CN113311366A - 组装线束时对连接进行验证的线束测试装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及组装线束时对连接进行验证的线束测试装置和方法。一种在线束(9)的组装期间对接线连接进行验证的装置(1)。线束(9)包括连接器(3)，该连接器具有端子(4)的阵列和多个电线(5)，所述多个电线连接至端子(4)中的各个端子。所述装置包括发送器(2)，该发送器用于将不同信号施加至不同端子(4)，以从连接至所述端子的电线(5)发射对应电磁信号。各个电磁信号具有相关联的识别特性。使用检测器(6)来接收从连接至端子(4)的电线(5)发射的电磁信号；并且处理器(7)生成输出，使用该输出来基于所接收的电磁信号的检测到的识别特性来识别所接收的电磁信号。还公开了一种使用装置(1)组装线束(9)的方法。

Description

组装线束时对连接进行验证的线束测试装置和方法
技术领域
本公开涉及组装线束(wire harness)时对连接进行验证的线束测试装置和方法。具体地，本公开涉及在组装线束时对连接进行验证的测试装置以及使用该测试装置的方法。本公开特别适合于用于汽车和航空领域的线束的组装。
背景技术
使用线束(也称为电缆线束以及线路总成(wiring assembly)或线束(wiringloom))来连接汽车和飞机以及其它交通工具以及工程机械内的电气部件。通过将大量电线一起捆扎成捆，可以将接线更快速且更可靠地安装到交通工具中。然而，尽管自动化程度有所提高，但是线束通常仍是手工组装的。因此线束通常是交通工具最昂贵的部分之一。
线束通常组装在组装板上，该组装板包括特定线束设计专用的电路图。然后，技术人员将电线和小捆电线(mini-bundle of wires)与组装板表面上的电路图匹配。一旦将所有电线组装到板上后，就将使用束线带或胶带将主电线捆固定在一起，然后将其拆下以进行测试。然而，由于这个原因，通常只有在线束已完全组装、绑在一起并从组装板上拆除后，才能检测到错误的电连接。
当较大线束包括较小线束的一个或更多个子部件时，会发生特定问题。即，各个子部件可能包括具有连接至一个或更多个专用连接器的一捆电线的小线束，各个子部件在连接至主组装板以成为主线束的一部分之前被预组装。在一些情况下，这些子部件被组装成所谓的“套件(kit)”，在所述套件中，相关联的线束仅在一端用连接器端接。因此电线的远端是未端接的并且浮动的，这些未端接的端保持不连接，直到在组装过程中的很长时间之后才将子部件接线到主线束中。在这种场景中，通常无法执行早期阶段测试来验证正确的电线已连接至连接器的正确端子。这是因为将各个未端接的电线手动连接至测试台以进行测试在经济上是不可行的。因此当前对子部件或套件内接线正确性的评估仅基于视觉检查。因此通常在主线束完全组装之后才识别出错误。在这个后期阶段，纠正错误将需要大量的体力劳动来解开电缆捆，然后定位并维修接线。
本公开试图解决上述问题。
发明内容
根据第一方面，提供了一种在线束的组装期间对接线连接进行验证的装置，该线束包括连接器，连接器具有端子的阵列和多个电线，该多个电线连接至所述端子中的各个端子，所述装置包括：发送器，该发送器将不同信号施加至不同端子，以从连接至所述端子的电线发射对应电磁信号，各个电磁信号具有相关联的识别特性；检测器，该检测器接收从连接至端子的电线发射的电磁信号；以及处理器，该处理器生成输出，该输出用于基于所接收的电磁信号的检测到的识别特性来识别所接收的电磁信号。
以这种方式，各个电线用作其连接至的相应端子的天线。因此，可以被设置成用于接收电磁波的天线的检测器能够检测来自于已连接了电线的端子的信号，而被施加至未连接的端子的信号没有被接收到。由于各个端子具有不同信号，因此可以基于检测到的信号的识别特性来识别哪些端子已接线以及哪些端子未接线。重要的是，通过使用电磁波，可以在不必将电线的两端电连接至测试设备的情况下进行测试。即，检测器仅需要足够靠近电线以接收电磁辐射，而不需要物理连接。同时，由发送器施加的信号可以具有低功率，并且在实施方式中具有超低功率。因此，在线束组装过程期间，在技术人员将新电线连接到连接器壳体中时，发送器可以保持活动状态。因此技术人员可以在组装过程中更早地识别电线何时被连接至错误的端子，因此避免了在线束完全组装之后必须进行返工的时间和成本。将理解，发送器可以被实现成软件定义无线电(SDR：Software-defined-radio)发送器，并且检测器可以被实现成SDR接收器。
