【中国汽车线控技术专家委员会】电子驻车制动卡钳电控性能测试系统的设计与实现|50+篇线控文章

智享新汽车 2024-11-30 23:09

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电动汽车智能底盘技术路线图》本路线图主要包括五部分内容:部分重点介绍了汽车底盘技术现状及发展趋势、智能底盘技术范围及基本属性、智能底盘总体路线图;第二部分重点介绍了乘用车智能底盘技术路线图、构型组成要素、控制和冗余;第三部分重点介绍了商用车智能底盘技术路线图、构型组成要素、控制和冗余;第四部分重点介绍了线控制动系统和线控转向系统技术路线图;第五部分重点介绍了智能底盘开发测试平台与标准规范技术路线图。本路线图旨在通过对电动汽车智能底盘关键技术体系的梳理和预判,厘清智能底盘技术的发展方向和关键指标,为实现电动汽车智能底盘产业的快速发展提供有力支撑。如需进入中国汽车线控技术专家委员会微信群,请添加管理员圈圈哥微信GSAuto0001







摘要:

介绍了基于飞思卡尔MC9S12XS128MAL单片机的电子驻车制动卡钳电控性能测试系统,具体阐述了电子驻车制动卡钳无液压夹紧释放功能、有液压夹紧释放功能、电机过载性和电机欠电性测试的实现方法。该测试系统采用完全不同于汽车行业现有团体标准规定的试验方法,以更接近实车工况的方式进行测试,测试方法和测试系统具有一定的创新性。试验结果表明,该系统输入电流、液压控制精准,卡钳夹紧力、液压、电流数据采集实时,试验测得的响应时间、夹紧力及动态关系曲线稳定可靠,可以满足各主机厂及零部件厂商对电子驻车制动卡钳电控性能试验的要求。

随着汽车发展更加趋向电子化、信息化和智能化,汽车电子技术和控制技术在汽车上的应用日趋成熟,汽车电子驻车制动系统(Electrical Park Brake,EPB)也已成功研制并得到应用,它采用先进的机电一体化自动控制系统取代了人力机械式驻车系统,从而可以依据最优控制策略轻松地面对各种复杂的运行工况,具有更高的安全性、舒适性和良好的操纵性能。未来该系统将向模块化、信号传播准确化、功能多面化方向发展,是自动泊车、自动巡航、自动驾驶等未来汽车技术发展方向不可缺少的关键技术。电子驻车制动卡钳是EPB的核心零件,它包含传统的机械卡钳和电机驱动模块,将电信号转变为机械运动。目前,机械卡钳经过几十年的发展,产品技术和测试规范相对比较成熟。2018年中国汽车工业协会发布了T/CAAMTB 6—2018《电子驻车制动钳总成性能要求及台架试验方法》,但该方法中电机驱动模块的电控性能并没有详细的测试规范和技术要求。为了真实地从零部件层面反映出驻车制动工况,依据某企业标准的具体要求,构建EPB卡钳电控性能试验测试系统。

1EPB卡钳的工作原理

EPB的工作原理与传统的机械式驻车制动器相同,都是通过制动盘与摩擦片产生的摩擦力来达到控制驻车制动的目的,只不过控制方式由先前的机械式驻车制动器变为电子按钮。目前,在汽车上应用比较广泛的电子驻车技术是卡钳集成式EPB,卡钳集成式电子驻车制动器总成如图1所示。驻车时,当驾驶员操作EPB电子按钮后,电子控制单元将控制集成在左、右制动卡钳内的电机动作,并带动制动卡钳活塞移动产生机械夹紧力从而完成驻车制动。

图1 

卡钳集成式电子驻车制动器总成卡钳集成式EPB中的后轮制动执行器主要由制动钳体、电机、皮带、齿轮组等组成。其电机驱动模块借助1个电机,1套多级齿轮机构和1个丝杆传动装置,采用电信号传递控制命令,将“启动驻车制动”的指令转化为所需的力,从而使制动摩擦片与制动盘接触。卡钳集成式电子驻车制动器电机驱动模块如图2所示。



