CN216117961U - 基于EtherCAT总线的线束测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于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。从而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。

Description

基于EtherCAT总线的线束测试装置

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。

实用新型内容

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、生产效率高的基于EtherCAT总线的线束测试装置。

本实用新型技术方案如下：

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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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、所述直流电源的激励输出端VS和公共线之间。

优选地，所述激励测量模块包括4个ADC电压采样通道：电压VH2、电压VH1、电压VL2和电压VL1，所述采样器件包括：电阻R1及电阻R2，所述采样开关包括：开关S1及开关S2，其中电压VH2与电阻R1第一端连接，电压VH1与电阻R1第二端连接，激励输出端VS及公共线的第一端通过开关S1切换与电阻R1第二端连接，电压VL2与电阻R2第一端连接，电压VL1与电阻R2第二端连接，公共线的第二端与信号地通过开关S2切换与电阻R2第二端连接。

优选地，所述工控机包括：数据存储器和至少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，另一个以太网接口连接MES系统。

优选地，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。

本实用新型实现技术效果如下：

上述基于EtherCAT总线的线束测试装置，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。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。

附图说明

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

具体实施方式

下面对本实用新型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实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

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实用新型。

为了使本领域的技术人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型的保护范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、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，以便这里描述的本实用新型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，本实用新型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，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。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型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实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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

Claims (7)

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。

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3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4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4个ADC电压采样通道：电压VH2、电压VH1、电压VL2和电压VL1，所述采样器件包括：电阻R1及电阻R2，所述采样开关包括：开关S1及开关S2，其中电压VH2与电阻R1第一端连接，电压VH1与电阻R1第二端连接，激励输出端VS及公共线的第一端通过开关S1切换与电阻R1第二端连接，电压VL2与电阻R2第一端连接，电压VL1与电阻R2第二端连接，公共线的第二端与信号地通过开关S2切换与电阻R2第二端连接。

6.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，所述工控机包括：数据存储器和至少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，另一个以太网接口连接MES系统。

7.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，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。

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