CN112542263A

CN112542263A - 一种农机线缆及其自动化测试装置

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Publication number: CN112542263A
Application number: CN202011196854.3A
Authority: CN
Inventors: 吴飞; 肖如全; 程方; 王浩
Original assignee: Wuxi Kalman Navigation Technology Co ltd
Current assignee: Wuxi Kalman Navigation Technology Co ltd
Priority date: 2020-10-31
Filing date: 2020-10-31
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2040-10-31
Also published as: CN112542263B

Abstract

本发明公开了一种农机线缆包括由内往外的主线缆、缓冲层和外护套；所述主线缆包括由内往外的缆芯、沿缆芯绕绞的3根动力线、2根信号线、1根控制线及内护层；所述2根信号线和1根控制线分别夹在相邻2根动力线之间的缝隙中；农机线缆自动化测试装置，本发明农机线缆的圆整性高，柔韧性好，缆芯整体受力均匀，增强了线缆的耐磨、耐拉伸、耐弯曲性能，使用寿命大大延长。启动供电单元为控制单元和自环信号采集电路模块进行供电，向控制单元发出指令，随后控制单元发出信号，信号经过线束进入到故障信号指示模块中，根据故障信号指示模块的指示即可。与背景技术中人工测试相比，大大提高了工作消息，保证了测试的准确性和正确性。

Description

一种农机线缆及其自动化测试装置

技术领域

本发明涉及线缆技术领域，尤其涉及一种农机线缆及其自动化测试装置。

背景技术

农机在农业化生产中的应用非常普遍，且农机目前加入高精度导航、自动驾驶等手段，大大降低了农业生产的劳力成本的投入，后续这种带高精度导航和自动驾驶，甚至无人驾驶的智能农机的应用将更加广泛。农机线缆作为农机控制器与各执行机构的中间桥梁，是农机设备必不可少的组件之一，线缆的通断性是必须保证的。

目前，农机线缆的通断性测试方法为人为测试法，即人工利用简易的设备对线缆的每根线束进行依次测试，工作效率较低。而且，由于是人为操作，测试的准确性和正确性较低。

随着农机智能化，对农机线缆的要求也相应增加，既需要传输电力，同时还要传输信号，大多为动力线与信号线以及控制线的集合体；以及它们各自可能具有的包覆层，总保护层及外护层，在长期使用过程中，线缆经常面临频繁拖拽、扭曲和刮擦，如果耐磨、耐压、韧性不足则很容易出现破损、扭曲变形、甚至漏电等问题，这样对农机线缆的测试提出难题。

发明内容

为解决目前技术中的缺陷，本发明提供了一种农机线缆及其自动化测试装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种农机线缆，包括由内往外的主线缆、缓冲层和外护套；所述主线缆包括由内往外的缆芯、沿缆芯绕绞的3根动力线、2根信号线、1根控制线及内护层；所述2根信号线和1根控制线分别夹在相邻2根动力线之间的缝隙中；所述内护套中还设置有多根填充条；所述缆芯设置在正中心，所述动力线、根信号线和控制线呈等边三角形沿缆芯绕绞，内部结构上采用绕绞的方式，进一步提升了在拖曳过程的具有很好的弯曲性能。缆芯可采用大马力绳或高强度芳纶丝，增强线缆的轴向抗拉强度。沿中心轴线设置各结构，可以很好的控制线缆的节径比，具有很好的弯曲性能。所述填充条为绳状体，且由低成本轻质绝缘材料制成。

所述动力线包括由内往外的导线体、半导层、绝缘层和屏蔽层；所述屏蔽层采用芳纶丝与铜合金螺旋丝或铝合金螺旋丝混合编制；所述导线体由直径2mm的铜导线绞合而成，由于导线体的外表面不圆整，导线体与绝缘层直接接触，容易造成局部电荷聚积，产生微小高压区，随着使用时间增长，容击穿绝缘层而造成漏电。设置半导层避免了局部电荷的聚积，延长了农机线缆的使用寿命。动力线设置屏蔽层，减少各动力线相互间的电磁干扰，同时也减少动力线对信号线和控制线的影响。

