汽車線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

王浩

摘要：隨著我國經(jīng)濟技術(shù)以及人民生活水平的提高，對于汽車的使用需求不斷增加，且質(zhì)量要求不斷提升，尤其是安全性方面，要求不斷提升。而當前日、美等汽車發(fā)達國家處于領(lǐng)先地位的汽車線束檢測設(shè)備和系統(tǒng)雖然功能齊全，但價格也是十分昂貴，性價比相對較低，不能根據(jù)客戶的特殊需求進行獨立訂購。而國內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的線束檢測系統(tǒng)雖然價格較低，但是在人性化以及功能性等方面卻存在一些不足。因此，有必要設(shè)計一種能夠滿足國內(nèi)汽車生產(chǎn)實際情況的線束檢測系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：線束檢測；汽車檢測系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計

引言

作為汽車系統(tǒng)內(nèi)控制電路網(wǎng)絡(luò)的主體，汽車線束具有非常重要的作用，因此，怎樣確保它在制造過程中不發(fā)生故障以此避免對汽車的影響是一個非常重要的研究課題。在當今時代中國關(guān)于線束檢測系統(tǒng)還處在初始研發(fā)階段，特別是在功能和人性化等方面仍然具有很多缺點。而國外的線束檢測系統(tǒng)相對而言已經(jīng)比較成熟，但是價格較高，所以根據(jù)我國汽車生產(chǎn)的需要開發(fā)一款完備的汽車線束檢測系統(tǒng)具有非常重要的意義。

1汽車線束和汽車線束檢測系統(tǒng)

汽車線束是汽車控制電路網(wǎng)絡(luò)的主體。隨著人們對汽車舒適性、安全性、排放性和經(jīng)濟性的要求，汽車線束越來越復(fù)雜。線束是由銅材沖制而成的接觸件端子在與電線電纜壓接后，外面塑壓絕緣體以線束捆扎形成連接電路的組件，其基本構(gòu)造是一致的，主要是有電路、聯(lián)插件、絕緣體三部分組成。目前國內(nèi)對汽車線束的檢測主要采用指示燈、蜂鳴器等，通過觀察是否有光和聲音來判斷線路的通斷情況，這種傳統(tǒng)的檢測方法效率較低，而且準確性也較差，容易造成漏檢或錯檢，從而影響汽車的安全。

2存在的問題和設(shè)計思路

2.1汽車線束檢測系統(tǒng)存在的問題

汽車線束能夠保證汽車在各種惡劣的環(huán)境和行駛環(huán)境下具有更高的安全性，但是線束在制造過程中還存在諸多問題，主要包括三方面：開路、錯位和短路，開路即斷路，錯位即接出線與接入線排列錯誤，短路即線與線之間存在短路或者絕緣體的性能不佳。根據(jù)線束的故障問題建立了三種汽車線束故障模型和無故障線束模型。（1）存在內(nèi)部短路。內(nèi)部短路節(jié)點的導(dǎo)線多是成對出現(xiàn)的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應(yīng)，但是如果用矩陣來進行描述相應(yīng)信號，會造成矩陣排列異常。（2）存在錯位節(jié)點。存在這種問題的導(dǎo)線多是成對出現(xiàn)的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應(yīng)，但是如果用矩陣來進行描述相應(yīng)信號，會造成矩陣排列異常。（3）存在開路節(jié)點。存在這種問題的導(dǎo)線在輸入高電平信號時葉端沒有響應(yīng)。（4）無故障模型。這種情況是葉端輸入與根端輸入完全一致。

2.2系統(tǒng)的總體設(shè)計思路

對于汽車線束檢測系統(tǒng)的開發(fā)的基本要求是要達到國內(nèi)汽車生產(chǎn)相關(guān)廠家對檢測系統(tǒng)的要求，其中主要包括：（1）加快檢測的速度，所開發(fā)的設(shè)備能夠在很大程度上降低檢測時間，從而也就降低了工人的勞動強度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自主檢測、加緊等功能來提高系統(tǒng)具有的自動化程度；（2）所開發(fā)設(shè)備能夠?qū)θN故障進行準確檢測，并且當三種故障同時出現(xiàn)時也能夠?qū)θ魏我环N故障都能夠進行準確分析；（3）可以對整個運行系統(tǒng)進行實時監(jiān)控以及準確全面的記錄線束產(chǎn)生的基本信息，比如產(chǎn)品的型號、批次等，并能夠?qū)ο嚓P(guān)信息進行存檔和備份；（4）可以在盡可能短的時間內(nèi)獲取檢測報告，并可以依據(jù)獲得檢測結(jié)果的準確分析故障，形成相應(yīng)的報表，為操作人員提供盡可能詳細的故障診斷依據(jù)；（5）所設(shè)計產(chǎn)品可以同時檢測多個故障，并且能夠匹配上不同汽車的檢測插口

