电缆间歇性故障的诊断方案

当受到运动时，电缆会感到疲劳，这会导致完全或间歇性故障，即使这种运动不是恒定的。幸运的是，有一些电缆和线束测试系统可以轻松识别和查明即使是最难以捉摸的间歇性故障的根源。

必要的柔韧性

电缆可能会在预编程的机器人移动过程中有意弯曲，或者由于操作或环境引起的振动而无意弯曲。为了确保电缆在这种情况下的性能，可以使用专门的测试系统。

这些系统中最灵活的一个由大型测试板库提供支持，例如机器人应用，包括与纳米和微米 D 连接器等的兼容性。为了获得最佳的灵活性、可用性和快速可重构性——以及经济性——这些板安装有“系列”连接器或连接器插槽(图 1)。这种柔性电缆和线束测试系统可用于所有机器人应用，无论是工业应用还是服务(例如个人、军事、医疗、后勤)。

图 1：不受连接器类型的限制，连接器适配器板可以填充连接器组、单个连接器或裸露以进行定制。上面显示的是 USB、D-Sub、nano-D、micro-D、Micro-D 100、IDC 线装插座等配置解决方案的示例。

安装前测试压接

不良、断线、冷焊点等故障会导致连接间断。问题在于测试设备是否足够灵敏以检测它们，以及是否在增值流中尽可能早的点应用测试——测试越早，任何检测到的错误的影响就越小。

那些为机器人应用购买连接电缆的人会希望确保他们的供应商运送的电缆已经通过了快速循环时间下的间歇性测试。在这种情况下，一个完整的循环包括对所有测试点的完整扫描。

间歇性测试 当采样率足够高以统计捕获足够的随机事件以将测试结果的置信度提高到可接受的高度时，间歇性测试是正确执行的。运行严格质量计划(如 6 sigma)的公司将寻求尽可能快的周期时间。他们需要能够在简单的通过/失败之上提供诊断信息的测试人员，这样他们就可以为他们的流程改进反馈循环提供定性和定量数据。

请注意，虽然间歇测试模式通常被称为“连续测试”，但测试信号本身始终是脉冲的，以便扫描全套测试点。在这种情况下，“连续”仅仅意味着测试不断地扫过这些测试点。

测试仪可以使用测试仪默认设置以 100 毫秒/周期时间对 128 个测试点进行采样，通过减少驻留时间(为零)和测试点数量，采样速度可达到 11 毫秒/周期。通过调整其他参数可以实现更快的速度。这些相同的测试仪包括一个动态 GUI，用于识别间歇性错误的类型和位置(图 2)，并且可以输出包含相同图形的 ISO 9000 质量打印报告。

图 2：实时间歇性测试识别 a) 通过次数和错误次数，b) 错误类型(颜色编码)，c) 错误位置。

随着循环速度的增加，使脉冲测试信号与错误瞬间同步的可能性增加。图 3 说明了如果无法将其采样率设置得足够高以捕捉错误时刻，测试仪如何提供错误的“通过”。图 2 显示，在 434 次尝试(即 434 个完整的测试周期)中，当被测电缆正在弯曲时，以 100 毫秒/周期的速度捕获了 6 个错误。如果采样速度设置得更慢，则电缆很可能错误地通过了间歇测试。

图 3：脉冲测试信号与错误瞬间同步的概率随着循环速度的增加而增加。

设置测试参数时必须小心，以避免此类误报。CableEye 测试系统可以在任何持续时间以 11 毫秒/周期执行 64 个测试点的间歇测试。制造 CableEye 测试仪的 CAMI Research 总裁 Christopher E. Strangio 指出，并非所有间歇性测试都是平等的。“我们已经看到了一个并排测试，在默认设置下，CableEye 很容易指示夹具中的间歇性错误，而该夹具已被另一个品牌的测试仪'通过'。”他说。

为了达到必要的采样率，电阻测量不是间歇测试的一部分，只报告开路和短路。理想情况下，间歇性故障测试仪将允许在两个阈值下进行测试，以适应具有集成电阻组件的电缆。这些类型的电缆可以分两个阶段进行测试。在较低的阈值下，任何包含集成电阻组件的线路都会产生“开路”错误。必须以高于集成组件已知电阻的阈值再次进行测试，以隔离该线路上是否存在真正的开路故障。

可以通过多种方式对失败的集成机器人系统进行安装后电缆诊断。如果依次移除每条电缆进行测试是不可行的，则可以使用所谓的“完整”或“循环”测试协议在现场进行测试。为了将其带到测试现场，测试仪本身可以放在移动推车上，与其他诊断设备一起安装在机架上，并使用触摸屏笔记本电脑进行操作。

对于完整的现场测试，断开每一端并在电缆的每一端和测试仪之间连接适配器。然后在机器人执行弯曲电缆的运动时执行间歇测试。

另一方面，原位环路测试是一种两步测试，通常在电缆很长时使用，但在电缆既无法拆卸也没有固定装置空间的情况下也可用于短电缆在“远端”。在该测试的步骤 1 中，在两端断开的情况下，在一端执行短路测试。在将跳线连接到“远端”的成对引脚后，在第 2 步中进行连续性测试。在每个步骤中，在学习电缆设置后，将在机器人执行弯曲电缆的运动时进行间歇性测试。使用测试仪的宏功能，整个回路测试序列可以很容易地自动化，从而简化了操作员的诊断测试。

特别是对于任务关键型机器人，质量控制组将希望创建一个维护计划，其中包括测试间歇性错误。长时间的测试对于进行运动的电缆的电气寿命测试也很重要。

审核编辑：汤梓红