文献综述(或调研报告):
- 电路板测试技术概述
根据电路板所处的研制、生产、维护的不同阶段,电路板测试具有不同的测试的目的,最常见的设计验证、产品检验、故障诊断三种类型。当电路板的设计通过设计验证而进入生产阶段时,测试的目的就变为产品检验,即查出产品是否存在故障。查明电路是否存在故障称作故障检测,故障检测只关心产品的好与坏。电装后的电路板必须经过严格的测试,确认它们是无故障的,才能出厂或装入系统。当发现电路板存在故障后,确定引起故障的原因及明确当前故障的状态称作故障诊断。更确切地说,电路板的故障诊断就是在电路板所允许的条件下进行各种必要的测试,以确定引起电路板性能不正常的故障元件的位置及该故障元件的参数值。通过电路板测试能正确全面的反映电路板的各项参数和指标,对其硬件故障做出诊断,将大大提高整个电子系统的工作可靠性和稳定性 [6]。
电路板的功能测试涉及模拟、数字、存储器、RF和电源电路,通常要用不同的测试策略 [7]。功能测试的基本方法是将预先定义的测试数据发送至电路板的输入端,控制电路板进入工作状态,然后采集其响应信号,进行对比判断。对于数字信号来讲,测试其输出端的响应代码,与数据库中的正确代码比较,来判断被测数字电路的逻辑功能是否正常,从而确定电路的好坏;对于模拟电路,测试其输出端的电压、电流、与输入端之间的函数关系等其它参数,与标准输出进行比较,根据它们是否一致来判断模拟电路的功能和性能是否正常。
作为电路板测试的常用手段,目前自动测试系统是指那些采用计算机控制,能实现自动化测试的系统,是对那些能自动完成激励、测量、数据处理并显示或输出测试结果的一类系统的统称。这类系统通常是在标准的测控系统或仪器总线的基础上组建而成,具有高速度、高精度、多功能、多参数和宽测量范围等众多特点。自动测试系统的模块化设计可使其通用特性在不同项目间完全得到表现,即相同的系统、相同的软件、相同的培训与文件系统,以及相同的操作。不管是开发、生产还是运送测试,自动测试系统都可以作为整个流程的一部分,其本身也有一个结构化流程以便达到最佳使用效果。通用的自动测试系统是一种非常先进灵活的方案,不同类型电路板的测试需求。
目前,国内外的电路板自动测试系统都已经向完全自动化发展,减少人工的参与,越来越多地结合机器视觉系统和机械运动平台完成电路板的测试。下面将对机械测量平台的发展进行概述说明。
- 机械测试平台
机械测试平台是电路板自动定位测试系统中的一个重要部分,但这方面的专用产品较少,一些数控测试系统等都有各自的应用领域,然而从结构和原理上来说是相似的,对于本文的设计具有很大的借鉴意义。
探针测试台的发展可追溯至七十年代中期,美国伊智公司在1963年制造除了世界上第一台探针测试台,随后又几年又制造出了第一台全自动探针台EG2001[8]。随着技术的发展,出现了一大批制造探针测试台的公司,主要有Accretech、TEL、东京精密等,并且自动化的成都越来越高。
东京精密公司制造的UF系列探针台占有了国际市场60%的份额,具有很高地定位精度和完善的自动化功能,一直以来都是行业内的标杆型产品之一 [9]。其中,UF3000使用了东京精密自主研发的摄像头对准系统、采用高精度光栅尺进行定位、控制系统使用多CPU模式来提高效率,这使得UF3000迅速成为全自动测试台中的佼佼者。
全自动探针测试台对电路板自动定位测试系统有着很大的借鉴意义,目前国内的哈尔滨工业大学、天津大学已经在这方面做了很多的研究工作,留下了宝贵的经验,三坐标测量机在机械测试平台中成为主流。
三坐标测量机(3-D Coordinate Measuring Machine,CMM)在机械、电子、仪表、飞机制造、国防等行业广泛使用,它的测量是将被测零件放入其允许的测量空间以获得被测几何型面上各测点的坐标位置,可以代替多种表面测量工具及昂贵的组合量规,并且万能性强、自动化程度高,是现代化工业生产、科学研究必不可少的精密测量仪器。
