CN101901002B - 一种多轴线束加工控制系统 - Google Patents

Abstract

一种多轴线束加工控制系统，涉及一种线束产品加工设备。提供一种稳定性好、可靠性高的多轴线束加工控制系统。设有传感器、伺服驱动器、运动控制器、CFA压接控制器和工控计算机。传感器安装在多轴线束加工设备的各加工轴上，可随加工轴一起运动，传感器的采集数据输出端一路经伺服驱动器接运动控制器，运动控制器的输出端接工控计算机的错误代码输入端口；传感器的采集数据输出端另一路接CFA压接控制器的输入端，CFA压接控制器的输出端通过串行接口，与工控计算机的加工数据采集输入端口连接；工控计算机的加工工艺程序输出端口经运动控制器接伺服驱动器，伺服驱动器的输出端接伺服电机，伺服电机外接多轴线来加工设备。

Description

一种多轴线束加工控制系统

技术领域

本发明涉及一种线束产品加工设备，尤其是涉及一种用于多轴线束剪切、剥皮、端头压接的自动线束加工数控系统。

背景技术

线束产品主要是以金属端子与导线线材经压接加工并组装而成的，广泛用于汽车、家电、通讯、计算机、工业设备以及各种消费类电子产品中，是整机产品的神经系统，线束产品已被普遍认为具有广阔发展前景的大类产品。随着数控技术的不断发展和线束加工数控系统应用的不断扩大，如何提高线束加工数控系统的加工效率和质量，如何保证其加工精度，是线束加工数控系统在实际应用中的关键问题。

解决该问题的主要方式是将在线检测技术应用于数控加工的过程之中，实现自动化的生产过程。目前线束专用加工装备已经从线束专用工具为主阶段过渡到集成单机自动化装备为主阶段，但生产组织方式还是劳动力密集型的单机组合方式，即采用开线、剥头、压接、组装、检测等人工监控工艺来完成线束产品的生产过程，限制了线束加工生产线向低成本、高效率、快速反应、全过程质量控制等方面发展，已成为行业发展的瓶颈([1]方林中.基于PDM平台现代集成线束制造系统研究[J].新技术新工艺，2008，8：11-12)。为提高线束加技术水平和行业的国际竞争力，充分利用现代化信息技术、自动化技术和数控技术，建立现代集成线束制造系统，已成为线束制造业的重要发展方向。

采用在线检验测量的方式，能使操作者及时发现被加工工件存在的问题，并反馈给数控系统。据有关调查资料显示，目前我国因产品质量问题，如废品、次品、返修品等，所造成的经济损失约为产值的10％～15％，而在线测量技术应用于数控系统，其最直接的经济效益就在于既节省了工时，提高了测量精度，同时也提高了成品率([2]张晓峰.数控机床在线检测技术[J].CAD/CAM与制造业信息化，2005，12：69-71)。利用机床数控系统的反馈伺服功能，使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，发现加工工件存在的问题，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。可见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的多轴线束加工控制系统加工精度和生产效率较低等问题，提供一种稳定性好、可靠性高的多轴线束加工控制系统。

本发明设有传感器、伺服驱动器、运动控制器、压力管理器(Crimp Force Administrator，CFA)的压接控制器(以下将“压力管理器(Crimp Force Administrator，CFA)的压接控制器”简称为CFA压接控制器)和工控计算机，工控计算机采用线束加工控制软件。

传感器安装在多轴线束加工设备的各加工轴上，可随加工轴一起运动，传感器的采集数据输出端一路经伺服驱动器接运动控制器，运动控制器的输出端接工控计算机的错误代码输入端口；传感器的采集数据输出端另一路接CFA压接控制器的输入端，CFA压接控制器的输出端通过串行接口，与工控计算机的加工数据采集输入端口连接；工控计算机的加工工艺程序输出端口经运动控制器接伺服驱动器，伺服驱动器的输出端接伺服电机，伺服电机外接多轴线来加工设备。

本发明的工作原理是：工控计算机与运动控制器相连，系统启动运行后，由线束加工控制软件生成线束加工工艺程序，工控计算机将线束加工工艺程序传送给运动控制器，运动控制器根据工艺程序要求，分别控制多轴伺服驱动器，以驱动相应加工轴的伺服电机，从而实现多轴线束加工。

由于传感器安装在各加工轴上，可随加工轴一起运动。加工轴的位置状态信息通过传感器进行采集，传感器采集的位置信息经伺服驱动器，传送给运动控制器，运动控制器对位置信号数据进行判断、处理，若判断结果与预设值不一致，则产生相应的错误代码，错误代码由运动控制器发送到工控计算机，并由错误处理模块对错误代码进行处理，生成错误详细信息，显示在加工控制软件主界面上。

CFA压接控制器与工控计算机通过串行接口连接，CFA压接控制器实现线束端子与接头的压接控制和线束端子压接数据采集，采集得到的数据经CFA压接控制器通过串行接口传送给工控计算机，由线束加工控制软件中的CFA压接管理模块对数据进行分析、处理，判断压接曲线是否在正常的范围内，如果超出正常范围，将向系统报错，要求系统重新控制压接曲线，保证线束端子压接的压接质量。

