智能校線儀在機(jī)車校線工序的實(shí)驗(yàn)與研究

謝光明，吳偉強(qiáng)

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001)

1 原有的試驗(yàn)方法和問題

機(jī)車調(diào)試生產(chǎn)過程中，進(jìn)行校線工序作業(yè)時(shí)，原有方法是3個(gè)作業(yè)人員利用校線器逐條對(duì)應(yīng)校線工序卡片，進(jìn)行校核和手工記錄。每項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)由人工判別后，再進(jìn)行手工填寫，整個(gè)工序存在人為控制因素較多，效率不高。由于企業(yè)生產(chǎn)節(jié)奏加快、車型更加繁雜，特別是新造復(fù)興號(hào)160 km/h集中動(dòng)力型客運(yùn)機(jī)車比以往車型的線路更復(fù)雜，整車應(yīng)校線纜是其他車型的2～3倍，這種方法就成了影響生產(chǎn)的“瓶頸”工序。這是一項(xiàng)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，但又至關(guān)重要的關(guān)鍵工序，單靠原來的方法，使用便攜式校線儀或簡(jiǎn)易校線儀已經(jīng)無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需要和確保產(chǎn)品質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)智能化既是生產(chǎn)管理的趨勢(shì)，也是保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高工作效率的要求。試驗(yàn)利用無線智能校線儀來實(shí)現(xiàn)，從根本上降低了故障率，提高工作效率，并且讓校線工序更加方便快捷，減輕校線人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2 狀況分析及改進(jìn)方案

2.1 狀態(tài)分析

原有的方法是使用簡(jiǎn)易校線器 (見圖1)或帶延長線的萬用表(見圖2)對(duì)機(jī)車線纜進(jìn)行校對(duì)，測(cè)試合格標(biāo)準(zhǔn)完全由人工判別，且每項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)都采用手工填寫。使用的校線裝備都不具備智能檢測(cè)功能和測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄與輸出功能。要提高工作效率和實(shí)現(xiàn)智能化管理就需要對(duì)機(jī)車校線工序進(jìn)行智能化調(diào)整，利用無線智能化校線器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，利用網(wǎng)絡(luò)化、信息化對(duì)大數(shù)據(jù)的管理，來優(yōu)化生產(chǎn)制造，這樣才能確保機(jī)車校線合格率和完成率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

圖1 簡(jiǎn)易校線器

圖2 帶延長線的萬用表

2.2 改進(jìn)方案

2.2.1 裝備方面

研發(fā)設(shè)計(jì)一款無線智能校線儀，該儀器具有人機(jī)顯示界面，無線傳輸功能、測(cè)試數(shù)據(jù)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄、自動(dòng)保存及傳輸。該校線儀的兩端檢測(cè)探頭采用通斷雙色LED指示燈，安裝在探測(cè)筆內(nèi)，校線儀上還裝有高分貝蜂鳴器。測(cè)試過程中根據(jù)線纜導(dǎo)通、不導(dǎo)通、接地、短路等狀態(tài)，兩端校線人員手中的探測(cè)筆內(nèi)的指示燈會(huì)對(duì)應(yīng)不同的顏色燈點(diǎn)亮，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出語音提示，并且測(cè)試的所有結(jié)果實(shí)現(xiàn)儀器自動(dòng)判別完成，并在顯示屏上自動(dòng)顯示。

2.2.2 工藝方面

1)工藝人員將作業(yè)項(xiàng)點(diǎn)內(nèi)容文檔通過網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)線傳送到儀器內(nèi)，測(cè)試人員使用時(shí)在校線儀屏幕上直接讀取和自動(dòng)翻頁。

2)測(cè)試的所有信息和要求及待校線纜的點(diǎn)位、位置、顏色、線徑等參數(shù)都在屏幕只讀方式顯示，管理員權(quán)限才允許查看和修改。

3)儀器可存儲(chǔ)多種車型作業(yè)內(nèi)容，測(cè)試數(shù)據(jù)能自動(dòng)判別當(dāng)前線纜通斷狀態(tài)并顯示，測(cè)時(shí)數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)斷點(diǎn)續(xù)測(cè)也可重新測(cè)試。

4)測(cè)試后的結(jié)果，可以通過WIFI或者USB傳輸?shù)椒?wù)器，直接生成報(bào)表。

2.3 智能便攜校線儀工作原理

2.3.1 工作原理

采用STM32F429單片機(jī)為主控芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與控制，SI4332無線模塊負(fù)責(zé)主輔機(jī)間數(shù)據(jù)通信。原理設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。

開始測(cè)試時(shí)(根據(jù)屏幕顯示的線序圖)，主機(jī)發(fā)出高電位信號(hào)，經(jīng)過表筆與線纜接觸后傳輸?shù)綇臋C(jī)(輔機(jī))，從機(jī)(輔機(jī))識(shí)別到此高電平后立即將數(shù)據(jù)通過4332無線模塊發(fā)送給主機(jī)的同時(shí)雙方顯示屏顯示測(cè)試結(jié)果。

主輔機(jī)都設(shè)有聲、光提醒功能，紅色LED燈亮表示短路，且插頭中間連線開路，同時(shí)蜂鳴器長鳴。綠色LED燈亮表示測(cè)試通過，同時(shí)蜂鳴器“滴”下。紅色、綠色LED燈同時(shí)亮表示被測(cè)線路與機(jī)車外殼短路，中間連線正常，同時(shí)蜂鳴器斷續(xù)長鳴。紅色、綠色LED交替閃爍為斷開測(cè)試，此時(shí)蜂鳴器不提示。

圖3 智能校線儀原理設(shè)計(jì)框圖

2.3.2 功能特點(diǎn)

1)主輔機(jī)采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線通信，距離大于50 m。

2)手持式結(jié)構(gòu)搭配3.5寸彩色顯示屏，且主、輔機(jī)同步顯示線序狀態(tài)、測(cè)試結(jié)果。

3)采用可充電電池，連續(xù)使用時(shí)間8 h。

4)可通過USB導(dǎo)入線序表格，或測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

5)測(cè)試結(jié)果可聲光提醒，并可無線WIFI數(shù)據(jù)傳輸。

6)支持重啟后斷電續(xù)測(cè)，車型、車號(hào)、錄入。

7)不同權(quán)限賬號(hào)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)功能不同。

8)儀器具有休眠待機(jī)功能，延長電池續(xù)航時(shí)間。

3 試驗(yàn)實(shí)施

1)智能校線儀研制并使用，如圖4所示。

圖4 智能校線儀

2)測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)保存并多種方式上傳或輸出，利用智能作業(yè)裝備，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試數(shù)據(jù)能夠直接顯示和自動(dòng)記錄并保存(見圖5)。

3)試驗(yàn)使用智能校線儀后效果顯著，由于儀器上的顯示器將導(dǎo)入的工序卡片上的內(nèi)容全顯示出來，測(cè)試時(shí)原來的3人操作該工序就減少到2人操作完成，經(jīng)過自動(dòng)測(cè)試可縮短測(cè)試時(shí)間15%，效率提高近40%。

圖5 數(shù)據(jù)自動(dòng)保存上傳

4 結(jié)語

智能裝備的研發(fā)和使用，是今后工業(yè)制造領(lǐng)域發(fā)展的趨勢(shì)和要求。規(guī)范化的作業(yè)和標(biāo)注化的評(píng)判也是企業(yè)提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量的手段。通過實(shí)驗(yàn)使用新的裝備，收到了較好的效果，后續(xù)還可以利用線纜過渡連接裝置、程控機(jī)器人操作等實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。