整车检测实训系统及方法与流程

1.本发明涉及一种用于教学的车辆故障检测实训系统和方法。


背景技术：

2.随着汽车的不断普及，汽车职业教育成为重要的人才培养渠道，汽车结构控制复杂，单靠理论课堂教学方式，学生很难理解或花费很长时间才能领悟。为此市面上有一些以实物展示的实训设备作为教学实践的教具，需要将整车进行细分拆解，再分部件制作为实训台，制造复杂，成本高昂，连接应用繁琐安全系数底，破坏了原车结构和线束，不便于掌握熟悉汽车内布局及数据检测。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供一种整车检测实训系统及方法，无需将整车拆解破坏即可模拟汽车线路故障和传感器故障，便于进行汽车故障检测实训。
4.为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种整车检测实训系统，包括：
5.故障生成模块，用于与汽车线路连接采集汽车数据信号并对数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；或/和，自行生成传感器非正常数据信号；用于利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测；
6.教师端，用于控制故障生成模块生成需要的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号；
7.学员端，用于获取汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号供虚拟检测。
8.本发明可以模拟出汽车线路故障以及传感器故障，同时能够进行线上的虚拟故障检测以及现场进行的实地故障检测，大大丰富了现有整车检测实训的故障类型以及检测方式。
9.作为一种改进，所述故障生成模块包括：
10.故障接线板，用于与教师端连接接收教师端指令，并根据指令对数据采集板采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；用于转发数据采集板采集到的汽车数据信号至教师端；
11.数据生成板，用于接收故障接线板转发的教师端指令生成相应的传感器非正常数据信号；
12.数据采集板，用于采集汽车数据信号并将数据信号发送至故障接线板；
13.数据模拟板，用于利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测。
14.作为一种进一步的改进，所述故障接线板包括用于与汽车连接的原车接口、用于汽车回路连接的输出口、用于对汽车数据信号进行通断控制的继电器、用于与教师端连接
的数据传输模块、用于与数据生成板数据采集板连接的下位接口、用于控制的单片机。
15.作为另一种更进一步的改进，所述数据生成板包括用于与故障连接板连接的上位接口、用于生成模拟电压的若干电压生成模块、用于生成模拟电阻的若干电阻生成模块、用于控制的单片机。
16.作为一种改进，所述数据采集板包括用于对汽车数据信号中的电压进行测量的电压采集模块、用于对汽车数据信号中的电阻进行测量的电阻采集模块、用于与故障接线板连接的上位接口、用于控制的单片机。
17.作为一种改进，所述电压采集模块包括电压测量通道、电压测量模块、选择器，所述电压测量模块根据选择器的选择，对相应电压测量通道内的电压进行测量；所述电阻采集模块包括电阻测量通道、电阻测量模块、选择器，所述电阻测量模块根据选择器的选择，对相应电阻测量通道内的电阻进行测量。
18.作为一种改进，所述数据模拟板包括用于与学员端连接的数据传输模块、用于模拟故障数据的故障模拟模块；所述故障模拟模块包括数据转发模块、选择器、若干检测点位，所述数据转发模块接收来自故障接线板生成的汽车线路非正常数据信号或/和数据生成板生成的传感器非正常数据信号，并根据选择器的选择，将接收到的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号转发至目标检测点位生成需要的故障信号。
19.作为一种优选，所述故障接线板与数据生成板、数据采集板之间利用can总线连接；所述故障连接板与教师端之间利用蓝牙连接；所述数据模拟板与学员端之间利用蓝牙连接；所述教师端与学员端之间利用wifi连接。现有的整车实训检测设备连线众多，造成了实训车间杂乱且扩展性差。本发明采仅短距离数据传输的功能模块之间采用了有线连接，经常移动距离远的模块之间均采用无线连接，大大缓解了上述问题。
20.本发明还提供一种应用于上述整车检测实训系统的方法，包括：
21.获取故障生成指令；
22.根据故障生成指令，采集汽车数据信号并对采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；或/和，自行生成传感器非正常数据信号；
23.汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号供虚拟检测；
24.利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测。
25.作为一种改进，所述采集汽车数据信号并对采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号的方法包括：
