電路板測試系統及方法
2023-05-12 15:48:16 1
專利名稱：電路板測試系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種測試系統及方法，特別是關於一種電路板測試系統及方法。
背景技術：
電路板(例如主板)成品檢測是生產流程中的重要環節。成品檢測包括信號電氣 特性的測試，例如，對信號的周期、正脈衝寬度、負脈衝寬度、上升時間及下降時間等進行測量。傳統的電路板測試需要依靠作業員的手工操作。對於那些電路比較簡單、測試信 號比較少的電路板來說，手工操作尚能滿足要求。但隨著電子技術的進步，電路越來越復 雜，測試信號越來越多，產品的生命周期越來越短，小批量、多品種的產品生產任務比較多， 手工操作的電路板測試方法不僅效率低，而且容易出錯，已不能滿足快速高質量生產的競
爭需求。
發明內容
鑑於以上內容，有必要提供一種電路板測試系統，能夠對電路板進行自動測試。此外，還有必要提供一種電路板測試方法，能夠對電路板進行自動測試。一種電路板測試系統，運行於主機中，該系統通過控制機械手臂及示波器對待測 的電路板進行自動測試，所述機械手臂安裝有測試探針，該測試探針與示波器的探頭相連， 該電路板測試系統包括參數設置模塊，用於設置所述電路板的測試參數，所述測試參數包 括待測元件序列、每個待測元件的測試信號序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系 下的坐標及每個測試信號的測試項目；校正模塊，用於對機械手臂進行初始位置校正，以保 證機械手臂的定位精度；坐標系轉換模塊，用於確定電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉 換關係；及信號測試模塊，用於從待測元件序列中逐一選擇待測元件，從選擇的待測元件的 測試信號序列中逐一選擇測試信號，根據坐標系轉換模塊確定的坐標系轉換關係，將選擇 的測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標轉換成在機械手臂坐標系下的坐標，根據該 選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探針定位到該 選擇的測試信號的測試點，控制示波器對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量， 及接收示波器返回的測量數據並儲存該測量數據。—種電路板測試方法，該方法通過主機控制機械手臂及示波器對待測的電路板進 行自動測試，所述機械手臂安裝有測試探針，該測試探針與示波器的探頭相連，該方法包括 步驟設置電路板的測試參數，所述測試參數包括待測元件序列、每個待測元件的測試信號 序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標及每個測試信號的測試項目；對機 械手臂進行初始位置校正，以保證機械手臂的定位精度；確定電路板坐標繫到機械手臂坐 標系的轉換關係；從待測元件序列中選擇一個待測元件；從選擇的待測元件的測試信號序 列中選擇一個測試信號；根據電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係，將選擇的測試 信號的測試點在電路板坐標系下的坐標轉換成在機械手臂坐標系下的坐標；根據該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探針定位到該選擇的 測試信號的測試點；控制示波器對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量；接收示 波器返回的測量數據並儲存該測量數據；若選擇的待測元件的測試信號序列中還有其他的 測試信號，則返回選擇測試信號的步驟；及若待測元件序列中還有其他的待測元件，則返回 選擇待測元件的步驟。本發明電路板測試系統及方法利用主機控制機械手臂定位到電路板上測試信號 的測試點，控制示波器對測試信號進行測試，從而提高測試設備的利用率，提高測試效率及 精確度，減少人工測試可能帶來的誤差及錯誤。
圖1為本發明電路板測試系統的系統架構圖。圖2為本發明電路板測試系統的功能模塊圖。圖3為本發明電路板測試方法的流程圖。
具體實施例方式參閱圖1所示，是本發明電路板測試系統較佳實施例的系統架構圖。所述電路板測試系統10主要包括待測的電路板101、機械手臂102、機械手臂控制 器103、示波器104及主機105。所述電路板101平放在測試臺106上。電路板101包括裸板 及其上安裝的多個元件。所述元件包括各種分離元件(例如電阻、電容、電感)以及各種集 成電路。主機105上安裝有測試程序11。主機105通過串行接口、通用接口總線(General PurposeInterface Bus, GPIB)接口、乙太網接口或者其他適用的接口與機械手臂控制器 103及示波器104相連。機械手臂控制器103與機械手臂102相連。機械手臂102前端安 裝有測試探針107。示波器104通過探頭108與機械手臂102相連。探頭108的一端連接 到示波器104的輸入端，另一端(以下稱探頭頭部)連接到測試探針107。在本實施例中，預先為電路板101的每個測試信號指定一對測試點。例如，對於一 個單端信號，指定一個信號測試點及一個接地測試點。又如，對於一個差分信號，指定一對 差分信號測試點。相對應地，機械手臂102包括一對測試探針107，探頭108包括一對探頭 頭部，每個測試探針107分別與一個探頭頭部相連。也就是說，探頭108的兩個探頭頭部通 過測試探針分別連接到測試信號的兩個測試點。