本发明所述线束加工控制软件设有系统设置模块，线束加工工艺程序生成模块，通信模块，数据处理模块，错误处理模块，在线帮助模块，CFA压接管理模块，显示模块等，同时实现人机交互功能。

软件中各模块的主要功能如下：

1)系统设置模块。用于设定线束加工系统各项系统参数，包括，各运动轴初始状态的设定，导线信息的设定，加工速度比例的设定等。

2)加工工艺程序生成模块。此模块主要完成加工工艺信息的输入，生成加工工艺程序。

3)通讯模块。完成将工控计算机的线束加工系统通过双绞线传送给运动控制器，以及完成对CFA压接控制器压接信息的接收。

4)数据处理模块。用来完成对输入的数值进行处理，完成各种工艺尺寸及加工速度计算。通过读取线束加工系统数据库文件，获得各运动轴的运动参数，运动控制器的工作状态的计算与分析等预处理。

5)错误处理模块。主要对CFA压接管理装置和运动控制器所报送的错误进行分析与处理，保证线束加工系统高效、顺利、可靠地运行。

6)在线帮助模块。以文档形式对软件各部分操作进行详细解释，方便用户使用。

7)CFA压接管理模块。主要功能是对实际端子压接曲线与机器学习得到的理想曲线进行比较，从而判断出不良的端子，及时报送错误处理模块，保证生产的可靠性。

8)显示模块。主要将当前的线束加工系统的生产状态显示在主界面上。必要时，弹出错误对话框供用户选择处理，并把错误的详细信息以一定的组织关系，显示在独立的页面上，供用户进行必要的分析与统计。

线束加工中心系统软件工作流程如下：

首先，进入系统设置模块设定好初始加工系统参数，由加工工艺程序生成模块生成加工工艺程序；其次，运行通讯模块将加工工艺程序通过传送给运动控制器，运动控制器收到加工工艺程序后开始加工生产；第三，运动控制器在生产的过程中，将自身的运行状态或产生的错误代码传回至工控计算机。与此同时，CFA端子压接控制器通过串行接口，将采集到的压力信息数据传送给工控计算机。

工控计算机通过数据处理模块对当前的各种数据进行处理，包括运动控制器的工作状态分析、线束加工系统数据库的存取等。

工控计算机通过CFA压接管理模块，对CFA端子压接控制器所采集到的压力信息数据进行分析比较，判断不良端子，报送错误处理模块。错误处理模块在接收到数据处理模块或CFA压接管理模块所汇报的错误信息后，对错误信息分析、处理。显示模块实时的将得到的生产状态和错误信息处理结果显示在主界面上，必要时弹出错误或者警告对话框，寻问操作人员对错误信息的选择处理。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的伺服系统结构组成示意图。

图3为本发明实施例的多轴线束加工中心系统软件总体结构图。

图4为本发明实施例的多轴线束加工中心系统软件流程图。

以下给出图1～4中的各主要配件的代号：

1多轴线束加工设备，2伺服电机，3伺服驱动器，4运动控制器，5CFA压接控制器，6传感器，7工控计算机。

21，22摆动轴电机；23，24拉拔轴电机；25，26CFA压接轴电机；27送线轴电机；28切刀轴电机。

31，32摆动轴伺服驱动器；33，34拉拔轴伺服驱动器；35，36压接轴伺服驱动器；37送线轴伺服驱动器；38切刀轴伺服驱动器。

A多轴线束加工控制软件；B系统设置模块；C加工工艺程序生成模块；D通信模块；E数据处理模块；F错误处理模块；G在线帮助模块；H CFA压接管理模块；I显示模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1～4，本发明实施例设有多轴线束加工设备1、伺服电机2、伺服驱动器3、运动控制器4、CFA压接控制器5、传感器6和工控计算机7，以及线束加工控制软件A。

线束加工控制软件A运行于工控计算机7上，工控计算机7与运动控制器4相连，线束加工控制软件A根据加工参数生成线束加工工艺程序，工控计算机7将线束加工工艺程序传送给运动控制器4，运动控制器4通过伺服驱动器3驱动伺服电机2，从而实现线束加工生产。

传感器6安装在多轴线束加工设备1的各加工轴上，可随加工轴一起运动。加工轴的位置状态信息通过传感器6检测采集，采集的位置信息经伺服驱动器3，传送给运动控制器4，运动控制器对位置信息数据进行处理、判断。若判断结果与预设值不一致，则产生相应的错误代码，错误代码由运动控制器4发送到工控计算机7，并由错误处理模块对错误代码进行处理，生成错误详细信息，显示在加工控制软件主界面上。

工控计算机7与CFA压接控制器5通过串行接口进行通讯，CFA压接控制器5通过传感器6进行数据采集，传感器6采集得到的数据经CFA压接控制器5传送给工控计算机7，由线束加工控制软件A中的CFA压接管理模块H对数据进行分析、处理。

线束加工控制软件A设有系统设置模块B、线束加工工艺程序生成模块C、通信模块D、数据处理模块E、错误处理模块F、在线帮助模块G、CFA压接管理模块H和显示模块I。软件中各模块的主要功能如下：

