CN109634893A - 一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置及选线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置及选线方法，装置包括通过总线相连的人机交互主系统和可扩展前端系统，人机交互主系统通过芯线传感装置与待选电缆连接，待选电缆连接至可扩展前端系统的电缆转接头；将芯线映射表导入人机交互主系统，将所有待选电缆与电缆转接头相连，根据待选电缆的芯线数量选定需要工作的扩展模块及扩展模块的个数；将待选电缆和人机交互主系统上的芯线传感装置接触，形成闭合回路；可扩展前端系统接收并分析待选电缆信号，将结果上传至人机交互主系统，映射表核对，显示待选电缆所对应映射关系。本装置操作方便，成本低；小巧灵活，便于携带。

Description

一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置及选线方法

技术领域

本发明涉及一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置及选线方法，具体涉及嵌入式计算机技术、通讯技术、硬件电路模块化设计技术，尤其适用于电缆种类多、芯线数多的电缆芯线对应连接器号及芯线号的选取。

背景技术

在很多工业场所都广泛应用着多种不同性能、不同规模的电缆，其中，对于多芯电缆，电缆端口的选线是一项非常重要的工作。电缆选线的传统方法是人工根据电缆的芯线映射表，逐个找到所选电缆对应的芯线接入端口。此方法适用于电缆芯线数少的情况，对于多芯电缆所对应的接入端口号的选取，则会暴露出选线效率低，准确率低的缺点。此方法不能满足在人工数少、任务量大、时间节点紧迫、有工作效率要求的情况下电缆选线的需求。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置及选线方法，将芯线映射关系表导入人机交互主系统，采用多个可扩展前端系统，多层大容量矩阵，多通道采集加载的芯线信号，解决人工选线所带来的低效率、低可靠性的问题。此外，电缆选线仪系统采用多中央处理器系统，可根据电缆的芯线数量扩展可扩展前端系统的子系统数量。采用本发明系统能够适用于不同芯线数的电缆选线要求，准确定位每根电缆芯线对应的端口号，语音提示选线结果并显示、打印芯线标签，同时显示选线进度，方便人工操作，最大限度地降低了检测成本；电缆选线仪系统采用嵌入式计算机技术，小巧灵活，便于携带。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置的选线方法，包括以下步骤：

1)通过调试模块a或标准USB接口a将芯线映射表导入至人机交互主系统的存储模块a；

2)将所有待选电缆通过接口与电缆转接头b相连；

3)操作可扩展前端系统的扩展系统配置模块b，根据待选电缆的芯线数量选定需要工作的扩展模块及扩展模块的个数；

4)将待选电缆和人机交互主系统上的芯线传感装置a相接触，产生信号，形成闭合回路；

5)可扩展前端系统的信号处理模块b接收来自待选电缆的信号后，对待选电缆的信号进行采集、处理及接口号选取，并将结果通过通讯模块b上传至人机交互主系统的信号处理模块a进行信号的解码分析，最终将解码后的信号传输到中央处理器a；

6)人机交互主系统的中央处理器a收到测试结果后，将待选电缆的接口号与存储模块a中存储的芯线映射表进行核对，语音提示选线结果；若无，则继续执行；

7)人机交互主系统显示待选电缆所对应的端口映射关系、打印标签，并显示选线进度。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

优选的，所述步骤4)中对待选电缆的信号进行采集、处理及接口号选取，具体步骤如下：

41)对所有需要采集的信号进行编码(V₁、V₂、…V_n)，加入直流电，将待选电缆接入芯线传感装置，形成闭合回路；间隔采集信号，信号采集遍历可扩展前端系统CPU的每个信号引脚，最后产生多频点时频复合信号；

42)对多频点时频复合信号进行解码提取信号特征，解码后可得到不同时段对应的不同频段信号，按照时频特征选择对应的芯线端口；

43)将当前采集到的端口号通过总线传输给人机交互主系统。

对应上述方法的一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置，该系统包括通过总线相连的人机交互主系统和可扩展前端系统，人机交互主系统通过其上的芯线传感装置与待选电缆连接，待选电缆连接至可扩展前端系统的电缆转接头；

所述人机交互主系统，用于一种或多种多芯线电缆线束连接关系识别，根据可扩展前端系统反馈的电缆信号信息与电缆芯线映射表匹配关系，识别判断选线结果、显示选线信息和选线进度、同时进行声音提示、并打印输出芯线标签；

