【摘要】　FAKRA是一種傳輸高頻信號的高性能汽車線束， 隨著汽車技術(shù)的快速發(fā)展， FAKRA線束已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的關(guān)鍵領(lǐng)域。FAKRA線束分為傳統(tǒng)的FAKRA線束和小型化的Ｍｉｎｉ-FAKRA線束。FAKRA線束通常應(yīng)用在車載導(dǎo)航系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)、車載通信系統(tǒng)、３６０°全景攝像頭、自動駕駛以及遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)等領(lǐng)域， 助力新能源汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化、信息化的快速發(fā)展。FAKRA線束的自動化制造技術(shù)以及自動化設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用成為亟須攻克的技術(shù)難題， 如何在FAKRA線束自動化制造設(shè)備上運用防錯技術(shù)， 從線束的制造源頭進(jìn)行防錯， 能有效避免批量不良品的產(chǎn)生， 提高設(shè)備的穩(wěn)定性和提高產(chǎn)線的良品率， 降低FAKRA線束的制造成本。 

引　　言

隨著新能源汽車技術(shù)的網(wǎng)聯(lián)化(Ｖ２Ｘ)、先進(jìn)駕駛輔動系統(tǒng)(ＡＤＡＳ) 的快速發(fā)展，以及高精度車載雷達(dá)的廣泛應(yīng)用，連接汽車通信和數(shù)據(jù)信息交互關(guān)鍵組件的FAKRA線束，必須具有高精度、快速連接、耐久性強和可靠性高等特點。加之新能源汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)及５Ｇ技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)，FAKRA線束面臨著更高的性能需求。FAKRA線束自動化制造技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高生產(chǎn)效率，還能確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和線束的可靠性。FAKRA線束自動化或半自動化制造過程中運用防錯技術(shù)則能有效預(yù)防不合格品的產(chǎn)生，提升FAKRA線束的整體生產(chǎn)管理水平，降低產(chǎn)品的制造成本。

傳統(tǒng)的人工產(chǎn)線雖然能生產(chǎn)FAKRA線束，但是產(chǎn)品的一致性、信號傳輸性能、產(chǎn)品的可靠性很難保證。隨著FAKRA原材料的進(jìn)化，從原來的機加工單粒產(chǎn)品逐步演化為沖壓版本，既提升了FAKRA原材料的生產(chǎn)效率和自動化制造水平，又降低了制造成本，為線束的自動化制造提供了先決條件。因此，FAKRA自動化制造方案的設(shè)計、對自動化產(chǎn)線上操作工站防錯技術(shù)的研究和應(yīng)用顯得尤其重要。

FAKRA自動化制造設(shè)備方案設(shè)計

車載FAKRA線束自動化生產(chǎn)線設(shè)備集成了裁線、盤繞、剝皮、壓接、測試等多個工序，采用模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計及精密的伺服驅(qū)動機構(gòu)，實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。FAKRA自動化生產(chǎn)線配備了數(shù)控人機交互系統(tǒng)，各工作站模塊可獨立工作，并且根據(jù)客戶需求支持非標(biāo)定制，可靈活擴展多項附加功能，并且可以通過人機交互界面實現(xiàn)對各個模組的單獨控制。

FAKRA線束自動化生產(chǎn)線通常有兩種: 第一種是包含全自動切線、打圈、捆扎，自動化設(shè)備抓取導(dǎo)線、剝外膠皮、壓接、穿外導(dǎo)體、穿塑殼、成品線束導(dǎo)通及收線，這種自動化方案是全自動的FAKRA產(chǎn)線方案；第二種是人機結(jié)合的生產(chǎn)線方案，該方案將全自動切線打圈捆扎機同自動化生產(chǎn)線主機分離，后段采用人工穿塑殼，自動化生產(chǎn)線只做中間的剝皮、壓接中心針、穿外導(dǎo)體、耐壓檢測等中間工序，半成品線束下線后，人工穿塑殼、耐壓檢測、ＳＩ檢測、外觀檢測、包裝。FAKRA生產(chǎn)流程如圖１所示。

如果企業(yè)對FAKRA線束生產(chǎn)制造的自動化要求高，在方案上選擇全自動FAKRA生產(chǎn)線，只需要一個人操作，即可完成同軸線纜、端子物料在設(shè)備上安裝放置，以及自動化產(chǎn)線設(shè)備人機界面的操作，同時完成FAKRA線束最終合格產(chǎn)品的收集、轉(zhuǎn)運，監(jiān)控全自動FAKRA生產(chǎn)線運行過程中的異常處理、不良品的收集和分析。如果企業(yè)注重效率和設(shè)備的穩(wěn)定性，在設(shè)備方案上可以選擇人機協(xié)同專用產(chǎn)品類型的半自動化專線，減少了物料和產(chǎn)品換型，設(shè)備的利用率最高。

