汽車線束檢測系統的設計與實現

王浩

摘要：隨著我國經濟技術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、美等汽車發達國家處于領先地位的汽車線束檢測設備和系統雖然功能齊全，但價格也是十分昂貴，性價比相對較低，不能根據客戶的特殊需求進行獨立訂購。而國內一些廠家生產的線束檢測系統雖然價格較低，但是在人性化以及功能性等方面卻存在一些不足。因此，有必要設計一種能夠滿足國內汽車生產實際情況的線束檢測系統。

關鍵詞：線束檢測；汽車檢測系統；系統設計

引言

作為汽車系統內控制電路網絡的主體，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。在當今時代中國關于線束檢測系統還處在初始研發階段，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相對而言已經比較成熟，但是價格較高，所以根據我國汽車生產的需要開發一款完備的汽車線束檢測系統具有非常重要的意義。

1汽車線束和汽車線束檢測系統

汽車線束是汽車控制電路網絡的主體。隨著人們對汽車舒適性、安全性、排放性和經濟性的要求，汽車線束越來越復雜。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，其基本構造是一致的，主要是有電路、聯插件、絕緣體三部分組成。目前國內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存在的問題和設計思路

2.1汽車線束檢測系統存在的問題

汽車線束能夠保證汽車在各種惡劣的環境和行駛環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）存在內部短路。內部短路節點的導線多是成對出現的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應，但是如果用矩陣來進行描述相應信號，會造成矩陣排列異常。（2）存在錯位節點。存在這種問題的導線多是成對出現的，雖然在輸入高端信號時葉端有響應，但是如果用矩陣來進行描述相應信號，會造成矩陣排列異常。（3）存在開路節點。存在這種問題的導線在輸入高電平信號時葉端沒有響應。（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系統的總體設計思路

對于汽車線束檢測系統的開發的基本要求是要達到國內汽車生產相關廠家對檢測系統的要求，其中主要包括：（1）加快檢測的速度，所開發的設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，并且能夠實現自主檢測、加緊等功能來提高系統具有的自動化程度；（2）所開發設備能夠對三種故障進行準確檢測，并且當三種故障同時出現時也能夠對任何一種故障都能夠進行準確分析；（3）可以對整個運行系統進行實時監控以及準確全面的記錄線束產生的基本信息，比如產品的型號、批次等，并能夠對相關信息進行存檔和備份；（4）可以在盡可能短的時間內獲取檢測報告，并可以依據獲得檢測結果的準確分析故障，形成相應的報表，為操作人員提供盡可能詳細的故障診斷依據；（5）所設計產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汽車線束檢測系統的功能需求。

根據當前國內汽車生產廠商對汽車線束檢測系統的基本要求，確定汽車線束檢測系統的主要功能需求如下：其一，能夠對汽車線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雜線束同時進行檢測；其四，能夠實時的獲取汽車線束檢測的結果，并針對檢測到的故障進行診斷與預判，并生成診斷報表等，給操作人員提供診斷參考的依據；其五，能夠保證上位機對整個系統進行實時的監控，并記錄下線束檢測獲得的相關信息，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汽車線束檢測系統的設計和實現

3.1汽車線束檢測系統的硬件構造

汽車線束檢測系統硬件設備的選擇：硬件設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）：本設計中使用三菱FX2N.80MR-001型PLC。（2）臺架材料：作為整個系統的支撐結構，在選取時要選取成本低、安全耐用、容易加工的設備，本設計中采用有機玻璃作為臺架材料。（3）氣動夾具：本設計中采用包含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模塊時選取性價比較高的產品，所需的氣缸選取結構小巧、占用空間小的氣缸，本設計中選取SDA20x12型氣缸，整體的驅動行程在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，本設計中使用4V110.06型換向電磁閥和AFR1500型氣動二聯件，將工作壓力控制在0.5MPa之間。

3.2系統的軟件構造

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

3.3汽車線束檢測的總體實現

在對汽車線束檢測系統的主要功能進行分析檢測的基礎上，結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，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計，得到了系統的總體結構設計方案。

結語

隨著汽車工業和電力電子技術的快速發展，電子技術在汽車中的使用變的非常普遍。由于用戶對汽車的安全、穩定和舒適等多種特性的要求不斷提高，其自身系統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，本文基于汽車生產中存在的相關問題，在保證與線束一致的前提下，開發了一款線束檢測系統。與傳統的功能相比，本文設計的系統具有檢測速度快，精度高等眾多優點，因此在現實中值的推廣。

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