一种分布式线束测试装置及其方法与流程

本发明涉及线路检测领域，具体涉及一种分布式线束测试装置及其方法。

背景技术：

在汽车、航空、工业控制等领域，大量使用到各种型号的线束，线束的连接正确性以及线束中的功能元件参数正确性关系到一个系统能否可靠的工作。

线束测试是对系统中连接各电气部件的接线部件及线束中包含的电阻、电容、二极管等功能元件进行测试，一般需要测量线束的导通、功能元件参数等。

传统的线束测试装置采用多个接线母板级联的方式，由接线母板、线束接插件、测试电路和方法组成集成式的测试装置。待测线束通过多个线束接插件转换后，线束按照接插件分组排列，依次连接到接线母板的io阵列上。io阵列的引脚数目一般为128个。多个接线母板的io阵列级联在一起，组成更大规模的io阵列。

传统的方式通过人工组装线束。组装过程中需要查找io阵列上的引脚位置和线束接插件之间的对应关系。安装过程费时费力，容易出错，严重影响生产效率。传统的线束测试方法基于传统的线束测试电路，通过测试电路对io阵列进行串行扫描，逐一建立线束接插件在测试算法中的对应关系。该过程也是费时费力，容易出错，严重影响生产效率。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种分布式线束测试装置及其方法，以解决线束测试安装费时费力，以及测试过程复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，该分布式线束测试装置，包括：

测试节点阵列，其包括若干测试节点，所述测试节点包括微处理器、信号发生单元、信号采样单元和若干测试端子，所述的信号采样单元的信号采集端连接到所有测试端子，每个测试端子都连接有一个选择开关，信号发生单元包括多个信号发生设备，信号发生设备的信号输出端连接至所有选择开关的选择端上，选择开关的一个选择端上最多连接一个信号发生设备，所述信号发生单元、信号采样单元和选择开关都连接至微处理器；

公共线，包括全局公共线和内部公共线，所有测试节点共用全局公共线，所有测试节点中分别设置有内部公共线，单个测试节点中，测试端子可通过选择开关连接到内部公共线上；

控制系统，向测试节点发送命令信号，并接收测试节点发送的采集信号。

通过将测试节点按阵列布置，每个测试节点结构相同，测试节点中每个测试端子结构相同，所以待测线束按顺序接在测试端子上，只需要通过转换不同的信号发生设备，即可对线束进行测试。

上述线束顺序安装在测试端子上，是指线束进行拓扑，线束一般将各点进行编号，各点按编号顺序接入测试端子上，并且测试端子的接线优先级也有设定，首先测试节点组成的矩阵中，按先列后排的方式，即从第一列第一排开始，依次第一列第一排、第一列第二排，依次类推第一列中测试节点中所有测试端子使用完毕后，就使用第二列，规则同上，一直至最后一列。而测试节点中的测试端子使用优先级是，测试节点中的测试端子一般是32个，或者64个，将测试端子按编号0-31，或者0-63，使用时也按照编号顺序即可。

进一步，上述信号发生单元包括模拟信号发生设备、基准电压发生设备和接地信号设备，模拟信号发生设备输入端连接微处理器，基准电压发生设备的控制端连接至微处理器。

将待测试导线的一端连接的测试端子接入基准电压，另一端连接的测试端子接地，那就可以通过采集两个端子处的电压值，即可判断该导线的导通情况，所以本装置的检测方法简单。在接线时，不需要考虑待测线束的各待测点的特殊性，如有的需要考虑测试电容，则需要连接到一个带有信号输入器的测试端子上，但本发明中所有测试端子都可以连接到模拟信号发生设备上，就大大简化了接线步骤。

而且传统的测试电路，是所有线束一起测试，算法比较复杂，经常出现问题。而本发明中，可以通过选择开关，将一些测试端子打在空挡，就使得其连接的线速待测点没有进入测试电路，所以完全可以分步骤测试，但如果一条条线路分别测试，速度也非常慢，通常一般是将同一类型的线路进行同时测试，如连通设置可以同时测试，如所有电阻可以同时测试，等等都可以加快测试速度，并且本发明可通过分布式测试方法，大大降低了计算难度。

本发明中，控制系统是发送命令到各个测试节点中的微处理器，由微处理器向信号发生单元、信号采样单元和选择开关发送命令。信号采样单元采集到的信号也经微处理器发送至控制系统中，控制系统能够分析该信号，从而做出结果。

