Разработка системы автоматического управления стендом для проверки качества очистки ветрового стекла автомобиля

Технический контроль качества очистки ветрового стекла автомобиля, может осуществляться различными методами. При этом он может проводиться как при непосредственном участии оператора, так и с помощью механизированных средств. Так как первый метод (например, визуальный анализ) не всегда может решить задачи контроля качества и, к тому же, чреват ошибками, обусловленными обычным «человеческим фактором», то необходимость автоматизации контроля качества выражается явно [1].

Повышение качества и долговечности работы автомобильных стеклоочистителей является актуальной задачей, решить которую возможно в несколько этапов: определить уровень современной техники в данной области; провести патентно-информационные исследования; разработать стенд для проверки качества стеклоочистителей; разработать систему управления стендом.

На предприятии ООО «Завод «Автоприбор» г. Владимир, для которого проводились исследования, до сих пор контроль качества очистки ветрового стекла автомобиля Газель «Next» проводится опера­тором визуально. Иногда результаты оказываются недостаточными и неточными.

Для решения этой проблемы необходимо установить фотодатчик, в зависимости от показателей которого система в автоматическом режиме произведет перевод оборудования в необходимый режим работы.

При проведении патентно-информационного исследования были рассмотрены системы управления процессом очистки ветрового стекла автомобиля. Однако найденные решения не позволяют решить поставленных задач, поскольку являются слишком сложными, либо дорогостоящими.

Стенд для контроля качества очистки ветрового стекла автомобиля состоит из следующих узлов [2]:

1. Стол - является несущей сварной конструкцией, на которой устанавливается оборудование стенда;

2. Поддон - представляет собой сварной короб из листов винипласта. Отработанная вода собирается в поддоне и удаляется из него через сливное отверстие в канализацию;

3. Рама - сварная конструкция из уголков, на которой крепятся приспособления для подачи воды и щиты ограждения;

4. Приспособление - конструкция для подачи воды, обеспечивает режим обильного дождя;

5. Панель пневмогидравлическая – комплекс пневмо и гидро­элементов;

6. Упор снеговой, который представляет собой конструкцию резинового ограничителя, имитирующего слой снега на стекле;

7. Стойка, которая представляет собой сварную конструкцию, предназначенную для крепления снегового упора.

8. Электрошкаф - щит с монтажной панелью.

9. Датчик наличия стекла - фотоэлектрический датчик, работаю­щий по принципу отражения луча от рефлектора. Совмещает в одном корпусе приемник и излучатель. При прерывании луча на участке датчик-отражатель формируется выходной сигнал.

10. Фотодатчик - оптико-электронное устройство, устанавливаемое на ветровое стекло автомобиля и реагирующее на его увлажнение. Используется для автоматического управления системами стеклоочистки.

Датчик имеет инфракрасный излучатель и фотоприёмник неболь­ших размеров. В память их электронных блоков заложены параметры преломления инфракрасных лучей на наружной поверхности сухих (чистых) и влажных (загрязнённых) стёкол. Для распознавания влаги на лобовом стекле в датчике дождя используется физический закон преломления света. Встроенные по кругу в датчик светодиоды, излучают с внутренней поверхности инфракрасный свет, который проходит через стекло.

Если ветровое стекло сухое, то инфракрасный свет отражается от внешней поверхности стекла. В результате фотодиод в середине датчика замеряет высокую силу света.

Если же стекло покрыто водой или каплями воды, то оптические свойства поверхности стекла изменяются. Свет из-за преломления через капли воды проходит через поверхность лобового стекла. В результате этого назад отражается незначительная часть инфракрасного света и фотодиод замеряет меньшую силу света (принцип измерения рассеивания света).

На это и реагирует система, которая подает сигнал активизации стеклоочистителя, определяет режим работы стеклоочистителей в зависимости от интенсивности осадков и время действия щёток, отключая их в нужный момент.

На рис. 1 представлена структурная схема системы управления стендом. Информация с датчика протока воды, датчика температуры воды, датчика наличия стекла и фотодатчика через устройство сбора и передачи информации передается в контроллер. В зависимости от показаний датчиков, контроллер по заложенной программе подает управляющий сигнал на приспособление для подачи воды и на привод стеклоочистителя.

Рабочий цикл системы управления стендом для контроля качества очистки ветрового стекла автомобиля Газель «Next» проходит по заданному алгоритму и предусматривает прохождение следующих этапов:

·      Выведение температуры воды на рабочий режим t 10-40°C.

·      Определение протока воды с помощью датчика.

·      На основе полученной информации, включение приспособления для подачи воды.

·      Автоматическое включение привода стеклоочистителя.

·      Получение информации о прозрачности стекла.

·      Выключение привода стеклоочистителя при достаточной прозрачности стекла.

Рисунок 1. Структурная схема системы управления стендом

Для реализации алгоритма работы системы управления процессом контроля был проведен расчет параметров оборудования стенда и разработана пневмогидравлическая схема привода подачи воды.

Для данной системы автоматического управления было предложено построение на базе промышленных контроллеров LOGO! 12/24 RC и устройств ввода-вывода Flex IO фирмы Allen-Bradley (RockwellAutomation) [3]. В контроллерах системы управления выпол­нена реализация функций автоматического управления и противоава­рийной автоматической защиты. При этом система ПАЗ аппаратно выделена от САУ и реализована с использованием резервированных контроллеров.

Разработанная система управления на базе контроллера позволяет в режиме реального времени следить за ходом технологического процесса. Проведен расчет параметров технологического оборудования, на основании которых было выбрано оборудование, применяемое для управления стендом для испытаний очистителей ветрового стекла автомобиля «Газель Next».

Разработанная автоматизированная система управления технологи­ческим процессом является составной частью производственного технологического объекта и компонентом автоматизированной системы предприятия.