一種具有ccd補正功能的pcb測試及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),包括位置粗調的FPC轉接板及載臺,可微調的樣品載臺,執(zhí)行機構,PCB線路板測試機,信號放大及傳感,工業(yè)CCD相機,邏輯控制部件,人機接口界面和數據存儲服務器。本實用新型提供的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),完成對于PCB板金手指線寬小于0.05mm,FPC轉接板與PCB板對接誤差小于0.01mm的PCB板自動測試。該系統(tǒng)不僅運行穩(wěn)定、控制精確、能夠實現實時分析判斷,而且完全符合國家的相關規(guī)范要求。
【專利說明】—種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種印制電路板即PCB板的測試及控制系統(tǒng),更具體的涉及一種PCB板金手指線寬小于0.05mm, FPC轉接板與PCB板對接誤差小于0.01mm的PCB板自動測試及控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]PCB (Printed Circuit Board)即印制電路板,簡稱印制板,是電子工業(yè)的重要部件之一。幾乎每種電子設備,小到電子手表、計算器,大到計算機,通訊電子設備,軍用武器系統(tǒng),只要有集成電路等電子元器件,為了他們之間的電氣及信號連接,都要使用印制電路板。印制電路板有電路軟板和電路硬板兩類,他們之間通常采用由眾多金黃色的導電觸片組成,因其表面鍍金而且導電觸片排列如手指狀的“金手指”來實現對接。
[0003]單個的PCB軟板在生產出來之后,為了驗證PCB軟板的性能參數,需要對PCB軟板進行各種測試,通常需要對PCB軟板進行外觀檢查、開路/短路測試、元件功能測試等,其中,對PCB軟板的開路/短路測試、元件功能測試,需要從PCB板金手指上的各個點位通過FPC (Flexible Printed Circuit)轉接板連接至測試機,以完成相應功能的測試。
[0004]目前的PCB板測試都是把PCB板放在測試針床上,針床上有固定不動的FPC轉接板,再用氣動裝置將被測樣品PCB電路軟板與FPC轉接板壓緊進行測試。這種方法測試時,測試不易準確定位,容易造成被測樣品PCB電路軟板與FPC轉接板對接時錯位,特別是對于PCB電路軟板的金手指線寬小,對位精度要求高的場合,非常容易造成誤測?,F有的改進方法有使用CCD拍照,再與已存 的“標準照片”進行比對獲取當前相對坐標進行對位的這種方法,在對位精度及降低誤測率方面有了一定的改進,但仍然存在下列三方面的缺陷--第一,CXD拍照比對后,機構進行運動放樣、壓緊的過程中,由于運動時的加速、減速等因素導致設備振動的原因,導致PCB板與FPC轉接板實際對接時錯位或偏離;第二,這種方法能夠實現精確對位的前提是當前照片需要與“標準照片”進行比對獲取當前的相對坐標,此處的“標準照片”,獲取非常不易,需要工程師將PCB板與FPC轉接板對接無誤后,測控系統(tǒng)拍照獲取“標準照片”,效率非常低下;第三,“標準照片”的穩(wěn)定性不好,測試系統(tǒng)(或測試機臺)的振動或人為移動,都可能導致“標注照片”不再標準,需要重新找“標準照片”。
[0005]因此,本領域的技術人員致力于開發(fā)一種具有CXD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),以完成對于PCB板金手指線寬小于0.05mm, FPC轉接板與PCB板對接誤差小于0.01mm的PCB板自動測試。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),更具體的是一種PCB板金手指線寬小于0.05mm, FPC轉接板與PCB板對接誤差小于0.01mm的PCB板自動測試及控制系統(tǒng)。