在实施方式中，识别特性是频率。因此发送器可以以不同频率施加多个信号，并且输出可以基于检测到的信号的频谱。在实施方式中，所述多个信号是具有正交频率(无谐波)的正弦信号。这样的正弦信号可以用预定义频率进行键控，以传递更多种类的接收到的瀑布。
在实施方式中，电磁信号是射频信号。因此这允许使用相对简单的发送器和检测器设备(例如使用SDR设备)来生成和检测信号。
在实施方式中，处理器包括显示器，该显示器将输出显示为所识别的信号的图形表示。以这种方式，处理器可以被设置成计算机工作站，其中显示器向技术人员提供已经进行的接线连接的图形反馈。
在实施方式中，处理器应用快速傅立叶变换(FFT)，以生成所识别的信号的时频图形表示。FFT的时间变化可以显示在瀑布图上，并且可以使用人工智能(AI)神经网络来解释接收到的频谱。
在实施方式中，所识别的信号的时频图形表示包括瀑布图。以这种方式，可以容易地将新电线到端子的接线识别成瀑布中添加新频谱带的变化。因此，组装线束的技术人员可以容易地识别错误的接线操作。在实施方式中，也可以通过AI处理来提供与连接状态有关的信息或建议。
在实施方式中，处理器基于时频图形表示中的变化来输出哪些端子已连接了电线。以这种方式，可以将图像识别处理技术应用于图形表示，以便识别已连接了哪些端子。
在实施方式中，处理器还包括用于基于检测到具有不同于预期识别特性的识别特性的电磁信号来确定电线已连接至不正确的端子的逻辑单元。以这种方式，可以为处理器提供线束规格数据，该线束规格数据指示应连接哪些端子，并且还可以指示应以什么顺序进行连接。基于此，然后可以得出在线束正确接线时将预期的信号，并且在一些实施方式中可以得出一序列的信号。因此可以使用在组装过程期间与这些预期信号的偏差来指示端子何时被错误地接线。
在实施方式中，发送器可以包括具有多个端口的接口，所述多个端口能够单独地连接至各个端子，以向所述端子施加不同信号。
在实施方式中，所述多个端口包括用于端子的阵列内的各个端子的端口。
在实施方式中，接口被设置成用于连接至线束的连接器的配对连接器。以这种方式，接口可以被设置成与设置在线束上的公头连接器或母头连接器相对应的配对公头连接器或配对母头连接器。因此线束连接器可以通过将连接器配合在一起来附接至发送器，从而在接口与端子引脚之间建立电连接。
根据第二方面，提供了一种在组装线束时对连接进行验证的方法，所述方法包括以下步骤：将连接器连接至发送器，该连接器具有端子的阵列；将多个电线连接至端子中的各个端子；由发送器向不同端子施加不同信号，以从连接至所述端子的电线发射对应电磁信号，各个电磁信号具有相关联的识别特性；由检测器接收从连接至端子的电线发射的电磁信号；以及由处理器生成输出，该输出用于基于所接收的电磁信号的检测到的识别特性来识别所接收的电磁信号。
以这种方式，可以在组装过程期间使组装线束的技术人员认识到已将电线连接至错误的端子的实例。这减少了一旦完全组装线束后必须进行返工以纠正错误的风险。此外，可以在无需将电线的两端连接至测试装置的情况下进行测试，从而允许对具有浮动端的线束进行测试。
在实施方式中，所述方法还包括以下步骤：由处理器应用快速傅立叶变换，以生成所识别的信号的时频图形表示；以及在显示器上显示时频图形表示作为输出。例如，在实施方式中，可以使用SDR来接收信号并对信号进行初始处理，之后应用FFT，然后将结果显示在瀑布图上。
在实施方式中，所述方法还包括以下步骤：由处理器基于时频图形表示中的变化来输出哪些端子已连接了电线。
在实施方式中，连接所述多个电线的步骤包括：将电线按一序列连接至其相关联的端子，并且所述方法还包括以下步骤：由处理器基于检测到的序列的电磁信号来识别电线何时被连接至不正确的端子，所述检测到的序列的电磁信号的识别特性不同于预期序列的电磁信号的识别特性。
附图说明
现在将参照附图描述例示性实施方式，在附图中：
