飞行器电缆布线工艺提示系统

丁川，赵转萍

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

目前，国内外的飞行器电缆布线几乎全部采用预布线方式，制作好后将整个电缆安装到产品上。我国的电缆预布线方式主要有工装式布线、图样式布线以及近年来的样板式布线[1-2]，均由人工完成布线。由于飞行器自动化程度越来越高，电气设备增加，飞行器电网也日趋复杂。在电缆实际布线过程中仍然是各种纸质工艺文件，查询时费力费时，布线周期长，且容易出现质量事故。

鉴于飞行器愈来愈高的布线规模与效率要求，电缆布线工艺提示系统，在AutoCAD上绘制样板图或工装简图，通过人机交互，不仅能够快捷的图文显示每一工序的具体内容、技术指标，而且能够进行一定的错误自动甄别，如导线重复、装配缺失。在电缆布线完成后，对整个系统进行一定的自动化完整性判别。

1 飞行器电缆布线工艺提示系统的功能分析

针对上海某所电缆布线中的问题进行实际调研和分析，确定电缆布线工艺提示系统功能需求应从设计、标签打码、生产等方面解决电缆实际布线过程中的信息提示和进度跟踪存储操作。图1所示为数字化工艺流程图。

图1 工艺流程图

1) 飞行器电缆工艺知识库：在电缆线束实际生产过程中，一切布线过程都是以工艺文件为指导的。基于电缆工艺知识库，可以使提示信息最大限度地与工艺文件保持一致，能够直观、快捷、方便地指导线束生产。

2) 电缆图形的二次设计：在现有的电缆线束图形上进行二次设计。在电缆线束生产时，使系统能够进行图文并茂的显示，是飞行器电缆布线工艺提示系统形象、具体、有效提示的保证。

3) 标签的生成与识别：是人机交互的重要媒介。在电缆布线过程中，通过导线标签扫描为引导，能够实现工艺信息的动态提取融合，进程统计，校核报错等。

4) 电缆的生产与管理：是电缆布线的重要过程。根据工艺文件，在常规的工艺流程提示外，将主要的分线，端接，屏蔽处理提取为三大模块，能够对电缆布线的主要工艺过程更详尽的进行点位，图文和工艺规程(工艺方法，工装工具，参数)等的提示。

2 飞行器电缆布线工艺提示系统结构组成

开发飞行器电缆布线工艺提示系统(图2)，是在考虑某所现在飞行器电缆线束生产本身需求的前提下，同时充分考虑电缆线束的特点和电缆布线的实际需要[3]，旨在提升电缆生产的数字化水平，提高生产效率，达到无纸化操作，具有较高的实用性。

图2 系统结构图

2.1 系统管理

系统管理是保障系统安全可靠运行的关键。飞行器电缆布线工艺提示系统各模块分级管理，分为工艺、操作及管理员3个级别。根据权限和口令进行判断和设置各人员对各模块的操作和使用权。确保电缆工艺信息，图形信息和布线信息等的数据安全，防止交叉使用，责任到人。

2.2 数据库管理

数据库管理是系统的核心组成部分，分为图形数据库管理和工艺数据库管理。图形数据库管理通过对现有的电缆束图形、分线图等DWG格式文件进行二次定义，使系统能够显示导线的路径，到何连接器等。通过对接插件端子图等JPG文件手动标示针脚位置，存储图片上的针脚坐标信息。工艺数据库对电缆工艺信息进行管理，包括以excel格式获取电缆布线过程中，所有的端接、屏蔽、接线、方位、接地、安装方向等信息。

2.3 布线工艺

其功能是电缆生产过程中的各种工艺过程进行数字化提示，除常规工艺信息的提示外，将其中主要的3个工艺过程：分线、端接、屏蔽，提取为3个工艺提示模块进行详尽的图文显示。

分线是电缆上导线一起进行处理，首先要扫描一下导线上二维码确定该导线的路径，即到何连接器，并对导线进行汇总，若出现异常需进行报警，如导线重复、缺导线。

端接时，通过扫描导线标识，能够显示该导线焊接/压接的点位，连接器安装方向要求以及装配方式。若是焊接方式，显示焊点是否需要套套管、分支套管规格；若是压接方式，显示手动或自动、压接钳档位。以不同颜色显示是否已装配、当前装配、未装配。