無論是單端循環(huán)的自動化生產(chǎn)線還是雙端循環(huán)的自動化生產(chǎn)線，在自動化生產(chǎn)線方案設(shè)計前期，一定要結(jié)合企業(yè)實際需求、線束項目產(chǎn)品類型、工藝路線、檢驗參數(shù)，包括對客戶的技術(shù)要求進(jìn)行反復(fù)論證和方案評審，能有效避免后期的設(shè)備改動。同時，在自動化生產(chǎn)線的方案設(shè)計上，要最大限度地避免自動化生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。自動化生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性越高，必然會導(dǎo)致自動化生產(chǎn)線的整體穩(wěn)定性、設(shè)備的稼動率降低。

FAKRA線束自動化制造工序設(shè)計與防錯應(yīng)用

FAKRA線束自動化制造設(shè)備方案或半自動人工生產(chǎn)制造工序排布階段一定要融入相關(guān)設(shè)備防錯或工藝防錯技術(shù)，以有效避免后期設(shè)備調(diào)試、線束生產(chǎn)和設(shè)備驗收過程中的很多不確定因素。

２. １　切線工序的方案設(shè)計和防錯應(yīng)用

全自動化生產(chǎn)線是將自動切線盤繞機和FAKRA自動化生產(chǎn)線通過機械機構(gòu)進(jìn)行連接，然而自動切線盤繞機在和FAKRA自動化生產(chǎn)線組合后卻有一定的局限性。當(dāng)切線長度小于800ｍｍ時，線纜剛好盤繞１圈，繞盤直徑Ｄ＝１２０ｍｍ，兩端甩線２００ｍｍ，采用膠帶捆扎或者扎絲捆扎，確保捆扎結(jié)實。當(dāng)導(dǎo)線長度范圍在８００~ １２００ｍｍ 時，導(dǎo)線盤繞不夠兩圈，或者不能確保兩端甩線２００ｍｍ時，一定要考慮設(shè)計盤繞直徑可調(diào)的線纜盤繞載具。

線纜自動裁線盤繞機，一定要設(shè)計可以通過導(dǎo)線長度來計算盤繞直徑的柔性機構(gòu)，線纜直徑１５０~ ３００ｍｍ 為最優(yōu)，行業(yè)內(nèi)通常將線纜盤繞成兩端半圓中間矩形的形狀。兩端半圓直徑約１００~１２０ｍｍ， 兩半圓邊最遠(yuǎn)距離約３００ｍｍ。因此，切線長度范圍最低為８００ｍｍ。根據(jù)捆扎(扎線) 機構(gòu)大小確定切線最長尺寸。

切線盤繞機的繞線機構(gòu)一定要設(shè)計成伺服電機控制可調(diào)的，操作員在人機交互界面輸入導(dǎo)線長度、導(dǎo)線類型、長度補償?shù)葏��?shù)后，軟件系統(tǒng)會自動計算盤繞直徑，并控制伺服系統(tǒng)調(diào)整繞線載具，同時確保線盤兩端甩線２００~ ３００ｍｍ，滿足FAKRA自動化生產(chǎn)線主機載具的應(yīng)用需求。

為提高自動切線打圈組件的利用率，切線盤繞機末端要預(yù)留一個線纜收集機構(gòu)，當(dāng)FAKRA自動化生產(chǎn)線不工作或生產(chǎn)單端加工產(chǎn)品時，自動機部分采用人工放線。前端的裁線盤繞機構(gòu)可以繼續(xù)工作，設(shè)備將切線盤繞、捆扎成圈的線纜輸送到指定位置，人工將盤圈線纜收集到周轉(zhuǎn)箱容器中，裁線打圈設(shè)備的利用率提高３０％~４０％， 同時也將設(shè)備利用率提升５％左右。