图1示出了根据实施方式的接线测试装置的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据实施方式的接线测试装置1的示意图。测试装置1被示为连接至部分组装的线束9，该线束9包括连接器壳体3和多个电线5。在该例示性示例中，线束9被示为套件型线束，电线5的近端连接至连接器壳体3的端子阵列内的各个端子引脚4，并且电线5的远端是自由浮动的。然而，将理解，这些电线5中的一个或更多个电线可以用插头或其它连接器端接。
连接器壳体3连接至设置在发送器2上的对应插座中。插座包括多个母头端口端子，当连接器壳体3装配到插座中时，所述多个母头端口端子容纳连接器壳体3的公头端子引脚4。因此这在发送器2的端口端子与连接各个端子引脚4的各个电线5之间建立电连接。
在使用中，发送器2能够将具有不同频率的射频RF正交信号施加至其接口内的各个端口。正交信号的使用减少了信号干扰可能导致检测时不正确识别的风险。施加至各个端口的信号依次将信号分别施加至由各个端口容纳的各个端子引脚4。对于已连接了电线5的端子引脚4，那些电线5用作用于发射相关联的RF信号的天线。相反，未连接电线5的端子引脚4不发射或以非常低的幅度发射其相关联的RF信号。
装置1还包括RF检测器6，该RF检测器6在使用中位于电线5附近，并且包括用于接收由电线5发射的RF信号的天线。因此RF检测器输出包括由已连接至端子4的电线5发射的不同RF频率信号的总和的复合RF信号。
RF检测器6被连接至处理器7，使用该处理器7来处理所接收的RF信号并在显示器8上显示表示所检测到的RF信号的时频图。因此可以使用该表示来识别存在哪些信号，并因此识别哪些端子引脚4连接了电线5。
在该实施方式中，时频图是使用快速傅立叶变换算法生成的，并且作为瀑布图显示在显示器8上。瀑布图由此示出了所接收的复合RF信号的频率分量如何随时间而变化。
在线束9的组装期间，将新电线5按一序列连接至连接器壳体3的端子引脚4。组装过程期间的进度通过显示器8上显示的瀑布图中的对应变化来反映。即，在连接了新电线5时，新频谱带将出现在瀑布上，从而允许技术人员验证新连接的电线5是否已连接至正确的端子引脚4。在电线5连接至错误的端子引脚4的实例中，将出现与预期频段不同的频段。因此技术人员或AI处理可以将这个与频谱带应当出现的预期序列的偏差识别为接线错误，从而允许立即纠正该错误。
在其它实施方式中，处理器7可以通过对复合RF信号的表示执行图像识别来使连接错误的检测自动化。例如，技术人员可能被要求按预定序列连接电线5。在该过程期间，处理器7可以通过分析瀑布图上的引入的频谱带的序列以及基于此确定检测到的连接序列来识别与预定序列的偏差。因此，如果检测到接线错误，则处理器7可以提醒技术人员。
在其它实施方式中，处理器7可以访问包括表示线束9的要创建的拓扑的规格数据的数据存储部。基于该规格数据，处理器7可以针对期望的线束9生成预期频谱图。在组装过程期间，可以将所生成的RF信号表示与该预期频谱图进行比较，以向技术人员提醒任何错误的连接。
在其它实施方式中，处理器7还可以使用人工智能AI算法来使连接错误的检测自动化。在这种情况下，AI算法可以在学习阶段期间暴露于在测试组装操作期间所检测的信号的模式。测试组装操作可以分成导致线束被正确连接的测试组装操作和导致线束有缺陷的测试组装操作。因此，基于该学习阶段，AI算法可以基于检测到的随时间变化的光谱，在正在进行的组装操作期间识别各种各样的连接错误。
因此，通过实施方式，可以在组装过程期间检测并纠正线束故障，从而提供早期故障检测。此外，可以在不必将线束中的电线的两端物理地连接至测试设备的情况下执行测试。
将理解，以上例示的实施方式仅出于例示的目的示出了应用。实际上，本公开可以应用于许多不同配置，其细节对于本领域技术人员而言是容易实现的。
例如，尽管在以上例示性实施方式中，处理器被示为物理地连接至检测器的单元，但是将理解，处理操作可以至少部分地远程执行。同样，处理器可以连接至服务器，以监测例如技术人员的准确度的性能数据。

Claims (15)

1.一种在线束(9)的组装期间对接线连接进行验证的装置(1)，所述线束(9)包括连接器(3)，所述连接器具有端子(4)的阵列和多个电线(5)，所述多个电线被连接至所述端子(4)中的各个端子，所述装置包括：
