號陣列接口設計

信號陣列接口是平臺所有硬件資源信號的對外輸出接口，采用VPC9025接口模塊。

2.2適配機箱設計

明確產品接口信號和調理電路后，對不同號產品測試適配機箱進行設計。適配機箱主要功能是實現被測對象的信號傳輸實現測試功能。同時，測試平臺包含兩型被測對象，因此增加設計了適配機箱識別電路，用以識別不同測試對象。激勵和采集電路需要按照測試工藝需求，輸出各種離散指令激勵信號，實現控制設備功能測試。同時，測試平臺故障診斷功能需要測量被測對象的故障特征點，達到采集特征值數據的目的，因此設計了共用和專用的數據采集電路，如圖2。

2.3機械裝置設計

機械裝置是整個測試系統的硬件組成部分之一，其主體部分是接口控制盒安裝固定的機械結構，具備受測試工控機控制和與之通訊的功能，通過安裝在其上的電磁推桿和機械動作機構能夠實現接口控制盒上開關的撥動和按壓操作。為實現按壓和撥動兩種不同動作，選擇長行程和短行程兩種電磁推桿。短行程電磁推桿直接實現按壓動作，長行程推桿通過直角轉換搖桿實現撥動操作，通過橡膠墊、彈簧等零件調整機構實現適合的操作力，并保證操作的準確性。該部分的主要工作是設計專門的工裝，并將選型確定的通訊/控制模塊電磁推桿和機械結構集成到工裝上，實現設計目標。機械裝置由三部分構成，第一部分為安裝框架底座，該底座可以固定在測試適配器上或者放置在工作臺上。在底座上通過鉸鏈連接測試蓋板，屬于機械裝置的第二和第三部分。蓋板上安裝有推動電磁閥、切換機構及光敏傳感器等，可以進行電控，實現控制盒上撥動開關、按鍵開關的控制，光敏傳感器可以采集控制盒指示燈及導光板的光線變化。

3測試軟件設計

測試系統軟件包括性能測試軟件和故障診斷軟件兩大部分。

3.1性能測試軟件

性能測試軟件設計包括測試內容管理、工藝測試項目實現和機械裝置通訊和控制三部分內容。項目軟件運行環境為Windows7。軟件開發平臺選用在自動化測試系統方面廣泛使用的LabWindows/CVI虛擬儀器開發平臺。性能測試軟件劃分為測試管理層、功能程序層和儀器驅動層3個層次結構，并且預留故障診斷模塊接口。測試管理層包含UI界面，用于測試任務執行和功能調用、管理測試項目和測試數據。功能程序層通過子程序庫實現軟件的工藝測試功能，供管理層在執行測試任務時調用，同時實現與機械裝置的接口。儀器驅動層由各儀器和硬件板卡的驅動程序組成，設計過程中安裝到檢測儀中，使用時由測試軟件調用儀器驅動程序函數樹進行加載。

3.2故障診斷功能設計

故障診斷定位功能屬于軟件功能的一部分，它由故障字典和診斷軟件兩部分組成。運用故障樹分析法建立被測對象故障原因和可測量的外部特征之間的關系。利用該關系加以條件判斷可以將故障特征對應到各個器件故障的底事件，診斷軟件提取測試軟件測試到的被測對象特征值，通過邏輯關系在故障字典中查找底事件，實現故障定位。

4結語

本文設計了一種飛機接口控制盒自動測試平臺，針對接口控制盒參數測試點多、人工操作繁雜、測試結果一致性和可追溯性差的問題，硬件上基于PXI總線設計通用測試資源平臺和專用測試機械裝置；軟件上選用LabWindows/CVI開發平臺，設計了模塊化性能測試模塊和基于特征參數向量的故障特征碼優化和判斷軟件。很好地解決了接口控制盒人工測試中的問題，提高了測試自動化水平，經工程實踐驗證取得了良好的效果。

參考文獻：

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[3]柯銘銘，路平．故障樹在無人機發射機故障診斷中的應用[J]．現代電子技術，2011，34(19)：18-20．

作者：黃興 劉文波 郭佳 單位：南京航空航天大學 國營蕪湖機械廠