公共线主要用来给予测试端子之间构建回路。

进一步，上述模拟信号发生设备为数模转换器。主要将数字信号转化为模拟信号，该数字信号由微处理器发送。

进一步，上述的测试端子和选择开关之间设置有一个限流电阻，基准电压经二极管直接接地，经常会击穿二极管。

进一步，上述采样单元为模数转换器。用于将采集到的模拟信号转化为数字信号，再经微处理器传送至控制系统中。

进一步，上述测试节点阵列中的测试节点呈矩阵排列，同一列测试节点通过同一条总线连接到控制系统。同一列使用一条总线，如第一列使用第一总线，第二列使用第二总线，籍此便可发送信号至第一总线来控制第一列上的测试节点，进一步实现分布式控制方式，也避免采集信号过多，信号通过不同总线传输，不容易出现丢失。

进一步，上述的控制系统包括fpga控制器和嵌入式处理器，fpga控制器和嵌入式处理器之间电连接，fpga控制器还连接到总线驱动器阵列，总线驱动器即用来连接从测试节点接入的总线。fpga用于发送测试命令和接收测试数据，嵌入式处理器用于进行数据计算。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种分布式线束测试方法。该方法包括：

a、向控制系统中输入待测线束的拓扑结构信息和测试机台的配置信息；

b、获取测试机台上每个测试节点中测试端子的连接信息，并根据测试端子连接信息，将测试端子映射到待测线束的拓扑结构中；

c、先进行测试节点内线束连通性测试，再进行测试节点间线束连通性测试；

d、进行线束中功能元件的参数测试；

e、分析测试内容，生成测试结果。

步骤b所述的测试端子连接信息获得方式是：测试节点呈矩阵排列，共排成m排，n列，第一列中，测试节点分别为测试节点1-1、测试节点1-2、…、测试节点1-m，第二列中，测试节点分别为测试节点2-1、测试节点2-2、…、测试节点2-m，依次类推，第n列中，测试节点分别为测试节点n-1、测试节点n-2、…、测试节点n-m；

测试节点含有a个测试端子，则取名为，测试端子1、测试端子2、…、测试端子a，同一测试节点中，测试端子排序越小，优先级越高，测试节点的优先级为先列后排；

待测线束的第一待测点接入任一测试节点中的任一测试端子，并记录该测试端子的引脚信息，待测线束第二待测点接入优先级紧跟第一待测点所对应测试端子的测试端子，待测线束第三待测点接入优先级紧跟第二待测点所对应测试端子的测试端子，依次类推，将待测线束的所有待测点接入到测试端子上，当获得待测线束的第一待测点对应待测端子的引脚信息，则待测线束其他所有待测点对应的待测端子的引脚信息都能得到，则获得了测试机台上每个测试节点中测试端子的连接信息。

本发明至少包括以下有益效果：

（1）本发明的所有测试节点的测试端子都具有相同的物理结构，并且能够满足不同线束的不同输入要求，所以本发明在进行测试前的安装，只需要将线束与测试端子按顺序进行安装，即可很方便将测试端子与线束进行映射，方便后续的测试过程；

（2）本发明的测试中，也可以通过分布式方式进行测试，如先测试测试节点中线路的连通性，再测试测试节点间线路的连通性，后面再测试线路中带有功能元件的参数，并且功能元件也可以分布测试，能够加快测试速度的同时，减少了计算量。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的分布式线束测试装置的总体结构示意图；

图2为本发明的分布式线束测试装置的测试节点的结构示意图；

图3为本发明的分布式线束测试装置的测试端子的电路连接示意图；

图4为本发明的分布式线束测试方法的流程图；

图5为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点内线路测试图；

图6为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点间线路测试图；

图7为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点内电阻测试图；

图8为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点内电容测试图；

图9为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点内二极管测试图一；

图10为本发明的分布式线束测试装置及其方法的节点内二极管测试图二。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细地说明。以下示例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，在本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“a”、“b”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。此外除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本发明中的具体含义。且图示中的部件中的一个或多个可以是必须的或非必须的，以及上述图示的各部件之间的相对位置关系可以根据实际需要进行调整。

请参阅图1至图3所示，本发明提供的该分布式线束测试装置，其包括：测试节点阵列，其包括若干测试节点，所述测试节点包括微处理器、信号发生单元、信号采样单元和若干测试端子，所述的信号采样单元的信号采集端连接到所有测试端子，每个测试端子都连接有一个选择开关，信号发生单元包括模拟信号发生设备、基准电压发生设备和接地信号设备，模拟信号发生设备输入端连接微处理器，基准电压发生设备的控制端连接至微处理器。模拟信号发生设备、基准电压发生设备和接地信号设备的信号输出端连接至所有选择开关的选择端上，选择开关的一个选择端上最多连接一个信号发生设备，即测试节点中，测试端子都可以通过选择开关连接到一个信号发生设备上，如某测试端子只需要接地，即通过选择开关连接到接地信号设备，所述信号发生单元、信号采样单元和选择开关都连接至微处理器。

