论文部分内容阅读
摘 要：通过对汽车后挡风玻璃检测内容和特点的分析，基于传统后挡风玻璃检测方法，提出天线与尺寸检测结合的一体化检测方案及注意事项，目的提高生产效率和可靠性，减少人员检测工序，降低人工成本。
关键词：汽车;玻璃;检测;天线
0 前言
汽车玻璃分为前、后挡风玻璃、左、右侧门玻璃等，其中后挡风玻璃作为其重要组成部分，具有为驾驶员提供良好视野，保证驾驶员安全等功能。后挡风玻璃生产过程中常规检测可分为3个类别：（1）为尺寸检测，常使用专用检具进行测定;（2）为外观及光学检测，检测外观与视线;（3）为热线和天线检测。热线和天线是由银浆制成，经过丝印印刷、烘干、钢化高温烧制，牢牢的附着在玻璃上。热线主要功能为除霜，天线用于接收无线信号。印刷热线与天线线宽最窄的位置小于1 mm，长约1 m左右，生产过程中偶尔会出断线现象。其中热线已有成熟检测方案，天线检查方法主要靠人工目视，比较原始。主要问题是：（1）不同产品天线设计变化比较大，不方便设计通用檢测方案;（2）天线图形小，只占印刷线的一小部分，因发生断线概率极低，不被关注。虽说天线目视检测可行，但检测效率低，而汽车玻璃生产节拍基本是以秒为单位，生产节奏快，目视检测满足不了批量化快速检测需求，另有不容易检测及漏检风险，基于此考虑将天线检测整合到尺寸检测的专用检具里，实现一体化自动化检测。
1 后挡风玻璃检具结构分析
后挡风玻璃专用检具是按照标准数模进行加工，用来检测玻璃轮廓尺寸、吻合度、球面、位置指标的检测工具，玻璃检具虽然因客户不同、玻璃式样不同而各不相同，但通常具有相似的结构。检具的主体一般是由铝合金或者树脂型面制成的承载玻璃的型面，玻璃在检具上采用一面三销定位（支撑面和3个限位销），常包含底座支架、检具面、限位销、支撑销、铭牌、测量表、校零块、夹紧机构、电子触头（电子检具）等组成。各部件均按客户要求进行设计、加工及装配[1]。通常式样见图1～2。图1中A1～A10为支撑销，B1～B3为限位，图1中红色区域为常规天线所在位置，天线位置基本与检具支撑点、限位销等突出部件处无干涉，于此分析可得出检具有空间追加天线检测设备，前期条件满足。
2 检测方案
天线式样一般分为直线型和并联型，这里就分为两种检测方案介绍，分别命名为直线型天线检测和并联式天线检测。直线型天线检测，是通过将天线通电，分析是否有电流通过，从而判断是否有断线;并联型天线检测，是用高精度电阻测量仪检测并联天线的电阻值，通过电阻值的变化来判断是否有断线。其中并联型也可以检测直线，但受限于电阻测量仪的检测数量，不能同时检测多根不并联的天线，并且结构相对直线型检测更复杂，成本会上升。
2.1 直线型通电检测方案说明
如图3（为方便理解，天线本为弧线，简化为直线），有两根天线印刷在后挡风玻璃上，命名为天线A和天线B，再将A线两端端头分表设置两个物理连接点，分+极和-极，物理连接点采用导电材质。正负极物理连接点通过电线分别连接PLC控制柜输入端，形成一个完整回路。通电后，PLC控制柜检测是否有电流通过，判断天线是否有断线，再将信号反馈给显示装置（三色灯、蜂鸣器、显示器）。结合到后挡风玻璃检具上的检测方案如图4，图示因显示原因只连接天线A，PLC控制柜其他输入端可连接B线，或者C线、D线等。总可检测天线数量数取决于PLC输入端端口数量及检具空间。在实际应用时，结合检具实际使用状态物理连接点可选用不同结构及材质，可将结构设计成为弹簧式接触或者气动式接触，也可使用导电海绵进行接触，避免刮伤玻璃。PLC系统可连接玻璃自动化生产线将实时检测结果输出电脑显示，记录整个生产检测状态。
2.2 并联型天线电阻检测方案说明
如图5，天线形状类似正方形，在天线左右顶端取两点，分表设定为物理连接点正、负极，正、负极分别使用电线连接高精度电阻测量仪正、负极，电阻测量仪通过检测并联电阻值大小，判断天线是否有断线。运用欧姆定律1/R总=1/R1+1/R2+……+1/Rn，知道分路电阻，可计算出总并联线路电阻值，假设天线完好并联阻值为A，天线断了一根线时阻值为B，在电阻仪上设定阈值为C，其中数值B>C>A。实际天线电阻仪检测值小于C，代表天线完好。值大于C，则代表天线有断线。电阻仪再将信号输出给信号反馈端，提醒人员或者设备此产品合格与否。
举例说明，图5电阻仪正级接入图上E点，负极接入图上F点，假设天线C阻值为5 Ω，天线D为10 Ω，由欧姆定律可计算出并联电阻约为3.333，如测量阻值为3.333左右，则天线完好，产品合格。测量阻值为10 Ω，说明D线完好，C线有断开。测量阻值为5 Ω，证明D线有断开，C线完好。常规生产过程中，只需判断天线是否有断线即可，无需判断那根天线断开，即A线和B线阻值一样，也可以用此方案进行检测。
