電連接器保持力檢測系統的設計與應用

王騰飛 唐 動 李 磊 王 杰

（上海威克鮑爾通信科技有限公司 上海 215000）

1 引言

電連接器在各種電子設備中應用廣泛，在器件和器件，組件與組件，系統與系統之間進行連接和信號傳遞，是構成一個完整系統所必須的基礎[1]。電連接器在成品出廠前都會進行接觸件保持力的測試，目前，都是通過工人手持保持力測試工具進行手動測試，不僅無法保證測試精度和效率，并且不能對測試過程中的數據進行采集和記錄。

2 電連接器簡介

電連接器一般都是由殼體、絕緣體、接觸件三個部分組成，接觸件一般是指插針和插孔[2]。電連接器的殼體是指插頭-插座的外殼，其主要作用是避免絕緣體和接觸件受到外界的碰撞，殼體的材料一般采用鋁合金。絕緣體主要由界面封嚴體、封線體等組成，其主要作用是保證接觸體和殼體之間電氣絕緣，并且能夠保證接觸件的位置；接觸件主要分為插針和插孔，本文主要研究壓接式接觸件。電連接器結構組成如圖1所示。

圖1 電連接器結構示意圖

3 電連接器保持力測試方法

目前，行業內在測試電連接器的保持力時普遍的方法是：

（1）通過工裝夾具將連接器固定；

（2）根據不同的接觸件選用不同的手動測試工具，如圖2所示。

圖2 保持力手動測試工具

（3）手動使用測試工具去按壓接觸件。

上述方法雖然能夠完成保持力的測試，但是，效率低，勞動強度大，并且不能保證檢測的精度，存在一定的風險。

4 電連接器保持力檢測系統的設計

電連接器保持力檢測系統主要包括動力提供模塊、視覺定位模塊、測試頭自動切換模塊、測試力反饋模塊，其結構如圖3所示。

圖3 電連接器保持力檢測系統示意圖

4.1 動力提供模塊

動力提供模塊是實現其它機構精準定位和按所需速度移動的關鍵模塊。電連接器中的接觸件的表面一般都是鍍的貴金屬，并且接觸件根據型號的不同，接觸件的尺寸也存在一定的差異，如果此模塊精度較低，有損傷接觸件的風險，因此，選擇型號為YK800XG-200-F（見圖4）機器人來實現機構的移動與定位。機器人的基本參數如表1所示。

圖4 YK800XG-200-F機器人示意圖

表1 機器人的基本參數表

將測試模塊固定到機器人的端部，通過機器人的移動能夠實現精準的定位。

4.2 視覺定位模塊

機器視覺技術是近年逐漸發展起來的一項技術[3]，視覺定位模塊的功能是通過對電連接器的拍照分析，通過機器視覺軟件的自制程序，實現電連接器內接觸件規格的自動識別，以及接觸件的位置坐標提取和記錄，其視覺處理界面如圖5所示。

圖5 視覺處理界面

4.3 測試頭切換模塊

測試頭切換模塊主要由測試頭（8個）、轉盤、伺服電機、導向機構等組成。根據機器視覺對電連接器的分析得到接觸件的規格，然后通過伺服電機切換測試頭。其中測試頭切換如圖6所示。

圖6 測試頭切換模塊示意圖

如圖7所示，測試頭通過螺紋緊固在導向柱上，能夠實現快速更換；導向柱銑出兩個平面，與導向塊精密配合，可以防止測試頭發生轉動。寶塔彈簧不僅能提供一定的支撐力，并且能增大壓縮行程。

圖7 測試頭結構圖

4.4 測試力反饋模塊

測試力反饋模塊主要由位移傳感器、滑臺氣缸、襯套、導向軸等組成，如圖8所示。

圖8 測試力反饋模塊

在測試頭切換模塊選定測試頭以后，滑臺氣缸由原位到動位，然后機器人Z軸向下運動，在測試頭與接觸件接觸時，彈簧開始壓縮，通過位移傳感器可以得到彈簧的壓縮量。

根據公式：

式中：F為彈力（N）；k為彈性系數；x為形變量（mm）

通過位移傳感器的反饋值，能夠精準控制測試力的大小。

5 應用效果

以上結構已開始應用，不僅能夠通過在上位機設置參數達到兼容多款產品的效果，而且提高了測試的效率，平均每個接觸件耗時1.8 s。測試力更加精確，能夠在上位機采集測試數據，并存儲和打印。

6 結語

本測試系統通過集成機器視覺、PLC電氣控制、數據采集等智能模塊。并且在設計時采用了模塊化、輕量化的設計思想。改變傳統的手動測試電連接器內接觸件保持力的測試方法，形成更加智能、更加高效的解決方案。