后擋風玻璃天線檢測方案

劉源

摘 要：通過對汽車后擋風玻璃檢測內容和特點的分析，基于傳統后擋風玻璃檢測方法，提出天線與尺寸檢測結合的一體化檢測方案及注意事項，目的提高生產效率和可靠性，減少人員檢測工序，降低人工成本。

關鍵詞：汽車;玻璃;檢測;天線

0 前言

汽車玻璃分為前、后擋風玻璃、左、右側門玻璃等，其中后擋風玻璃作為其重要組成部分，具有為駕駛員提供良好視野，保證駕駛員安全等功能。后擋風玻璃生產過程中常規檢測可分為3個類別：（1）為尺寸檢測，常使用專用檢具進行測定;（2）為外觀及光學檢測，檢測外觀與視線;（3）為熱線和天線檢測。熱線和天線是由銀漿制成，經過絲印印刷、烘干、鋼化高溫燒制，牢牢的附著在玻璃上。熱線主要功能為除霜，天線用于接收無線信號。印刷熱線與天線線寬最窄的位置小于1 mm，長約1 m左右，生產過程中偶爾會出斷線現象。其中熱線已有成熟檢測方案，天線檢查方法主要靠人工目視，比較原始。主要問題是：（1）不同產品天線設計變化比較大，不方便設計通用檢測方案;（2）天線圖形小，只占印刷線的一小部分，因發生斷線概率極低，不被關注。雖說天線目視檢測可行，但檢測效率低，而汽車玻璃生產節拍基本是以秒為單位，生產節奏快，目視檢測滿足不了批量化快速檢測需求，另有不容易檢測及漏檢風險，基于此考慮將天線檢測整合到尺寸檢測的專用檢具里，實現一體化自動化檢測。

1 后擋風玻璃檢具結構分析

后擋風玻璃專用檢具是按照標準數模進行加工，用來檢測玻璃輪廓尺寸、吻合度、球面、位置指標的檢測工具，玻璃檢具雖然因客戶不同、玻璃式樣不同而各不相同，但通常具有相似的結構。檢具的主體一般是由鋁合金或者樹脂型面制成的承載玻璃的型面，玻璃在檢具上采用一面三銷定位（支撐面和3個限位銷），常包含底座支架、檢具面、限位銷、支撐銷、銘牌、測量表、校零塊、夾緊機構、電子觸頭（電子檢具）等組成。各部件均按客戶要求進行設計、加工及裝配[1]。通常式樣見圖1～2。圖1中A1～A10為支撐銷，B1～B3為限位，圖1中紅色區域為常規天線所在位置，天線位置基本與檢具支撐點、限位銷等突出部件處無干涉，于此分析可得出檢具有空間追加天線檢測設備，前期條件滿足。

2 檢測方案

天線式樣一般分為直線型和并聯型，這里就分為兩種檢測方案介紹，分別命名為直線型天線檢測和并聯式天線檢測。直線型天線檢測，是通過將天線通電，分析是否有電流通過，從而判斷是否有斷線;并聯型天線檢測，是用高精度電阻測量儀檢測并聯天線的電阻值，通過電阻值的變化來判斷是否有斷線。其中并聯型也可以檢測直線，但受限于電阻測量儀的檢測數量，不能同時檢測多根不并聯的天線，并且結構相對直線型檢測更復雜，成本會上升。

2.1 直線型通電檢測方案說明

如圖3（為方便理解，天線本為弧線，簡化為直線），有兩根天線印刷在后擋風玻璃上，命名為天線A和天線B，再將A線兩端端頭分表設置兩個物理連接點，分+極和-極，物理連接點采用導電材質。正負極物理連接點通過電線分別連接PLC控制柜輸入端，形成一個完整回路。通電后，PLC控制柜檢測是否有電流通過，判斷天線是否有斷線，再將信號反饋給顯示裝置（三色燈、蜂鳴器、顯示器）。結合到后擋風玻璃檢具上的檢測方案如圖4，圖示因顯示原因只連接天線A，PLC控制柜其他輸入端可連接B線，或者C線、D線等。總可檢測天線數量數取決于PLC輸入端端口數量及檢具空間。在實際應用時，結合檢具實際使用狀態物理連接點可選用不同結構及材質，可將結構設計成為彈簧式接觸或者氣動式接觸，也可使用導電海綿進行接觸，避免刮傷玻璃。PLC系統可連接玻璃自動化生產線將實時檢測結果輸出電腦顯示，記錄整個生產檢測狀態。