屏蔽时，当扫描某一屏蔽线时，系统自动显示该屏蔽线处理的位置、方向，支持JPG格式，以图示的形式显示。

由于电缆束规模不等，布线周期较长，系统还增加了自动校核、进度保存和恢复功能。

3 飞行器电缆布线工艺数字化的关键技术

3.1 线束图形数据库的设计

图形数据库实现对设计的线束图形静态特征的动态描述，在整个集成化工艺提示系统中起着主览的作用，主要包括导线路径，连接器形状、安装方向要求以及分支线束长度等信息。根据图中各特征的属性和几何关系利用深度搜索算法进行动态查找，实现具体工艺过程图形特征的动态高亮显示，配合窗体图文工艺信息的显示，使生产时所需工艺信息一目了然。对于现场生产布线人员而言，通过扫描相关二维码能够动态高亮显示图形上的各种工艺信息来指导工作。

图3为飞行器电缆布线工艺提示系统所作的电线主线束 ，矩形框里的文字是链接器信息，圆和其旁边文字是套管信息，两连接器之间的直线表示导线路径。此主线束可以抽象为一棵树，连接器信息为叶子节点信息。从总体上看，导线路径即是一个叶子节点到另一个叶子节点的路径(图4)。单就某一条导线路径来说，以导线一端连接器作为根节点，导线路径就转换成了从根节点到某一条叶子节点的路径问题。导线路径查找本文采用深度优先查找算法。

图3 电缆主线束示意图

图4 导线路径查找流程图

3.2 端接点位的显示

先在连接器图片上定义各针脚在图片相对于左上角上的位置(x,y)以及图片大小x0，y0。在电缆布线端接提示模块，图片大小有时需要随屏幕变化。这时针脚坐标点相应变化。如果图片实际大小为x1，y1，则针脚点位显示坐标为：(k1*x,k2*y)，其中k1=x1/x0,k2=y1/y0。对于不同端接状态用不同颜色来标记(表1)。

表1 端接颜色信息表

3.3 校核

由于电缆导线数目多，连接器端子小巧紧密，在实际分线，端接时极易出现重复操作、漏操作等情况。在电缆实际布线每一工艺过程中，都是以扫描导线标签为引导的，此时实时存储每一步操作至数据库进度表中，并将软件界面上完成操作后的导线信息变色显示。对于重复操作，在同一工艺过程中扫描到重复的导线时，根据扫描前的该导线状态，可以判断是否重复操作，并给出警告。漏操作，在每一工艺过程结束时，均存在完整性校核：将进度表中存储项与工艺数据库中相关项进行匹配，并提示相关信息。

4 系统实现

4.1 系统技术平台选择

系统开发环境的选择综合考虑系统开发的需求，企业的经济条件、实际运行环境、线束布线企业自身的特点及对工艺信息保密性的要求程度 , 本系统以 Autocad2010 为二次开发平台, 采用 Visual C#语言基于 ActiveX 技术对 AutoCAD 进行二次开发 。系统客户端和服务器均采用 Windows XP系统 ，通过路由器构建一个小型局域网，共享服务器数据库。

4.2 数据库设计和访问

数据库设计中由于工艺规程涉及到的关系多，需要建立 E-R图，通过对表进行合理的约束设置包括主键、外部键、唯一性约束等保证数据的一致性和完整性。采用 ADO.NET 技术实现系统对数据库数据的访问。系统为用户信息、电缆接线信息、电缆端接信息、电缆屏蔽信息，布线进度等分别建立了相关的数据库表。

5 系统应用

数据库部署在服务器上，放置于工艺技术部。客户端放于打码车间和生产车间。打码车间提取需要打码的二维码信息，打印二维码标签，并通过标签机将二维码粘贴到导线上，将其送到生产车间。在生产车间电缆布线时，用扫描枪扫描导线二维码，系统根据其所属工艺过程，自动提取数据库信息，并通过一定的形式显示出来。图5为端接提示界面，当工人扫描要端接导线上的二维码时，在AutoCAD上的样板图上显示该导线的路径、两端连接器名，在窗体界面上，连接器图上(加粗线)显示该导线相应端接的针脚号和工艺信息等。

图5 端接提示界面

6 结语

通过对电缆布线的实际调研，总结出飞行器电缆布线时各种工艺信息的特点，对电缆布线工艺提示系统进行了功能分析，设计出系统的总体结构和功能模块，介绍了图形路径和端接点位提示的关键技术，给出了系统实现与应用。应用表明：本系统有效地提高了电缆布线效率，降低了工人劳动强度，完整性校核降低了工人的出错率和人工校核时间，适用于多种电缆的布线，具有很好的指导作用。

[1] 李庆军. 布线版式预布线工艺研究与实施[J]. 新技术新工艺，2010 (5):38-40.

[2] 魏衍成，李章，刘亚杰. 电气屏柜自动下线与预布线工艺研究[J]. 技术与市场，2015,22(4):8-9.

[3] 方勇. 面向汽车电线束布线企业的集成化CAPP系统研究与开发[J]. 东莞理工学院学报，2009,16(1):55-59.