图2 卡钳集成式电子驻车制动器电机驱动模块2测试系统总体设计


2.1 测试系统设计原理

EPB卡钳电控性能测试系统的目的是在零部件层面上真实反映驻车制动工况,无液压夹紧释放功能是模拟在静态驻车制动工况下,卡钳夹紧力与电机工作电流的动态变化关系,通过该测试项目考核EPB卡钳在一定电流下的卡钳夹紧力以及卡钳驻车夹紧和释放时间。无液压情况下时间-电流、夹紧力曲线如图3所示。



图3 


无液压情况下时间-电流、夹紧力曲线有液压夹紧释放功能是模拟在有行车制动液压配合的情况下,车辆从启动驻车制动到解除驻车制动的过程,整个过程包括如下动作:驾驶员行车制动-启动电子驻车-松开电子驻车按钮-解除行车制动-行车制动-释放电子驻车-解除行车制动。考核在此过程中卡钳夹紧力、电机电流、行车制动液压的随动变化关系。有液压情况下时间-电流、夹紧力、行车制动液压曲线如图4所示。



图4 


有液压情况下时间-电流、夹紧力、行车制动液压曲线电机的过载性和欠电性测试的目的是考核在车辆电瓶电压有变化的情况下对驻车制动的影响,分别模拟电瓶充满电和馈电两种情况下,通过设定指定的驻车夹紧时间观察卡钳夹紧力与电机工作电流的动态变化关系。电机的过载性和欠电性曲线如图5所示。



图5 电机的过载性和欠电性曲线


2.2 测试系统设计思路

在EPB卡钳电控性能测试系统中电机驱动机构提供实现电子驻车所需的电流和电压,液压驱动机构通过气液转换的方式产生液压,单片机的数据采集模块用于采集电机的电流信号、卡钳输入液压信号及卡钳夹紧力信号,经过综合判断处理,单片机通过输出控制模块及时改变电机驱动机构的输出参数,以保证电机输入电流及驻车夹紧时间的稳定性和准确性。同时,单片机将采集到的信号传送到上位机,上位机用于监视试验运行情况并实时显示试验曲线。系统总体框架如图6所示。图6 系统总体框架

2.3 测试系统主要参数选择

EPB卡钳电控性能测试系统主要由数据采集模块、气液转换驱动模块、电机驱动模块、单片机控制输出模块以及计算机数据处理系统组成,各模块的具体参数选择如下:数据采集模块中监测EPB卡钳的电流选用深圳圣斯尔电子技术有限公司生产的小电流单路直流电流隔离变送器,其供电电源DC 12 V、量程DC 0~30 A、输出DC 0~5 V标准电压信号;采集输入到EPB卡钳的液压值选用供电电源DC ±12 V、量程0~25 MPa、输出DC 0~5 V标准电压信号的液压传感器;采集卡钳的夹紧力选用供电电源DC ±12 V、量程0~50 000 N、输出DC 0~5 V标准电压信号的拉压力传感器。气液转换驱动模块二位五通电磁阀选用亚德客电磁阀,型号为4V310-10,工作压力为0.15~0.80 MPa,工作电压为DC 24 V;二位五通气控阀选用亚德客气孔阀,型号为4A310-10,工作压力为0.15~0.80 MPa。电机驱动模块中用于控制EPB卡钳中电机正反转用接触器选用施耐德的接触器,型号为A9C20842,控制电压为AC 220V,额定电流为63A。下位机系统采集电流值、液压值和夹紧力变化信号,提供控制气液转换驱动模块中二位五通电磁阀,以及控制EPB卡钳中电机正反转换向用接触器的开关脉冲信号,综合考虑A/D模拟量输入功能、D/O数字量输出功能等因素,选用飞思卡尔公司生产的HCS12X系列16位单片机,型号为MC9S12XS128MAL, 由 128 kB 程 序 Flash、8 kB RAM、8 kB数据Flash组成片内存储器。主要功能模块包括内部PLL锁相环模块、2个异步串口通讯SCI、16通道A/D转换模块以及输入/输出数字I/O口。这些特性可完全满足对系统采集和控制的需求。上位机应用LabVIEW 2014编程环境进行数据分析与处理,LabVIEW是一个借助于虚拟面板用户界面和方框图建立虚拟仪器的图形化编程设计系统,其采用可视化的图形编程语言,已被看作是标准的数据采集控制编程软件。运用LabVIEW面向组件技术构建自动测量系统,程序机构好,稳定性高,资源消耗低[7]。