２. ２　FAKRA自動化生產(chǎn)線方案設(shè)計和防錯應(yīng)用

FAKRA自動化生產(chǎn)線主機部分通常要完成大剝皮、壓接金屬屏蔽、切鋁箔、翻網(wǎng)屏蔽絲、芯線剝皮、壓接中心針、穿外導(dǎo)體、壓接外導(dǎo)體、ＣＣＤ檢測、耐壓檢測、激光打標(biāo)識、收線等操作。部分全自動FAKRA生產(chǎn)線還可以完成穿護套、安裝自鎖、ＮＧ品分離等操作，FAKRA自動化生產(chǎn)線主機部分是整套生產(chǎn)線的重要組成部分，也是自動化生產(chǎn)線的核心和精髓。

FAKRA自動化生產(chǎn)線的主機第一或第二工站必須設(shè)置一個人工放線的工站，即便是裁線盤繞機組合的全自動化生產(chǎn)線，也要在開始工站設(shè)置一個人工放線的工站。主要目的有兩個，首先是滿足較短線纜和過長線纜的生產(chǎn)制造，其次是當(dāng)切線盤繞機故障時，可以人工放線，提高ＦＡＫＲＡ自動化生產(chǎn)線的利用率。

FAKRA自動化生產(chǎn)線在完成翻網(wǎng)和芯線剝皮之后，必須設(shè)置一個離子風(fēng)清潔模組，如圖２所示。通常采用線纜上部吹風(fēng)，下部吸風(fēng)，將附著在線纜頭部的屏蔽斷絲、游離金屬異物，利用離子風(fēng)清潔干凈。必要時，在穿外導(dǎo)體前再增加一個離子風(fēng)清潔模組，確保插入外導(dǎo)體的中心針是清潔、無異物附著的，如圖２所示。

屏蔽絲翻網(wǎng)檢測，在壓接中心針的前一個工站，必須增加一個屏蔽絲翻網(wǎng)檢測模組，用來檢查翻網(wǎng)不徹底的半成品，杜絕屏蔽絲和芯線連接導(dǎo)致的FAKRA產(chǎn)品短路問題。

行業(yè)內(nèi)通常采用弱電檢測內(nèi)絕緣處、芯線和屏蔽絲有無通路，這種接觸式檢測有可能改變芯線的狀態(tài)。另一種是采用３６０℃ＣＤ 檢測屏蔽絲飛絲。通過旋轉(zhuǎn)鏡頭拍照，對半成品內(nèi)絕緣、芯線區(qū)域設(shè)定敏感區(qū)，要求敏感區(qū)內(nèi)無異物，這種無接觸的檢測可以作為優(yōu)選，如圖３所示。

中心針校直模組設(shè)計方案，由于中心針端子在壓接后，要從鉗口中脫模，某種特殊條件下，中心針的脫模過程會導(dǎo)致中心針端子和線纜發(fā)生不同程度的彎曲。為保證中心針端子順利插入外導(dǎo)體組件，在中心針穿(壓接) 外導(dǎo)體模組之前一定要設(shè)計一個中心針校直模組，如圖４所示，確保中心針穿外導(dǎo)體的時候端子平直，提高插入合格率。該模組采用軟塑膠材質(zhì)的平面對端子施壓３~５Ｎ， 當(dāng)校直不良品端子(飛絲) 時，有可能導(dǎo)致飛出的銅絲碎屑掉落在中心針校直區(qū)域，碎屑有可能會被下一個合格的中心針給吸附粘走，導(dǎo)致產(chǎn)品的短路。因此，要在中心針校直模組上增加一個吹氣裝置，當(dāng)中心針端子每校直一對后，端子離開校直模組后的空閑節(jié)拍時間內(nèi)，對中心針端子校直區(qū)域吹氣清潔，防止掉落在校直后的合格端子上吸附(沾上) 金屬異物。

增加廢料帶隔離組件，如圖５所示，在雙端同時加工的自動化生產(chǎn)線上，通常情況下，先將左端的中心針穿外導(dǎo)體，然后壓接外導(dǎo)體，這個時候右端的中心針處于懸空狀態(tài)。當(dāng)左端壓接模組上的料帶切斷刀鈍了，無法正常切斷廢料帶，將導(dǎo)致多余的料帶向上弓起，如圖６所示，干涉線束右端的屏蔽絲，壓接設(shè)備后退時將已經(jīng)翻網(wǎng)徹底的屏蔽絲掛扯并拉到和中心針區(qū)域，當(dāng)右端穿外導(dǎo)體時，出現(xiàn)短路的不合格產(chǎn)品。因此，壓接左端外導(dǎo)體的壓接機模具的廢料帶一側(cè)，必須增加一個廢料帶隔離板，將廢料帶和右端線纜完全隔離，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的短路不合格品或有潛在質(zhì)量風(fēng)險的產(chǎn)品流出。

