CN110888089A

CN110888089A - 一种fanuc编码器线缆测试仪及测试方法

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Publication number: CN110888089A
Application number: CN201910956332.XA
Authority: CN
Inventors: 王贵勇; 张爱国; 马强; 郭永杰; 王晓永; 刘海生; 汤若奇; 常青; 毛晓宇; 白光明; 陈通; 赵军; 吕岩; 李晓杰; 武春光; 韩阳; 蔺璇; 郭强; 宋孝微; 李雪童
Original assignee: Inner Mongolia First Machinery Group Corp
Current assignee: Inner Mongolia First Machinery Group Corp
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-03-17

Abstract

本发明提供了一种FANUC编码器线缆测试仪及测试方法，属于线缆测试技术领域，可解决因线缆损伤，而引起数控机床突发性和偶发性故障；克服传统测试方法测试过程繁琐、动态和静态差别大，信号衰减与信号之间的干扰无法测试，不易判断和判断不清等问题，实现数控设备的高效维修。该测试仪，其特征在于，包括：多谐振荡器、CD4017计数器芯片、电源开关以及LED发光二极管；采用测试仪的测试方法是，调节RP1电位器使多谐振荡器产生频率可调的时钟脉冲，当两组LED发光二极管点亮，则待测电缆状态正常。相较现有的示例而言，可明显地改善编码器线缆维修现场测试效率，通过调整LED点亮周期，使得有关编码器故障的判断更加直观、准确、高效，能够极大提高现场维修效率。

Description

一种FANUC编码器线缆测试仪及测试方法

技术领域

本发明属于线缆测试技术领域，涉及一种编码器线缆的测试仪器。

背景技术

现有线缆测试仪器主要有以下两种：

示例1：专利号：CN 106646083 A，名称：一种伺服编码器线缆测试仪及其检测方法。此项专利技术旨在解决传统的三菱MR-J3-A伺服编码器全系列的线缆检测技术：是基于万用表点对点的接口测试，在大批量测试前提下，测试过程繁琐，并且容易出错，在生产检测过程中需要耗费大量的时效的问题。具体操作是按下SW-SPST触发键进行触发，单片机接收到触发信号后，进行单片机IO口输出高电平，来驱动检测电路的连通性。循环6次(循环时间固定)，对应点亮，说明该线缆是正常的，否则不正常。

示例2：专利号：CN 108020748 A，名称：一种线缆测试装置。

该专利提供了一种线缆测试装置，装置包括线缆接入单元、开关单元、可编程控制器、信号发生器、PLC单元以及显示单元；线缆接入单元包括至少一组成对设置的线缆输入接口和线缆输出接口；开关单元与可编程控制器电连接，用于选择接入测试装置进行测试的线缆；可编程控制器与信号发生器和PLC单元电连接，可编程控制器用于控制信号发生器产生激励信号，同时控制PLC单元将激励信号传递给相应的线缆输入接口，还用于根据线缆输出接口的反馈信号对线缆进行测试；显示单元与可编程控制器电连接，用于显示线缆的测试结果。

背景技术的缺陷

【示例1】此项专利技术的缺陷是：

1、需要编写单片机程序，损坏后维修难度高；

2、LED发光二极管的点亮时间不可调整；

3、对于信号衰减与信号之间的干扰不能作出直观准确的判断；

4、测试时需要将线缆完全脱离机床，对于现场维修势必增加额外的工作量，不适应于数控设备的现场维修工作。

【示例2】此项专利技术的缺陷是：

1、体积庞大、结构复杂，不便于携带；

2、待测线缆每一个插针都需分别占用PLC的输入点，势必大幅增加成本；

3、当线缆类型改变时，对应插座针脚定义变化需要改变PLC程序，对测试线缆人员要求较高；

4、在测试时需要将线缆完全脱离机床，对于现场维修势必增加额外的工作量；

5、装置不具备独立的电源，不适应于数控设备的现场维修工作。

发明内容

本发明解决的技术问题：

本发明提供了一种(便携式)FANUC编码器线缆测试仪及其检测方法，旨在解决生产过程中的以下问题，可实现数控设备的高效维修。解决因线缆损伤，而引起数控机床突发性和偶发性故障；克服传统测试方法测试过程繁琐、动态和静态差别大，信号衰减与信号之间的干扰无法测试，不易判断和判断不清等问题。

