復雜電纜柔性化布線系統(tǒng)研究

摘 要：本文闡述了電纜的重要性及現(xiàn)階段的生產(chǎn)加工窘境，對其能實現(xiàn)布線等瓶頸工序智能生產(chǎn)的柔性化系統(tǒng)進行研究，著重介紹了系統(tǒng)的整體組成部分，詳細描述了該系統(tǒng)的整機結構、軟件系統(tǒng)及工作原理，為推進電纜生產(chǎn)的自動化、智能化有著重要意義。

關鍵詞：電纜;柔性化;布線

1 引言

復雜電纜作為武器及設備的控制神經(jīng)中樞，是電子產(chǎn)品的重要組成部分，是連接系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)之間各種儀器的橋梁，電纜組件能否精確無誤地將每個信號指令傳遞到各儀器中，關系著整體產(chǎn)品是否運行正常。如果把每臺儀器比作一個神經(jīng)單元，那么各儀器之間的電纜組件就如同神經(jīng)網(wǎng)絡一樣，星羅密布、縱橫交錯。物理上，它是由一定類型與規(guī)格的導線和電連接器經(jīng)過相應工藝要求加工而成的成套電纜

目前，在小批量定制化的電纜組件制造過程中，除了剪線、下線等少部分工序實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)以外，其余都屬于手工制造的加工狀態(tài)，但國外很多公司如博世、上銀等已經(jīng)投入大量人力、物力去實現(xiàn)電纜組件的自動化加工水平，并都取得了一些階段性進展，因此，提高國內(nèi)電纜組件整體的自動化生產(chǎn)制造加工水平，提高自身在行業(yè)中的競爭力，已經(jīng)迫在眉睫。

2 復雜電纜柔性化布線技術研究

2.1復雜電纜柔性布線整體布局

智能布線一體機的功能主要由結構設計、智能布線軟件系統(tǒng)和電氣控制等三方面構成。其中，整個設備的機械整體結構主要由放線機構（導線庫）、貼標簽機構、導線中轉機構、布線頭機構、印標簽機構、四軸龍門機構、布線輔助線夾庫、布線平板、機架等組成。布線系統(tǒng)的軟件體系框架主要由線纜數(shù)據(jù)信息、軟件平臺、功能應用和交互層等四個部分構成。而電氣控制系統(tǒng)主要運用多軸聯(lián)動技術實現(xiàn)布線頭的運動軌跡控制。其具體功能框架如下圖所示。

2.2復雜電纜柔性布線系統(tǒng)結構設計研究

根據(jù)整體方案所述，整個設備的機械整體結構主要由放線機構（導線庫）、貼標簽機構、導線中轉機構、布線頭機構、印標簽機構、四軸龍門機構、布線輔助線夾庫、布線平板、機架等組成。

2.3復雜電纜智能布線軟件系統(tǒng)

布線系統(tǒng)的軟件體系框架自上而下分為四個部分：線纜數(shù)據(jù)信息、軟件平臺、功能應用和交互層，如下圖所示。

2.4復雜電纜柔性化布線系統(tǒng)工作原理

根據(jù)下線、剪線、貼號、布線四道工序的工作特性，該設備運行分為準備階段、運行階段、收線階段三部分組成。

第一部分，準備階段

準備階段過程可分為線料準備、布線路徑規(guī)劃、導線特征設定三個部分。

1）線料準備：該階段需人工將一盤盤導線安放到放線架上，在安放的過程中需要對每一個放線架的導線規(guī)格型號進行綁定確認（可以采用掃描二維碼的方式將導線與放線架綁定，這樣可以很大程度上避免下錯導線的問題出現(xiàn)），設備將自動把放線架與導線的綁定信息存在到設備信息系統(tǒng)中，

2）布線路勁規(guī)劃：工藝人員或操作者根據(jù)客戶的訂單要求，設計并繪制電纜組件的路線圖，并將該圖紙按照規(guī)定的格式導入到設備路徑生成系統(tǒng)中，設備路徑生成系統(tǒng)將自動識別路線圖，并產(chǎn)生路徑及各個節(jié)點（這里節(jié)點是指連接器插頭序號）的坐標。

3）路徑生成系統(tǒng)自動產(chǎn)生的路徑圖及各個節(jié)點的坐標

路徑生成的節(jié)點坐標

5）導線特征設定，操作人員將每一根所需布置的導線兩頭所對應的節(jié)點（這里節(jié)點是指連接器插頭序號）及所要貼的對應標簽、所要經(jīng)過的路徑節(jié)點、導線長度、導線型號和線架號（在設定導線型號和線架號時，系統(tǒng)將自動將設定的導線型號、線架號與線料準備階段所產(chǎn)生的導線型號線架號綁定信息進行比對，防止線料下錯的問題發(fā)生）等信息進行設定，特征設定的模式：

第二部分，運行階段

設備在自動布線過程中，自動選擇相對應的放線架、貼對應的標簽、剪設定好的長度、安裝規(guī)定好的布線路徑進行布線。

第三部分，收線階段

人工將布好的電纜，用手持式扎線機將各個節(jié)點安裝順序綁扎好電纜即可。

總結

該系統(tǒng)實現(xiàn)了復雜電纜的在剪線、下線、布線、貼標簽等相關工序的自動化、智能化生產(chǎn)，對推動復雜電纜自動化、智能化生產(chǎn)有著重要意義

參考文獻：

[1] 《人機工程學》，丁玉蘭主編，2005，北京理工大學出版社

[2] 《機械設計基礎》，沈樂年、范珍良等編，2005，清華大學出版社

[3] 《機械設計使用機構與裝置圖冊》，（美）Neil Sclater，Nicholas P.Chironis，2012，機械工業(yè)出版社

作者簡介：

譚元英（1985-12）男，湖南安仁人，碩士研究生，工業(yè)設計專業(yè)，中級工程師，研究方向：非標自動化設計。

（貴州航天電器股份有限公司，貴州 貴陽 550000）