導(dǎo)通耐壓檢測模組的防錯設(shè)計，對于雙端生產(chǎn)模式的自動化FAKRA生產(chǎn)線，左右兩端的耐壓檢測對接機構(gòu)應(yīng)采用由兩個伺服電機單獨控制伸縮距離。當(dāng)產(chǎn)線加工兩端物料類型相同的FAKRA產(chǎn)品時，兩個模組前進(jìn)和后退的尺寸相同，當(dāng)兩端加工的物料類型不相同時，由于外導(dǎo)體的長度和中心針端點位置不同，耐壓檢測模組的測試接頭尺寸、位置也不一樣，需要單獨控制。這種兩端單獨控制模組的機構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備制造成本高，但控制精度較高，如圖７所示。

導(dǎo)通耐壓檢測模組采用一個電機控制前進(jìn)和后退的方案，如圖８所示，適合兩端加工相同原材料的ＦＡＫＲＡ，這種模組的控制方案，機構(gòu)比較穩(wěn)定，運行比較可靠，模組成本較低。當(dāng)應(yīng)對兩端不同產(chǎn)品類型的FAKRA時，可以采用快速切換的對接模塊進(jìn)行卡緊連接。缺點是，需要設(shè)計多個應(yīng)對不同產(chǎn)品快速切換的對接模塊。

２. ３�。茫茫� 影像檢測技術(shù)在全自動FAKRA生產(chǎn)線的應(yīng)用

隨著半導(dǎo)體技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，以及ＣＣＤ芯片的分辨率和動態(tài)范圍的進(jìn)一步提升，使得ＣＣＤ成像質(zhì)量更高。同時，ＣＣＤ影像檢測與人工智能等新技術(shù)深度融合，結(jié)合性能強悍的計算機系統(tǒng)實現(xiàn)更高級別的算法對圖像分析和處理，檢測精度、準(zhǔn)確性和檢測效率也將得到極大提高，推動ＣＣＤ影像檢測技術(shù)在FAKRA自動化生產(chǎn)線上的大范圍應(yīng)用。

采用ＣＣＤ影像檢測，通常采用固定式鏡頭三棱鏡３６０°檢測、固定式單面檢測；３６０°旋轉(zhuǎn)鏡頭全方位檢測，在ＣＣＤ檢測模組方案設(shè)計過程中，對生產(chǎn)過程半成品的檢測需求要合理配置。比如: 對屏蔽網(wǎng)絲切斷、屏蔽網(wǎng)絲翻網(wǎng)是否徹底，優(yōu)選３６０°旋轉(zhuǎn)鏡頭方案。對中心針壓接外觀和壓接尺寸檢測、外導(dǎo)體壓接外觀和尺寸檢測，優(yōu)選固定式鏡頭三棱鏡３６０° 檢測；對檢測FAKRA線束同心度、芯線根數(shù)、FAKRA護套狀態(tài)識別等優(yōu)選固定式鏡頭進(jìn)行檢測，ＣＣＤ相機拍照更加精細(xì)和準(zhǔn)確。

采用ＣＣＤ影像檢測FAKRA同軸線纜屏蔽絲切斷，檢測有無飛絲，檢測壓接金屬箍后屏蔽絲翻網(wǎng)是否徹底，有無飛出屏蔽絲在中心針壓接區(qū)的效率和可靠性，精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的弱電接觸式檢測，如圖９所示。

FAKRA線束同心度檢測，目前最好的方案就是采用固定相機模式的ＣＣＤ影像檢測，將相機拍攝的圖片，通過圖像識別軟件和計算機系統(tǒng)，實時計算出FAKRA線束中心針圓心和外導(dǎo)體圓心之間的距離，符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品標(biāo)記合格；否則標(biāo)記成不合格品，自動化設(shè)備最后一個模組將不合格品進(jìn)行排除隔離。不同的設(shè)備廠商對FAKRA同心度或者圓心距的計算方法大致相同。如圖１０、圖１１所示。

對于FAKRA公端，中心針的圓心和外導(dǎo)體大圓圓心距Ｄ＝０. １５ｍｍ。對于FAKRA母端，中心針(絕緣子) 圓心和外導(dǎo)體大圓圓心間距Ｄ＝０. １５ＭＭ， 并且母端中心針小圓Ｄ＝０. １ｍｍ 范圍內(nèi)不能有異物。通過ＣＣＤ圖像識別運算技術(shù)進(jìn)行判斷，超出測量數(shù)值，設(shè)備自動ＮＧ不良。