1)系统设置模块B。用于设定线束加工系统各项系统参数，包括，各运动轴初始状态的设定，导线信息的设定，加工速度比例的设定等。

2)加工工艺程序生成模块C。主要用于完成加工工艺信息的输入，生成加工工艺程序。

3)通讯模块D。用于完成将工控计算机的线束加工系统通过双绞线传送给运动控制器，以及完成对CFA压接控制器压接信息的接收。

4)数据处理模块E。用于完成对输入的数值进行处理，完成各种工艺尺寸及加工速度计算。通过读取线束加工系统数据库文件，获得各运动轴的运动参数，运动控制器的工作状态的计算与分析等预处理。

5)错误处理模块F。主要用于对CFA压接控制器和运动控制器所报送的错误进行分析与处理，保证线束加工系统高效、顺利、可靠地运行。

6)在线帮助模块G。主要用于以文档形式对软件各部分操作进行详细解释，方便用户使用。

7)CFA压接管理模块H。主要功能是对实际端子压接的结果与理想值进行比较，从而判断出不良的端子，及时报送错误处理模块，保证生产的可靠性。

8)显示模块I。主要用于将当前的线束加工系统的生产状态显示在主界面上。必要时，弹出错误对话框供用户选择处理，并把错误的详细信息以一定的组织关系，显示在独立的页面上，供用户进行必要的分析与统计。

线束加工中心系统软件工作流程为：首先，进入系统设置模块B，设定好初始加工系统参数，由加工工艺程序生成模块C生成加工工艺程序；其次，运行通讯模块D将加工工艺程序传送给运动控制器，运动控制器收到加工工艺程序后开始加工生产。运动控制器在生产的过程中，将自身的运行状态和产生的错误代码传回至工控计算机。

同时，CFA端子压接控制器通过串行接口，将采集到的压力信息传送给工控计算机。工控计算机通过数据处理模块E对当前的各种数据进行处理，包括运动控制器的工作状态分析、线束加工系统数据库的存取等。同时工控计算机通过CFA压接管理模块H，对CFA端子压接控制器所采集到的压力信息进行分析比较，判断不良端子，报送错误处理模块F。错误处理模块F在接收到数据处理模块E或CFA压接管理模块H所汇报的错误信息后，对错误信息分析、处理，显示模块I实时的将得到的机器运行状态和错误信息处理结果显示在主界面上，必要时弹出错误或者警告对话框，寻问操作者对错误信息的选择处理。

Claims (1)

1.一种多轴线束加工控制系统，其特征在于设有多轴线束加工设备、伺服电机、伺服驱动器、运动控制器、CFA压接控制器、传感器和工控计算机，以及线束加工控制软件A，其中CFA压接控制器即压力管理器的压接控制器；

所述线束加工控制软件A运行于工控计算机上，工控计算机与运动控制器相连，线束加工控制软件A根据加工参数生成线束加工工艺程序，工控计算机将线束加工工艺程序传送给运动控制器，运动控制器通过伺服驱动器驱动伺服电机；

所述传感器安装在多轴线束加工设备的各加工轴上，可随加工轴一起运动，加工轴的位置状态信息通过传感器检测采集，采集的位置信息经伺服驱动器，传送给运动控制器，运动控制器对位置信息数据进行处理、判断；若判断结果与预设值不一致，则产生相应的错误代码，错误代码由运动控制器发送到工控计算机，并由错误处理模块对错误代码进行处理，生成错误详细信息，显示在加工控制软件主界面上；

所述工控计算机与CFA压接控制器通过串行接口进行通讯，CFA压接控制器通过传感器进行数据采集，传感器采集得到的数据经CFA压接控制器传送给工控计算机，由线束加工控制软件A中的CFA压接管理模块对数据进行分析、处理；

所述线束加工控制软件设有系统设置模块、线束加工工艺程序生成模块、通信模块、数据处理模块、错误处理模块、在线帮助模块、CFA压接管理模块和显示模块；

所述系统设置模块用于设定线束加工系统各项系统参数，包括各运动轴初始状态的设定、导线信息的设定和加工速度比例的设定；

所述线束加工工艺程序生成模块用于完成加工工艺信息的输入，生成加工工艺程序；

所述通信模块用于完成将工控计算机的线束加工系统通过双绞线传送给运动控制器，以及完成对CFA压接控制器压接信息的接收；

所述数据处理模块用于完成对输入的数值进行处理，完成各种工艺尺寸及加工速度计算，通过读取线束加工系统数据库文件，获得各运动轴的运动参数，运动控制器的工作状态的计算与分析预处理；

所述错误处理模块用于对CFA压接控制器和运动控制器所报送的错误进行分析与处理；

所述在线帮助模块用于以文档形式对软件各部分操作进行详细解释；

所述CFA压接管理模块用于对实际端子压接曲线与机器学习得到的理想曲线进行比较，从而判断出不良的端子，及时报送错误处理模块；

所述显示模块用于将当前的线束加工系统的生产状态显示在主界面上。

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