CN113933754A - 基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置，包括机台，还包括M个线束适配器，均安装于机台上，M个所述线束适配器用于与待测线束连接；N个测试节点，均安装于所述机台下，N个所述测试节点依次连接并用于与M个所述线束适配器连接；直流电源，安装于所述机台，所述直流电源用于为N个所述测试节点提供可调直流电源电压；工控机，安装于机台上，所述工控机与N个所述测试节点通过EtherCAT总线连接，所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，通过N个测试节点对于M各线束适配器连接的待测线束进行测试，并在测试完成后生成测试报告。本发明简化了系统的安装部署工作和流程，灵活性高、通信速度快、生产效率高，同时实现故障维修耗时短的效果。

Description

基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置

技术领域

本申请涉及电子检测技术领域，特别是涉及一种基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置。

背景技术

在汽车、航空、工业控制等领域，大量使用到各种型号的线束，线束的连接正确性以及线束中的功能元件参数正确性关系到一个装置能否可靠的工作。线束测试是对装置中连接各电气部件的接线部件及线束中包含的电阻、二极管等功能元件进行测试，一般需要测量线束的导通、功能元件参数等。

现有的线束测试装置采用级联多个接线母板的方式，将被测线束连接线束适配器依次连接到接线母板的测试端子阵列上。测试装置集总式的安装部署方式复杂，容易出错。实际生产中，被测线束因为设计变更需要调整局部区域的线束适配器与接线母板的连接关系时，需要对整个测试装置重新进行部署，灵活性差。此外，现有的线束测试装置一般采用RS485（最大10Mbps）、CAN（最大1Mbps）等总线技术传输测试数据。随着待测线束复杂度的增加，测试数据和总的传输距离也在相应的增加，这类总线的通信速率已经越来越不能满足高效的生产需求。受限于通信的速度，现有的线束测试装置同一时刻只能对待测线束的一个连接进行测试，生产效率低。

并且，目前的测试装置使用的RS485、CAN等总线技术本身不能精确的定位每个测试节点在总线中连接的具体位置，因此在测试节点发生故障时，现有的线束测试装置需要沿着总线从第一个测试节点开始逐一排查总线中连接的每一个测试节点，故障维修耗时多。

显然，目前的线束测试方法存在灵活性差、通信速度慢、生产效率低、故障维修耗时多的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现灵活性高、通信速度快、生产效率高以及故障维修耗时短的基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置。

本发明技术方案如下：

一种基于EtherCAT总线的线束测试装置，包括机台，还包括：

M个线束适配器，均安装于所述机台上，M个所述线束适配器用于与待测线束连接；

N个测试节点，均安装于所述机台下，N个所述测试节点依次连接并用于与M个所述线束适配器连接；

直流电源，安装于所述机台，所述直流电源用于为N个所述测试节点提供可调直流电源电压；

工控机，安装于所述机台上，所述工控机与N个所述测试节点通过EtherCAT总线连接，所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，通过N个所述测试节点对于M各线束适配器连接的待测线束进行测试，并在测试完成后生成测试报告。

具体而言，N个所述测试节点均包括测试端子阵列、激励测量模块、微处理器和EtherCAT控制器，所述测试端子阵列的数量为多个，各所述测试端子阵列用于与M个所述线束适配器的接线端子连接，所述激励测量模块与所述测试端子阵列和所述直流电源连接，所述微处理器通过SPI数据接口或I2C数据接口与所述测试端子阵列连接，所述微处理器还与所述激励测量模块连接，所述EtherCAT控制器通过SPI数据接口或I2C数据接口与所述微处理器连接，所述EtherCAT控制器的一端连接一RJ45_1接口，所述EtherCAT控制器的另一端连接一RJ45_2接口，所述RJ45_1接口与当前所在的所述测试节点左侧的测试节点的RJ45_2接口连接，所述RJ45_2接口与当前所在的所述测试节点右侧的测试节点的RJ45_1接口连接。

具体而言，所述测试端子阵列为一组测试端子的有序集合，一个所述测试端子阵列中的测试端子为多个。

具体而言，所述激励测量模块包括多个采样器件和多个采样开关，各所述采样器件的两端均与所述微处理器连接，所述采样开关设置于所述采样器件、信号地、直流电源的激励输出端VS和公共线之间。