[0007]為了解決上述問題,本實用新型的技術方案是這樣的:[0008]一種具有CXD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:
[0009]位置粗調的FPC轉接板及載臺,可微調的樣品載臺,執(zhí)行機構,PCB線路板測試機,信號放大及傳感模塊,工業(yè)CCD相機,邏輯控制部件,人機接口界面和數據存儲服務器;
[0010]位置粗調FPC轉接板及載臺的輸入端與執(zhí)行機構和可微調的樣品載臺的輸出端相連接,其輸出端與PCB線路板測試機的輸入端相連接;
[0011]可微調的樣品載臺的輸入端與執(zhí)行機構和工業(yè)CXD相機的輸出端相連接;PCB線路板測試機的另一端與邏輯控制部件相連接,實現雙向數據交互;
[0012]信號放大及傳感模塊的一端與執(zhí)行機構相連接,另一端與邏輯控制部件相連接,兩端的連接都是實現雙向的數據交互;
[0013]工業(yè)CXD相機的另一端與邏輯控制部件相連接,實現雙向數據傳輸;
[0014]人機接口界面與邏輯控制部件相連接,實現數據雙向交互;
[0015]數據存儲服務器與邏輯控制部件相連接,實現數據雙向交互。
[0016]所述信號放大及傳感模塊包括信號放大模塊,傳感模塊,伺服驅動器,編碼器;
[0017]所述信號放大模塊的輸入端與邏輯控制部件的輸出端相連接,其輸出端連接至執(zhí)行機構,傳感模塊的輸出端連接至邏輯控制部件的輸入端;
[0018]所述伺服驅動器包括第一伺服驅動器、第二伺服驅動器和第三伺服驅動器,其輸入端均與邏輯控制部件的輸出端相連接,第一伺服驅動器的輸出端與伺服馬達的輸入端相連接,第二伺服驅動器和第三伺服驅動器的輸出端分別與第一伺服電缸和第二伺服電缸的輸入端相連接;
[0019]所述編碼器包括第一編碼器、第二編碼器和第三編碼器,其輸入端分別與伺服馬達,第一伺服電缸和第二伺服電缸的輸出軸相連接,輸出端直接連接至邏輯控制部件的輸入端。
[0020]所述信號放大模塊為PLC開關量輸出模塊,單通道輸出電流最大為100mA,0N/0FF響應時間小于等于10ms。
[0021]所述傳感模塊為PLC開關量輸入模塊,每個模塊包含8個通道,每通道輸入電流值7mA-24VDC,通道間光電隔離。
[0022]邏輯控制部件包括邏輯運算部件,邏輯運算部件分別連接人機接口、工業(yè)以太網接口裝置、外設通信接口、實時保護模塊、數據采集模塊、數字量輸入輸出模塊、伺服控制模塊、圖像采集處理部件;
[0023]所述工業(yè)以太網接口裝置連接一數據存儲服務器;
[0024]所述實時保護模塊、數據采集模塊、數字量輸入輸出模塊、伺服控制模塊連接所述信號放大及傳感模塊;
[0025]所述外設通信接口連接所述PCB線路板測試機;
[0026]所述圖像采集處理部件連接所述工業(yè)(XD相機。
[0027]本實用新型提供的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),完成對于PCB板金手指線寬小于0.05mm, FPC轉接板與PCB板對接誤差小于0.0lmm的PCB板自動測試。該系統(tǒng)不僅運行穩(wěn)定、控制精確、能夠實現實時分析判斷。
【專利附圖】
【附圖說明】[0028]圖1為本實用新型提供的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng)模塊圖;
[0029]圖2為信號放大及傳感模塊圖;
[0030]圖3為邏輯控制器結構模塊圖;
[0031]圖4為有CXD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng)工作流程圖;
【具體實施方式】
[0032]為使本實用新型更明顯易懂,茲以一優(yōu)選實施例,并配合附圖作詳細說明如下。