3测试系统硬件设计

3.1 测试系统机械部分设计

由于卡钳内部空间狭小,且卡钳的夹紧力达到30 000 N以上,因此用于测量卡钳夹紧力的力传感器不能直接安装于卡钳内部。为解决上述问题,拆除了EPB卡钳电控性能测试系统中的卡钳总成U形支架和摩擦片。在保留浮动钳的情况下设计了用于测量卡钳夹紧力的测试装置,如图7所示。该装置主要由底座、支架、测力装置、间隙调整装置、力传感器和导向装置组成。其中,间隙调整装置不仅可以将夹紧力传递给力传感器而且可用来模拟摩擦片与制动盘之间的间隙,测力装置用于将夹紧力传递回卡钳的钳体上,导向装置与卡钳总成的活塞同轴,保证夹紧力有序传递。


图7 测试系统卡钳夹紧力测试装置

3.2 测试系统气液转换部分设计

EPB卡钳电控性能测试系统的气液转换部分主要是完成对EPB卡钳输入液压的控制,通过改变气液转换装置的输入气压达到卡钳总成输入液压变化的目的。测试系统气液转换部分设计图如图8所示,其中液压传感器将卡钳输入液压转换为标准电压信号并送入单片机的数据采集模块;气液转换装置将气压转换为液压;二位五通电磁阀接收来自单片机系统发出的换向脉冲电压信号,控制二位五通气控阀动作实现气液转换装置换向操作,加入气控阀的主要目的是为了满足在换向压力调压阀输出较低的驱动气压时可实现顺利换向动作;卡钳输入的不同液压通过转换压力调节阀调节气压得到,经过控制压力调节阀调节输出的气压用于对二位五通气控阀的控制。试验过程中,40 L储气筒充气,控制压力调节阀将气压调节至0.4 MPa保持不变,转换压力调节阀则需根据气液转换装置的尺寸及输出液压的大小进行调节。



图8 测试系统气液转换部分设计图


3.3 测试系统测控部分设计

EPB卡钳电控性能测试系统的测控部分主要应用到MC9S12XS128MAL单片机的ATD模块、DO数字量控制输出模块及SCI串口通信模块。ATD数据采集模块中电流传感器接AN00(67脚),用来监测输入到驻车制动卡钳电机的电流变化;液压传感器接AN01(69脚),实现对卡钳输出液压的测量;力传感器接AN02(71脚),完成实时采集制动卡钳夹紧力值的任务。在DO数字量控制输出模块中,控制卡钳总成电机驱动夹紧用的接触器KM1经固态继电器SSR1和ULN2003接PB0(24脚),控制卡钳总成电机驱动放松用的接触器KM2经固态继电器SSR2和ULN2003接PB1(25脚),控制卡钳总成输入液压用的接触器KM3经固态继电器SSR3和ULN2003接PB2(26脚)。测试系统电路部分设计如图9所示。



图9 


测试系统电路部分设计图4测试系统软件实现下位机软件的实现是整个电控性能测试系统的主要组成部分,测试系统运用C语言作为开发工具,在MC9S12X系列单片机的开发环境Code Warrior下编程,其主要包括AD模拟量数据采集程序、DO数字量控制输出程序和SCI串口通信程序。

4.1 AD模拟量数据采集程序实现

由测试系统测控部分设计可知,直流电流隔离变送器、液压传感器和力传感器分别接入单片机ATD模块的AN00~AN02。因此,每个序列的转换长度设置为3,AD转换模拟时钟频率设置为2 MHz。由于在指定频率下采集的全部数据在时间轴上是等间距的,所以数据采集模式选择多通道扫描,连续转换序列模式。AD转换精度设置为12位,不采用外部触发的工作方式,MC9S12XS128MAL单片机ATD模块模拟量输入量程为0~5 V,从单片机中读取的AD端口数据为ATD0DRn,电压值为Volt,量程的转换公式为:Volt=(ATD0DRn/4096)×5 000利用查询方式,最后通过SCI串口通信程序将数据上传至上位机。AD模拟量数据采集部分程序如下。