具体而言，所述基于EtherCAT总线的线束测试装置还包括扫描枪和标签打印机，所述扫描枪和标签打印机均与所述工控机连接，并用于输入或输出待测线束的标签信息和测试结果。

具体而言，一种基于EtherCAT总线的线束测试方法，所述线束测试方法基于所述的线束测试装置，所述方法包括以下步骤：

步骤一：所述工控机获取待测线束的拓扑描述、机台上的配置数据以及N各测试节点的节点基本信息；

步骤二：所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，并获取每个测试节点的测试端子上的连接状态，并映射到待测线束的拓扑结构上；

步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据；

步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，并判断单个测试节点内的线束测试是否成功；

步骤五：若单个测试节点内的线束测试成功，则执行多个测试节点间的线束测试，并判断多个测试节点间的线束测试是否成功；

步骤六：若多个测试节点间的线束测试成功，则执行短路测试；

步骤七：根据短路测试结果，生成测试报告。

具体而言，步骤二中：根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，具体步骤包括：

步骤2-1：基于进行内部自测试的测试节点的测试端子构建一个自测试回路；

步骤2-2：基于自测试回路计算当前的测试端子的内部阻值；

步骤2-3：判断所述内部阻值是否小于预设的修正阈值，若判断所述内部阻值小于预设的修正阈值，则测试端子连接功能正常，若判断所述内部阻值大于预设的修正阈值，则测试端子连接功能不正常。

具体而言，步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，具体步骤包括：

步骤4-1：获取进行单个测试节点内的线束测试的测试节点，基于该测试节点的测试端子构建一个测量回路；

步骤4-2：基于所述测量回路计算待测线L的阻值；

步骤4-3：若待测线L的阻值小于预先设定的导通阈值，则测试结果为导通；如果待测线L的阻值大于预先设定的断路阈值，测试结果为断路，否则测试结果为高阻。

具体而言，步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据，之后还包括以下步骤：

当内部自测试失败，则进行测试节点故障诊断修复。

具体而言，步骤四中：判断单个测试节点内的线束测试是否成功，以及，步骤五中：判断多个测试节点间的线束测试是否成功，之后还包括：

若判断单个测试节点内的线束测试不成功或判断多个测试节点间的线束测试不成功，则均进行测试端子错误排查和修复。

本发明实现技术效果如下：

上述基于EtherCAT总线的线束测试方法及装置，依次通过设置机台，以及M个线束适配器、N个测试节点、直流电源和工控机，所述工控机与N个所述测试节点通过EtherCAT总线连接，所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，通过N个所述测试节点对于M各线束适配器连接的待测线束进行测试，并在测试完成后生成测试报告，通过只需要一条EtherCAT总线就可以连接待测线束的所有测试节点，使用100Mbps速率的EtherCAT总线传输测试数据，通信速度快，简化了系统的安装部署工作和流程，灵活性高、通信速度快、生产效率高，同时实现故障维修耗时短的效果；

测试节点的安装部署只需要插拔2个RJ45端子，安装部署方式简单；在待测线束需要进行局部区域的拓扑结构调整的时候，灵活性好；

将待测线束分组成若干个连接集合，可以同时对连接集合内的多个连接集合并行执行单个测试节点内的测试方法、多个测试节点间的测试方法和线束端子短路测试方法，生产效率高；

通过所述基于EtherCAT总线的线束测试装置，可以拓展测试端子的自测试方法、分组方法、单个测试节点内的测试方法、多个测试节点间的测试方法、线束端子短路测试方法和测试节点故障诊断方法，提高了生产效率；

每一个测试节点（从站）在EtherCAT总线中有唯一的位置信息，且该位置信息从第一个测试节点开始依次递增。在测试节点发生故障时，通过本发明提出的故障诊断方法，可以快速找到发生故障的测试节点，减少了故障维修的时间。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为一个实施例中基于EtherCAT总线的线束测试装置的结构框图；