2.3汽車線束檢測系統(tǒng)的功能需求。

根據(jù)當前國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠商對汽車線束檢測系統(tǒng)的基本要求，確定汽車線束檢測系統(tǒng)的主要功能需求如下：其一，能夠?qū)ζ嚲€束存在的典型故障進行檢測，諸如接觸不良、斷路、短路以及線路錯接等問題，而且對同時出現(xiàn)幾種故障進行分析；其二，盡量提高檢測速度，縮短檢測時間，且能夠有效的減輕檢測操作人員的工作強度，基本實現(xiàn)對待檢測線束的自動夾緊、自動連接與檢測等基本功能，提高檢測的自動化程度；其三，能夠與汽車多種形狀的插口和插件匹配，能夠針對多個插件的復(fù)雜線束同時進行檢測；其四，能夠?qū)崟r的獲取汽車線束檢測的結(jié)果，并針對檢測到的故障進行診斷與預(yù)判，并生成診斷報表等，給操作人員提供診斷參考的依據(jù)；其五，能夠保證上位機對整個系統(tǒng)進行實時的監(jiān)控，并記錄下線束檢測獲得的相關(guān)信息，諸如線束的批次、檢驗人員以及線束型號等等，存檔之后便與日后的查看。

3汽車線束檢測系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)

3.1汽車線束檢測系統(tǒng)的硬件構(gòu)造

汽車線束檢測系統(tǒng)硬件設(shè)備的選擇：硬件設(shè)備主要包括可編程控制器、臺架材料、氣動夾具、空氣壓縮機、電磁換向閥等。（1）可編程控制器（PLC）：本設(shè)計中使用三菱FX2N.80MR-001型PLC。（2）臺架材料：作為整個系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)，在選取時要選取成本低、安全耐用、容易加工的設(shè)備，本設(shè)計中采用有機玻璃作為臺架材料。（3）氣動夾具：本設(shè)計中采用包含8根電線和9根電線的線束作為檢測對象，因而在選擇氣動夾具的相應(yīng)模塊時選取性價比較高的產(chǎn)品，所需的氣缸選取結(jié)構(gòu)小巧、占用空間小的氣缸，本設(shè)計中選取SDA20x12型氣缸，整體的驅(qū)動行程在10mm之間，在室溫下工作，工作壓力控制在0.3～0.4MPa之間。（4）空氣壓縮機：選取ZB.0.10/8直聯(lián)型便攜式空壓機，排氣壓力為0.8MPa，功率為0.75kW，進氣量為100L/min。（5）電磁換向閥：其主要功能是對博型氣缸的松開和夾緊進行控制，要求重量輕、體積小、工作壽命長，而且需要有兩個工作位置，本設(shè)計中使用4V110.06型換向電磁閥和AFR1500型氣動二聯(lián)件，將工作壓力控制在0.5MPa之間。

3.2系統(tǒng)的軟件構(gòu)造

對于系統(tǒng)的軟件主要從PC機和PLC進行設(shè)計，其中PC機的主要功能是用來收發(fā)數(shù)據(jù)，并對獲取的數(shù)據(jù)和所建數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行比較以此判斷故障的位置，并通過顯示器將判斷的結(jié)果實時顯示。PLC使用GXDeveloper軟件，此款軟件具有強大的功能，可以滿足多種產(chǎn)品的開發(fā)與編程環(huán)境，另外，此軟件還能實現(xiàn)在線調(diào)試、更改和監(jiān)控程序。PLC作為線束檢測系統(tǒng)最為重要的核心部分，它不但要能夠?qū)崿F(xiàn)對所有線束進行可靠檢測，還需要對獲取的數(shù)據(jù)進行實時處理，以此判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，下面簡要介紹檢測的基本步驟：在對線束進行檢測時，首先應(yīng)該接通電源，保證系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，此時硬件電路上綠色指示燈閃爍，當綠燈閃亮后，將線束放入所設(shè)計系統(tǒng)并插到定位槽中，此時薄型氣缸將線束夾緊，開始進行檢測，并將獲得的結(jié)果實施存儲處理。

3.3汽車線束檢測的總體實現(xiàn)

在對汽車線束檢測系統(tǒng)的主要功能進行分析檢測的基礎(chǔ)上，結(jié)合檢測過程中汽車線束存在的主要故障類型等，對汽車線束的檢測原理進行分析與總結(jié)，對斷路、短路以及錯位等基本的故障類型進行了特定的分析和研究，并針對不同的夾具模塊進行了設(shè)計，得到了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。

結(jié)語

隨著汽車工業(yè)和電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子技術(shù)在汽車中的使用變的非常普遍。由于用戶對汽車的安全、穩(wěn)定和舒適等多種特性的要求不斷提高，其自身系統(tǒng)具備的功能也在不斷增多，所以就要不斷提高汽車線束檢測的準確性和方便性。為此，本文基于汽車生產(chǎn)中存在的相關(guān)問題，在保證與線束一致的前提下，開發(fā)了一款線束檢測系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的功能相比，本文設(shè)計的系統(tǒng)具有檢測速度快，精度高等眾多優(yōu)點，因此在現(xiàn)實中值的推廣。

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