飛行器電纜布線工藝提示系統

丁川，趙轉萍

(南京航空航天大學 機電學院，江蘇 南京 210016)

0 引言

目前，國內外的飛行器電纜布線幾乎全部采用預布線方式，制作好后將整個電纜安裝到產品上。我國的電纜預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。由于飛行器自動化程度越來越高，電氣設備增加，飛行器電網也日趨復雜。在電纜實際布線過程中仍然是各種紙質工藝文件，查詢時費力費時，布線周期長，且容易出現質量事故。

鑒于飛行器愈來愈高的布線規模與效率要求，電纜布線工藝提示系統，在AutoCAD上繪制樣板圖或工裝簡圖，通過人機交互，不僅能夠快捷的圖文顯示每一工序的具體內容、技術指標，而且能夠進行一定的錯誤自動甄別，如導線重復、裝配缺失。在電纜布線完成后，對整個系統進行一定的自動化完整性判別。

1 飛行器電纜布線工藝提示系統的功能分析

針對上海某所電纜布線中的問題進行實際調研和分析，確定電纜布線工藝提示系統功能需求應從設計、標簽打碼、生產等方面解決電纜實際布線過程中的信息提示和進度跟蹤存儲操作。圖1所示為數字化工藝流程圖。

圖1 工藝流程圖

1) 飛行器電纜工藝知識庫：在電纜線束實際生產過程中，一切布線過程都是以工藝文件為指導的?；陔娎|工藝知識庫，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、方便地指導線束生產。

2) 電纜圖形的二次設計：在現有的電纜線束圖形上進行二次設計。在電纜線束生產時，使系統能夠進行圖文并茂的顯示，是飛行器電纜布線工藝提示系統形象、具體、有效提示的保證。

3) 標簽的生成與識別：是人機交互的重要媒介。在電纜布線過程中，通過導線標簽掃描為引導，能夠實現工藝信息的動態提取融合，進程統計，校核報錯等。

4) 電纜的生產與管理：是電纜布線的重要過程。根據工藝文件，在常規的工藝流程提示外，將主要的分線，端接，屏蔽處理提取為三大模塊，能夠對電纜布線的主要工藝過程更詳盡的進行點位，圖文和工藝規程(工藝方法，工裝工具，參數)等的提示。

2 飛行器電纜布線工藝提示系統結構組成

開發飛行器電纜布線工藝提示系統(圖2)，是在考慮某所現在飛行器電纜線束生產本身需求的前提下，同時充分考慮電纜線束的特點和電纜布線的實際需要[3]，旨在提升電纜生產的數字化水平，提高生產效率，達到無紙化操作，具有較高的實用性。

圖2 系統結構圖

2.1 系統管理

系統管理是保障系統安全可靠運行的關鍵。飛行器電纜布線工藝提示系統各模塊分級管理，分為工藝、操作及管理員3個級別。根據權限和口令進行判斷和設置各人員對各模塊的操作和使用權。確保電纜工藝信息，圖形信息和布線信息等的數據安全，防止交叉使用，責任到人。

2.2 數據庫管理

數據庫管理是系統的核心組成部分，分為圖形數據庫管理和工藝數據庫管理。圖形數據庫管理通過對現有的電纜束圖形、分線圖等DWG格式文件進行二次定義，使系統能夠顯示導線的路徑，到何連接器等。通過對接插件端子圖等JPG文件手動標示針腳位置，存儲圖片上的針腳坐標信息。工藝數據庫對電纜工藝信息進行管理，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

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

分線是電纜上導線一起進行處理，首先要掃描一下導線上二維碼確定該導線的路徑，即到何連接器，并對導線進行匯總，若出現異常需進行報警，如導線重復、缺導線。

端接時，通過掃描導線標識，能夠顯示該導線焊接/壓接的點位，連接器安裝方向要求以及裝配方式。若是焊接方式，顯示焊點是否需要套套管、分支套管規格；若是壓接方式，顯示手動或自動、壓接鉗檔位。以不同顏色顯示是否已裝配、當前裝配、未裝配。