本发明的技术方案是：一种(便携式)FANUC编码器线缆测试仪，其特征在于，包括：多谐振荡器、CD4017计数器芯片、电源开关以及LED发光二极管；

所述多谐振荡器限定为：由NE555芯片、电阻R1、电阻R2、电位器RP1、电容C1、电容C2组成；电位器RP1的一端与电阻R2一端连接，另一端和中间抽头端连接，并与电容C1一端和NE555芯片的阈值端、触发端连接，电阻R2的另一端与电阻R1一端、NE555芯片的放电端连接，电容C2一端与NE555芯片的控制端连接，NE555芯片的地端和电容C1另一端、电容C2另一端连接，并与GND连接，电阻R1的另一端和NE555芯片的复位端、电源端连接，并与电源开关的输出端连接；NE555芯片的输出端与CD4017计数器芯片的“CP”端连接；

CD4017计数器芯片的11脚与15脚短接，输出端Q1至Q8分别连接第一组8个LED发光二极管，第一组8个发光二极管的另一端与待测电缆一端插座连接；第二组8个LED发光二极管与待测电缆另一端插座连接，第二组8个LED发光二极管的另一端全部与GND连接；

CD4017计数器芯片的16脚与电源开关输出端连接，8脚和13脚短接并与GND连接；电源开关输入端接电源正极。

采用上述的一种FANUC编码器线缆测试仪的测试方法，其特征在于，调节RP1电位器使多谐振荡器产生频率可调的时钟脉冲，当两组LED发光二极管点亮，则待测电缆状态正常。

采用上述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，若两组LED发光异常，则调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，当两组LED发光二极管点亮，则待测电缆状态正常。

采用上述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，实时改变主机LED的发光时间，确定第一组LED和第二组LED的发光程度是否一致，判断出线缆插头针脚的定义是否正确。

采用上述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，还包括供电电池作为电源。

进一步地，上述的一种FANUC编码器线缆测试仪，其特征在于，所述多谐振荡器具体限定替换为如下内容：由NE555芯片、电阻R1、电阻R2、电位器RP1、电容C1、电容C2组成；电位器RP1的一端与电阻R2一端连接，另一端和中间抽头端连接，并与电容C1一端和NE555芯片6脚、2脚连接，电阻R2的另一端与电阻R1一端、NE555芯片的7脚连接，电容C2一端与NE555芯片的5脚连接，NE555芯片的1脚和电容C1另一端、电容C2另一端连接，并与GND连接，电阻R1的另一端和NE555芯片4脚、8脚连接，并与电源开关的输出端连接；NE555芯片的3脚与CD4017计数器芯片的14脚连接。

本发明的技术效果：

本发明的一种便携式FANUC编码器线缆专用测试仪及其测试方法。相较现有的示例而言，可明显地改善编码器线缆维修现场测试效率，通过调整LED点亮周期，使得有关编码器故障的判断更加直观、准确、高效，能够极大提高现场维修效率。

与现有技术相比，本发明使用简单，无需繁琐的前期准备工作；该装置体积小，便于维修人员随身携带；由于未采用相对昂贵的单片机及PLC硬件，故制造成本低。

本发明具有可靠、便捷、高效率的特点，旨在解决生产过程中由于环境恶劣、铁屑的进入而引起的线缆不同程度损伤，引起数控机床突发性或偶发性故障，不易判断和判断不清等问题，可实现数控设备现场的高效维修。