26.从汽车数据信号的电压测量通道和电阻测量通道中选取所需的电压测量通道和电阻测量通道；
27.对选中的电压测量通道和电阻测量通道内的电压和电阻进行测量获得电压信号和电阻信号；
28.对获得的电压信号和电阻信号进行通断设置生成汽车线路非正常数据信号。
29.作为一种改进，所述利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测的方法包括：
30.接收汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号；
31.选取所需的检测点位；
32.将接收到的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号发送至选中的检测点位从而模拟出需要的汽车线路故障数据信号或/和传感器故障数据信号。
33.本发明的有益之处在于：本发明利用故障生成模块采集汽车数据信号并对汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号，并自行生成传感器非正常数据信号用于模拟汽车线路故障和传感器故障供学员进行虚拟和实地检测，无需对原车进行拆解的破坏。本系统扩展性强，可利用多个学员端和数据模拟板让每个学员均可同时进行虚拟和实地的故障检测，改变了现有的检测实训系统一人操作多人围观的局面。
附图说明
34.图1为本发明的结构原理图。
35.图2为故障接线板的原理图。
36.图3为数据生成板的原理图。
37.图4为数据采集板的原理图。
38.图5为数据模拟板的原理图。
39.图6为本发明的流程图。
具体实施方式
40.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
41.如图1～图5所示，本发明提供一种整车检测实训系统，包括：
42.故障生成模块，用于与汽车线路连接采集汽车数据信号并对数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；或/和，自行生成传感器非正常数据信号；用于利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测。
43.教师端，用于控制故障生成模块生成需要的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号；另外，教师端还存储有汽车各个系统电路原理图，可通过显示大屏进行展示。本实施例中，教师端可选用带无线网卡的计算机。
44.学员端，用于获取汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号供虚拟检测。学生端配备有触控屏，在虚拟检测时通过触控屏进行操作。学员端可为多个，同时供多个学员进行操作，避免了一人操作多人围观的情况出现。本实施例中，学员端可选用带无线网卡的平板电脑，并配备有蓝牙传输功能。
45.具体地，所述故障生成模块包括故障连接板、数据生成板、数据采集板和数据模拟板。
46.故障接线板，用于与教师端连接接收教师端指令，并根据指令对数据采集板采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；用于转发数据信号至教师端，包括数据采集板采集到的汽车原始数据信号，也包括数据生产板生成的传感器非正常数据信号以及故障接线板自身修改的汽车线路非正常数据信号。其具体结构如图2所示，包括用于与汽车连接的原车接口1～30、用于汽车回路连接的输出口1～30、用于对汽车数据信号进行通断控制的继电器、用于与教师端连接的数据传输模块、用于与数据生成板数据采集
板连接的下位接口、用于控制的单片机。其中下位接口选用can总线接口，可与数据生成板、数据采集板连接配套使用。继电器用于控制汽车数据信号的通断，从而产生汽车线路的通、断、间歇性通断故障。本实施例中，数据传输模块采用蓝牙传输模块。同时故障接线板还作为整个系统的主控。
47.数据生成板，用于接收故障接线板转发的教师端指令生成相应的传感器非正常数据信号；其具体结构如图3所示，包括用于与故障连接板连接的上位接口、用于生成模拟电压的若干电压生成模块、用于生成模拟电阻的若干电阻生成模块、用于控制的单片机。本实施例中，电压生成模块为4个，电阻生成模块为2个，可同时模拟多个传感器的非正常数据信号。与故障连接板连接的上位接口为can总线。
48.数据采集板，用于采集汽车数据信号并将数据信号发送至故障接线板；其具体结构如图4所示，包括用于对汽车数据信号中的电压进行测量的电压采集模块、用于对汽车数据信号中的电阻进行测量的电阻采集模块、用于与故障接线板连接的上位接口、用于控制的单片机。
49.其中，电压采集模块包括电压测量通道、电压测量模块、选择器，所述电压测量模块根据选择器的选择，对相应电压测量通道内的电压进行测量；所述电阻采集模块包括电阻测量通道、电阻测量模块、选择器，所述电阻测量模块根据选择器的选择，对相应电阻测量通道内的电阻进行测量。
50.本实施例中汽车数据信号从1～30共30种，电阻测量通道为1～16，电压测量通道为17～30。与故障连接板连接的上位接口为can总线。
