一种电子组件检测接触装置设计与应用

段 乔,程四化,潘 颖,孙亚芬,梁 颖

(西安北方光电科技防务有限公司,陕西 西安 710043)

1 概述

电子组件作为某导引头产品的重要组成部分,主要应用于弹箭类产品,由各电子部件及电子舱底座组成。其作用如下:1)实现对探测器输出信号的处理,并形成进动部件的修正信号;2)与弹载计算机进行串口通信,完成弹载计算机的装订任务,并实时输出目标的跟踪角速度、框架角、跟踪状态信息;3)控制解锁电路实现对部件的锁定和释放。电子组件三维结构如图1所示。

图1 电子组件三维模型

电子组件装配完成后,需将专测电缆与电子组件进行连接,再将电子组件放置到简易支架(见图2)进行上电检测。将电子组件放置于简易支架,对电气装配人员来说,无疑是一个极具挑战的过程,一方面简易支架稳定性差,存在安全隐患;另一方面,产品的信号插排间距过小,测量时操作不易,易误操作,且检测电缆由于频繁与产品对接,易发生电缆导线断线现象;最后,在电子组件装调过程中,并没有专用的检测接触装置,存在支撑平台缺失、信号检测难度大、检测电缆不可靠的问题,严重影响了电子组件的装调效率,甚至影响产品实物质量。

图2 电子组件调试简易支架

因此,本文通过对接线关系的梳理、电子组件检测接触装置结构件的设计、电气设计、实物组装、试验验证等过程从根本上杜绝了该类问题的发生,保证了装夹的可靠性,提高了装调效率,提升了产品实物质量。

2 原因分析

目前电子组件的装调步骤如下:1)完成6个电子部件的电气装配、清洗、温度试验及调试、交验;2)通过接插件将6种不同的电子部件对接;3)在操作人员自制的简易支架上完成电子组件的调试及交验。从人、机、料、法、环、测分析法(见图3)分析出该电子组件装调效率低的问题主要表现如下。

图3 “电子组件装调效率低”原因分析鱼骨图

1)人:现场电器装配人员操作水平参差不齐,从初级工到高级技师职称不等,在进行电子组件装调过程中存在效率高低问题。

2)机:由于电子组件的装载底盘有电气接口布局,因此,不能直接放置于操作台面进行装调操作,需给其底盘的电连接器预留电缆接插空间,生产现场目前仅用一个简易木制支架用于支撑,稳定性差,存在掉落安全隐患,且自动化水平低。

3)料:电子组件结构复杂,组成电子组件的各电子部件上的器件有表面贴装焊接、选择性波峰焊接、手工焊接,且少数器件为BGA封装,焊接难度大。

4)法:由于该电子组件结构的特殊性,现场装配作业指导书未明确指出实际操作步骤,目视化程度低。

5)环:装配车间生产任务繁重,每个操作人员手中至少有4～5种不同类型的科研、批产产品需要装配。

6)测:a.由于底部连接器与专测检测电缆需频繁对接,导致检测电缆中导线断线现象时常发生,严重影响了电子组件的装调质量和检测效能;b.电子组件上装配的信号插排均为40芯方形插排,间距过小,测量时定位难,检测不易。

经分析,由于人员操作水平参差不齐、测试设备自动化水平低、测试方法复杂、生产任务重、装配作业指导书目视化程度低等原因,在某导引头产品电子组件装调过程中,由于没有专用检测接触装置,存在信号检测难度大、检测电缆不可靠等问题,导致检测效率低,甚至影响产品实物质量。

3 解决方案总思路

针对某导引头产品电子组件装调过程中的各种不便与安全隐患问题,结合现行导引头系列产品电子组件检测接触装置现状,梳理电子组件的接线关系,提出一种思路,即根据现实所需,通过结构件的设计组装、电气连接、现场小批次试验验证,完成电子组件专用检测接触装置的设计。通过增设信号检测接口便捷检测操作,增强电缆强度,降低电缆断线概率,最终,安全、可靠、快速地实现电子组件的装调,达到电子组件安全、高效生产的目的。

首先,通过设计专用检测接触装置,可以解决电子组件调试过程中专用工装缺少及现有支架存在的安全隐患等问题;其次,对检测电缆进行整理,并将电子组件接插件的信号转接出来,解决了监测信号的不易检测问题,增加了信号的可测试性和操作安全性,解决方案总思路结构框图如图4所示。

图4 总体结构框图

4 结构设计

某导引头产品专用检测接触装置主要由电子组件调试台及检测装置组成[1-3],分为如下几个方面:1)设计并制作一套电子组件检测接触装置以满足应用需求,并使其具有可靠装夹功能;2)将电子组件需检测的信号从接插件中引出至检测装置面板,提供生产调试及检测便利性;3)适配一套转接装置接口,可以对分离出的电路板进行在线检测及排故。

接触装置的结构设计过程中,融入了精益的理念[4],充分考虑了装置的实用性和人员操作的舒适性,如接触装置面板的设计,将电子组件需检测或监测的信号从2个接插件中引出至检测装置面板,提供生产调试及检测便利性。该装置的结构设计更便于操作人员的装夹与检测,更有利于电子组件的可靠固定。具体如图5和图6所示。

图5 电子组件检测接触装置结构设计图

图6 电子组件检测接触装置实物图

5 电气设计

检测接触装置的电气设计过程中,梳理电子组件工作时所需信号及类型,明确信号间的电气连接关系、传输信号特性,选用与信号特性相匹配的线缆[5-9],并对串口数据采用双绞并屏蔽的方式,以消除调试或检测过程中传输线路间的串扰,提高电子组件与电子组件检测专测间信号传输质量。

同时,在故障定位工作方面,适配的转接装置接口可将电子组件中的电路板分离出来,满足进一步地分析、定位需求,解决了电路板只能上单板检测仪而无法在电子组件进行检测的现象,进一步提高了故障定位的及时性及准确性。接线关系如图7所示。

图7 电子组件检测接触装置接线关系示意图

6 验证实施

在电子组件专用检测接触装置完成组装及电气连接后,已在某炸弹导引头产品电子组件262件产品上进行了验证,其实施效果对比情况见表1,结果证明该装置完全满足生产需求,而且更好地改善了生产条件,减轻了装调人员的劳动强度,提高了生产效率至少50%以上,有效地提升了电子组件装调质量,达到了预期的改进效果。

表1 电子组件检测接触设计前后实施效果对比表(部分)

7 结语

通过检测接触装置的设计、加工、实施验证,可测试性、便捷性、安全性明显优于现存的简易装置,且极大程度地提高了装调效率,优化了之前繁琐的调试流程,增强了电子组件生产调试的检测便利性、检测效率及应用安全性,减少了不必要的动作浪费,更好地改善了装配/调试生产条件,为后续同类型批产产品的生产提供了硬件和调试保证。同时,该型号导引头产品具有中靶精度高、可设计性强、产品质量可靠等优点,可推广应用于未来发展的无人机产品领域、远距离产品领域等电子组件的装调。