图2为一个实施例中基于EtherCAT总线的线束测试装置中测试节点的结构框图；

图3为一个实施例中基于EtherCAT总线的线束测试装置中测试端子阵列的结构框图；

图4为一个实施例中基于EtherCAT总线的线束测试装置中激励测量模块的结构框图；

图5为一个实施例中进行测试端子分组过程的测试节点之间的连接状态框图；

图6为一个实施例中进行测试节点的自测试时的结构图；

图7为一个实施例中进行测试节点的故障诊断时示例结构框图；

图8为一个实施例中进行单个测试节点内的测试的示例结构框图；

图9为一个实施例中进行多个测试节点间的测试的示例结构框图；

图10为一个实施例中进行线束端子短路测试的示例结构框图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细地说明。以下示例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“步骤一”、“步骤二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于EtherCAT总线的线束测试装置，包括机台，所述基于EtherCAT总线的线束测试装置还包括：

M个线束适配器，均安装于所述机台上，M个所述线束适配器用于与待测线束连接；其中，待测线束由若干导线和连接器组成，本发明即为需要对待测线束中的导线的连接性、元件的参数进行测试。线束适配器是连接待测线束的接线端子与测试节点的测试端子的连接器件。

N个测试节点，均安装于所述机台下，N个所述测试节点依次连接并用于与M个所述线束适配器连接；其中，基于EtherCAT控制器设计测试节点。测试节点通过2个RJ45接口连接到EtherCAT总线中，安装部署简单，灵活性好。测试节点中的测试端子通过线束适配器连接到待测线束的接线端子，每个测试节点上可以连接多个线束适配器，多个测试节点也可以连接到单个线束适配器。

直流电源，安装于所述机台，所述直流电源用于为N个所述测试节点提供可调直流电源电压；其中，可调直流电源电压的直流电源电压和电流幅值可根据待测线束的需要设定。

工控机，安装于所述机台上，所述工控机与N个所述测试节点通过EtherCAT总线连接，所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，通过N个所述测试节点对于M各线束适配器连接的待测线束进行测试，并在测试完成后生成测试报告。其中，所有测试节点通过EtherCAT总线连接到工控机。每个测试节点通过EtherCAT总线接收来自测试程序的测试指令，通过测试节点内的开关在单个测试节点或多个测试节点之间构建测试回路，设置测量激励，采集测试回路中的测试响应信号并返回给测试程序。

具体地，所述工控机具有数据存储器和2个以太网接口。其中一个以太网接口通过EtherCAT总线连接N个测试节点，另一个以太网接口用于连接外部网络如MES系统。

EtherCAT是由德国BECKHOFF公司提出的一种工业以太网现场总线，具有数据传输同步、实时性高、系统结构拓扑灵活、数据带宽高达100Mbps等特点。

EtherCAT数据帧基于标准100M以太网数据帧开发，采用专用的实时协议实现高速、高同步、高实时的特点。EtherCAT将所有从站的通信数据编码在EtherCAT数据帧中。每个从站在EtherCAT数据帧经过其节点时读取相应的主站输出数据，同时将主站输入数据插入到EtherCAT数据帧的相应位置，从而实现主站与所有从站之间的并行数据传输。

本实施例中，使用普通工控机作为主站，使用专门设计的测试节点作为从站。EtherCAT总线具有灵活的拓扑结构，主站和从站之间连接方式简单。

在一个实施例中，如图2所示，N个所述测试节点均包括测试端子阵列、激励测量模块、微处理器和EtherCAT控制器，所述测试端子阵列的数量为多个，各所述测试端子阵列用于与M个所述线束适配器的接线端子连接，所述激励测量模块与所述测试端子阵列和所述直流电源连接，所述微处理器通过SPI数据接口或I2C数据接口与所述测试端子阵列连接，所述微处理器还与所述激励测量模块连接，所述EtherCAT控制器通过SPI数据接口或I2C数据接口与所述微处理器连接，所述EtherCAT控制器的一端连接一RJ45_1接口，所述EtherCAT控制器的另一端连接一RJ45_2接口，所述RJ45_1接口与当前所在的所述测试节点左侧的测试节点的RJ45_2接口连接，所述RJ45_2接口与当前所在的所述测试节点右侧的测试节点的RJ45_1接口连接。具体地，所有测试节点连接到公共的地线，保证各测试节点内部电路使用同一个参考地。且所有测试节点共享一条公共线，用于辅助线束测试方法，构建测试回路。测试节点通过2芯电源线接入直流电源，由内部的电源模块转换成所需的各个电压电源。