上述信号采样单元为模数转换器，其将采集的模拟信号转换为数字信号后，再传输到微处理器；该模拟发生设备为数模转换器，其将采集的数据信号转化为模拟信号，主要是微处理器将数字信号传送至模拟发生设备，然后转化为模拟信号后，发送至测试端子，对线束进行测试；基准电压发生设备采用电压基准器制成，提供基准电压；接地信号设备就是指普通的接地设置；该选择开关采用可控硅开关制成，响应快速，其控制端连接到微处理器，通过微处理器控制切换。

公共线，所有测试端子可通过选择开关连接到该公共线上，用于辅助测试，构建测试回路；

控制系统，向测试节点发送命令信号，并接收测试节点发送的采集信号，控制系统包括fpga控制器和嵌入式处理器，fpga控制器和嵌入式处理器之间电连接，fpga控制器还连接到总线驱动器阵列，总线驱动器即用来连接从测试节点接入的总线。fpga用于发送测试命令和接收测试数据，嵌入式处理器用于进行数据计算。控制系统中还设置了如必须的存储器，存储器分别连接fpga控制器和嵌入式处理器，以及在fpga控制器上设置显示接口，用于连接显示器，向工作人员显示测试对象和查看测试情况；fpga控制器上设置usb接口，用于连接鼠标、键盘等操作设备，用来输入命令。

本实施例将测试节点按阵列布置，组合一个m*n的方形阵列，共有m排，n列的测试节点，安装在一个测试台面上，因每个测试节点结构相同，测试节点中每个测试端子结构相同，所以待测线束按顺序接在测试端子上，因此只需要通过转换不同的信号发生设备，即可对线束进行测试。同一列的测试节点共用一条总线，所以一共设置n个总线，这些总线连接至总线驱动器。

线束安装前，会先进行线束拓扑，获得线束拓扑结构，然后标注线束上各点编号，线束一般将各点进行编号，各点按编号顺序接入测试端子上，并且测试端子的接线优先级也有设定，首先测试节点组成的矩阵中，按先列后排的方式，即从第一列第一排开始，依次第一列第一排、第一列第二排，依次类推第一列中测试节点中所有测试端子使用完毕后，就使用第二列，规则同上，一直至最后一列。而测试节点中的测试端子使用优先级是，测试节点中的测试端子一般是32个，可拓展为64个，本实施例采用32个，将测试端子按编号0-31，使用时也按照编号顺序即可，即线束的第一个待测点连接至第一列第一排的测试节点中的编号0测试端子上，第二个待测点则连接至第一列第一排的测试节点中的编号1测试端子上，第三个待测点则连接至第一列第一排的测试节点中的编号2测试端子上，依次类推。

将待测试导线的一端连接的测试端子接入基准电压，另一端连接的测试端子接地，那就可以通过采集两个端子处的电压值，即可判断该导线的导通情况，所以本装置的检测方法简单。在接线时，不需要考虑待测线束的各待测点的特殊性，如有的需要考虑测试电容，则需要连接到一个带有信号输入器的测试端子上，但本发明中所有测试端子都可以连接到模拟信号发生设备上，就大大简化了接线步骤。

本发明采用分布式测试，具体是分步骤测试，通常一般是将同一类型的线路进行同时测试，如连通设置可以同时测试，如所有电阻可以同时测试，等等都可以加快测试速度，并且本发明可通过分布式测试方法，大大降低了计算难度。

一个优选的实施例中，在测试端子和选择开关之间设置有一个限流电阻，基准电压经二极管直接接地，经常会击穿二极管，设置限流电阻，保护二极管。

如图2、图3中，adc即是模数转换器，dac即是数模转换器，vref即是基准电压发生设备，io是指测试端子，r是限流电阻，k是选择开关。

如图4所示，根据上述实施例中所述的该分布式线束测试装置，本实施例下还匹配了一种分布式线束测试方法，包括如下步骤：

a、向控制系统中输入待测线束的拓扑结构信息和测试机台的配置信息；

b、获取测试机台上每个测试节点中测试端子的连接信息，并根据测试端子连接信息，将测试端子映射到待测线束的拓扑结构中；

c、先进行测试节点内线束连通性测试，再进行测试节点间线束连通性测试；

d、进行线束中功能元件的参数测试；

e、分析测试内容，生成测试结果。

步骤b所述的测试端子连接信息获得方式是：测试节点呈矩阵排列，共排成m排，n列，第一列中，测试节点分别为测试节点1-1、测试节点1-2、…、测试节点1-m，第二列中，测试节点分别为测试节点2-1、测试节点2-2、…、测试节点2-m，依次类推，第n列中，测试节点分别为测试节点n-1、测试节点n-2、…、测试节点n-m；