當測試開始後，主機105通過機械手臂控 制器103控制機械手臂102，使測試探針107定位到電路板101上待測元件的測試信號的測 試點。例如，對於一個單端信號，將一個測試探針107定位到該單端信號的信號測試點，將 另一個測試探針107定位到該單端信號的接地測試點。當測試探針107定位到測試點後， 示波器104通過探頭108接收測試信號，根據主機105設置的測量項目對測試信號進行測 量，並將測量數據返回主機105。主機105接收示波器104返回的測量數據並存儲到與之相 連的存儲設備109。最後，主機105對返回的測量數據進行分析處理。在上述實施例中，主機105通過機械手臂控制器103連接並控制機械手臂102。在 其他的實施例中，主機105可以直接與機械手臂102相連。主機105安裝有機械手臂控制 程序，主機通過該機械手臂控制程序控制機械手臂102，使得機械手臂102將測試探針107 定位到電路板101上待測元件的測試信號的測試點。
參閱圖2所示，是圖1中測試程序11的功能模塊圖。所述測試程序11包括參數設置模塊200、校正模塊201、坐標系轉換模塊202、信號 測試模塊203及數據分析模塊204。所述參數設置模塊200用於設置電路板101的測試參數。所述測試參數包括電路 板101的待測元件序列、每個待測元件的測試信號序列、每個測試信號的測試點在電路板 101的坐標系(以下稱電路板坐標系)下的坐標、每個測試信號的測試項目及每個測試項目 的理論值等。在本實施例中，所述測試信號的測試點包括電路板101上的過孔、焊盤和引腳。所 述測試信號的測試項目包括過衝、下衝、直流高電壓、直流低電壓、周期、正脈衝寬度、負脈 衝寬度、上升時間及下降時間等。所述測試項目的理論值可以是一個數值，例如，將某一測 試信號的周期的理論值設置為25，單位納秒。所述測試項目的理論值還可以是一個取值範 圍，例如，將某一測試信號的上升時間的理論值設置為[10，12]，單位納秒。所述校正模塊201用於通過機械手臂控制器103對機械手臂102進行初始位置校 正，以保證機械手臂102的定位精度。所述坐標系轉換模塊202用於確定電路板坐標繫到機械手臂102的坐標系(以下 稱機械手臂坐標系)的轉換關係。在本實施例中，坐標系轉換模塊202計算一個電路板坐標 繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣來表示電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係。一個 點在電路板坐標系下的坐標左乘該過渡矩陣，即可得到該點在機械手臂坐標系下的坐標。所述信號測試模塊203用於從待測元件序列中逐一選擇待測元件，以及從選擇的 待測元件的測試信號序列中逐一選擇測試信號。根據選擇的測試信號的測試點在電路板坐 標系下的坐標以及電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係，信號測試模塊203計算該 選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，並將該選擇的測試信號的測試點在 機械手臂坐標系下的坐標發送給機械手臂控制器103，使得機械手臂控制器103控制機械 手臂102將測試探針107定位到該選擇的測試信號的測試點。此外，信號測試模塊203控 制示波器104對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量，接收示波器104返回的測 量數據並儲存到存儲設備109。在本實施例中，信號測試模塊203將該選擇的測試信號對應的兩個測試點在電路 板坐標系下的坐標左乘電路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣，得到該選擇的測試 信號對應的兩個測試點在機械手臂坐標系下的坐標。此外，在本實施例中，信號測試模塊 204按照指定的存儲路徑存儲所述測量數據。例如，將所述測量數據儲存至F:\PCBTest\ Result。所述數據分析模塊204用於對測量數據進行分析，並將分析結果儲存至存儲設備 109。數據分析模塊204對測量數據的分析包括判斷測試數據是否符合要求。舉例來說，時 鍾信號的周期的理論值設置為25納秒，如果示波器104檢測到的時鐘信號的周期為24納 秒，則數據分析模塊205判斷該測量數據不符合要求。在本實施例中，數據分析模塊205按 照指定的存儲路徑存儲分析結果，例如，將分析結果儲存至F:\PCBTest\Analysis。參閱圖3所示，是電路板測試方法較佳實施例的流程圖。步驟S301，參數設置模塊200設置電路板101的測試參數。所述測試參數包括電 路板101的待測元件序列、每個待測元件的測試信號序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標、每個測試信號的測試項目及每個測試項目的理論值等。在本實施例中，所述測試信號的測試點包括電路板101上的過孔、焊盤和引腳。所 述測試信號的測試項目包括過衝、下衝、直流高電壓、直流低電壓、周期、正脈衝寬度、負脈 衝寬度、上升時間及下降時間等。所述測試項目的理論值可以是一個數值，例如，將某一測 試信號的周期的理論值設置為25，單位納秒。所述測試項目的理論值還可以是一個取值範 圍，例如，將某一測試信號的上升時間的理論值設置為[10，12]，單位納秒。步驟S302，校正模塊201通過機械手臂控制器103對機械手臂102進行初始位置 校正，以保證機械手臂102的定位精度。步驟S303，坐標系轉換模塊202確定電路板坐標系與機械手臂坐標系的轉換關 系。