其中，所述微处理器（MCU）作为主要控制部件，MCU集成的数模转换器（DAC）用于给激励测量模块提供可编程的电压，该可编程电压经过隔离放大后作为测量回路中的激励。MCU集成的多通道模数转换器（ADC）用于采集测量回路中的电压、电流等参数，经过计算后得到测量回路中被测对象的阻值。测试节点支持测量线束或电阻、二极管等功能元件的参数。

此外，测试节点可以扩展测试端子阵列，提升单个测试节点的测试端子数目，支持测试复杂的线束连接器。测试节点还可以通过数据接口（如SPI、I2C等）控制颜色传感器、气密传感器等多种传感器执行特殊功能测试。

进一步地，所述EtherCAT控制器用于实现EtherCAT总线的通信功能。EtherCAT控制器可以是AX58100、ET1100、LAN9252等独立的芯片，也可以是集成在MCU芯片如AX58200中的EtherCAT控制器。

更进一步地，测试数据的传输过程为：首先，EtherCAT控制器通过RJ45_1接口接收来自上一个测试节点的EtherCAT数据帧，从中获取测试指令，解析后通过数据传输接口SPI传输给MCU进行处理，同时将MCU通过数据传输接口SPI传输给EtherCAT控制器的测试结果数据写入该EtherCAT数据帧，然后通过RJ45_2接口传输给下一个测试节点。测试节点之间根据拓扑结构依次传输该EtherCAT数据帧，直到最后一个测试节点。

当最后一个测试节点检测到没有下一个测试节点后，将该EtherCAT数据帧通过其RJ45_1接口传输给上一个测试节点的RJ45_2接口。测试节点之间根据拓扑结构依次从其RJ45_1接口输入，从其RJ45_2接口输出该EtherCAT数据帧，直到最终达到主站工控机的测试软件进行处理。

在一个实施例中，如图3所示，所述测试端子阵列为一组测试端子的有序集合，一个所述测试端子阵列中的测试端子为多个。一个阵列中的测试端子的数量可以根据需要灵活配置。本实施例中示出一个支持32个测试端子的测试端子阵列，如图3所示，MCU通过数据接口（如同步串行接口）将测试端子的开关控制数据写入串行移位寄存器的相应位置，在输出使能有效的时候，测试端子的开关控制数据Sx控制各个测试端子的开关SHx、SLx执行动作。

一个测试端子的开关SHx、SLx组合有4个状态，分别是“断开”、“连接到高端”，“连接到低端”，”同时连接到高端和低端”。

具体地，“断开”表示该测试端子不连接到测量回路。“连接到高端”表示该测试端子连接测试节点的激励，是测量回路中电位处于高电位的端子。“连接到低端”表示该测试端子连接测试节点的信号回流端子，是测量回路中电位处于低电位的端子。”“同时连接到高端和低端”表示该测试端子连接测试节点内部的测试回路，用于对测试端子进行自测试，计算测试端子的内部阻值，从而判断测试端子的功能正确性。

进一步地，测试端子的开关可以使用MOS晶体管、MOS继电器、机械继电器实现。

在一个实施例中，如图4所示，所述激励测量模块包括多个采样器件和多个采样开关，各所述采样器件的两端均与所述微处理器连接，所述采样开关设置于所述采样器件、所述直流电源的激励输出端VS和公共线之间。本实施例中，所述采样器件为电阻，以采样器件的数量为2个为例，采样开关的数量以2个为例，如图4所示，所述激励测量模块包括4个ADC电压采样通道，可以同时采集两个限流电阻R1和R2两端的4个电压值，分别为电压VH2、电压VH1、电压VL2和电压VL1。其中，激励VS是可编程的直流电源输出，MCU通过设置DAC的输出值，可编程输出测量回路中的激励电压。开关S1用于切换内部激励或公共线。开关S2用于切换信号地或公共线。公共线用于级联测试节点，可以在两个及以上的测试节点之间构建测量回路。