本发明可推广至现主流数控系统的编码器线缆测试，根据编码器线缆插头类型更换本装置插座亦可，对线缆测量领域的项目优化有很大的提升，同时提高了数控设备的维修效率和质量，对企业的资源节约有很好的效益。

附图说明

图1本发明的编码器测试仪原理图。

图2电平信号图

具体实施方式

本发明为一种便携式FANUC编码器线缆测试仪，包括：待测线缆及两端插座，供电电池,多谐振荡器、CD4017计数器芯片、电源开关以及LED发光二极管等。

所述多谐振荡器由NE555芯片、电阻R1、R2、电位器RP1、电容C1、C2组成；电位器RP1的一端与电阻R2连接，另一端和中间抽头端连接，并与电容C1一端和NE555芯片6脚(THR阈值)、2脚(TRIG触发)连接，电阻R2的另一端与电阻R1一端、NE555芯片的7脚(DIS放电)连接，电容C2一端与NE555芯片的5脚(CONT控制)连接，NE555芯片的1脚(GND)和电容C1另一端、C2另一端连接，并与GND连接，电阻R1的另一端和NE555芯片4脚(RST复位)、8脚(Vcc电源)连接，并与开关S1的输出端连接；NE555芯片的3脚(OUT输出)与CD4017计数器芯片的14脚“CP”端连接。

CD4017计数器芯片的11脚(Q9)与15脚(CR)短接，输出端Q1→Q8分别连接主机LED发光二极管(LED1-LED8)，这一组主机发光二极管的另一端与待测电缆一端插座连接；副机LED发光二极管(LED11-LED18)与待测电缆另一端插座连接，这一组副机发光二极管的另一端全部与GND连接。

CD4017计数器芯片的16脚接VDD与开关S1输出端连接，8脚和13脚短接并于GND连接；开关S1输入端接电源正极；

调节RP1电位器可使多谐振荡器产生频率可调的时钟脉冲(方波信号)，时钟脉冲输送到CD4017计数器芯片的“CP”端，计数器芯片上的10个译码输出端Q0→Q9，会随着时钟脉冲的输入依次出现高电平信号；当待测电缆状态正常时高电平信号会把对应的LED发光二极管点亮。

遇到发光异常可以通过调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，实时改变主机LED的发光时间，详细观察主机LED和副机LED的发光程度，从而可以判断出线缆插头针脚的定义是否正确，线缆是否接通、信号是否衰减、信号之间是否有干扰等问题。

本发明的方案及工作原理：

在现实的生产过程中由于编码器线缆损伤程度的不同，而引起数控机床的各种报警和尺寸不稳定等现象，传统的编码器线缆检测技术是基于万用表点对点的接口测试，测试过程繁琐、动态和静态差别大，信号衰减与信号之间的干扰无法测试。

本方案提供了一种便携式FANUC编码器线缆专用测试仪及其检测方法，旨在解决生产过程中因FANUC编码器线缆不同程度的损伤，而引起的数控机床突发性和偶发性故障，由于传统测试方法测试过程繁琐、需要两人以上配合，动态和静态差别大，信号衰减与信号之间的干扰无法快速测试，造成故障不易判断或判断不清等问题，可实现数控设备高效维修。

由图1所示，震荡电路的输出端与计数器控制电路连接，用于输出高电平信号驱动LED灯发光，遇到发光异常可以通过调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，实时改变主机LED的发光时间，详细观察主机LED和副机LED的发光程度，从而可以判断出线缆插头针脚的定义是否正确，线缆是否接通、信号是否衰减、信号之间是否有干扰等问题。

具体工作过程：

电源开关S1闭合时，电源通过电阻R1、R2、RP1向电容器C1充电，充电初期由于NE555芯片的2脚处是低电平，故3脚输出高电平信号；当C1充电到2/3电源电压时，2脚变为高电平，3脚输出端由高电平变为低电平，芯片内部放电电路导通，C1通过RP1、R2向计数器NE555芯片7脚放电，直至C1两端电压降到1/3电源电压时，3脚输出端由低电平变为高电平，电容C1再次充电，如此循环工作，形成震荡，充放电的震荡频率CP可以通过电位器RP1进行调整。如图2所示。