所述缓冲层由沿缆芯均匀分布的多根弹力导线，所述缓冲层设置在主线缆和外护套之间，所述弹力导线由漆包线外挤包强化天然橡胶构成；所述缓冲层和内护层一起挤包而成。强化天然橡胶，具有高弹力，由于对其分子链进行补强，形成的网络结构稳定性好，大幅增加其使用寿命，呈环状分布的弹力导线既可以缓冲线缆被拖拽、碾压过程中受力，减少线缆内部磨损，同时内部的漆包线可以用来检测农机线缆的破损度，在农机线缆弹力导线的一端加电压，在农机线缆的另一端检测，如有破损，则部分弹力导线就检测不到电信号。为快速检测农机线缆的破损度以及预警提供方法。

所述绝缘层内设置有沿线缆轴向平行方向的多个感应组件；所述感应组件包括线圈和引线；所述线圈与导线体垂直；所述引线为线圈的两端子并沿线缆轴向平行设置；

相邻的感应组件与线缆轴向角度不同且引线且朝向一致；相邻的感应组件的前一感应组件引线长度超过后一感应组件的线圈。

沿农机线缆的一个方向设置呈接龙式的感应组件(即一个接一个感应组件且相互不影响)，不管农机线缆不管从哪截断，都有引线的2个端口，2个端口连接高精度的电流表，构成电感监测装置，当动力线的电流发生变化，即可以在电流表上呈现，在智能化快速检测时，供应电源的电压是已知的，动力线的电阻也是已知的，因此动力线的电流也是已知的，所以通过感应组件感应到的动力线通断时的感应电流也是具体的，如有漏电或动力线断开，则可以快速检测到。由于感应组件设置在动力线的绝缘层内，在自动化检测时，只需要通过设备连接其引线端口即可，且能快速判定动力线的通断以及是否漏电。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述内护层为氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料；

所述氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料的制备方法如下：

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在130-150℃下混炼15-25min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化5-10min即可。

制备方法中，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯50-60份、氯丁橡胶20-30份、乙烯基聚丁二烯橡胶10-15份、氧化镁5-10份、氧化锌5-10份、炭黑10-15份、三盐基硫酸铅1-3份、微晶石蜡2-4份、防老剂1-2份、硫化剂1-2份、促进剂0.1-0.5份。

所述防老剂为防老剂NBC、防老剂RD按质量比1-5：1-5复配而成；所述硫化剂为硫化剂AW160或硫化剂DCP；所述促进剂为硫化促进剂TMTD、硫化促进剂TMTM、硫化促进剂ZBX、硫化促进剂NA-22、硫化促进剂CZ中的任意一种或多种组合。

一种农机线缆自动化测试装置，包括控制单元、供电单元、第一连接器、车载设备连接器和故障信号指示模块；所述控制单元上设置有线束类型选择组件；所述供电单元通过导线与控制单元相连；所述控制单元与第一连接器呈电性连接；所述车载设备连接器与故障信号指示模块呈电性连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括自环信号采集电路模块，所述供电单元通过导线与自环信号采集电路模块相连，所述述车载设备连接器与自环信号采集电路模块呈电性连接，自环信号采集电路模块与所述控制单元呈电性连接；所述自环信号采集电路模块还设置有电流测量装置，所述电流测量装置测量引线的电流；所述自环信号采集电路模块还设置有弹力导线检测装置。

所述线束类型选择组件包括电机线束按钮和液压阀线束按钮。

所述车载设备连接器有不少于两个，车载连接器均与所述自环信号采集电路模块和故障信号指示模块呈电性连接。

所述故障信号指示模块上有LED指示灯。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本申请将主线缆和缓冲层一起挤包内护层材料，可以确保缓冲层与主线缆紧密结合，而且对主线缆起到更好的支撑保护效果，内护层采用自研制的氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料，交联密度和软硬度适中，既不会太硬造成易断裂，也不会因为太软而起不到保护作用，乙烯基聚丁二烯橡胶的引入带入了大量的双键，从而使材料具有高弹性和高韧性，作为内护层使用对于缆芯保护性能优异；屏蔽层采用芳纶丝与铜合金螺旋丝或铝合金螺旋丝混合编制，可以加强农机线缆的柔软性，在高频移动或工作下，屏蔽层也不会出现断裂；