4.2 DO数字量控制输出程序实现

由测试系统测控部分设计可知,EPB卡钳总成电机驱动夹紧和放松分别由单片机的PB0和PB1口控制,单片机PB1口控制二位五通电磁阀的通断。程序中设置相应的引脚为输出,输出引脚置1则对应的阀或接触器闭合工作,输出引脚置0则转换为常开状态。DO数字量控制输出部分程序如下。

4.3 SCI串口通信程序实现

串口通信程序的目的是将单片机采集到的数据发送到上位机,波特率设置为9600B,采用查询的方式发送数据,SCI串口通信部分程序如下。


5EPB卡钳电控性能测试系统的应用

5.1 无液压夹紧释放功能试验

将EPB卡钳总成安装到测试系统的夹具上,测试系统给电机通电DC 12 V,工作电流达到13 A。驻车夹紧和释放3次,记录时间-电流、夹紧力的曲线关系,测量卡钳的夹紧力、夹紧时间(从启动电子驻车到达至恒定夹紧力所经历的时间)、释放时间(从释放电子驻车到夹紧力为0所经历的时间)。EPB卡钳总成无液压夹紧释放功能测试曲线如图10所示。图10 EPB卡钳总成无液压夹紧释放功能测试曲线

5.2 有液压夹紧释放功能试验

将EPB卡钳总成安装到测试系统的夹具上,加注制动液排净空气。测试系统施加2 MPa(4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa)液压,稳压过程中,同时通电DC 12 V,工作电流达到13 A。使电机完成作动夹紧,然后泄压为0 MPa;再施加2 MPa(4 MPa、6 MPa、8 MPa、10 MPa)液压,稳压过程中,通电DC 12 V,使电机完成作动释放,然后泄压为0 MPa,记录时间-电流、液压、夹紧力的曲线关系,测量卡钳的夹紧力、夹紧时间(从启动电子驻车到达至恒定夹紧力所经历的时间)、释放时间(从释放电子驻车至夹紧力达到恒定所经历的时间)。EPB卡钳总成有液压夹紧释放功能测试曲线如图11所示。

5.3 电机过载性试验

将EPB卡钳总成安装到测试系统的夹具上,测试系统给电机通电DC 15 V,夹紧时间2.5 s,记录时间-电流、夹紧力的曲线关系,测量卡钳的夹紧力和最大工作电流。EPB卡钳总成电机过载性测试曲线如图12所示。图11 EPB卡钳总成有液压夹紧释放功能测试曲线



图12 EPB卡钳总成电机过载性测试曲线


5.4 电机欠电性试验

将EPB卡钳总成安装到测试系统的夹具上,测试系统给电机通电DC 9 V,夹紧时间2.5 s,记录时间-电流、夹紧力的曲线关系,测量卡钳的夹紧力和最大工作电流。EPB卡钳总成电机欠电性测试曲线如图13所示。图13 EPB卡钳总成电机欠电性测试曲线6结论EPB卡钳电控性能测试系统由数据采集模块、驱动加载模块、控制输出模块以及计算机处理模块组成,整个装置操作简单,测量精准,可实现对EPB卡钳的无液压夹紧释放功能、有液压夹紧释放功能、电机过载性和电机欠电性测试。将该测试系统搭载到制动部件滑阻及密封性试验台上,经中国汽研部件与材料测评研究中心制动实验室实际应用,试验结果表明,该系统达到了企业提供的技术条件下对设备的要求和预期效果,能够满足各类相关标准的检测需要。