振荡器输出高电平时间：T1≈0.695(R1+R2+RP1)×C1

输出高电平时间：T2≈0.695(R2+RP1)×C1

振荡周期：T＝T1+T2≈0.695(R1+2R2+2RP1)×C1

由上式看出通过调整电位器RP1的阻值，可以控制振荡器的频率(本例中周期范围：104ms到6637ms)；另外为了保证稳定的占空比，在振荡电路中串接了电阻R2；振荡器产生的时钟脉冲输送到计数器CD4017芯片的“CP”端。计数器芯片上有10个译码输出端Q0→Q9，会随着时钟脉冲的输入依次出现高电平信号。

本电路中在计数器CD4017芯片的Q1→Q8输出端主机上各接了一只发光二极管，副机上也对应接了8个发光二极管。Q9输出端接到CR端，在振荡器输出脉冲的不断作用下，使Q1→Q8→Q1形成无限循环，主机和副机上的LED发光二极管不断点亮或熄灭，周而复始。

当Q1端出现高电平信号时，电流会通过LDE1发光二极管→编码器线缆20针插头的第5脚→信号线→10针插头的第6脚，形成回路，1个周期内只有LED1、LED13发光二极管同时点亮,说明此信号线完好并且定义正确。如果发现LED发光异常，可以通过随时调整RP1改变LED发光二极管的点亮时间，进行进一步观测，具体判定方法如下：

1、有其他的发光二极管微弱的点亮或闪烁，说明线缆信号线之间有干扰；

2、点亮顺序不对说明线缆插头针脚定义错误；

3、没有点亮说明线缆信号线断裂；

4、根据发光二极管的亮度来判别线缆的信号是否有衰减。

另外本测试仪主、副机LED发光二极管通过公共GND，可实现电缆在线测量，不需要将编码器线缆脱离机床就可以完成线缆测试工作，极大的提高了数控设备现场维修效率。

本发明关键点和保护点：

1.通过调节RP1，实现了振荡电路频率控制；

2.通过串接电阻R2，保证了稳定的占空比，从而保证了时钟脉冲的稳定输出。

Claims

1.一种FANUC编码器线缆测试仪，其特征在于，包括：多谐振荡器、CD4017计数器芯片、电源开关以及LED发光二极管；

2.采用权利要求1所述的一种FANUC编码器线缆测试仪的测试方法，其特征在于，调节RP1电位器使多谐振荡器产生频率可调的时钟脉冲，当两组LED发光二极管点亮，则待测电缆状态正常。

3.采用权利要求1所述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，若两组LED发光异常，则调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，当两组LED发光二极管点亮，则待测电缆状态正常。

4.采用权利要求1所述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，调节RP1电位器改变信号发生器的震荡频率，实时改变主机LED的发光时间，确定第一组LED和第二组LED的发光程度是否一致，判断出线缆插头针脚的定义是否正确。

5.采用权利要求1所述的一种FANUC编码器线缆测试仪的的测试方法，其特征在于，还包括供电电池作为电源。

6.根据权利要求1所述的一种FANUC编码器线缆测试仪，其特征在于，

所述多谐振荡器具体限定替换为如下内容：

由NE555芯片、电阻R1、电阻R2、电位器RP1、电容C1、电容C2组成；电位器RP1的一端与电阻R2一端连接，另一端和中间抽头端连接，并与电容C1一端和NE555芯片6脚、2脚连接，电阻R2的另一端与电阻R1一端、NE555芯片的7脚连接，电容C2一端与NE555芯片的5脚连接，NE555芯片的1脚和电容C1另一端、电容C2另一端连接，并与GND连接，电阻R1的另一端和NE555芯片4脚、8脚连接，并与电源开关的输出端连接；NE555芯片的3脚与CD4017计数器芯片的14脚连接。