屏蔽時，當掃描某一屏蔽線時，系統自動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。

由于電纜束規模不等，布線周期較長，系統還增加了自動校核、進度保存和恢復功能。

3 飛行器電纜布線工藝數字化的關鍵技術

3.1 線束圖形數據庫的設計

圖形數據庫實現對設計的線束圖形靜態特征的動態描述，在整個集成化工藝提示系統中起著主覽的作用，主要包括導線路徑，連接器形狀、安裝方向要求以及分支線束長度等信息。根據圖中各特征的屬性和幾何關系利用深度搜索算法進行動態查找，實現具體工藝過程圖形特征的動態高亮顯示，配合窗體圖文工藝信息的顯示，使生產時所需工藝信息一目了然。對于現場生產布線人員而言，通過掃描相關二維碼能夠動態高亮顯示圖形上的各種工藝信息來指導工作。

圖3為飛行器電纜布線工藝提示系統所作的電線主線束 ，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線路徑。此主線束可以抽象為一棵樹，連接器信息為葉子節點信息。從總體上看，導線路徑即是一個葉子節點到另一個葉子節點的路徑(圖4)。單就某一條導線路徑來說，以導線一端連接器作為根節點，導線路徑就轉換成了從根節點到某一條葉子節點的路徑問題。導線路徑查找本文采用深度優先查找算法。

圖3 電纜主線束示意圖

圖4 導線路徑查找流程圖

3.2 端接點位的顯示

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

表1 端接顏色信息表

3.3 校核

由于電纜導線數目多，連接器端子小巧緊密，在實際分線，端接時極易出現重復操作、漏操作等情況。在電纜實際布線每一工藝過程中，都是以掃描導線標簽為引導的，此時實時存儲每一步操作至數據庫進度表中，并將軟件界面上完成操作后的導線信息變色顯示。對于重復操作，在同一工藝過程中掃描到重復的導線時，根據掃描前的該導線狀態，可以判斷是否重復操作，并給出警告。漏操作，在每一工藝過程結束時，均存在完整性校核：將進度表中存儲項與工藝數據庫中相關項進行匹配，并提示相關信息。

4 系統實現

4.1 系統技術平臺選擇

系統開發環境的選擇綜合考慮系統開發的需求，企業的經濟條件、實際運行環境、線束布線企業自身的特點及對工藝信息保密性的要求程度 , 本系統以 Autocad2010 為二次開發平臺, 采用 Visual C#語言基于 ActiveX 技術對 AutoCAD 進行二次開發 。系統客戶端和服務器均采用 Windows XP系統 ，通過路由器構建一個小型局域網，共享服務器數據庫。

4.2 數據庫設計和訪問

數據庫設計中由于工藝規程涉及到的關系多，需要建立 E-R圖，通過對表進行合理的約束設置包括主鍵、外部鍵、唯一性約束等保證數據的一致性和完整性。采用 ADO.NET 技術實現系統對數據庫數據的訪問。系統為用戶信息、電纜接線信息、電纜端接信息、電纜屏蔽信息，布線進度等分別建立了相關的數據庫表。

5 系統應用

數據庫部署在服務器上，放置于工藝技術部。客戶端放于打碼車間和生產車間。打碼車間提取需要打碼的二維碼信息，打印二維碼標簽，并通過標簽機將二維碼粘貼到導線上，將其送到生產車間。在生產車間電纜布線時，用掃描槍掃描導線二維碼，系統根據其所屬工藝過程，自動提取數據庫信息，并通過一定的形式顯示出來。圖5為端接提示界面，當工人掃描要端接導線上的二維碼時，在AutoCAD上的樣板圖上顯示該導線的路徑、兩端連接器名，在窗體界面上，連接器圖上(加粗線)顯示該導線相應端接的針腳號和工藝信息等。

圖5 端接提示界面

6 結語

通過對電纜布線的實際調研，總結出飛行器電纜布線時各種工藝信息的特點，對電纜布線工藝提示系統進行了功能分析，設計出系統的總體結構和功能模塊，介紹了圖形路徑和端接點位提示的關鍵技術，給出了系統實現與應用。應用表明：本系統有效地提高了電纜布線效率，降低了工人勞動強度，完整性校核降低了工人的出錯率和人工校核時間，適用于多種電纜的布線，具有很好的指導作用。

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

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

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