END


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    张工13144450251 2025-03-31 21:18 148浏览
  • 引言随着物联网和智能设备的快速发展,语音交互技术逐渐成为提升用户体验的核心功能之一。在此背景下,WT588E02B-8S语音芯片,凭借其创新的远程更新(OTA)功能、灵活定制能力及高集成度设计,成为智能设备语音方案的优选。本文将从技术特性、远程更新机制及典型应用场景三方面,解析该芯片的技术优势与实际应用价值。一、WT588E02B-8S语音芯片的核心技术特性高性能硬件架构WT588E02B-8S采用16位DSP内核,内部振荡频率达32MHz,支持16位PWM/DAC输出,可直接驱动8Ω/0.5W
    广州唯创电子 2025-04-01 08:38 169浏览
  • 职场之路并非一帆风顺,从初入职场的新人成长为团队中不可或缺的骨干,背后需要经历一系列内在的蜕变。许多人误以为只需努力工作便能顺利晋升,其实核心在于思维方式的更新。走出舒适区、打破旧有框架,正是让自己与众不同的重要法宝。在这条道路上,你不只需要扎实的技能,更需要敏锐的观察力、不断自省的精神和前瞻的格局。今天,就来聊聊那改变命运的三大思维转变,让你在职场上稳步前行。工作初期,总会遇到各式各样的难题。最初,我们习惯于围绕手头任务来制定计划,专注于眼前的目标。然而,职场的竞争从来不是单打独斗,而是团队协
    优思学院 2025-04-01 17:29 205浏览
  • 北京贞光科技有限公司作为紫光同芯授权代理商,专注于为客户提供车规级安全芯片的硬件供应与软件SDK一站式解决方案,同时配备专业技术团队,为选型及定制需求提供现场指导与支持。随着新能源汽车渗透率突破40%(中汽协2024数据),智能驾驶向L3+快速演进,车规级MCU正迎来技术范式变革。作为汽车电子系统的"神经中枢",通过AEC-Q100 Grade 1认证的MCU芯片需在-40℃~150℃极端温度下保持μs级响应精度,同时满足ISO 26262 ASIL-D功能安全要求。在集中式
    贞光科技 2025-04-02 14:50 132浏览
  • 升职这件事,说到底不是单纯靠“干得多”或者“喊得响”。你可能也看过不少人,能力一般,甚至没你努力,却升得飞快;而你,日复一日地拼命干活,升职这两个字却始终离你有点远。这种“不公平”的感觉,其实在很多职场人心里都曾经出现过。但你有没有想过,问题可能就藏在一些你“没当回事”的小细节里?今天,我们就来聊聊你升职总是比别人慢,可能是因为这三个被你忽略的小细节。第一:你做得多,但说得少你可能是那种“默默付出型”的员工。项目来了接着干,困难来了顶上去,别人不愿意做的事情你都做了。但问题是,这些事情你做了,却
    优思学院 2025-03-31 14:58 119浏览
  • 引言在语音芯片设计中,输出电路的设计直接影响音频质量与系统稳定性。WT588系列语音芯片(如WT588F02B、WT588F02A/04A/08A等),因其高集成度与灵活性被广泛应用于智能设备。然而,不同型号在硬件设计上存在关键差异,尤其是DAC加功放输出电路的配置要求。本文将从硬件架构、电路设计要点及选型建议三方面,解析WT588F02B与F02A/04A/08A的核心区别,帮助开发者高效完成产品设计。一、核心硬件差异对比WT588F02B与F02A/04A/08A系列芯片均支持PWM直推喇叭
    广州唯创电子 2025-04-01 08:53 196浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍步入 2025 年,国家进一步加大促消费、扩内需的政策力度,家电国补政策将持续贯穿全年。这一利好举措,为行业发展注入强劲的增长动力。(详情见:2025:消费提振要靠国补还是“看不见的手”?)但与此同时,也对家电企业在战略规划、产品打造以及市场营销等多个维度,提出了更为严苛的要求。在刚刚落幕的中国家电及消费电子博览会(AWE)上,家电行业的竞争呈现出胶着的态势,各大品牌为在激烈的市场竞争中脱颖而出,纷纷加大产品研发投入,积极推出新产品,试图提升产品附加值与市场竞争力。
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:49 213浏览