所述可扩展前端系统，用于执行人机交互主系统下达的选线任务并将检测到的待选电缆信号进行分析后传输给人机交互主系统，完成待选电缆的信号测试及端口号的选取。

优选的，所述人机交互主系统包括中央处理器a，中央处理器a分别连接有通讯模块a、电源模块a、数字(信号处理模块)信号处理模块a、存储模块a、调试模块a、标准USB接口a、触摸屏a、打印机接口a和语音提示装置a，芯线传感装置a连接到电源模块a上；通讯模块a与可扩展前端系统的通讯模块b相连。

优选的，所述可扩展前端系统包括中央处理器b，中央处理器b分别连接有与人机交互主系统通讯的通讯模块b，通讯模块a与可扩展前端系统的通讯模块b相连；以及电源模块b、信号处理模块b、复位模块b、调试模块b、扩展系统配置模块b、隔离和保护模块b，隔离和保护模块b与电缆转接头b相连。

优选的，所述可扩展前端系统的隔离和保护模块b中，隔离模块中的光耦呈6+6阵型双层分布，保护模块呈48+48阵型双层分布。

优选的，所述可扩展前端系统可包括多个并行的子系统，子系统的个数可扩展至≥10个。可扩展前端系统一次可完成1024甚至更高通道数的信号检测。

优选的，所述可扩展前端系统中硬件平台搭建的隔离和保护模块b带有电气隔离，还具有防止静电放电和抗干扰能力，增强了产品的可靠性。

相对于现有电缆选线技术，本发明的有益效果在于：

1)可扩展前端系统采用多个可扩展子系统模块，可根据需求扩充待选的电缆芯线数量，节省人工工作时间。通过增加和切换扩展模块，每隔0.1×N(ms)采集一组信号，多通道并行，可对1024甚至更高通道数的多芯电缆进行选线，提高了选线速率，完成效率高。

2)人机交互主系统采用操作系统开发，相应速度快；开发的人机界面友好，便于人工使用及操作。

3)采用高精度信号编码解码所产生的错误率级低，可使电缆芯线与连接端口号的匹配度为100％，定位准确，精度高。

4)硬件设计部分采用大容量的多层阵型分布，电路集成度高，体积小，便于携带和安装。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明的电缆选线装置结构图；

图2是本发明应用于电缆可扩展前端装置的细化结构图；

图3是本发明的电缆选线装置选线流程图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置，包括通过总线相连的人机交互主系统和可扩展前端系统，人机交互主系统通过芯线传感装置a11与待选电缆连接，待选电缆连接至可扩展前端系统的电缆转接头b20。

人机交互主系统包括存储模块a1、电源模块a2、语音提示装置a3、调试模块(网口和串口)a4、标准USB接口a5、信号处理模块a6、触摸屏a7、打印机接口a8、中央处理器a10、通讯模块a9和芯线传感装置a11。人机交互主系统的中央处理器a10分别与通讯模块a9、电源模块a2、存储模块a1、调试模块(网口和串口)a4、标准USB接口a5、信号处理模块a6、触摸屏a7、打印机接口a8、语音提示装置a3、芯线传感装置a11相连，通讯模块a9与可扩展前端系统的通讯模块b12相连。其中，存储模块a1负责存储导入的芯线映射表；电源模块a2负责给中央处理器供电；语音提示装置a3可将选线结果进行语音播报；调试模块a4和标准USB接口a5用于导入芯线映射表，此外，调试模块a4还提供系统的调试功能；信号处理模块a5对可扩展前端系统传来的检测信号进行解码分析；中央处理器a10对选线流程、选线任务进行现场配置，中央处理器a10分别控制存储模块a1、信号处理模块a6、调试模块a4、标准USB接口a5、通讯模块a9、打印机接口a8、触摸屏a7和语音提示装置a3；电源模块a2为人机交互主系统供电；触摸屏a7用于显示正在工作的可扩展前端系统的面板号，检测电缆的映射关系和选线进度，并提供进行系统设置和标签打印的触摸按钮，此外，还可随意在多个可扩展前端系统之间进行切换，实现多个被测点的检测；打印机接口a8用于给外置的打印机和人机交互系统提供接口；通讯模块a9负责与可扩展前端系统通讯，将选线任务下发给可扩展前端系统并实时接收可扩展前端系统的反馈信息；芯线传感装置a11用于接触待选电缆，将待选电缆的信号反馈给可扩展前端系统。