在一个实施例中，所述基于EtherCAT总线的线束测试装置还包括扫描枪和标签打印机，所述扫描枪和标签打印机均与所述工控机连接，并用于输入或输出待测线束的标签信息和测试结果。

在一个实施例中，一种基于EtherCAT总线的线束测试方法，所述线束测试方法基于所述线束测试装置，所述方法包括以下步骤：

步骤一：所述工控机获取待测线束的拓扑描述、机台上的配置数据以及N各测试节点的节点基本信息；

具体而言，待测线束通过多个线束连接器连接到多个测试节点，本发明在进行线束测试前，根据待测线束的拓扑结构，对线束端子进行分组。

如图5所示，说明测试端子分组方法：

其中，待测线束由连接L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7组成，则可以记作H={ L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7}。进一步地说，每个连接有两个测试端子组成，如L2=（IOA1, IOB1）。首先，初始化两个空的连接集合H1和H2，其中H1存储单个节点内的连接，H2存储节点间的连接。那么，对H中的每一个连接L(IOx,IOy)，如果IOx和IOy在单个测试节点中，将L(IOx,IOy)存储到连接集合H1中；如果T1和T2属于不同的测试节点，将L(IOx,IOy)存储到H2中。进而，图5的分组结果H1={L1、L4、L5、L8、L11}，H2={L2、L3、L6、L7、L9、L10}。

由于测试节点之间是并行工作的，因此该分组方法可以提高测试速度。

步骤二：所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，并获取每个测试节点的测试端子上的连接状态，并映射到待测线束的拓扑结构上；

步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据；

步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，并判断单个测试节点内的线束测试是否成功；

步骤五：若单个测试节点内的线束测试成功，则执行多个测试节点间的线束测试，并判断多个测试节点间的线束测试是否成功；

步骤六：若多个测试节点间的线束测试成功，则执行短路测试；

步骤七：根据短路测试结果，生成测试报告。

在一个实施例中，如图6所示，步骤二中：根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，具体步骤包括：

步骤2-1：基于进行内部自测试的测试节点的测试端子构建一个自测试回路；

步骤2-2：基于自测试回路计算当前的测试端子的内部阻值；

步骤2-3：判断所述内部阻值是否小于预设的修正阈值，若判断所述内部阻值小于预设的修正阈值，则测试端子连接功能正常，若判断所述内部阻值大于预设的修正阈值，则测试端子连接功能不正常。

具体而言，本步骤中，如图6所示，执行线束测试前，需要对测试节点的所有测试端子执行诊断测试，判断测试端子的功能是否正常，为此测试端子IOx通过开关SH、S1连接到激励VS，同时通过开关SL、S2连接到信号地，构建了一个自测试回路，该自测试回路即为步骤2-1中所述。

接着，在测试回路的两个限流电阻两端采集到四个电压VH1、VH2、VL2、VL1，计算测试端子IOx的内部阻值：RL=(VH2-VL2)/((VH1-VH2)/R1)，如果RL小于设定的修正阈值，说明该测试端子连接功能正常，将RL/2作为该测试端子的内部修正值存储在测试软件中。如果RL大于设定的修正阈值，说明该测试端子连接功能不正常，自测试不通过，需要进一步对测试端子的硬件电路进行维修诊断。测试节点的自测试方法是对每一个测试端子执行上述的测试过程。只有测试节点中的所有测试端子的自测试通过以后，才能使用该测试端子对待测线束进行测试。

在一个实施例中，如图7所示，步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据，之后还包括以下步骤：

当内部自测试失败，则进行测试节点故障诊断修复。

进一步地，如图7所示，进行测试节点故障诊断修复的步骤如下：

首先，本实施例中，具有N个测试节点。工控机内通过将测试程序发送基于EtherCAT数据帧，扫描EtherCAT总线上的从站，也即测试节点。由于测试节点x+1发生故障，该EtherCAT数据帧在传输到测试节点x后发生回环，返回至测试装置的主站，也即工控机。

进一步地，工控机判断该EtherCAT数据帧经过的测试节点数目。如果只扫描到x个测试节点，且x<n，说明第x+1个测试节点发生了故障。然后，工控机设置第x个测试节点的LED为“ON”状态，指示故障的前一个测试节点。维修人员通过第x个测试节点的“从连接”电缆，找到第x+1个节点进行故障排查。

