用于线缆组装的设施和测试方法

技术领域

本发明涉及一种用于线缆组装的设施以及用于将线缆组装在设施处的测试方法。

背景技术

在自动化的线缆组装中，在至少一个插头自动化固定在导线处的情况下，在现有技术的最终工艺步骤中，利用线缆探测器测试组装的导线的直流特性。直流特性包括导通性、短路和/或绝缘。现有技术中导线的长度的确定仅在手动的工艺步骤中随机进行，该工艺步骤拟定为打开线缆线圈和测量导线长度。在一侧组装的导线的测试也仅在直流基础上利用短路和绝缘试验进行。然而，高频特性(如反射、阻抗和/或运行时间)不能利用现有技术中的线缆探测器进行测试。

公开文本KR 20 200 065 167 A涉及一种用于测量缠绕在辊上(尤其是重型线缆卷筒上)的线缆的线缆长度的装置。在此，TDR(时域反射式，Time Domain Reflectometry)长度传感器固定到卷筒内部的线缆的内部开口端处，并测量辊上的线缆的剩余长度。

公开文本US 2005 052 190 A1涉及一种数字TDR系统。在该公开文本中描述了如何能够确定仍缠绕在辊上的线缆的长度。通过执行多次测量和确定平均值，提高了TDR系统的精度。

公开文本US 2013 162 262 A1涉及一种用于试验线束的系统。该系统包括一个或多个TDR引擎，并且能够依次在线束的分支上应用TDR激励，并收集产生的TDR波形。分析该波形以确定线束是否符合质量标准。尤其使用线束装置(线束夹具)以将线束耦接到系统处。为了耦接，操作员将线束的每个夹子或支架压入线束装置中的支撑物中。

公开文本WO 2014 204 484 A1涉及缠绕在辊上的线缆的长度的确定。为了确定长度，在超声波范围内执行测量。

现有技术中描述的装置和系统具有不适合集成到自动化工艺流程中的缺点。特别是，未描述或在手动步骤中执行待测试的导线和测量装置的连接。此外，所述系统不适用于测量短导线，即长度在较低厘米范围内的导线。最后，现有技术中的导线仅测量单端，即相对于地面，从而不能测量多芯线缆。

发明内容

因此，本发明的目的是克服上述缺点，并提供一种能够对导线、尤其是组装设施中的组装的导线进行自动化高频测试的装置和方法。

上述目的通过根据本发明的设施以及根据本发明的测试方法实现。本发明的进一步有利的实施方式能够在从属权利要求、说明书以及附图中得出。

上述目的尤其通过一种用于线缆组装的设施实现，该设施具有导线支架、时域反射式测量装置和接触装置，该导线支架被设置用于运输和保持至少一根导线，该时域反射式测量装置被设置用于执行高频测量，该接触装置可相对于导线和时域反射式测量装置移动，并且其经由高频连接与时域反射式测量装置连接，其中，接触装置能够利用高频方式接触导线。

用于线缆组装的设施具有集成测试系统。能够自动化组装导线并对组装的导线进行线端测试。尤其省略手动测试，其包括打开导线线圈、以及在铺设板上设计和测量导线。此外，能够利用TDR测量来确定导线中的中断。总的来说，测试过程变得更快且更可靠。

优选地，时域反射式测量装置具有至少两个通道，并且所述通道能够在单独运行或差分模式中运行。在单独运行中，能够同时测量两根导线。这总体上缩短了测试时间。在差分模式中，导线的多根芯线能够相互测量，从而也能够测试多芯导线。

优选地，时域反射式测量装置基于“顺序等效时间采样”方法，并具有跳变生成器，其中，跳变生成器具有小于100ps、优选小于70ps、最优选小于65ps的上升时间以及大于5GHz、优选大于8GHz并且最优选大于10GHz的测量带宽。时域反射式测量装置尤其没有死区时间。通过上述参数能够测量非常短的信号运行时间，从而能够反向测量非常短的导线长度。由于在线缆组装中也组装长度低于30厘米(相当于约1英尺)的导线，因此短导线的测量具有优点。此外，实现了非常高的空间(沿长度方向的)分辨率。高分辨率实现了精确的长度测量并且精确识别导线上的中断或机械故障，例如连接到导线处的接地夹。最大长度为16米的导线的测量速度低于4秒。

优选地，导线能够缠绕到线圈上，甚至更优选地在一侧或两侧被组装。导线优选缠绕在线圈上，以节省空间并易于处理。在自动化过程中，如果导线能够作为线圈永久保持缠绕，这是有利的，因为打开线圈需要时间，并且展开的导线很难处理。在线缆组装中，导线在一侧或两侧被组装，即与插头或插座等连接元件持久连接。与未组装的导线相比，尤其在导线接触时必须考虑连接元件的几何形状，以提供可靠的连接。

优选地，利用高频方式的连接包括时域反射式测量装置的、导线的接触部的和导线的相同阻抗。在此，相同的阻抗也意味着近似相同的阻抗，从而能够接收适于可靠测量的测量信号(反射信号)。阻抗尤其对于高频信号特别重要。在阻抗差太大的情况下，发射的测量信号在从一种介质到另一种介质的转换过程中强烈地衰减，使得接收的测量信号太弱，无法进行可靠评估。