[0033]如圖1所示,為本實用新型提供的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:位置粗調的FPC轉接板及載臺50,可微調的樣品載臺51,執(zhí)行機構40,PCB線路板測試機30,信號放大及傳感模塊31,工業(yè)CCD相機32,邏輯控制部件20,人機接口界面10和數據存儲服務器11。FPC轉接板及載臺50的輸入端與執(zhí)行機構40和可微調的樣品載臺51的輸出端相連接,其輸出端與FPC線路板測試機30的輸入端相連接;可微調的樣品載臺51的輸入端與執(zhí)行機構40和工業(yè)CXD相機32的輸出端相連接;PCB線路板測試機30的另一端與邏輯控制部件20相連接,實現雙向數據交互;信號放大及傳感模塊31的一端與執(zhí)行機構40相連接,另一端與邏輯控制部件20相連接,兩端的連接都是實現雙向的數據交互;工業(yè)C⑶相機32的另一端與邏輯控制部件20相連接,實現雙向數據傳輸;人機接口界面10與邏輯控制部件20相連接,實現數據雙向交互,數據存儲服務器11與邏輯控制部件20相連接,實現數據雙向交互。
[0034]所述FPC轉接板及載臺50,包括FPC轉接板及載臺,FPC轉接板沿Y軸方向水平固定在載臺上,FPC轉接板的輸入端在測試之前懸空,對位完成后,與可微調的樣品載臺51的輸出端相連接,其輸出端與PCB線路板測試機30的輸入端相連接,載臺的輸入端與執(zhí)行機構40的輸出端相連接,可微調的樣品載臺51的輸入端與執(zhí)行機構40的輸出端相連接,其輸出端分兩部分,電氣部分連接至FPC轉接板的輸入端,空間位置部分與工業(yè)CCD相機32的輸入端相連接,執(zhí)行機構40的輸入端與信號放大及傳感模塊31相連接。
[0035]所述執(zhí)行機構40包括伺服馬達,第一伺服電缸,第二伺服電缸403和氣缸404。伺服馬達的動力輸出端與載臺的第一旋轉輸入軸相連,伺服馬達的編碼器輸出端與邏輯控制部件20相連,其輸入端與信號放大及傳感模塊31的輸出端相連,其特點是:伺服馬達單步步長為0.036°,前端帶有1:10的減速機構,末端軸的單步步長可達0.0036° ;第一伺服電缸的輸出端與載臺的第二平動輸入軸相連,其輸入端與信號放大及傳感模塊31的輸出端相連,其特點是單步步長為0.05mm,用以改變FPC轉接板與被測樣品之間的相對位置,使其相對位置偏移小于等于0.05mm ;第二伺服電缸403的輸出端與可微調的樣品載臺51的輸入端相連,其輸入端與信號放大及傳感模塊31的輸出端相連,其特點是單步步長為0.005mm,用以改變FPC轉接板與被測樣品之間的相對位置,使其相對位置偏移小于等于
0.0lmm ;氣缸404的輸入端與信號放大及傳感模塊31的輸出端相連,其特點是:將FPC轉接板及載臺50與樣品載臺51在位置調節(jié)完成后將二者緊密的壓合在一起。
[0036]所述PCB線路板測試機30,其完成下列類型的測試:電阻測試(類型0),電容測試(類型1),電感測試(類型2),電壓測試(類型3),電流測試等類型(類型4),短路測試(類型5),開路測試(類型6),并能將測試結果數據通過串行通信方式傳輸給邏輯控制部件20。
[0037]如圖2所示,所述信號放大及傳感模塊31包括信號放大模塊311,傳感模塊312,伺服驅動器313,編碼器314。信號放大模塊311的輸入端與邏輯控制部件20的輸出端相連接,其輸出端連接至執(zhí)行機構40,傳感模塊312的輸出端連接至邏輯控制部件20的輸入端,伺服驅動器313包括第一伺服驅動器3131,第二伺服驅動器3132和第三伺服驅動器3133,其輸入端均與邏輯控制部件20的輸出端相連接,第一伺服驅動器3131的輸出端與伺服馬達的輸入端相連接,第二伺服驅動器3132和第三伺服驅動器3133的輸出端分別與第一伺服電缸和第二伺服電缸403的輸入端相連接;編碼器314包括第一編碼器3141,第二編碼器3142和第三編碼器3143,其輸入端分別與伺服馬達,第一伺服電缸和第二伺服電缸403的輸出軸相連接,輸出端直接連接至邏輯控制部件20的輸入端。
[0038]所 述信號放大模塊311使用PLC開關量輸出模塊,其特點是單通道輸出電流可達100mA, 0N/0FF響應時間低于10ms。