本发明农机线缆的圆整性高，柔韧性好，缆芯整体受力均匀，对使用过程中线缆弯曲所产生的应力有很好的分散效果，可以有效解决现有技术中的农机线缆由于经受长时间不间断做高频活动而出现松散或者断裂等现象，增强了线缆的耐磨、耐拉伸、耐弯曲性能，使用寿命大大延长。

由于本发明的农机线缆自动化测试装置的包括控制单元、供电单元第一连接器、车载设备连接器和故障信号指示模块，控制单元上有线束类型选择按钮，供电单元通过导线与控制单元相连，控制单元与第一连接器呈电性连接，车载设备连接器与故障信号指示模块呈电性连接。使用时，将农机线缆的线束的两端分别插入到第一连接器与车载设备连接器中，启动供电单元为控制单元和自环信号采集电路模块进行供电，根据线束的种类通过线束类型选择按钮，向控制单元发出指令，随后控制单元发出信号，信号经过线束进入到故障信号指示模块中，根据故障信号指示模块的指示即可。与背景技术中人工测试相比，大大提高了工作消息，保证了测试的准确性和正确性。

附图说明

图1为本发明农机线缆的截面结构示意图。

图2为本发明农机线缆动力线的截面结构示意图。

图3为本发明感应组件的结构示意图。

图4为本发明农机线缆自动化测试结构示意图。

附图标记：

1-缆芯、2-动力线、3-信号线、4-控制线、5-填充条、6-内护套、7-外护套、8-弹力导线、9-感应组件、10-缓冲层、201-半导层、202-绝缘层、203-屏蔽层、204-导线体。

具体实施方式

下面将结合本发明附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例的农机线缆，由内往外的主线缆、缓冲层10和外护套7；主线缆包括由内往外的缆芯1、沿缆芯1绕绞的3根动力线2、2根信号线3、1根控制线4及内护层；2根信号线3和1根控制线4分别夹在相邻2根动力线2之间的缝隙中；内护套6中还设置有若干填充条5；外护套7为丁腈聚氯乙烯材料挤包而成；

动力线2包括由内往外的导线体204、半导层201、绝缘层202和屏蔽层203；屏蔽层203采用芳纶丝与铜合金螺旋丝混合编制；

缓冲层10由沿缆芯1均匀分布的若干弹力导线8，缓冲层10设置在主线缆和外护套7之间，弹力导线8由漆包线外挤包强化天然橡胶构成；

绝缘层202内设置有沿线缆轴向平行方向的多个感应组件9；感应组件9包括线圈901和引线902；线圈901与导线体204垂直；引线902为线圈901的两端子并沿线缆轴向平行设置；

相邻的感应组件9与线缆轴向角度不同且引线902且朝向一致；相邻的感应组件9的前一感应组件9引线902长度超过后一感应组件9的线圈901。

内护层为氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料；

氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料的制备方法如下：

称取原料，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯55份、氯丁橡胶20份、乙烯基聚丁二烯橡胶12份、氧化镁10份、氧化锌5份、炭黑13份、三盐基硫酸铅2份、微晶石蜡2份、防老剂NBC、防老剂RD按质量比1:1复配而成的防老剂2份、硫化剂AW160 1份、硫化促进剂TMTD 0.1份。

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在150℃下混炼20min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化5-10min即可。

上述农机线缆的制备方法如下：

导线体204由若干铜导线绞合而成，导线体204外绕包半导电尼龙带，挤包上绝缘层202，绕包屏蔽导制备成动力线2；3根动力线2沿缆芯1绕绞，节径比为10，2根信号线3和1根控制线4分别夹在相邻2根动力线2之间的缝隙中；填充若干填充条5，和若干弹力导线8，挤包氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料，将内护层和缓冲层10一起挤包好，再在其外侧挤包外护套7即可。

本实施例的一种农机线缆自动化测试装置，供电单元通过导线分别与控制单元、自环信号采集电路模块相连；

2个车载设备连接器与自环信号采集电路模块呈电性连接，自环信号采集电路模块与控制单元呈电性连接；控制单元与第一连接器呈电性连接；车载设备连接器与故障信号指示模块呈电性连接。