  • 随着汽车向智能化、场景化加速演进,智能座舱已成为人车交互的核心承载。从驾驶员注意力监测到儿童遗留检测,从乘员识别到安全带状态判断,座舱内的每一次行为都蕴含着巨大的安全与体验价值。然而,这些感知系统要在多样驾驶行为、复杂座舱布局和极端光照条件下持续稳定运行,传统的真实数据采集方式已难以支撑其开发迭代需求。智能座舱的技术演进,正由“采集驱动”转向“仿真驱动”。一、智能座舱仿真的挑战与突破图1:座舱实例图智能座舱中的AI系统,不仅需要理解驾驶员的行为和状态,还要同时感知乘员、儿童、宠物乃至环境中的潜在
    康谋 2025-04-02 10:23 103浏览
  • 在智能交互设备快速发展的今天,语音芯片作为人机交互的核心组件,其性能直接影响用户体验与产品竞争力。WT588F02B-8S语音芯片,凭借其静态功耗<5μA的卓越低功耗特性,成为物联网、智能家居、工业自动化等领域的理想选择,为设备赋予“听得懂、说得清”的智能化能力。一、核心优势:低功耗与高性能的完美结合超低待机功耗WT588F02B-8S在休眠模式下待机电流仅为5μA以下,显著延长了电池供电设备的续航能力。例如,在电子锁、气体检测仪等需长期待机的场景中,用户无需频繁更换电池,降低了维护成本。灵活的
    广州唯创电子 2025-04-02 08:34 159浏览
  • 退火炉,作为热处理设备的一种,广泛应用于各种金属材料的退火处理。那么,退火炉究竟是干嘛用的呢?一、退火炉的主要用途退火炉主要用于金属材料(如钢、铁、铜等)的热处理,通过退火工艺改善材料的机械性能,消除内应力和组织缺陷,提高材料的塑性和韧性。退火过程中,材料被加热到一定温度后保持一段时间,然后以适当的速度冷却,以达到改善材料性能的目的。二、退火炉的工作原理退火炉通过电热元件(如电阻丝、硅碳棒等)或燃气燃烧器加热炉膛,使炉内温度达到所需的退火温度。在退火过程中,炉内的温度、加热速度和冷却速度都可以根
    锦正茂科技 2025-04-02 10:13 78浏览
  •        在“软件定义汽车”的时代浪潮下,车载软件的重要性日益凸显,软件在整车成本中的比重逐步攀升,已成为汽车智能化、网联化、电动化发展的核心驱动力。车载软件的质量直接关系到车辆的安全性、可靠性以及用户体验,因此,构建一套科学、严谨、高效的车载软件研发流程,确保软件质量的稳定性和可控性,已成为行业共识和迫切需求。       作为汽车电子系统领域的杰出企业,经纬恒润深刻理解车载软件研发的复杂性和挑战性,致力于为O
    经纬恒润 2025-03-31 16:48 95浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍不久前,中国发展高层论坛 2025 年年会(CDF)刚刚落下帷幕。本次年会围绕 “全面释放发展动能,共促全球经济稳定增长” 这一主题,吸引了全球各界目光,众多重磅嘉宾的出席与发言成为舆论焦点。其中,韩国三星集团会长李在镕时隔两年的访华之行,更是引发广泛热议。一直以来,李在镕给外界的印象是不苟言笑。然而,在论坛开幕前一天,李在镕却意外打破固有形象。3 月 22 日,李在镕与高通公司总裁安蒙一同现身北京小米汽车工厂。小米方面极为重视此次会面,CEO 雷军亲自接待,小米副董
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:39 225浏览
  • 探针本身不需要对焦。探针的工作原理是通过接触被测物体表面来传递电信号,其精度和使用效果取决于探针的材质、形状以及与检测设备的匹配度,而非对焦操作。一、探针的工作原理探针是检测设备中的重要部件,常用于电子显微镜、坐标测量机等精密仪器中。其工作原理主要是通过接触被测物体的表面,将接触点的位置信息或电信号传递给检测设备,从而实现对物体表面形貌、尺寸或电性能等参数的测量。在这个过程中,探针的精度和稳定性对测量结果具有至关重要的影响。二、探针的操作要求在使用探针进行测量时,需要确保探针与被测物体表面的良好
    锦正茂科技 2025-04-02 10:41 77浏览
  • 提到“质量”这两个字,我们不会忘记那些奠定基础的大师们:休哈特、戴明、朱兰、克劳士比、费根堡姆、石川馨、田口玄一……正是他们的思想和实践,构筑了现代质量管理的核心体系,也深远影响了无数企业和管理者。今天,就让我们一同致敬这些质量管理的先驱!(最近流行『吉卜力风格』AI插图,我们也来玩玩用『吉卜力风格』重绘质量大师画象)1. 休哈特:统计质量控制的奠基者沃尔特·A·休哈特,美国工程师、统计学家,被誉为“统计质量控制之父”。1924年,他提出世界上第一张控制图,并于1931年出版《产品制造质量的经济
    优思学院 2025-04-01 14:02 152浏览
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