2.2 并聯型天線電阻檢測方案說明

如圖5，天線形狀類似正方形，在天線左右頂端取兩點，分表設定為物理連接點正、負極，正、負極分別使用電線連接高精度電阻測量儀正、負極，電阻測量儀通過檢測并聯電阻值大小，判斷天線是否有斷線。運用歐姆定律1/R總=1/R1+1/R2+……+1/Rn，知道分路電阻，可計算出總并聯線路電阻值，假設天線完好并聯阻值為A，天線斷了一根線時阻值為B，在電阻儀上設定閾值為C，其中數值B>C>A。實際天線電阻儀檢測值小于C，代表天線完好。值大于C，則代表天線有斷線。電阻儀再將信號輸出給信號反饋端，提醒人員或者設備此產品合格與否。

舉例說明，圖5電阻儀正級接入圖上E點，負極接入圖上F點，假設天線C阻值為5 Ω，天線D為10 Ω，由歐姆定律可計算出并聯電阻約為3.333，如測量阻值為3.333左右，則天線完好，產品合格。測量阻值為10 Ω，說明D線完好，C線有斷開。測量阻值為5 Ω，證明D線有斷開，C線完好。常規生產過程中，只需判斷天線是否有斷線即可，無需判斷那根天線斷開，即A線和B線阻值一樣，也可以用此方案進行檢測。

此方案可延伸用于3根天線并聯，4根天線并聯等。如圖3將PLC控制柜更改為高精度電阻測量儀，結合檢具實現一體化檢測。

3 注意事項

（1）天線阻值受環境影響會發生變化，如溫度。銀漿的電阻率ρ隨溫度變化的規律為ρ=ρ0（1+at），其中α稱為電阻溫度系數，ρ0是材料在t=0℃時的電阻率。在一定的溫度范圍內α是與溫度無關的常數。銀漿的電阻一般隨溫度的增加而增加，具有正溫度系數[2]。玻璃溫度越高，天線阻值越大。

（2）電阻測量儀需匹配溫度檢測側頭，可設定溫度補償系數，系統可實時換算標準溫度下電阻值。

（3）電阻測量儀需采用高精度、高靈敏度。天線電阻儀阻值比較小，由歐姆定律得出，并聯線路越多，阻值越小，斷一根線并聯電路的阻值也越接近沒有斷線的并聯阻值。如5線并聯時，假設單線長度與寬度等都一樣，單線電阻為5 Ω，并聯無斷線時阻值為1 Ω，斷了一根線天線阻值為1.25 Ω，相差0.25 Ω，差異比較小。

（4）電阻測量儀需帶比較器（分選）及輸出功能，可對被測件設定閾值進行HI/LOW判斷，輸出給顯示裝置。

（5）電阻測量儀需有多種觸發方式，結合檢具或者自動化生產系統，匹配生產節拍。

（6）物理接觸點與天線接觸的行程需滿足天線的印刷公差，如天線印刷偏差為±4，如物理接觸點的可檢測行程只能達到3 mm，則無法滿足檢測要求。

（7）天線印刷在玻璃上，玻璃是弧面，有曲率公差，設計時需考慮此因素.盡量將物理接觸點選定在天線段末較粗的地方（常規天線中間線寬較細，端末線寬粗。增加接觸面積，預防接觸不到風險，提高檢測行程。

4 結束語

后擋風玻璃天線檢測方案是在了解傳統的目視檢測方法基礎上，結合專用檢具，提出新的一體式檢測方案，可為后續后擋風玻璃自動化檢測提供可行性分析及參考價值。

參考文獻：

[1]楊學鋒.汽車玻璃的檢測與檢具設計[J].玻璃，2011（5）：46-48.

[2]陳金剛.2009高考電與磁試題盤點[J].物理教育探討，2009（27）：62-70.