测试节点含有a个测试端子，则取名为，测试端子1、测试端子2、…、测试端子a，同一测试节点中，测试端子排序越小，优先级越高，测试节点的优先级为先列后排；

待测线束的第一待测点接入任一测试节点中的任一测试端子，并记录该测试端子的引脚信息，待测线束第二待测点接入优先级紧跟第一待测点所对应测试端子的测试端子，待测线束第三待测点接入优先级紧跟第二待测点所对应测试端子的测试端子，依次类推，将待测线束的所有待测点接入到测试端子上，当获得待测线束的第一待测点对应待测端子的引脚信息，则待测线束其他所有待测点对应的待测端子的引脚信息都能得到，则获得了测试机台上每个测试节点中测试端子的连接信息。

测试端子与待测线束的拓扑结构映射关系已通过上述内容很方便地得出。电路的拓扑结构是现有技术，即是电路中各元器件的连接关系，将电路中所有连接点按顺序编号，并且各点之间的元器件进行记录，即形成了电路的拓扑结构。

现在讲解下测试过程，如图5，是测试线路的连通性，以单个测试节点1-1举例：图中有1号测试端子和2号测试端子通过待测线连接，即测试该待测线的连通性，此时将1号测试端子的选择开关连接到基准电压输出端，2号测试端子接地，通过adc分别测得两者的电平信号为v1和v2，当v1和v2都为二分之一个基准电压时，待测线即连通；如v1等于基准电压，v2等于零，则待测线断开。

如图6是测试节点间的线路连通性测试，以测试节点1-1和测试节点1-2举例，测试节点1-1中，1号测试端子的选择开关连接到基准电压输出端，2号测试端子的选择开关接地，其测试端子连接到全局公共线；测试节点2-1，其1号测试端子与测试节点1-1的3号端子之间连接有待测线，所以将测试节点2-1中，3号测试端子和4号测试端子的选择开关都接入到内部公共线，并且4号测试端子连接到全局公共线，这样，1号测试端子、3号测试端子、4号测试端子和2号测试端子，依次连接构成回路。通过adc测试1号测试端子电平信号为v1，2号测试端子的电平信号为v2，如v1为四分之三个基准电压，v2为四分之一个基准电压，表示待测线连通；如v1为基准电压，v2为零时，表示待测线断开。

如图7，为电阻参数测试，待测电阻的布置方式与线路一致，adc测试1号测试端子电平信号为v1，2号测试端子的电平信号为v2，v1和v2为待测电阻两端的电平值，因为限流电阻r的值已知，籍此就可以计算回路中的电流值，以及待测电阻两端的电压值，得出待测电阻的电阻值。节点间的电阻测试如节点间的线路测试类似，通过全局公共线和内部公共线实现测试回路。

如图8，为电容参数测试，1号端子的选择开关连接至dac，dac向1号端子输入一定频率的正弦信号，经过待测电容和2号端子构成一个回路，adc采集若干个周波1号端子和2号端子的电平，限流电阻r已知，可以计算回路中的电流值，以及待测电阻两端的电压值，得出待测电容的容值。节点间的电容测试如节点间的线路测试类似，通过全局公共线和内部公共线实现测试回路。

如图9，图10，为二极管测量，分为正向测量和反向测量连个步骤，先进行正想测量，如图9,1号端子选择开关连接到dac上，dac输出一定斜率的三角波，经待测二极管、2号端子组成测试回路，经过adc测得的1号端子和2号端子处的电平值，可计算待测二极管的正向压降；如图10，2号端子的选择开关连接到dac上，同样的方式，得到二极管的反向压降。根据两次测试，可以判断二极管的连接是否正确。

上述计算过程即通过嵌入式处理器进行处理和判断，即步骤e中的分析测试内容，还将得到结构发送至显示器显示，即步骤e中的生成测试结果。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员可以理解，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

此外实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器（processor）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-onlymemory）、随机存取存储器（ram，randomaccessmemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。