一種電子組件檢測接觸裝置設計與應用

段 喬,程四化,潘 穎,孫亞芬,梁 穎

(西安北方光電科技防務有限公司,陜西 西安 710043)

1 概述

電子組件作為某導引頭產品的重要組成部分,主要應用于彈箭類產品,由各電子部件及電子艙底座組成。其作用如下:1)實現對探測器輸出信號的處理,并形成進動部件的修正信號;2)與彈載計算機進行串口通信,完成彈載計算機的裝訂任務,并實時輸出目標的跟蹤角速度、框架角、跟蹤狀態信息;3)控制解鎖電路實現對部件的鎖定和釋放。電子組件三維結構如圖1所示。

圖1 電子組件三維模型

電子組件裝配完成后,需將專測電纜與電子組件進行連接,再將電子組件放置到簡易支架(見圖2)進行上電檢測。將電子組件放置于簡易支架,對電氣裝配人員來說,無疑是一個極具挑戰的過程,一方面簡易支架穩定性差,存在安全隱患;另一方面,產品的信號插排間距過小,測量時操作不易,易誤操作,且檢測電纜由于頻繁與產品對接,易發生電纜導線斷線現象;最后,在電子組件裝調過程中,并沒有專用的檢測接觸裝置,存在支撐平臺缺失、信號檢測難度大、檢測電纜不可靠的問題,嚴重影響了電子組件的裝調效率,甚至影響產品實物質量。

圖2 電子組件調試簡易支架

因此,本文通過對接線關系的梳理、電子組件檢測接觸裝置結構件的設計、電氣設計、實物組裝、試驗驗證等過程從根本上杜絕了該類問題的發生,保證了裝夾的可靠性,提高了裝調效率,提升了產品實物質量。

2 原因分析

目前電子組件的裝調步驟如下:1)完成6個電子部件的電氣裝配、清洗、溫度試驗及調試、交驗;2)通過接插件將6種不同的電子部件對接;3)在操作人員自制的簡易支架上完成電子組件的調試及交驗。從人、機、料、法、環、測分析法(見圖3)分析出該電子組件裝調效率低的問題主要表現如下。

圖3 “電子組件裝調效率低”原因分析魚骨圖

1)人:現場電器裝配人員操作水平參差不齊,從初級工到高級技師職稱不等,在進行電子組件裝調過程中存在效率高低問題。

2)機:由于電子組件的裝載底盤有電氣接口布局,因此,不能直接放置于操作臺面進行裝調操作,需給其底盤的電連接器預留電纜接插空間,生產現場目前僅用一個簡易木制支架用于支撐,穩定性差,存在掉落安全隱患,且自動化水平低。

3)料:電子組件結構復雜,組成電子組件的各電子部件上的器件有表面貼裝焊接、選擇性波峰焊接、手工焊接,且少數器件為BGA封裝,焊接難度大。

4)法:由于該電子組件結構的特殊性,現場裝配作業指導書未明確指出實際操作步驟,目視化程度低。

5)環:裝配車間生產任務繁重,每個操作人員手中至少有4～5種不同類型的科研、批產產品需要裝配。

6)測:a.由于底部連接器與專測檢測電纜需頻繁對接,導致檢測電纜中導線斷線現象時常發生,嚴重影響了電子組件的裝調質量和檢測效能;b.電子組件上裝配的信號插排均為40芯方形插排,間距過小,測量時定位難,檢測不易。

經分析,由于人員操作水平參差不齊、測試設備自動化水平低、測試方法復雜、生產任務重、裝配作業指導書目視化程度低等原因,在某導引頭產品電子組件裝調過程中,由于沒有專用檢測接觸裝置,存在信號檢測難度大、檢測電纜不可靠等問題,導致檢測效率低,甚至影響產品實物質量。

3 解決方案總思路

針對某導引頭產品電子組件裝調過程中的各種不便與安全隱患問題,結合現行導引頭系列產品電子組件檢測接觸裝置現狀,梳理電子組件的接線關系,提出一種思路,即根據現實所需,通過結構件的設計組裝、電氣連接、現場小批次試驗驗證,完成電子組件專用檢測接觸裝置的設計。通過增設信號檢測接口便捷檢測操作,增強電纜強度,降低電纜斷線概率,最終,安全、可靠、快速地實現電子組件的裝調,達到電子組件安全、高效生產的目的。

首先,通過設計專用檢測接觸裝置,可以解決電子組件調試過程中專用工裝缺少及現有支架存在的安全隱患等問題;其次,對檢測電纜進行整理,并將電子組件接插件的信號轉接出來,解決了監測信號的不易檢測問題,增加了信號的可測試性和操作安全性,解決方案總思路結構框圖如圖4所示。

圖4 總體結構框圖

4 結構設計

某導引頭產品專用檢測接觸裝置主要由電子組件調試臺及檢測裝置組成[1-3],分為如下幾個方面:1)設計并制作一套電子組件檢測接觸裝置以滿足應用需求,并使其具有可靠裝夾功能;2)將電子組件需檢測的信號從接插件中引出至檢測裝置面板,提供生產調試及檢測便利性;3)適配一套轉接裝置接口,可以對分離出的電路板進行在線檢測及排故。

接觸裝置的結構設計過程中,融入了精益的理念[4],充分考慮了裝置的實用性和人員操作的舒適性,如接觸裝置面板的設計,將電子組件需檢測或監測的信號從2個接插件中引出至檢測裝置面板,提供生產調試及檢測便利性。該裝置的結構設計更便于操作人員的裝夾與檢測,更有利于電子組件的可靠固定。具體如圖5和圖6所示。

圖5 電子組件檢測接觸裝置結構設計圖

圖6 電子組件檢測接觸裝置實物圖

5 電氣設計

檢測接觸裝置的電氣設計過程中,梳理電子組件工作時所需信號及類型,明確信號間的電氣連接關系、傳輸信號特性,選用與信號特性相匹配的線纜[5-9],并對串口數據采用雙絞并屏蔽的方式,以消除調試或檢測過程中傳輸線路間的串擾,提高電子組件與電子組件檢測專測間信號傳輸質量。

同時,在故障定位工作方面,適配的轉接裝置接口可將電子組件中的電路板分離出來,滿足進一步地分析、定位需求,解決了電路板只能上單板檢測儀而無法在電子組件進行檢測的現象,進一步提高了故障定位的及時性及準確性。接線關系如圖7所示。

圖7 電子組件檢測接觸裝置接線關系示意圖

6 驗證實施

在電子組件專用檢測接觸裝置完成組裝及電氣連接后,已在某炸彈導引頭產品電子組件262件產品上進行了驗證,其實施效果對比情況見表1,結果證明該裝置完全滿足生產需求,而且更好地改善了生產條件,減輕了裝調人員的勞動強度,提高了生產效率至少50%以上,有效地提升了電子組件裝調質量,達到了預期的改進效果。

表1 電子組件檢測接觸設計前后實施效果對比表(部分)

7 結語

通過檢測接觸裝置的設計、加工、實施驗證,可測試性、便捷性、安全性明顯優于現存的簡易裝置,且極大程度地提高了裝調效率,優化了之前繁瑣的調試流程,增強了電子組件生產調試的檢測便利性、檢測效率及應用安全性,減少了不必要的動作浪費,更好地改善了裝配/調試生產條件,為后續同類型批產產品的生產提供了硬件和調試保證。同時,該型號導引頭產品具有中靶精度高、可設計性強、產品質量可靠等優點,可推廣應用于未來發展的無人機產品領域、遠距離產品領域等電子組件的裝調。