自环信号采集电路模块设置有电流测量装置，电流测量装置测量引线902的电流；自环信号采集电路模块还设置有弹力导线8电流检测装置。控制单元上设置有电机线束按钮和液压阀线束按钮。

故障信号指示模块上有LED指示灯。

实施例2

如图1所示，本实施例的农机线缆，由内往外的主线缆、缓冲层10和外护套7；主线缆包括由内往外的缆芯1、沿缆芯1绕绞的3根动力线2、2根信号线3、1根控制线4及内护层；2根信号线3和1根控制线4分别夹在相邻2根动力线2之间的缝隙中；内护套6中还设置有若干填充条5；

动力线2包括由内往外的导线体204、半导层201、绝缘层202和屏蔽层203；屏蔽层203采用芳纶丝和铝合金螺旋丝混合编制；

称取原料，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯60份、氯丁橡胶20份、乙烯基聚丁二烯橡胶15份、氧化镁5份、氧化锌5份、炭黑12份、三盐基硫酸铅1份、微晶石蜡2份、防老剂NBC、防老剂RD按质量比2:1复配而成的防老剂1份、硫化剂DCP 2份、硫化促进剂TMTM 0.1份。

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在135℃下混炼25min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化6min即可。

本实施例的农机线缆的制备方法与实施例1相同。农机线缆自动化测试装置与实施例1相同，区别点在于车载设备连接器为3个。

实施例3

动力线2包括由内往外的导线体204、半导层201、绝缘层202和屏蔽层203；屏蔽层203采用芳纶丝和铜合金螺旋丝混合编制；

称取原料，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯50份、氯丁橡胶22份、乙烯基聚丁二烯橡胶14份、氧化镁5份、氧化锌8份、炭黑12份、三盐基硫酸铅1份、微晶石蜡4份、防老剂NBC、防老剂RD按质量比1:3复配而成的防老剂1份、硫化剂AW160 1份、硫化促进剂CZ 0.2份。

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在150℃下混炼15min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化5min即可。

本实施例的农机线缆的制备方法与实施例1相同。农机线缆自动化测试装置与实施例1相同，区别点在于车载设备连接器为4个。

实施例4

称取原料，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯50份、氯丁橡胶20份、乙烯基聚丁二烯橡胶10份、氧化镁5份、氧化锌5份、炭黑10份、三盐基硫酸铅1份、微晶石蜡2份、防老剂NBC、防老剂RD按质量比1:5复配而成的防老剂1份、硫化剂AW160 1份、硫化促进剂ZBX 0.1份。

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在130℃下混炼15min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化5min即可。

本实施例的农机线缆的制备方法与实施例1相同。农机线缆自动化测试装置与实施例1相同，区别点在于车载设备连接器为5个。

实施例5

称取原料，各原料质量份数如下：

氯化聚乙烯60份、氯丁橡胶30份、乙烯基聚丁二烯橡胶15份、氧化镁10份、氧化锌10份、炭黑15份、三盐基硫酸铅3份、微晶石蜡4份、防老剂NBC、防老剂RD按质量比5:1复配而成的防老剂2份、硫化促进剂TMTM 2份、硫化促进剂CZ 0.5份。

室温条件下，将氯化聚乙烯、氯丁橡胶、乙烯基聚丁二烯橡胶、氧化镁、氧化锌、炭黑、三盐基硫酸铅、微晶石蜡、防老剂加入到转矩流变仪中，在150℃下混炼25min后，再加入硫化剂和促进剂，动态硫化10min即可。

本实施例的农机线缆的制备方法与实施例1相同。农机线缆自动化测试装置与实施例1相同，区别点在于车载设备连接器为2个。

以上实施例1-5的农机线缆自动化测试装置相应的检测装置未做进一步说明，本发明的农机线缆自动化测试装置有两种方式来判断线束中线缆的通断，第一种方式是通过故障信号指示模块的LED指示灯直观指示断开线路，具体包含以下步骤：