可扩展前端系统包括通讯模块b12、信号处理模块b13、复位模块b14、调试模块b15、中央处理器b18、电源模块b16、扩展系统配置模块b17、隔离和保护模块b19和电缆转接头b20。可扩展前端系统的中央处理器b18分别与通讯模块b12、信号处理模块b13、电源模块b16、复位模块b14、调试模块b15、扩展系统配置模块b17、隔离和保护模块b19相连接，隔离和保护模块b19与电缆转接头b20相连，电缆转接头b20连接至用接头固定好的待选电缆一侧。其中，通讯模块b12负责接收人机交互主系统下发的选线任务，并实时的将检测到的来自芯线传感装置a11的待选电缆信号上传给人机交互主系统；复位模块b14提供可扩展前端系统的复位功能；调试模块b15提供可扩展前端系统的调试功能；电源模块b16负责给中央处理器供电，信号处理模块b13负责采集并分析待选电缆信号，中央处理器b18分析并执行选线任务，控制通讯模块b12、信号处理模块b13、复位模块b14、调试模块b15和扩展系统配置模块b17，电源模块b16为可扩展前端系统供电。可扩展系统配置模块b17用于选定将要工作的可扩展系统配置模块的子面板(可多选)；隔离和保护模块b19对电缆的芯线信号与CPU进行电气隔离，并提供抗干扰保护；电缆转接头b20是与被选电缆型号相同的插头，可满足不同型号的电缆选线需求。

图2是本发明可扩展前端系统细化结构图。

可扩展前端系统由≥10个的子系统组成，每个子系统都包括：以中央处理器b为核心的复位模块b、调试模块b、信号处理模块b、通讯模块b、扩展系统配置模块b，隔离和保护模块b，电缆转接头b。电缆转接头b连接至用接头固定好的待选电缆一侧。电源模块b置于第1块可扩展前端系统上，以此为底板给所有其它的子系统供电。

硬件配置时，可扩展前端系统的正面主要放置电源模块、CPU、通讯模块、信号处理模块、调试模块、复位模块、扩展系统配置模块、隔离和保护模块，背面主要放置CPU、隔离和保护模块、电缆转接头。

可扩展前端系统的隔离和保护模块b中，隔离模块中的光耦阵列设有12个光耦，呈6+6阵型双层分布。即可扩展前端系统的正面设有6个光耦，背面设有6个光耦，呈对称分布。保护模块阵列设有96个高精度电阻，呈48+48阵型双层分布。即可扩展前端模块的正面设有48个高精度电阻，背面设有48个高精度电阻，呈对称分布。可扩展前端系统一次可完成1024甚至更高通道数的信号检测。

图3是本发明的电缆选线装置选线流程图。

1)通过调试模块a4或标准USB接口a5将芯线映射表导入至人机交互主系统的存储模块a1；

2)现场配置选线任务，将所有待选电缆通过接口与电缆转接头b20相连；将待选电缆与芯线传感装置接触，产生信号并传输给可扩展前端系统；

3)操作可扩展前端系统的扩展系统配置模块b17，根据待选电缆的芯线数量选定需要工作的扩展模块及扩展模块的个数，扩展模块并行排列；

4)将待选电缆和人机交互主系统上的芯线传感装置a11相接触，产生信号，形成闭合回路；

5)可扩展前端系统的中央处理器b18接收人机交互主系统下达的检测命令后通知信号处理模块b13开始对待选电缆的信号进行采集。信号采集遍历可扩展前端系统CPU的每个信号引脚，每隔0.1×N(ms)采集一组信号，间隔0.2ms继续采集下一组信号，直至所有信号采集完，最后形成多频点时频复合信号。信号处理模块b13对多频点时频复合信号进行解码后提取信号特征，按照时频特征选择当前待选电缆所对应的端口号。可扩展前端系统将结果通过通讯模块b12上传至人机交互主系统的信号处理模块a6；

6)人机交互主系统的信号处理模块a6收到测试结果后对电缆芯线信号进行解码分析并将结果传输给人交互主系统的中央处理器a10，中央处理器a10对检测获得的待选电缆的接口号与芯线映射表进行核对，语音报警、显示并打印选线结果；若无，则继续执行；

