電連接器保持力檢測系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

王騰飛 唐 動 李 磊 王 杰

（上海威克鮑爾通信科技有限公司 上海 215000）

1 引言

電連接器在各種電子設(shè)備中應(yīng)用廣泛，在器件和器件，組件與組件，系統(tǒng)與系統(tǒng)之間進行連接和信號傳遞，是構(gòu)成一個完整系統(tǒng)所必須的基礎(chǔ)[1]。電連接器在成品出廠前都會進行接觸件保持力的測試，目前，都是通過工人手持保持力測試工具進行手動測試，不僅無法保證測試精度和效率，并且不能對測試過程中的數(shù)據(jù)進行采集和記錄。

2 電連接器簡介

電連接器一般都是由殼體、絕緣體、接觸件三個部分組成，接觸件一般是指插針和插孔[2]。電連接器的殼體是指插頭-插座的外殼，其主要作用是避免絕緣體和接觸件受到外界的碰撞，殼體的材料一般采用鋁合金。絕緣體主要由界面封嚴體、封線體等組成，其主要作用是保證接觸體和殼體之間電氣絕緣，并且能夠保證接觸件的位置；接觸件主要分為插針和插孔，本文主要研究壓接式接觸件。電連接器結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

圖1 電連接器結(jié)構(gòu)示意圖

3 電連接器保持力測試方法

目前，行業(yè)內(nèi)在測試電連接器的保持力時普遍的方法是：

（1）通過工裝夾具將連接器固定；

（2）根據(jù)不同的接觸件選用不同的手動測試工具，如圖2所示。

圖2 保持力手動測試工具

（3）手動使用測試工具去按壓接觸件。

上述方法雖然能夠完成保持力的測試，但是，效率低，勞動強度大，并且不能保證檢測的精度，存在一定的風險。

4 電連接器保持力檢測系統(tǒng)的設(shè)計

電連接器保持力檢測系統(tǒng)主要包括動力提供模塊、視覺定位模塊、測試頭自動切換模塊、測試力反饋模塊，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 電連接器保持力檢測系統(tǒng)示意圖

4.1 動力提供模塊

動力提供模塊是實現(xiàn)其它機構(gòu)精準定位和按所需速度移動的關(guān)鍵模塊。電連接器中的接觸件的表面一般都是鍍的貴金屬，并且接觸件根據(jù)型號的不同，接觸件的尺寸也存在一定的差異，如果此模塊精度較低，有損傷接觸件的風險，因此，選擇型號為YK800XG-200-F（見圖4）機器人來實現(xiàn)機構(gòu)的移動與定位。機器人的基本參數(shù)如表1所示。

圖4 YK800XG-200-F機器人示意圖

表1 機器人的基本參數(shù)表

將測試模塊固定到機器人的端部，通過機器人的移動能夠?qū)崿F(xiàn)精準的定位。

4.2 視覺定位模塊

機器視覺技術(shù)是近年逐漸發(fā)展起來的一項技術(shù)[3]，視覺定位模塊的功能是通過對電連接器的拍照分析，通過機器視覺軟件的自制程序，實現(xiàn)電連接器內(nèi)接觸件規(guī)格的自動識別，以及接觸件的位置坐標提取和記錄，其視覺處理界面如圖5所示。

圖5 視覺處理界面

4.3 測試頭切換模塊

測試頭切換模塊主要由測試頭（8個）、轉(zhuǎn)盤、伺服電機、導向機構(gòu)等組成。根據(jù)機器視覺對電連接器的分析得到接觸件的規(guī)格，然后通過伺服電機切換測試頭。其中測試頭切換如圖6所示。

圖6 測試頭切換模塊示意圖

如圖7所示，測試頭通過螺紋緊固在導向柱上，能夠?qū)崿F(xiàn)快速更換；導向柱銑出兩個平面，與導向塊精密配合，可以防止測試頭發(fā)生轉(zhuǎn)動。寶塔彈簧不僅能提供一定的支撐力，并且能增大壓縮行程。

圖7 測試頭結(jié)構(gòu)圖

4.4 測試力反饋模塊

測試力反饋模塊主要由位移傳感器、滑臺氣缸、襯套、導向軸等組成，如圖8所示。

圖8 測試力反饋模塊

在測試頭切換模塊選定測試頭以后，滑臺氣缸由原位到動位，然后機器人Z軸向下運動，在測試頭與接觸件接觸時，彈簧開始壓縮，通過位移傳感器可以得到彈簧的壓縮量。

根據(jù)公式：

式中：F為彈力（N）；k為彈性系數(shù)；x為形變量（mm）

通過位移傳感器的反饋值，能夠精準控制測試力的大小。

5 應(yīng)用效果

以上結(jié)構(gòu)已開始應(yīng)用，不僅能夠通過在上位機設(shè)置參數(shù)達到兼容多款產(chǎn)品的效果，而且提高了測試的效率，平均每個接觸件耗時1.8 s。測試力更加精確，能夠在上位機采集測試數(shù)據(jù)，并存儲和打印。

6 結(jié)語

本測試系統(tǒng)通過集成機器視覺、PLC電氣控制、數(shù)據(jù)采集等智能模塊。并且在設(shè)計時采用了模塊化、輕量化的設(shè)計思想。改變傳統(tǒng)的手動測試電連接器內(nèi)接觸件保持力的測試方法，形成更加智能、更加高效的解決方案。