优选地，接触装置包括被施加弹簧应力的接触销。在导线压在接触销上时，弹簧张力在导线上或第一导线端上或连接元件上产生接触销的持久的压紧力。由此能够确保接触销与导线之间的可靠接触。如果连接仅松动，设施处的不期望的移动可能会引起导线与接触装置之间出现间隙。间隙将导致显著的阻抗差，这将对高频测量产生消极影响。

优选地，时域反射式测量装置包括高频多路复用器。通过高频多路复用器能够同时测量多根导线。由此加快了整个测试过程。

优选地，该设施还具有用于控制测量并且用于处理时域反射式测量装置的测量数据的个人计算机，和/或用于控制在接触装置处的导线的自动化馈电的可编程逻辑控制器。在自动化线缆组装中，应将手动步骤减少到最低限度或者在理想情况下删除。通过个人计算机和/或可编程逻辑控制器的使用，能够免除手动步骤。自动化过程更快并且通常更可靠。

尤其还通过一种用于在设施处的线缆组装的测试方法来实现上述目标，该设施包括至少一个导线支架、接触装置和经由高频连接与接触装置连接的时域反射式测量装置，其中，该方法具有以下步骤：借助于导线支架相对于接触装置定位导线，将接触装置与导线对齐，以便接触装置能够与导线接触，借助于时域反射式测量装置测试导线，并在测试后，沿远离导线的方向移动接触装置，使得导线能够借助于导线支架自由移动。

所有方法步骤都能够自动执行，并且确保导线的可靠测试。尤其通过接触装置的移动，在导线与时域反射式测量装置之间实现了可靠、利用高频方式的连接。在此，导线支架必须将待测导线仅定位在测试区域内，而由接触装置执行和监控接触。通过将导线导入接触装置中，优选以形状配合的连接，省略了附加的定位步骤。在测试导线之后，接触装置释放导线，使得导线支架例如能够沿横向于接触装置的第二方向继续其原始移动。少数且通常是一维运动对自动化过程有利。

优选地，将接触装置与导线对齐的步骤包括将接触装置挤压到导线处。接触装置、并且尤其接触销在导线处的挤压是导线与接触装置之间的简单、可靠和可拆卸的连接。因此，能够快速建立连接并且在进行测量后再次松开连接。

优选地，测试步骤包括确定导线长度和/或导线的中断。

优选地，测试步骤包括确定直流特性。除了高频测量外，还能够测试直流特性。因此，对导线进行全面测试，这总体上提高所有导线的质量。

优选地，测试方法还包括以下步骤：将导线进一步传送到后续的工艺步骤，并且借助于导线支架将后续的导线提供至接触装置处。通过这些工艺步骤，建立了测试的封闭的自动化流程。

优选地，测试方法还具有初始步骤：经由在具有规定长度的导线处的测量来校准测试方法。初始化步骤是指在执行各种导线测试之前执行一次校准。例如能够在设施调试开始时、新的组装线开始时、设施班次开始时或其他合适/必要的时间点进行校准。校准提高了测量的可靠性。

附图说明

下面参考附图对实施例进行描述。在此示出：

图1示出了用于线缆组装的设施的一部分的实施例的示意性图示；

图2示出了TDR测量的实施例的图表图示；和

图3示出了关于阻抗的电路的实施例的示意性图示。

下面参考附图详细描述实施例。

具体实施方式

图1示出了用于线缆或导线组装的设施1的实施例。设施1能够包括多个模块，这些模块被设置用于利用至少一个插头组装导线40。这些模块能够包括例如用于接触部的压接模块和/或用于插头的接合模块。对于快速的流程，模块之间和模块处的转发和处理自动化地进行。在线缆组装结束时，应对组装完成的导线40进行测试。利用在图1所示的设施1，将测试集成到自动化过程中。

对于测试过程，将容纳组装的导线40的导线支架30导入测试区域50中。能够组装导线40，但不是必须组装。在所示的实施例中，导线支架30夹住导线40，以便安全地保持和运输导线。在其他实施例中，其他类型的保持是可行的。导线支架30的移动能够通过机械臂或一种传送带实现。测试区域50优选具有定位辅助装置52的特征。在所示的实施例中，定位辅助装置52是具有开口的孔径。例如，开口能够是圆形的，并且适应于第一导线端41的最大外径。在其他实施例中，定位辅助装置52能够仅包括表征测试区域50的标记。导线支架30将导线40、尤其是导线40的第一端41定位在测试区域50中。对此，在优选的实施例中，导线支架30沿第二方向Y移动导线40。

导线40的第一端41优选是组装的，即配有插头。插头优选是利用高频方式的插头。导线40能够绕成线圈，以节省运输空间。导线40的第二端42能够组装也能够不组装。原则上，导线长度能够是任意的。导线长度尤其在2.5cm到16m的范围内。优选地，用于自动化线缆组装的导线40是具有阻抗为50Ω的单线天线导线或被绞合且屏蔽并具有100Ω的差分阻抗的2/4线数据线。