在一个实施例中，如图8所示，步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，具体步骤包括：

步骤4-1：获取进行单个测试节点内的线束测试的测试节点，基于该测试节点的测试端子构建一个测量回路；

步骤4-2：基于所述测量回路计算待测线L的阻值；

步骤4-3：若待测线L的阻值小于预先设定的导通阈值，则测试结果为导通；如果待测线L的阻值大于预先设定的断路阈值，测试结果为断路，否则测试结果为高阻。

具体地，如图8所示，测试端子IOx通过开关SHx、S1连接到激励VS，测试端子IOy通过开关SLy、S2连接到信号地，构建了一个测量回路。该测量回路即为步骤4-1中的测量回路。接着，在测量回路的两个限流电阻两端采集到四个电压，分别为VH1、VH1、VL1和VL2，根据以下公式计算待测线L的阻值：

RL=(VH2-VL2)/((VH1-VH2)/R1)；

其中，如果RL小于设定的导通阈值，测试结果为导通；如果RL大于设定的断路阈值，测试结果为断路；否则测试结果为高阻。

进一步地，如果被测对象是电阻，RL即为电阻值。如果被测对象是二极管，则反向进行第二次测试，根据两次测试的阻值判断二极管的方向，根据两次测试的电压差VH2-VL2判断二极管的阈值电压。

在一个实施例中，如图3所示，被测线束经过测试端子分组后，如果H1不是空的集合，测试程序执行单个节点内的测试，测试方法如下：

（1）初始化一个空的指令集合REQ；

（2）对H1中的每一个连接L(IO1,IO2)，如果IO1、IO2所在测试节点都不在REQ已有的连接所属的测试节点中，将L(IO1,IO2)从H1移到REQ中，其中IO1连接高端电位，IO2连接低端电位；

（3）根据REQ生成一个测试指令，发送到EtherCAT总线；

（4）REQ中存储的所有测试端子所在的测试节点根据该REQ测试指令执行测试，返回测试结果；

（5）测试程序计算并存储该REQ存储的所有连接的测试结果。如果H1为空集合，说明所有节点内的连接测试完毕。如果H1为非空集合，继续Step1，直到H1为空集合。

根据图5测试端子分组，H1={L1、L4、L5、L8、L11}，单个节点内的测试需要执行两次指令，REQ1={L1，L4，L8，L11}，REQ2={L5}。可以看出，本发明可以并行执行多个测试节点内的测试，提高生产效率。

在一个实施例中，如图9所示，步骤五中：若单个测试节点内的线束测试成功，则执行多个测试节点间的线束测试，具体过程如下：

如图9所示，测试节点A的IOx通过开关SHx、S1连接到节点A的激励VS。测试节点B的IOy通过开关SLy、S2连接到信号地，构建了一个测量回路。

在节点A的限流电阻R1两端采集到两个电压VH1、VH2。在节点B的限流电阻R2两端采集到两个电压VL2、VL1。

根据以下公式计算待测线L的阻值：

RL=(VH2-VL2)/((VH1-VH2)/R1)；

如果RL小于设定的导通阈值，测试结果为导通；如果RL大于设定的断路阈值，测试结果为断路；否则测试结果为高阻。如果被测对象是电阻，RL即为电阻值。

进一步地，同理，如果被测对象是二极管，反向进行第二次测试，根据两次测试的阻值判断二极管的方向，根据两次测试的电压差VH2-VL2判断二极管的阈值电压。

被测线束经过测试端子分组后，如果H2不是空的集合，测试程序执行多个节点间的测试，测试方法如下：

步骤1：初始化一个空的指令集合REQ；

步骤：对H2中的每一个连接L(IO1,IO2)，如果IO1、IO2所在测试节点都不在REQ已有的连接所属的测试节点中，将L(IO1,IO2)从H2移到REQ中，其中IO1连接高端电位，IO2连接低端电位；

