丁川，趙轉(zhuǎn)萍

(南京航空航天大學(xué) 機(jī)電學(xué)院，江蘇 南京 210016)

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)外的飛行器電纜布線幾乎全部采用預(yù)布線方式，制作好后將整個(gè)電纜安裝到產(chǎn)品上。我國(guó)的電纜預(yù)布線方式主要有工裝式布線、圖樣式布線以及近年來的樣板式布線[1-2]，均由人工完成布線。由于飛行器自動(dòng)化程度越來越高，電氣設(shè)備增加，飛行器電網(wǎng)也日趨復(fù)雜。在電纜實(shí)際布線過程中仍然是各種紙質(zhì)工藝文件，查詢時(shí)費(fèi)力費(fèi)時(shí)，布線周期長(zhǎng)，且容易出現(xiàn)質(zhì)量事故。

鑒于飛行器愈來愈高的布線規(guī)模與效率要求，電纜布線工藝提示系統(tǒng)，在AutoCAD上繪制樣板圖或工裝簡(jiǎn)圖，通過人機(jī)交互，不僅能夠快捷的圖文顯示每一工序的具體內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)，而且能夠進(jìn)行一定的錯(cuò)誤自動(dòng)甄別，如導(dǎo)線重復(fù)、裝配缺失。在電纜布線完成后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一定的自動(dòng)化完整性判別。

1 飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)的功能分析

針對(duì)上海某所電纜布線中的問題進(jìn)行實(shí)際調(diào)研和分析，確定電纜布線工藝提示系統(tǒng)功能需求應(yīng)從設(shè)計(jì)、標(biāo)簽打碼、生產(chǎn)等方面解決電纜實(shí)際布線過程中的信息提示和進(jìn)度跟蹤存儲(chǔ)操作。圖1所示為數(shù)字化工藝流程圖。

圖1 工藝流程圖

1) 飛行器電纜工藝知識(shí)庫(kù)：在電纜線束實(shí)際生產(chǎn)過程中，一切布線過程都是以工藝文件為指導(dǎo)的?；陔娎|工藝知識(shí)庫(kù)，可以使提示信息最大限度地與工藝文件保持一致，能夠直觀、快捷、方便地指導(dǎo)線束生產(chǎn)。

2) 電纜圖形的二次設(shè)計(jì)：在現(xiàn)有的電纜線束圖形上進(jìn)行二次設(shè)計(jì)。在電纜線束生產(chǎn)時(shí)，使系統(tǒng)能夠進(jìn)行圖文并茂的顯示，是飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)形象、具體、有效提示的保證。

3) 標(biāo)簽的生成與識(shí)別：是人機(jī)交互的重要媒介。在電纜布線過程中，通過導(dǎo)線標(biāo)簽掃描為引導(dǎo)，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝信息的動(dòng)態(tài)提取融合，進(jìn)程統(tǒng)計(jì)，校核報(bào)錯(cuò)等。

4) 電纜的生產(chǎn)與管理：是電纜布線的重要過程。根據(jù)工藝文件，在常規(guī)的工藝流程提示外，將主要的分線，端接，屏蔽處理提取為三大模塊，能夠?qū)﹄娎|布線的主要工藝過程更詳盡的進(jìn)行點(diǎn)位，圖文和工藝規(guī)程(工藝方法，工裝工具，參數(shù))等的提示。

2 飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

開發(fā)飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)(圖2)，是在考慮某所現(xiàn)在飛行器電纜線束生產(chǎn)本身需求的前提下，同時(shí)充分考慮電纜線束的特點(diǎn)和電纜布線的實(shí)際需要[3]，旨在提升電纜生產(chǎn)的數(shù)字化水平，提高生產(chǎn)效率，達(dá)到無紙化操作，具有較高的實(shí)用性。

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理是保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)各模塊分級(jí)管理，分為工藝、操作及管理員3個(gè)級(jí)別。根據(jù)權(quán)限和口令進(jìn)行判斷和設(shè)置各人員對(duì)各模塊的操作和使用權(quán)。確保電纜工藝信息，圖形信息和布線信息等的數(shù)據(jù)安全，防止交叉使用，責(zé)任到人。

