智能化电缆检测仪研究

1、智能化电缆检测仪研究邱德峰邵泽超摘耍:该检测仪采用电子脉冲技术与机械手精确定位技术相结合的方式，由机械手动 力头和控制系统及连接装置组成，利用3d定位原理对通用装备车载集束电缆进 行原位检测具有对电线线缆断线检测、故障报警、内阻检测等功能。关键词：智能化电缆检测;plc控制系统;故障定位;数据集成;作者简介：邱徳峰（1982-），男，山东泰安人，技师，研究方向:机械修理。该项目，通过控制动力头与被测电线电缆相连接的方式，通过摄像头对航空插 头进行逐行扫描识别，通过plc发出脉冲信号控制步进电机进行点阵式测试航 空插头，同时，测量线缆内部电阻，以及信号传输和电线线缆即将产生故障进 行报警。此仪器

2、通过图像采集的方式实现3d定位、线缆检测、故障诊断以及故 障提前预警的功能。1研究目的智能化电缆检测仪可快速准确检测电缆故障情况，并能迅速定位故障芯线，可 有效解决部队无配发电缆检测设备等因素造成在排除电缆故障方面的技术手段 欠缺，工作实效慢等现象，该设备可极大提高电缆故障抢修速度，为战场快速 恢复战损装备赢得宝贵时间。2主要研究内容2.1研究内容1）研制智能化电缆检测仪。智能化电缆检测仪本体由两台步进电机连锁来实现, 该连锁机构的两个步进电机为x轴向和y轴向精准定位。高精度步进电机在plc 控制系统的检测和控制下运行。控制系统为分层控制结构，监控单元负责人机界 面交互，接受用户操作指令，并将

3、控制信号通过触摸屏下达给实吋控制pic 其可以实现以下几个方面的功能：（1）可实现快速全自动电缆检测，可以对任 意航空插头进行测量，支持不同技术参数的电缆检测；（2）可以定位航空插头 任意孔位置，及其坐标；（3）可以对线缆任意公头母头进行定位检测，可以记 录孔位数据，并在下一次测量时更为快捷方便；（4）在进行电缆检测时，可以 将数据冋传输出或记录。2）研发智能化电缆检测仪的控制系统。利用计算机软件（adams, matlab）对该 线缆断线检测进行运动状态的仿真，进一步优化结构参数，利用smart step 7 软件kinco软件进行上位机编程，实现关键控制算法的编写，并采用合适的控 制方案保

4、证运动状态的精确性和稳定性要求。控制系统的实现，采用网络化的机载控制方案，下位机选用plc,通过tcp/ip 工业以太网协议与高精度步进驱动器连接，控制系统输岀的指令数据，传输给 步进驱动器，驱动器将信号放大后控制电机运动，进而带动智能化电缆检测仪 动力头实现各种位置定位1-3。2. 2项目的研究目标1）根据运动学和动力学建模与仿真，设计岀满足智能化电缆检测仪的机械结构 制作出智能化电缆检测仪本体。2）进行电缆断线检测，此设备对电缆插头进行 空间3d定位，可以定位3d空间任意位姿，实现电缆插头数据的实时测量和输 出。3初步方案3.1智能化电缆检测仪组成1）硬件组成。由高精度巡线动力头、控制系统

5、与监控系统的连接装置、智能化 电缆检测仪的控制系统（监控系统、plc可编程控制系统、步进电机控制器、运 动控制程序、控制箱等）和动力头等多个部分组成。2）软件组成。软件设计中采用了模块化和人机优化界面的设计方法，将程序分 为以下模块：（1）通过高清摄像机采集插头的图案界面，然后传输给电脑，电 脑对对应的插头图片进行逐行扫描，扫描后将数据进行分析处理，转变成坐标。（2）运动曲线规划模块，通过对坐标分析换算出每一点的坐标，对每一个点坐 标进行记录分析，换算成脉冲变量。（3）对脉冲量分步进行传输给步进电机驱 动器，步进电机驱动器开始执行。并对每一步检测进行记录数据。用户界面程序采用kinco编写，界

6、面友好，使用方便，可以接收用户的触摸操 作，设置工作的模式，参数选择等可以接收外部的指令。3. 2主要功能通过智能化电缆检测仪可实现以下功能：1）对坦克线缆插头进行定位锁紧自动 进行线缆插头检测和识别。2）在电缆测试的同时可以对信号传输进行测试并判 断通断与否。3）对不同航空插头做出判断，对内部记忆过的航空插头直接读取 并进行测量。当被测量导线在测量过程中出现错误时，可以对错误进行记录，可以根据内部 计算公式进行微积分得出精度误差。以便下一次工作时更为迅速，减小出错概 率。3. 3工作原理智能化电缆检测仪工作原理：1）智能化电缆检测仪的摄像工作方式。先通过内部摄像头观看，对航空插头进 行定位卡

7、装及通过摄像头拍摄航空插头，然后对照片进行逐点线性扫描，扫描 后分析岀航空插头的插针插座，然后进行图像处理定位，计算岀各个位置的坐 标，将各个位置坐标计算处理后将路径和坐标回传给可编程控制器，通过可编 程控制器实现全自动自主3d定位链接，继而将各个点，各个插针的信号测试回 传给可编程控制器，在触摸屏上显示出来信号测试结果。2）智能化电缆检测仪工作在读取工作方式。先通过内部摄像头观看，对航空插 头进行定位卡装及通过摄像头拍摄航空插头，然后读取内部参数，通过可编程 控制器实现全自动自主3d定位链接，继而将各个点，各个插针的信号测试回传 给可编程控制器，在触摸屏上显示出来信号测试结果。3）智能化电缆

8、检测仪工作在测试工作方式。先通过卡具和内部摄像头在液晶显 示屏上观看，对航空插头进行定位卡装及通过摄像头拍摄航空插头，然后逐点 进行测试，测试吋不同的3d位置，判断岀不同的坐标，将坐标计算，通过测试 规划控制可编程控制器实现全自动自主3d定位链接，继而将各个点，同吋做参 数储存，可以下一次更快速测试，各个插针的信号测试回传给可编程控制器， 在触摸屏上显示出来信号测试结果。4）智能化电缆检测仪工作在手动工作方式。先通过卡具和内部摄像头在液晶显 示屏上观看，对航空插头进行定位卡装及通过摄像头拍摄航空插头，然后手动 控制进入对应位置，记录坐标，将坐标计算，通过测试规划控制可编程控制器 实现全自动自主

9、3d定位链接，继而将各个点，同时做参数储存，可以下一次更 快速测试，各个插针的信号测试回传给可编程控制器，在触摸屏上显示出来信 号测试结果。3. 4创新点1）使用自主开发的动力头方便快捷精准度高从而最大限度地提高了故障抢修速 度，增强了便捷性。2）系统通过脉冲步进控制从而极大地提高了系统的准确度 和控制精度。3）利用内部程序微积分计算控制准确控制位移、动作的控制，更 好地改进了控制器的动态和稳态性能，具有良好的快速响应特性。4）系统采用 网络化的机载控制方案，软plc作为上位机通过总线与步进电机控制器和传感 器进行通讯和控制，区别于传统的pc+数据采集卡形式，集成度高、性能好。集 成有数据采集系统，对采集到内部信号信息进行分析计算，直接得到调试结果。 为的进一步集束线缆维修和评估提供数据。参考文献1 吕俊军，张琼，刘跃雷海战场高灵敏度电磁场传感器研究动向与发展