在本實施例中，坐標系轉換模塊203計算一個過渡矩陣來表示電路板坐標繫到機械手 臂坐標系的坐標系的轉換關係。一個點在電路板坐標系下的坐標左乘該過渡矩陣，即可得 到該點在機械手臂坐標系下的坐標。步驟S304，信號測試模塊203從待測元件序列中選擇一個待測元件。步驟S305，信號測試模塊203從選擇的待測元件的測試信號序列中選擇一個測試信號。步驟S306，信號測試模塊203根據該選擇的測試信號的測試點在電路板坐標系下 的坐標以及電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係，計算該選擇的測試信號的測試點 在機械手臂坐標系下的坐標。例如，信號測試模塊203將該選擇的測試信號的測試點在電 路板坐標系下的坐標左乘電路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣，得到該選擇的測試 信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標。步驟S307，信號測試模塊203將該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下 的坐標發送給機械手臂控制器103，使得機械手臂控制器103控制機械手臂102將測試探針 107定位到該選擇的測試信號的測試點。步驟S308，信號測試模塊203控制示波器104對該選擇的測試信號所設置的測試 項目進行測量。例如，對一個時鐘信號的周期、正脈衝寬度、負脈衝寬度、上升時間及下降時 間進行測量。步驟S309，信號測試模塊203接收示波器104對該選擇的測試信號的每個設置的 測試項目的測量數據，並將測量數據儲存到存儲設備109。在本實施例中，信號測試模塊 203按照指定的存儲路徑存儲該測量數據。例如，將所述時鐘信號的周期、正脈衝寬度、負脈 衝寬度、上升時間及下降時間的測量值儲存至F:\PCBTest\Result。步驟S310，數據分析模塊204對測量數據進行分析，例如，判斷測試數據是否符合 要求，並將分析結果儲存至存儲設備109。舉例來說，時鐘信號的周期的理論值設置為25納 秒。如果示波器104檢測到的時鐘信號的周期為24納秒，則數據分析模塊204判斷該測量 數據不符合要求。在本實施例中，數據分析模塊204按照指定的存儲路徑存儲分析結果，例 如，將分析結果儲存至F:\PCBTest\Analysis。步驟S311，判斷該選擇的待測元件的測試信號序列中是否有其他的測試信號。如 果該選擇的待測元件的測試信號序列中還有其他的測試信號，則返回步驟S305，從該選擇 的待測元件的測試信號序列中選擇下一個測試信號。如果該選擇的待測元件的測試信號序列中的沒有其他的測試信號，則步驟S312，判斷待測元件序列中是否有其他的待測元件。如果待測元件序列中有其他的待測元件，則 返回步驟S304，從待測元件序列中選擇下一個待測元件。如果待測元件序列中的所有待測 元件都已測試完畢，則流程結束。 需要說明的是，在開始正式測試之前，可以控制機械手臂102對預先設定的電路 板101上的檢驗點進行定位，以驗證機械手臂102是否定位正確。若對檢驗點的定位正確， 則開始正式測試。否則，若對檢驗點的定位錯誤，則執行步驟S302-S303，重新對機械手臂 102進行初始位置校正及重新確定電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係。
權利要求
一種電路板測試系統，運行於主機中，其特徵在於，該系統通過控制機械手臂及示波器對待測的電路板進行自動測試，所述機械手臂安裝有測試探針，該測試探針與示波器的探頭相連，該電路板測試系統包括參數設置模塊，用於設置所述電路板的測試參數，所述測試參數包括待測元件序列、每個待測元件的測試信號序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標及每個測試信號的測試項目；校正模塊，用於對機械手臂進行初始位置校正，以保證機械手臂的定位精度；坐標系轉換模塊，用於確定電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係；及信號測試模塊，用於從待測元件序列中逐一選擇待測元件，從選擇的待測元件的測試信號序列中逐一選擇測試信號，根據坐標系轉換模塊確定的坐標系轉換關係，將選擇的測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標轉換成在機械手臂坐標系下的坐標，根據該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探針定位到該選擇的測試信號的測試點，控制示波器對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量，及接收示波器返回的測量數據並儲存該測量數據。
2.如權利要求1所述的電路板測試系統，其特徵在於，該系統還包括數據分析模塊，用 於對測量數據進行分析，並儲存分析結果。
3.如權利要求1所述的電路板測試系統，其特徵在於，所述校正模塊通過機械手臂控 制器對機械手臂進行初始位置校正，所述信號測試模塊將選擇的測試信號的測試點在機械 手臂坐標系下的坐標發送給機械手臂控制器，使得機械手臂控制器控制機械手臂將測試探 針定位到該選擇的測試信號的測試點。