此方案可延伸用于3根天线并联，4根天线并联等。如图3将PLC控制柜更改为高精度电阻测量仪，结合检具实现一体化检测。
3 注意事项
（1）天线阻值受环境影响会发生变化，如温度。银浆的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0（1+at），其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。银浆的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数[2]。玻璃温度越高，天线阻值越大。
（2）电阻测量仪需匹配温度检测侧头，可设定温度补偿系数，系统可实时换算标准温度下电阻值。
（3）电阻测量仪需采用高精度、高灵敏度。天线电阻仪阻值比较小，由欧姆定律得出，并联线路越多，阻值越小，断一根线并联电路的阻值也越接近没有断线的并联阻值。如5线并联时，假设单线长度与宽度等都一样，单线电阻为5 Ω，并联无断线时阻值为1 Ω，断了一根线天线阻值为1.25 Ω，相差0.25 Ω，差异比较小。
（4）电阻测量仪需带比较器（分选）及输出功能，可对被测件设定阈值进行HI/LOW判断，输出给显示装置。
（5）电阻测量仪需有多种触发方式，结合检具或者自动化生产系统，匹配生产节拍。
（6）物理接触点与天线接触的行程需满足天线的印刷公差，如天线印刷偏差为±4，如物理接触点的可检测行程只能达到3 mm，则无法满足检测要求。
（7）天线印刷在玻璃上，玻璃是弧面，有曲率公差，设计时需考虑此因素.尽量将物理接触点选定在天线段末较粗的地方（常规天线中间线宽较细，端末线宽粗。增加接触面积，预防接触不到风险，提高检测行程。
4 结束语
后挡风玻璃天线检测方案是在了解传统的目视检测方法基础上，结合专用检具，提出新的一体式检测方案，可为后续后挡风玻璃自动化检测提供可行性分析及参考价值。
参考文献：
[1]杨学锋.汽车玻璃的检测与检具设计[J].玻璃，2011（5）：46-48.
[2]陈金刚.2009高考电与磁试题盘点[J].物理教育探讨，2009（27）：62-70.
关键词：汽车;玻璃;检测;天线
0 前言
汽车玻璃分为前、后挡风玻璃、左、右侧门玻璃等，其中后挡风玻璃作为其重要组成部分，具有为驾驶员提供良好视野，保证驾驶员安全等功能。后挡风玻璃生产过程中常规检测可分为3个类别：（1）为尺寸检测，常使用专用检具进行测定;（2）为外观及光学检测，检测外观与视线;（3）为热线和天线检测。热线和天线是由银浆制成，经过丝印印刷、烘干、钢化高温烧制，牢牢的附着在玻璃上。热线主要功能为除霜，天线用于接收无线信号。印刷热线与天线线宽最窄的位置小于1 mm，长约1 m左右，生产过程中偶尔会出断线现象。其中热线已有成熟检测方案，天线检查方法主要靠人工目视，比较原始。主要问题是：（1）不同产品天线设计变化比较大，不方便设计通用檢测方案;（2）天线图形小，只占印刷线的一小部分，因发生断线概率极低，不被关注。虽说天线目视检测可行，但检测效率低，而汽车玻璃生产节拍基本是以秒为单位，生产节奏快，目视检测满足不了批量化快速检测需求，另有不容易检测及漏检风险，基于此考虑将天线检测整合到尺寸检测的专用检具里，实现一体化自动化检测。
1 后挡风玻璃检具结构分析
后挡风玻璃专用检具是按照标准数模进行加工，用来检测玻璃轮廓尺寸、吻合度、球面、位置指标的检测工具，玻璃检具虽然因客户不同、玻璃式样不同而各不相同，但通常具有相似的结构。检具的主体一般是由铝合金或者树脂型面制成的承载玻璃的型面，玻璃在检具上采用一面三销定位（支撑面和3个限位销），常包含底座支架、检具面、限位销、支撑销、铭牌、测量表、校零块、夹紧机构、电子触头（电子检具）等组成。各部件均按客户要求进行设计、加工及装配[1]。通常式样见图1～2。图1中A1～A10为支撑销，B1～B3为限位，图1中红色区域为常规天线所在位置，天线位置基本与检具支撑点、限位销等突出部件处无干涉，于此分析可得出检具有空间追加天线检测设备，前期条件满足。
2 检测方案