2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)管理

數(shù)據(jù)庫(kù)管理是系統(tǒng)的核心組成部分，分為圖形數(shù)據(jù)庫(kù)管理和工藝數(shù)據(jù)庫(kù)管理。圖形數(shù)據(jù)庫(kù)管理通過對(duì)現(xiàn)有的電纜束圖形、分線圖等DWG格式文件進(jìn)行二次定義，使系統(tǒng)能夠顯示導(dǎo)線的路徑，到何連接器等。通過對(duì)接插件端子圖等JPG文件手動(dòng)標(biāo)示針腳位置，存儲(chǔ)圖片上的針腳坐標(biāo)信息。工藝數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)電纜工藝信息進(jìn)行管理，包括以excel格式獲取電纜布線過程中，所有的端接、屏蔽、接線、方位、接地、安裝方向等信息。

2.3 布線工藝

其功能是電纜生產(chǎn)過程中的各種工藝過程進(jìn)行數(shù)字化提示，除常規(guī)工藝信息的提示外，將其中主要的3個(gè)工藝過程：分線、端接、屏蔽，提取為3個(gè)工藝提示模塊進(jìn)行詳盡的圖文顯示。

分線是電纜上導(dǎo)線一起進(jìn)行處理，首先要掃描一下導(dǎo)線上二維碼確定該導(dǎo)線的路徑，即到何連接器，并對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行匯總，若出現(xiàn)異常需進(jìn)行報(bào)警，如導(dǎo)線重復(fù)、缺導(dǎo)線。

端接時(shí)，通過掃描導(dǎo)線標(biāo)識(shí)，能夠顯示該導(dǎo)線焊接/壓接的點(diǎn)位，連接器安裝方向要求以及裝配方式。若是焊接方式，顯示焊點(diǎn)是否需要套套管、分支套管規(guī)格；若是壓接方式，顯示手動(dòng)或自動(dòng)、壓接鉗檔位。以不同顏色顯示是否已裝配、當(dāng)前裝配、未裝配。

屏蔽時(shí)，當(dāng)掃描某一屏蔽線時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)顯示該屏蔽線處理的位置、方向，支持JPG格式，以圖示的形式顯示。

由于電纜束規(guī)模不等，布線周期較長(zhǎng)，系統(tǒng)還增加了自動(dòng)校核、進(jìn)度保存和恢復(fù)功能。

3 飛行器電纜布線工藝數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 線束圖形數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)

圖形數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)的線束圖形靜態(tài)特征的動(dòng)態(tài)描述，在整個(gè)集成化工藝提示系統(tǒng)中起著主覽的作用，主要包括導(dǎo)線路徑，連接器形狀、安裝方向要求以及分支線束長(zhǎng)度等信息。根據(jù)圖中各特征的屬性和幾何關(guān)系利用深度搜索算法進(jìn)行動(dòng)態(tài)查找，實(shí)現(xiàn)具體工藝過程圖形特征的動(dòng)態(tài)高亮顯示，配合窗體圖文工藝信息的顯示，使生產(chǎn)時(shí)所需工藝信息一目了然。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)布線人員而言，通過掃描相關(guān)二維碼能夠動(dòng)態(tài)高亮顯示圖形上的各種工藝信息來指導(dǎo)工作。

圖3為飛行器電纜布線工藝提示系統(tǒng)所作的電線主線束 ，矩形框里的文字是鏈接器信息，圓和其旁邊文字是套管信息，兩連接器之間的直線表示導(dǎo)線路徑。此主線束可以抽象為一棵樹，連接器信息為葉子節(jié)點(diǎn)信息。從總體上看，導(dǎo)線路徑即是一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)到另一個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)的路徑(圖4)。單就某一條導(dǎo)線路徑來說，以導(dǎo)線一端連接器作為根節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)線路徑就轉(zhuǎn)換成了從根節(jié)點(diǎn)到某一條葉子節(jié)點(diǎn)的路徑問題。導(dǎo)線路徑查找本文采用深度優(yōu)先查找算法。

圖3 電纜主線束示意圖

圖4 導(dǎo)線路徑查找流程圖

3.2 端接點(diǎn)位的顯示

先在連接器圖片上定義各針腳在圖片相對(duì)于左上角上的位置(x,y)以及圖片大小x0，y0。在電纜布線端接提示模塊，圖片大小有時(shí)需要隨屏幕變化。這時(shí)針腳坐標(biāo)點(diǎn)相應(yīng)變化。如果圖片實(shí)際大小為x1，y1，則針腳點(diǎn)位顯示坐標(biāo)為：(k1*x,k2*y)，其中k1=x1/x0,k2=y1/y0。對(duì)于不同端接狀態(tài)用不同顏色來標(biāo)記(表1)。

