复杂电缆柔性化布线系统研究

摘 要：本文阐述了电缆的重要性及现阶段的生产加工窘境，对其能实现布线等瓶颈工序智能生产的柔性化系统进行研究，着重介绍了系统的整体组成部分，详细描述了该系统的整机结构、软件系统及工作原理，为推进电缆生产的自动化、智能化有着重要意义。

关键词：电缆;柔性化;布线

1 引言

复杂电缆作为武器及设备的控制神经中枢，是电子产品的重要组成部分，是连接系统内或系统之间各种仪器的桥梁，电缆组件能否精确无误地将每个信号指令传递到各仪器中，关系着整体产品是否运行正常。如果把每台仪器比作一个神经单元，那么各仪器之间的电缆组件就如同神经网络一样，星罗密布、纵横交错。物理上，它是由一定类型与规格的导线和电连接器经过相应工艺要求加工而成的成套电缆

目前，在小批量定制化的电缆组件制造过程中，除了剪線、下线等少部分工序实现了自动化生产以外，其余都属于手工制造的加工状态，但国外很多公司如博世、上银等已经投入大量人力、物力去实现电缆组件的自动化加工水平，并都取得了一些阶段性进展，因此，提高国内电缆组件整体的自动化生产制造加工水平，提高自身在行业中的竞争力，已经迫在眉睫。

2 复杂电缆柔性化布线技术研究

2.1复杂电缆柔性布线整体布局

智能布线一体机的功能主要由结构设计、智能布线软件系统和电气控制等三方面构成。其中，整个设备的机械整体结构主要由放线机构（导线库）、贴标签机构、导线中转机构、布线头机构、印标签机构、四轴龙门机构、布线辅助线夹库、布线平板、机架等组成。布线系统的软件体系框架主要由线缆数据信息、软件平台、功能应用和交互层等四个部分构成。而电气控制系统主要运用多轴联动技术实现布线头的运动轨迹控制。其具体功能框架如下图所示。

2.2复杂电缆柔性布线系统结构设计研究

根据整体方案所述，整个设备的机械整体结构主要由放线机构（导线库）、贴标签机构、导线中转机构、布线头机构、印标签机构、四轴龙门机构、布线辅助线夹库、布线平板、机架等组成。

2.3复杂电缆智能布线软件系统

布线系统的软件体系框架自上而下分为四个部分：线缆数据信息、软件平台、功能应用和交互层，如下图所示。

2.4复杂电缆柔性化布线系统工作原理

根据下线、剪线、贴号、布线四道工序的工作特性，该设备运行分为准备阶段、运行阶段、收线阶段三部分组成。

第一部分，准备阶段

准备阶段过程可分为线料准备、布线路径规划、导线特征设定三个部分。

1）线料准备：该阶段需人工将一盘盘导线安放到放线架上，在安放的过程中需要对每一个放线架的导线规格型号进行绑定确认（可以采用扫描二维码的方式将导线与放线架绑定，这样可以很大程度上避免下错导线的问题出现），设备将自动把放线架与导线的绑定信息存在到设备信息系统中，

2）布线路劲规划：工艺人员或操作者根据客户的订单要求，设计并绘制电缆组件的路线图，并将该图纸按照规定的格式导入到设备路径生成系统中，设备路径生成系统将自动识别路线图，并产生路径及各个节点（这里节点是指连接器插头序号）的坐标。

3）路径生成系统自动产生的路径图及各个节点的坐标

路径生成的节点坐标

5）导线特征设定，操作人员将每一根所需布置的导线两头所对应的节点（这里节点是指连接器插头序号）及所要贴的对应标签、所要经过的路径节点、导线长度、导线型号和线架号（在设定导线型号和线架号时，系统将自动将设定的导线型号、线架号与线料准备阶段所产生的导线型号线架号绑定信息进行比对，防止线料下错的问题发生）等信息进行设定，特征设定的模式：

第二部分，运行阶段

设备在自动布线过程中，自动选择相对应的放线架、贴对应的标签、剪设定好的长度、安装规定好的布线路径进行布线。

第三部分，收线阶段

人工将布好的电缆，用手持式扎线机将各个节点安装顺序绑扎好电缆即可。

总结

该系统实现了复杂电缆的在剪线、下线、布线、贴标签等相关工序的自动化、智能化生产，对推动复杂电缆自动化、智能化生产有着重要意义

参考文献：

[1] 《人机工程学》，丁玉兰主编，2005，北京理工大学出版社

[2] 《机械设计基础》，沈乐年、范珍良等编，2005，清华大学出版社

[3] 《机械设计使用机构与装置图册》，（美）Neil Sclater，Nicholas P.Chironis，2012，机械工业出版社

作者简介：

谭元英（1985-12）男，湖南安仁人，硕士研究生，工业设计专业，中级工程师，研究方向：非标自动化设计。

（贵州航天电器股份有限公司，贵州 贵阳 550000）