发送器(2)，所述发送器将不同信号施加至不同端子(4)，以从连接至所述端子(4)的电线(5)发射对应电磁信号，各个电磁信号具有相关联的识别特性；
检测器(6)，所述检测器接收从连接至端子(4)的电线(5)发射的电磁信号；以及
处理器(7)，所述处理器生成输出，所述输出用于基于所接收的电磁信号的检测到的识别特性来识别所接收的电磁信号。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述识别特性是频率。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述电磁信号是射频信号。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述处理器(7)包括显示器(8)，所述显示器将所述输出显示成所识别的信号的图形表示。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述处理器(7)应用快速傅立叶变换，以生成所识别的信号的时频图形表示。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所识别的信号的所述时频图形表示包括瀑布图。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述处理器(7)基于所述时频图形表示中的变化来输出哪些端子(4)已连接了电线(5)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述处理器(7)还包括用于基于检测到具有不同于预期识别特性的识别特性的电磁信号来确定电线(5)已连接至不正确的端子(4)的逻辑单元。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述发送器(2)包括接口，所述接口具有多个端口，所述多个端口能够单独地连接至各个端子(4)，以向所述端子施加所述不同信号。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个端口包括用于端子(4)的所述阵列内的各个端子(4)的端口。
11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述接口被设置成配对连接器，所述配对连接器用于连接至所述线束(9)的所述连接器(3)。
12.一种在组装线束时对连接进行验证的方法，所述方法包括以下步骤：
将连接器(3)连接至发送器(2)，所述连接器(3)具有端子(4)的阵列；
将多个电线(5)连接至所述端子(4)中的各个端子；
由所述发送器(2)向不同端子(4)施加不同信号，以从连接至所述端子(4)的电线(5)发射对应电磁信号，各个电磁信号具有相关联的识别特性；
由检测器(6)接收从连接至端子(4)的电线(5)发射的电磁信号；以及
由处理器(7)生成输出，所述输出用于基于所接收的电磁信号的检测到的识别特性来识别所接收的电磁信号。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括以下步骤：由所述处理器(7)应用快速傅立叶变换，以生成所识别的信号的时频图形表示；以及
在显示器(8)上显示所述时频图形表示作为所述输出。
14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：由所述处理器(7)基于所述时频图形表示中的变化来输出哪些端子(4)已连接了电线(5)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其中，连接所述多个电线(5)的步骤包括：将所述电线(5)按一序列连接至其相关联的端子(4)，并且
所述方法还包括以下步骤：由所述处理器(7)基于检测到的序列的电磁信号来识别电线何时被连接至不正确的端子(4)，所述检测到的序列的电磁信号的识别特性不同于预期序列的电磁信号的识别特性。
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