表1 端接顏色信息表

3.3 校核

由于電纜導(dǎo)線數(shù)目多，連接器端子小巧緊密，在實(shí)際分線，端接時(shí)極易出現(xiàn)重復(fù)操作、漏操作等情況。在電纜實(shí)際布線每一工藝過程中，都是以掃描導(dǎo)線標(biāo)簽為引導(dǎo)的，此時(shí)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)每一步操作至數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)度表中，并將軟件界面上完成操作后的導(dǎo)線信息變色顯示。對(duì)于重復(fù)操作，在同一工藝過程中掃描到重復(fù)的導(dǎo)線時(shí)，根據(jù)掃描前的該導(dǎo)線狀態(tài)，可以判斷是否重復(fù)操作，并給出警告。漏操作，在每一工藝過程結(jié)束時(shí)，均存在完整性校核：將進(jìn)度表中存儲(chǔ)項(xiàng)與工藝數(shù)據(jù)庫(kù)中相關(guān)項(xiàng)進(jìn)行匹配，并提示相關(guān)信息。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)選擇

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境的選擇綜合考慮系統(tǒng)開發(fā)的需求，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)條件、實(shí)際運(yùn)行環(huán)境、線束布線企業(yè)自身的特點(diǎn)及對(duì)工藝信息保密性的要求程度 , 本系統(tǒng)以 Autocad2010 為二次開發(fā)平臺(tái), 采用 Visual C#語(yǔ)言基于 ActiveX 技術(shù)對(duì) AutoCAD 進(jìn)行二次開發(fā) 。系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器均采用 Windows XP系統(tǒng) ，通過路由器構(gòu)建一個(gè)小型局域網(wǎng)，共享服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和訪問

數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)中由于工藝規(guī)程涉及到的關(guān)系多，需要建立 E-R圖，通過對(duì)表進(jìn)行合理的約束設(shè)置包括主鍵、外部鍵、唯一性約束等保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。采用 ADO.NET 技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的訪問。系統(tǒng)為用戶信息、電纜接線信息、電纜端接信息、電纜屏蔽信息，布線進(jìn)度等分別建立了相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)表。

5 系統(tǒng)應(yīng)用

數(shù)據(jù)庫(kù)部署在服務(wù)器上，放置于工藝技術(shù)部?？蛻舳朔庞诖虼a車間和生產(chǎn)車間。打碼車間提取需要打碼的二維碼信息，打印二維碼標(biāo)簽，并通過標(biāo)簽機(jī)將二維碼粘貼到導(dǎo)線上，將其送到生產(chǎn)車間。在生產(chǎn)車間電纜布線時(shí)，用掃描槍掃描導(dǎo)線二維碼，系統(tǒng)根據(jù)其所屬工藝過程，自動(dòng)提取數(shù)據(jù)庫(kù)信息，并通過一定的形式顯示出來。圖5為端接提示界面，當(dāng)工人掃描要端接導(dǎo)線上的二維碼時(shí)，在AutoCAD上的樣板圖上顯示該導(dǎo)線的路徑、兩端連接器名，在窗體界面上，連接器圖上(加粗線)顯示該導(dǎo)線相應(yīng)端接的針腳號(hào)和工藝信息等。

圖5 端接提示界面

6 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)電纜布線的實(shí)際調(diào)研，總結(jié)出飛行器電纜布線時(shí)各種工藝信息的特點(diǎn)，對(duì)電纜布線工藝提示系統(tǒng)進(jìn)行了功能分析，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和功能模塊，介紹了圖形路徑和端接點(diǎn)位提示的關(guān)鍵技術(shù)，給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用。應(yīng)用表明：本系統(tǒng)有效地提高了電纜布線效率，降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，完整性校核降低了工人的出錯(cuò)率和人工校核時(shí)間，適用于多種電纜的布線，具有很好的指導(dǎo)作用。

[1] 李慶軍. 布線版式預(yù)布線工藝研究與實(shí)施[J]. 新技術(shù)新工藝，2010 (5):38-40.

[2] 魏衍成，李章，劉亞杰. 電氣屏柜自動(dòng)下線與預(yù)布線工藝研究[J]. 技術(shù)與市場(chǎng)，2015,22(4):8-9.

[3] 方勇. 面向汽車電線束布線企業(yè)的集成化CAPP系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]. 東莞理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009,16(1):55-59.