7)人机交互主系统的中央处理器a10判断选线任务是否全部完成，若无，则继续执行，若全部执行完毕，则显示待选电缆所对应的端口映射关系、打印标签，并显示选线进度，然后直接退出测试。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种多通道可扩展电缆选线仪标号装置的选线方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过调试模块a(4)或标准USB接口a(5)将芯线映射表导入至人机交互主系统的存储模块a(1)；

2)将所有待选电缆通过接口与电缆转接头b(20)相连；

3)操作可扩展前端系统的扩展系统配置模块b(17)，根据待选电缆的芯线数量选定需要工作的扩展模块及扩展模块的个数；

4)将待选电缆和人机交互主系统上的芯线传感装置a(11)相接触，产生信号，形成闭合回路；

5)可扩展前端系统的信号处理模块b(13)接收来自待选电缆的信号后，对待选电缆的信号进行采集、处理及接口号选取，并将结果通过通讯模块b(12)上传至人机交互主系统的信号处理模块a(6)进行信号的解码分析，最终将解码后的信号传输到中央处理器a(10)；

6)人机交互主系统的中央处理器a(10)收到测试结果后，将待选电缆的接口号与存储模块a(1)中导入的芯线映射表进行核对，语音提示选线结果；若无，则继续执行；

7)人机交互主系统显示待选电缆所对应的端口映射关系、打印标签，并显示选线进度。

2.根据权利要求1所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置的选线方法，其特征在于，所述步骤4)中对待选电缆的信号进行采集、处理及接口号选取，具体步骤如下：

41)对所有需要采集的信号进行编码(V₁、V₂、…V_n)，加入直流电，将待选电缆接入芯线传感装置，形成闭合回路；间隔采集信号，信号采集遍历可扩展前端系统CPU的每个信号引脚，最后产生多频点时频复合信号；

42)对多频点时频复合信号进行解码提取信号特征，解码后可得到不同时段对应的不同频段信号，按照时频特征选择对应的芯线端口；

43)将当前采集到的端口号通过总线传输给人机交互主系统。

3.一种权利要求1-2任一项所述方法采用的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，该系统包括通过总线相连的人机交互主系统和可扩展前端系统，所述人机交互主系统通过其上的芯线传感装置与待选电缆连接，待选电缆连接至可扩展前端系统的电缆转接头；

所述人机交互主系统，用于一种或多种多芯线电缆线束连接关系识别，根据可扩展前端系统反馈的电缆信号信息与电缆芯线映射表匹配关系，识别判断选线结果、显示选线信息和选线进度、同时进行声音提示、并打印输出芯线标签；

所述可扩展前端系统，用于执行人机交互主系统下达的选线任务并将检测到的待选电缆信号进行分析后传输给人机交互主系统，完成待选电缆的信号测试及端口号的选取。

4.根据权利要求3所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，所述人机交互主系统包括中央处理器a(10)，中央处理器a(10)分别连接有通讯模块a(9)、电源模块a(2)、数字信号处理模块a(6)、存储模块a(1)、调试模块a(4)、标准USB接口a(5)、打印机接口a(8)、触摸屏a(7)和语音提示装置a(3)，芯线传感装置a(11)连接到电源模块a(2)上；通讯模块a(9)与可扩展前端系统的通讯模块b(12)相连。

5.根据权利要求3所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，所述可扩展前端系统包括中央处理器b(18)，中央处理器b(18)分别连接有与人机交互主系统通讯的通讯模块b(12)，以及信号处理模块b(13)、电源模块b(16)、复位模块b(14)、调试模块b(15)、扩展系统配置模块b(17)、隔离和保护模块b(19)，隔离和保护模块b(19)与电缆转接头b(20)相连。

6.根据权利要求5所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，所述隔离和保护模块b(19)中，隔离模块中的光耦呈6+6阵型双层分布；所述保护模块呈48+48阵型双层分布。

7.根据权利要求5所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，所述可扩展前端系统可包括多个并行的子系统，子系统的个数可扩展至≥10个。

8.根据权利要求5所述的多通道可扩展电缆选线仪标号装置，其特征在于，所述可扩展前端系统中硬件平台搭建的隔离和保护模块b(19)带有电气隔离。