第一步：将农机线缆的线束的两端分别插入到第一连接器与车载设备连接器中；

第二步：启动供电单元为控制单元和自环信号采集电路模块进行供电，根据线束的种类通过线束类型选择按钮，向控制单元发出指令；

第三步：控制单元发出信号，信号经过线束进入到故障信号指示模块的LED灯驱动电路中，通过LED的亮、灭来判断线缆的通断，通过对应LED灯的标识来确认线序位置；

第一种方式是将控制单元与计算机相连，通过计算机上位机软件界面直观显示线缆通断状态，具体包含以下步骤：

第三步：控制单元发出信号，信号经过线束进入自环信号采集电路模块，自环信号采集电路模块将信号送到控制单元信号采集引脚，通过控制单元判断采集电平来确认线路通断及通道，并通过控制单元将每个测试通道信息上传到计算机上位机软件，上位机软件对数据进行解析后通过显示界面显示连通线路、断开线路、测试线束类型等信息即可。

其相应的动力线2、感应组件9、弹力导线8、信号线3、控制线4的检测装置的具体结构未一一公开。

对比例1：

以实施例1为基础，删除内护层，其余结构不变；对农机线缆按照2PfG2577/08.16《Requirements for Cables used in Robot System》机器人电缆标准对本实施例1-5中的农机线缆进行弯折测试，在使线缆进行500万次以上的弯折运动后，线缆表面保持完好，经过检查，内护层、屏蔽层203、外护套7均没有出现断裂的现象，主线缆完好未出现断裂和短路，由此可以看出本申请中的机器人线缆具有高弹性和耐拉伸弯曲的特性。将本发明实施例产品与对比例产品进行性能测试，数据对比如下：

将本发明实施例产品与对比例产品进行性能测试，数据对比如下：

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种农机线缆，其特征在于，包括由内往外的主线缆、缓冲层和外护套；所述主线缆包括由内往外的缆芯、沿缆芯绕绞的3根动力线、2根信号线、1根控制线及内护层；所述2根信号线和1根控制线分别夹在相邻2根动力线之间的缝隙中；所述内护套中还设置有多根填充条；

所述动力线包括由内往外的导线体、半导层、绝缘层和屏蔽层；所述屏蔽层采用芳纶丝与铜合金螺旋丝或铝合金螺旋丝混合编制；

所述缓冲层由沿缆芯均匀分布的多根弹力导线，所述缓冲层设置在主线缆和外护套之间，所述弹力导线由漆包线外挤包强化天然橡胶构成；

2.根据权利要求1所述的农机线缆，其特征在于，所述内护层为氯化聚乙烯/氯丁橡胶/乙烯基聚丁二烯橡胶复合材料；

3.根据权利要求2所述的农机线缆，其特征在于，制备方法中，各原料质量份数如下：

4.根据权利要求3所述的农机线缆，其特征在于，所述防老剂为防老剂NBC、防老剂RD按质量比1-5:1-5复配而成；所述硫化剂为硫化剂AW160或硫化剂DCP；所述促进剂为硫化促进剂TMTD、硫化促进剂TMTM、硫化促进剂ZBX、硫化促进剂NA-22、硫化促进剂CZ中的任意一种或多种组合。

5.一种如权利要求1-4任一所述的农机线缆自动化测试装置，其特征在于，包括控制单元、供电单元、第一连接器、车载设备连接器和故障信号指示模块；所述控制单元上设置有线束类型选择组件；所述供电单元通过导线与控制单元相连；所述控制单元与第一连接器呈电性连接；所述车载设备连接器与故障信号指示模块呈电性连接。

6.根据权利要求5所述的农机线缆自动化测试装置，其特征在于，还包括自环信号采集电路模块，所述供电单元通过导线与自环信号采集电路模块相连，所述述车载设备连接器与自环信号采集电路模块呈电性连接，自环信号采集电路模块与所述控制单元呈电性连接；所述自环信号采集电路模块还设置有电流测量装置，所述电流测量装置测量引线的电流；所述自环信号采集电路模块还设置有弹力导线检测装置。

7.根据权利要求6所述的农机线缆自动化测试装置，其特征在于，所述线束类型选择组件包括电机线束按钮和液压阀线束按钮。

8.根据权利要求6所述的农机线缆自动化测试装置，其特征在于，所述车载设备连接器有不少于2个，车载连接器均与所述自环信号采集电路模块和故障信号指示模块呈电性连接。

9.根据权利要求5所述的农机线缆自动化测试装置，其特征在于，所述故障信号指示模块上有LED指示灯。