２. ４　FAKRA線束的不良品分析

FAKRA線束在制造過程中，難免會出現(xiàn)短路、斷路、耐壓檢測、絕緣檢測不合格、中心針插入深度不合格、FAKRA中心針同心距不合格、屏蔽飛絲、外導(dǎo)體變形等不良品。生產(chǎn)過程中一定要針對不良品進(jìn)行分析并查找原因，從設(shè)備、過程控制上徹底解決導(dǎo)致不良品產(chǎn)生的根本原因，從而避免產(chǎn)生大批量的不良品避免不良品流出的極大風(fēng)險。

１) Ｘ-ＲＡＹ 無損檢測。當(dāng)FAKRA產(chǎn)品出現(xiàn)斷路或者短路的情況，可以將不良品用Ｘ-ＲＡＹ 進(jìn)行照射檢查，如圖１２所示。通過調(diào)整Ｘ-ＲＡＹ 設(shè)備，放大或縮小局部區(qū)域，查出導(dǎo)致不良的問題點，并分析不良的故障點、不良品的類型。

２) 工業(yè)ＣＴ檢測。由于Ｘ-ＲＡＹ 的功率過小或設(shè)備性能問題，部分金屬層厚度大的FAKRA外導(dǎo)體，則無法看清內(nèi)部的不良狀況。因此，可以借助工業(yè)ＣＴ對故障線束的兩端進(jìn)行ＣＴ全尺寸掃描，利用工業(yè)ＣＴ的控制軟件對掃描的３Ｄ數(shù)據(jù)進(jìn)行切片分析，如圖13所示。

對FAKRA線束產(chǎn)線的Ｘ-ｒａｙ 檢測在國內(nèi)部分企業(yè)開始推廣應(yīng)用，只是作為對不良產(chǎn)品的分析，并沒有對其做１００％的Ｘ-ｒａｙ 無損透視檢驗。

在國內(nèi)，我公司率先采用工業(yè)ＣＴ對不良品進(jìn)行無損分析。合格產(chǎn)品通過工業(yè)ＣＴ對FAKRA產(chǎn)品按組進(jìn)行尺寸測量，同時對產(chǎn)品進(jìn)行信號傳輸ＳＩ信號測試，從而篩選出性能最優(yōu)的壓接、組裝參數(shù)，確保ＳＩ信號數(shù)據(jù)最優(yōu)狀態(tài)下的壓接參數(shù)。

電子放大鏡檢測，選用１００~ ２００ 倍的電子放大鏡檢查不良，有些公司不具備Ｘ-ＲＡＹ 和工業(yè)ＣＴ的檢查條件，可以采用電子放大鏡進(jìn)行檢測。比如: 電子放大鏡目視檢查屏蔽絲切傷、同軸線纜芯線切傷、切斷，中心針壓接外觀、同軸線纜內(nèi)絕緣切傷、中心針插入狀態(tài)等。

在缺乏相關(guān)設(shè)備的情況下，首先可以采用灌膠凝固后，用剖切工具對不良品進(jìn)行刨切、研磨，然后在電子放大鏡下觀察，從而發(fā)現(xiàn)不良品故障點的真實狀態(tài)，分析質(zhì)量問題產(chǎn)生的根本原因，最后通過對設(shè)備、模具的改善，解決產(chǎn)生不良的問題點。

總    結(jié)

FAKRA線束的自動化制造和防錯技術(shù)還有很多，自動化設(shè)備廠家應(yīng)和設(shè)備需求方對FAKRA自動化生產(chǎn)的前期設(shè)計方案進(jìn)行充分溝通，并結(jié)合國內(nèi)外同行對FAKRA自動化設(shè)備方案進(jìn)行研究和剖析，融入更多的防錯方案，能大幅縮減設(shè)備的調(diào)試及批量生產(chǎn)周期，減少試錯概率。

FAKRA自動化設(shè)備的方案設(shè)計和方案選擇，企業(yè)一定要結(jié)合公司和客戶對產(chǎn)線的需求、產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)參數(shù)、質(zhì)量檢測要求，選擇適合的FAKRA自動化生產(chǎn)線類型，并結(jié)合公司原材料的供應(yīng)鏈情況，打造FAKRA高速數(shù)據(jù)線束的生產(chǎn)制造車間，從而實現(xiàn)效率、利潤的最大化。