51.数据模拟板，用于利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测。其具体结构如图5所示，包括用于与学员端连接的上位接口、用于模拟故障数据的故障模拟模块；所述故障模拟模块包括数据转发模块、选择器、若干检测点位(本实施例中为30个)，所述数据转发模块接收来自故障接线板生成的汽车线路非正常数据信号或/和数据生成板生成的传感器非正常数据信号，并根据选择器的选择，将接收到的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号转发至目标检测点位生成需要的故障信号。
52.数据模拟板与学员端的数量是一一对应的，即一个数据模拟板对应一个学员端。
53.整个系统中各个部分的连接关系如下：障接线板与数据生成板、数据采集板之间利用can总线连接；所述故障连接板与教师端之间利用蓝牙连接；所述数据模拟板与学员端之间利用蓝牙连接；所述教师端与学员端之间利用wifi连接。使得教学环境没有零乱的线路，教学环境更加美观舒适。数据模拟板不直接从故障接线板直接获取非正常数据信号的原因是由于数据模拟板只设置有蓝牙以及can总线can总线为有线连接，不方便扩展。而蓝牙只能进行点对点的传输，无法进行广播。将非正常数据传输给教师端后，由于教师端和学员端之间采用的是wifi连接，能够实现一对多的连接，大大降低了组网成本，并且无线传输也方便移动位置。
54.教师端将生成故障的指令传输中故障连接板，故障连接板控制数据采集板采集汽车数据信号并将汽车数据信号反馈给故障连接板。故障连接板对汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号。同时故障连接板控制数据生成板生成传感器非正常数据信号，生成后反馈回故障连接板。故障连接板将汽车线路非正常数据信号、传感器非正常数据
信号转发至教师端，教师端又转发至学员端。学员端在接收到汽车线路非正常数据信号、传感器非正常数据信号后即可做虚拟检测。另外，学员端还将汽车线路非正常数据信号、传感器非正常数据信号转发给数据模拟板，而数据模拟板可通过上述非正常数据信号发送到相应的检测点位，供学员进行实地的故障检测。
55.本发明还提供一种整车检测实训方法，包括：
56.s1获取故障生成指令；教师可通过教师端向故障生成模块发送生成何种故障的指令。
57.s2根据故障生成指令，采集汽车数据信号并对采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号；或/和，自行生成传感器非正常数据信号；本发明中能模拟生成的故障有两种，一种是汽车线路故障，一种是传感器故障。汽车线路故障需要对汽车数据信号进行修改从而模拟出汽车线路的非正常信号，而传感器非正常数据信号只需要自行生成相应的电压信号和电阻信号即可。
58.s3汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号供虚拟检测；本发明中的供学员检测分在学员端的虚拟检测和在数据模拟板上的实地检测。
59.s4利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测。
60.本发明中，汽车线路故障和传感器故障可单独存在，也可以共存。同样，虚拟检测和实地检测也可以单独存在或者共存。
61.步骤s2中采集汽车数据信号并对采集到的汽车数据信号进行修改生成汽车线路非正常数据信号的方法包括：
62.s21从汽车数据信号的电压测量通道和电阻测量通道中选取所需的电压测量通道和电阻测量通道；根据故障生成指令通过数据采集板采集相应的电压信号。
63.s22对选中的电压测量通道和电阻测量通道内的电压和电阻进行测量获得电压信号和电阻信号；根据故障生成指令通过数据采集板采集相应的电阻信号。
64.s23对获得的电压信号和电阻信号进行通断设置生成汽车线路非正常数据信号。电压信号和电阻信号通过继电器的通断设置可形成通、断、间歇性通断三种汽车线路故障。
65.步骤s2中自行生成传感器非正常数据信号的方法具体是利用数据生成板直接生成非正常电压信号和电阻信号。
66.步骤s4中利用汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号模拟汽车线路故障或/和传感器故障供实地检测的方法包括：
67.s41接收汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号；汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号是通过教师端转发给学员端，学员端再转发给数据模拟板，这样以便实现无线传输和一对多的传输。
68.s42选取所需的检测点位；不同故障对应的检测点位是不同的，检测点位是模拟真实的汽车故障检测。
69.s43将接收到的汽车线路非正常数据信号或/和传感器非正常数据信号发送至选中的检测点位从而模拟出需要的汽车线路故障数据信号或/和传感器故障数据信号。
70.采用上述技术方案，方便老师教学和学员学习，通过虚拟检测和实地检测相结合，学员可在较短的时间里，系统的学习汽车原理知识，增强了老师与学员的互动教学，大大提
高了学生的学习兴趣和老师教学的效率。且占地少，整体投入成本低，减轻学校增设实训室的压力。
71.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。