天线式样一般分为直线型和并联型，这里就分为两种检测方案介绍，分别命名为直线型天线检测和并联式天线检测。直线型天线检测，是通过将天线通电，分析是否有电流通过，从而判断是否有断线;并联型天线检测，是用高精度电阻测量仪检测并联天线的电阻值，通过电阻值的变化来判断是否有断线。其中并联型也可以检测直线，但受限于电阻测量仪的检测数量，不能同时检测多根不并联的天线，并且结构相对直线型检测更复杂，成本会上升。
2.1 直线型通电检测方案说明
如图3（为方便理解，天线本为弧线，简化为直线），有两根天线印刷在后挡风玻璃上，命名为天线A和天线B，再将A线两端端头分表设置两个物理连接点，分+极和-极，物理连接点采用导电材质。正负极物理连接点通过电线分别连接PLC控制柜输入端，形成一个完整回路。通电后，PLC控制柜检测是否有电流通过，判断天线是否有断线，再将信号反馈给显示装置（三色灯、蜂鸣器、显示器）。结合到后挡风玻璃检具上的检测方案如图4，图示因显示原因只连接天线A，PLC控制柜其他输入端可连接B线，或者C线、D线等。总可检测天线数量数取决于PLC输入端端口数量及检具空间。在实际应用时，结合检具实际使用状态物理连接点可选用不同结构及材质，可将结构设计成为弹簧式接触或者气动式接触，也可使用导电海绵进行接触，避免刮伤玻璃。PLC系统可连接玻璃自动化生产线将实时检测结果输出电脑显示，记录整个生产检测状态。
2.2 并联型天线电阻检测方案说明
如图5，天线形状类似正方形，在天线左右顶端取两点，分表设定为物理连接点正、负极，正、负极分别使用电线连接高精度电阻测量仪正、负极，电阻测量仪通过检测并联电阻值大小，判断天线是否有断线。运用欧姆定律1/R总=1/R1+1/R2+……+1/Rn，知道分路电阻，可计算出总并联线路电阻值，假设天线完好并联阻值为A，天线断了一根线时阻值为B，在电阻仪上设定阈值为C，其中数值B>C>A。实际天线电阻仪检测值小于C，代表天线完好。值大于C，则代表天线有断线。电阻仪再将信号输出给信号反馈端，提醒人员或者设备此产品合格与否。
举例说明，图5电阻仪正级接入图上E点，负极接入图上F点，假设天线C阻值为5 Ω，天线D为10 Ω，由欧姆定律可计算出并联电阻约为3.333，如测量阻值为3.333左右，则天线完好，产品合格。测量阻值为10 Ω，说明D线完好，C线有断开。测量阻值为5 Ω，证明D线有断开，C线完好。常规生产过程中，只需判断天线是否有断线即可，无需判断那根天线断开，即A线和B线阻值一样，也可以用此方案进行检测。
此方案可延伸用于3根天线并联，4根天线并联等。如图3将PLC控制柜更改为高精度电阻测量仪，结合检具实现一体化检测。
3 注意事项
（1）天线阻值受环境影响会发生变化，如温度。银浆的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0（1+at），其中α称为电阻温度系数，ρ0是材料在t=0℃时的电阻率。在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。银浆的电阻一般随温度的增加而增加，具有正温度系数[2]。玻璃温度越高，天线阻值越大。
（2）电阻测量仪需匹配温度检测侧头，可设定温度补偿系数，系统可实时换算标准温度下电阻值。
（3）电阻测量仪需采用高精度、高灵敏度。天线电阻仪阻值比较小，由欧姆定律得出，并联线路越多，阻值越小，断一根线并联电路的阻值也越接近没有断线的并联阻值。如5线并联时，假设单线长度与宽度等都一样，单线电阻为5 Ω，并联无断线时阻值为1 Ω，断了一根线天线阻值为1.25 Ω，相差0.25 Ω，差异比较小。
（4）电阻测量仪需带比较器（分选）及输出功能，可对被测件设定阈值进行HI/LOW判断，输出给显示装置。
（5）电阻测量仪需有多种触发方式，结合检具或者自动化生产系统，匹配生产节拍。
（6）物理接触点与天线接触的行程需满足天线的印刷公差，如天线印刷偏差为±4，如物理接触点的可检测行程只能达到3 mm，则无法满足检测要求。
（7）天线印刷在玻璃上，玻璃是弧面，有曲率公差，设计时需考虑此因素.尽量将物理接触点选定在天线段末较粗的地方（常规天线中间线宽较细，端末线宽粗。增加接触面积，预防接触不到风险，提高检测行程。
4 结束语
后挡风玻璃天线检测方案是在了解传统的目视检测方法基础上，结合专用检具，提出新的一体式检测方案，可为后续后挡风玻璃自动化检测提供可行性分析及参考价值。
参考文献：
[1]杨学锋.汽车玻璃的检测与检具设计[J].玻璃，2011（5）：46-48.
[2]陈金刚.2009高考电与磁试题盘点[J].物理教育探讨，2009（27）：62-70.