借助于接触装置20接触待测导线40。接触装置20能够利用高频的方式接触导线40，这对于执行TDR测量是重要的。接触装置20优选具有用于测量的接触销22，其借助于弹簧元件24弹性放置。接触销22优选为金属设计，以便传输高频信号。可选的导入辅助装置28能够帮助将导线40导入接触装置20中。在图1中，导入辅助装置28由至少两个锥形的侧面形成。其他形式也是可行的。接触装置20经由高频连接12与时域反射式测量装置10连接。经由高频连接12，能够传输直流信号和交流信号，尤其也在高频范围内传输。优选地，高频连接12经由组件26连接到接触装置20处。组件26尤其包括50Ω阻抗的插拔连接器。

接触装置20可相对于导线40和时域反射式测量装置10移动。对于导线测试，接触装置20与导线40的第一端41对齐。接触装置20优选地沿第一方向X，沿导线40或布置在测试区域50中的第一导线端41的方向移动。接触装置20尤其以集成的定心和固定的止挡块沿导线40的方向移动，直到导线40移动弹性放置的接触销22并压缩弹簧元件24。在此，弹簧元件24仅被部分压缩，从而在接触销22上沿导线40方向上施加压力。弹簧元件24尤其具有工作冲程，其大约位于最大设计方案的后三分之一处。在可替换的实施方式中，能够使用在压缩时具有回位力的其他元件。通过弹簧装置，接触销22与导线40的第一端41以制动方式持久地接触，并确保利用高频方式的连接。能够经由弹簧元件24或者到接触销22处的单独连接从组件26提供电信号。

在一个实施方式中，例如当接触销移动一定距离时，能够实现良好的接触。能够检测距离偏移并且在时域反射式测量装置处触发测量过程。尤其能够通过传感器检测接触的结束位置，并能够开始TDR测量。

为了在导线40处提供高信号幅度，并且获得明确的结果信号用于评估，必须在时域反射式测量装置10与导线40之间建立连接。对于利用高频方式的连接，阻抗，即波电阻、时域反射式测量装置10、导线12，20的接触部和导线40必须具有相同的阻抗(Z

借助于时域反射式测量装置10对导线40进行测试。为了将时域反射式测量装置10集成到生产设施中，选择适合于制造环境的具有双通道的差分时域反射式测量装置。标准时域反射式测量装置通常被设计成非常大并且更适合实验室使用。所选的时域反射式测量装置10基于所谓的“顺序等效时间采样”方法，因此实现高达10ps的虚拟采样间隔。利用这些采样间隔，导线40、尤其是具有电介质为1.7的导线，能够以约1.15mm的距离进行解析。所述实施例中的时域反射式测量装置10具有(跳变)生成器和扫描模块。跳变生成器具有小于65ps的上升时间，并且扫描的测量带宽大于10GHz。时域反射式测量装置10尤其没有死区时间，即长度大于25mm的非常短的导线40也能够被测量或被提前用于校准。

能够在单独运行(单端)或在差分模式(差分)下运行时域反射式测量装置10的两个通道。利用差分模式能够相互测量或检查多芯导线。根据测量模式、测量点的数量或导线40的长度、发生器频率和分辨率，测量需要一定的时间，即所谓的扫描时间。在一个实施例中，具有8192个数据点的两根导线40的测量需要约0.5s。在另一个实施例中，在用于测量16米长的导线40的单独运行中，测量需要约2.5s。借助于高频多路复用器，也能够运行4或8个通道，从而能够同时测试多根导线40。

图2示出了TDR测量的实施例。在水平轴上显示测量点，在竖直轴上显示信号幅值。通过导线40在接触销22与导线40的第一端41之间的初始反射(陡峭的负振幅)，即尤其在高频插头处(参见位置P1)和导线40，尤其是开放的、未组装的导线40(参见位置P2)的第二端42处的全反射(急剧上升的正振幅)，经由传播速度和运行时间确定导线长度。每个测量点对应于采样率为10ps的导线40的长度的特定分辨率。为了提高精度，能够利用限定长度的测量提前校准系统。导线40的中断表现为明显偏离所示的反射图，以及低于导线40的最小长度。

利用所述设施1或所述测试方法能够在导线40的自动化组装结束时确定并且优选在线的端部处自动地检查直流特性(例如通路和/或短路)以及高频特性(例如反射、阻抗和/或运行时间)。

在所述实施例中，个人计算机接管时域反射式测量装置10的测量和数据处理的控制。自动馈电经由可编程逻辑控制器控制。在测试后，将接触装置20重置到初始位置，并进一步运输导线40以进行后续的处理步骤，例如用于提取。定位相同或其他的导线支架30并保持后续导线40，并且所述过程从头开始。

参考标记列表

1 设施

10 时域反射式测量装置

12 高频连接

20 接触装置

22 接触销

24 弹簧元件

26 组件

28 导入辅助装置

30 导线支架

40 导线

41 第一端

42 第二端

50 测试区域

52 定位辅助装置

P1 第一位置

P2 第二位置

X 第一方向

Y 第二方向。