步骤3：根据REQ生成一个测试指令，发送到EtherCAT总线；

步骤4：REQ中存储的所有测试端子所在的测试节点根据该REQ测试指令执行测试，返回测试结果；

步骤5：工控机中的测试程序计算并存储该REQ存储的所有连接的测试结果。如果H2为空集合，说明所有节点内的连接测试完毕。如果H2为非空集合，继续Step1，直到H2为空集合。

根据图5测试端子分组，H2={L2、L3、L6、L7、L9、L10}，多个测试节点间的测试需要执行三次指令，REQ1={L2，L10}，REQ2={L3，L9}，REQ2={L7}。可以看出，本发明可以并行执行多个测试节点内的测试，提高生产效率。

在一个实施例中，如图10所示，步骤六中，执行短路测试用于确保各个连接之间、连接和空闲的测试端子之间没有电气连接，具体步骤如下：首先将待测线束的所有连接分组成网络。

接着，初始化空的网络集合N，N中的每个元素net表示测试端子的集合。

接着，对每一个连接，判断该连接的两个测试端子是否已经在N集合中。如果两个测试端子都不存在于已有的N集合中，新建一个net，并把这两个测试端子存入net集合。

其中，如果其中一个测试端子在已有的N集合的net中，将另一个测试端子存储到该net集合。如果两个测试端子分别属于不同的两个net1和net2，将net1和net1合并成一个net。

进一步地，从N的每个net元素中取出一个测试端子，构成一个互斥的测试端子集合Prim。

进而，初始化一个空的指令集合REQ；初始化一个空的测试端子集合BAD，用于记录短路的测试端子；依次从Prim中选择一个测试端子设置为高端电位，剩余测试端子设置为低端电位，并生成一条测试指令REQ发送到EtherCAT总线；REQ中存储的所有测试端子所在的测试节点根据该REQ测试指令执行测试，返回测试结果；测试程序计算并存储该REQ的所有测试端子的测试结果。如果设置高端电位的测试端子与设置低端电位的测试端子之间的阻值小于设定的阈值，说明这些测试端子所在的net之间发生了短路，将这些测试端子所在的net作为一个cluster存入BAD集合中。

最后，如果BAD集合非空，BAD中的每个cluster表示一个短路错误，该信息用于错误诊断和排查。

进一步地，以下举例说明，如图10所示，线束中有三个连接L1、L2、L3，及一个空闲的测试端子IOA3。由于L1和L2共享测试端子IOA2，计算得到三个net，即net1(IOA1,IOA2,IOB1)、net2(IOB2,IOB3)、net3(IOA3)。从net1、net2、net3中各取一个测试端子组成Prim(IOA1,IOB2,IOA3)。然后在测试端子IOA1上设置高电位，在测试端子IOB2和IOA3上设置低电位进行测试。由于测试端子IOB1和IOB2之间存在短路，因此Prim的三个测试端子上的测试结果为：IOA1为高电位，IOB2为高电位，IOA3为低电位。测试结果说明IOA1和IOB2发生了短路。测试端子所在的net1、net2的所有测试端子组成出错的cluster(IOA1,IOA2,IOB1,IOB2,IOB3)。

在一个实施例中，步骤四中：判断单个测试节点内的线束测试是否成功，以及，步骤五中：判断多个测试节点间的线束测试是否成功，之后还包括：

若判断单个测试节点内的线束测试不成功或判断多个测试节点间的线束测试不成功，则均进行测试端子错误排查和修复。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员可以理解，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）、闪存、磁碟、或者光盘等。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种基于EtherCAT总线的线束测试装置，包括机台，其特征在于，还包括：

M个线束适配器，均安装于所述机台上，M个所述线束适配器用于与待测线束连接；

N个测试节点，均安装于所述机台下，N个所述测试节点依次连接并用于与M个所述线束适配器连接；

直流电源，安装于所述机台，所述直流电源用于为N个所述测试节点提供可调直流电源电压；

工控机，安装于所述机台上，所述工控机与N个所述测试节点通过EtherCAT总线连接，所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，通过N个所述测试节点对于M各线束适配器连接的待测线束进行测试，并在测试完成后生成测试报告。