4.如權利要求1所述的電路板測試系統，其特徵在於，所述坐標系轉換模塊計算一個 電路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣來表示電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉 換關係，所述信號測試模塊將該選擇的測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標左乘電 路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣，得到該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐 標系下的坐標。
5.一種電路板測試系統，其特徵在於，該系統包括機械手臂、示波器及主機，所述機械 手臂安裝有測試探針，該測試探針與示波器的探頭相連，所述主機分別與機械手臂及示波 器相連，其中所述機械手臂用於根據主機的控制對電路板上測試信號的測試點進行定位；所述示波器用於根據主機的控制對測試信號進行測量；及所述主機用於控制機械手臂及示波器實現電路板上測試信號的測量，所述主機包括測 試程序，該測試程序包括參數設置模塊，用於設置電路板的測試參數，所述測試參數包括待測元件序列、每個待 測元件的測試信號序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標及每個測試信號 的測試項目；校正模塊，用於對機械手臂進行初始位置校正，以保證機械手臂的定位精度；坐標系轉換模塊，用於確定電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係；及信號測試模塊，用於從待測元件序列中逐一選擇待測元件，從選擇的待測元件的測試 信號序列中逐一選擇測試信號，根據坐標系轉換模塊確定的坐標系轉換關係，將選擇的測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標轉換成在機械手臂坐標系下的坐標，根據該選擇 的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探針定位到該選擇 的測試信號的測試點，控制示波器對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量，及接 收示波器返回的測量數據並儲存該測量數據。
6.一種電路板測試方法，其特徵在於，該方法通過主機控制機械手臂及示波器對待測 的電路板進行自動測試，所述機械手臂安裝有測試探針，該測試探針與示波器的探頭相連， 該方法包括步驟設置電路板的測試參數，所述測試參數包括待測元件序列、每個待測元件的測試信號 序列、每個測試信號的測試點在電路板坐標系下的坐標及每個測試信號的測試項目； 對機械手臂進行初始位置校正，以保證機械手臂的定位精度； 確定電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係； 從待測元件序列中選擇一個待測元件； 從選擇的待測元件的測試信號序列中選擇一個測試信號；根據電路板坐標繫到機械手臂坐標系的轉換關係，將選擇的測試信號的測試點在電路 板坐標系下的坐標轉換成在機械手臂坐標系下的坐標；根據該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探 針定位到該選擇的測試信號的測試點；控制示波器對該選擇的測試信號所設置的測試項目進行測量； 接收示波器返回的測量數據並儲存該測量數據；若選擇的待測元件的測試信號序列中還有其他的測試信號，則返回選擇測試信號的步 驟；及若待測元件序列中還有其他的待測元件，則返回選擇待測元件的步驟。
7.如權利要求6所述的電路板測試方法，其特徵在於，該方法在接收示波器返回的測 量數據並儲存該測量數據的步驟之後還包括對測量數據進行分析，並儲存分析結果。
8.如權利要求6所述的電路板測試方法，其特徵在於，所述對機械手臂進行初始位置 校正是通過機械手臂控制器對機械手臂進行初始位置校正，所述根據該選擇的測試信號的 測試點在機械手臂坐標系下的坐標，控制機械手臂將測試探針定位到該選擇的測試信號的 測試點是將選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標發送給機械手臂控制器， 使得機械手臂控制器控制機械手臂將測試探針定位到該選擇的測試信號的測試點。
9.如權利要求6所述的電路板測試方法，其特徵在於，所述確定電路板坐標繫到機械 手臂坐標系的轉換關係的方法是計算一個電路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣，所 述計算該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標的方法是將該選擇的測試 信號的測試點在電路板坐標系下的坐標左乘電路板坐標繫到機械手臂坐標系的過渡矩陣， 得到該選擇的測試信號的測試點在機械手臂坐標系下的坐標。
10.如權利要求6所述的電路板測試方法，其特徵在於，所述測試信號的測試點可以是 所述電路板上的過孔、焊盤和引腳。
全文摘要
一種電路板測試系統及方法，該方法控制機械手臂定位到電路板上測試信號的測試點，控制示波器對測試信號進行測試，從而提高測試設備的利用率，提高測試效率及精確度，減少人工測試可能帶來的誤差及錯誤。
文檔編號G01R31/28GK101900787SQ20091030259
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優先權日2009年5月25日
發明者李昇軍, 許壽國 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司;鴻海精密工業股份有限公司