2.根据权利要求1所述的基于EtherCAT总线的线束测试装置，其特征在于，N个所述测试节点均包括测试端子阵列、激励测量模块、微处理器和EtherCAT控制器，所述测试端子阵列的数量为多个，各所述测试端子阵列用于与M个所述线束适配器的接线端子连接，所述激励测量模块与所述测试端子阵列和所述直流电源连接，所述微处理器通过SPI数据接口或I²C数据接口之一与所述测试端子阵列连接，所述微处理器还与所述激励测量模块连接，所述EtherCAT控制器通过SPI数据接口或I²C数据接口之一与所述微处理器连接，所述EtherCAT控制器的一端连接一RJ45_1接口，所述EtherCAT控制器的另一端连接一RJ45_2接口，所述RJ45_1接口与当前所在的所述测试节点左侧的测试节点的RJ45_2接口连接，所述RJ45_2接口与当前所在的所述测试节点右侧的测试节点的RJ45_1接口连接。

3.根据权利要求2所述的基于EtherCAT总线的线束测试装置，其特征在于，所述测试端子阵列为一组测试端子的有序集合，一个所述测试端子阵列中的测试端子为多个。

4.根据权利要求2所述的基于EtherCAT总线的线束测试装置，其特征在于，所述激励测量模块包括多个采样器件和多个采样开关，各所述采样器件的两端均与所述微处理器连接，所述采样开关设置于所述采样器件、信号地、直流电源的激励输出端VS和公共线之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于EtherCAT总线的线束测试装置，其特征在于，所述基于EtherCAT总线的线束测试装置还包括扫描枪和标签打印机，所述扫描枪和标签打印机均与所述工控机连接。

6.一种基于EtherCAT总线的线束测试方法，其特征在于，所述线束测试方法基于权利要求1-5任一项所述的线束测试装置，所述方法包括以下步骤：

步骤一：所述工控机获取待测线束的拓扑描述、机台上的配置数据以及N各测试节点的节点基本信息；

步骤二：所述工控机通过EtherCAT总线发送线束测试指令，根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，并获取每个测试节点的测试端子上的连接状态，并映射到待测线束的拓扑结构上；

步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据；

步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，并判断单个测试节点内的线束测试是否成功；

步骤五：若单个测试节点内的线束测试成功，则执行多个测试节点间的线束测试，并判断多个测试节点间的线束测试是否成功；

步骤六：若多个测试节点间的线束测试成功，则执行短路测试；

步骤七：根据短路测试结果，生成测试报告。

7.根据权利要求6所述的基于EtherCAT总线的线束测试方法，其特征在于，步骤二中：根据线束测试指令控制每个测试节点启动内部自测试，具体步骤包括：

步骤2-1：基于进行内部自测试的测试节点的测试端子构建一个自测试回路；

步骤2-2：基于自测试回路计算当前的测试端子的内部阻值；

步骤2-3：判断所述内部阻值是否小于预设的修正阈值，若判断所述内部阻值小于预设的修正阈值，则测试端子连接功能正常，若判断所述内部阻值大于预设的修正阈值，则测试端子连接功能不正常。

8.根据权利要求6所述的基于EtherCAT总线的线束测试方法，其特征在于，步骤四：执行单个测试节点内的线束测试，具体步骤包括：

步骤4-1：获取进行单个测试节点内的线束测试的测试节点，基于该测试节点的测试端子构建一个测量回路；

步骤4-2：基于所述测量回路计算待测线L的阻值；

步骤4-3：若待测线L的阻值小于预先设定的导通阈值，则测试结果为导通；如果待测线L的阻值大于预先设定的断路阈值，测试结果为断路，否则测试结果为高阻。

9.根据权利要求6所述的基于EtherCAT总线的线束测试方法，其特征在于，步骤三：当内部自测试成功后，生成测试端子的分组数据，之后还包括以下步骤：当内部自测试失败，则进行测试节点故障诊断修复。

10.根据权利要求6所述的基于EtherCAT总线的线束测试方法，其特征在于，步骤四中：判断单个测试节点内的线束测试是否成功，以及，步骤五中：判断多个测试节点间的线束测试是否成功，之后还包括：若判断单个测试节点内的线束测试不成功或判断多个测试节点间的线束测试不成功，则均进行测试端子错误排查和修复。

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