[0039]所述傳感模塊312為PLC的開關量輸入模塊,其特點是每個模塊包含8個通道,每通道輸入電流值7mA (24VDC),通道間光電隔離。
[0040]如圖3所示,邏輯控制部件20包括邏輯運算部件201,工業(yè)以太網接口裝置202,外設通信接口 203,實時保護模塊204,數據采集模塊205,數字量輸入輸出模塊206,伺服控制模塊207,圖像采集處理部件208。
[0041]所述邏輯運算部件201包括相應的控制器部件和軟件系統(tǒng),是系統(tǒng)的核心部件,完成實時數據處理和實時控制之需求。其中的控制器部件可以是工業(yè)控制機,也可以是基于FPGA的嵌入式工業(yè)實時控制器。邏輯運算部件201與第一人機接口 10相連接,實現數據的可視化顯示并將手動命令傳輸至邏輯運算部件201。
[0042]所述軟件系統(tǒng),如圖4所示,其工作邏輯如下:
[0043]試類型包括:電阻測試(類型0),電容測試(類型1),電感測試(類型2),電壓測試(類型3),電流測試等類型(類型4),短路測試(類型5),開路測試(類型6)。
[0044]測試過程如下:
[0045]第I步:是否有啟動信號,如果是,進入第2步,如果否,等待啟動信號;
[0046]第2步:是否有報警保護信號,如果否,則進入第5步;
[0047]第3步:報警中斷處理;
[0048]第4步:報警處理結束否?如果是,重新進入第I步,如果否,進入第3步;
[0049]第5步:讀取樣品條碼;
[0050]第6步:初次讀取CCD校準偏移量,獲取電缸I需要移動的位置偏移量;
[0051]第7步:電缸I帶動上模移動至目標位置;
[0052]第8步:再次讀取CCD校準偏移量,獲取電缸2需要移動的位置偏移量;
[0053]第9步:電缸2運動下模移動,進行第二次位置補正;
[0054]第10步:上模下壓,FPC轉接板與樣品板金手指充分接觸;
[0055]第11步:根據預設參數確定測試類型i ;
[0056]第12 步:設定 k=0;
[0057]第13步:測試類型i是否等于k ?如果相等,則進入第17步,如果否,則進入下一
I K
少;
[0058]第14 步:賦值 k=k+l;
[0059]第15步:判斷k < 6 ?如果是,返回第13步,如果否,進入下一步;[0060]第16 步:賦值 k=0;
[0061]第17步:調用測試編號為k的測試程序;
[0062]第18步:向測試機發(fā)送測試開始脈沖,測試機開始測試;
[0063]第19 步:等待 IOOms ;
[0064]弟20步:測試結束否?如果否,返回弟19步,如果是,進入下一步;
[0065]第21步:上模升起,FPC轉接板與金手指分開;
[0066]第22步:電缸運動回原點;
[0067]第23步:判斷是否為良品,如果是,進入第25步,如果否,進入下一步;
[0068]第24步:判斷樣品是否為首次測試次品?如果是,則返回第6步,如果否,則進入下一步;
[0069]第25步:機械臂根據樣品為良品或次品下料并分揀樣品;
[0070]第26步:單個樣品測試結束,返回第I步,等待下一個樣品測試啟動信號。
[0071]所述工業(yè)以太網接口裝置202,為1000M以太網,用以完成數據存儲服務器11與邏輯運算部件201之間的雙向數據交互。
[0072]所述外設通信接口 203,可以為232串口或485串口形式,用以完成邏輯運算部件201與PCB線路板測試機30之間的雙向數據交互;
[0073]所述實時保護模塊204為安全保護裝置,其特點是:當設備的運動部件正在運動的過程中,一旦檢測到有“障礙物”進入,運動立即停止;
[0074]所述數據采集模塊205為8通道模擬量采集板卡,其特點為,8個通道同步采集,每通道具備200KHz獨立采樣頻率,16bit分辨率和土 IOV模擬信號輸入。
[0075]所述數字量輸入輸出模塊206,用以完成數字量輸入輸出的開關量控制,即用PCI總線的方式實現邏輯運算部件201與信號放大及傳感模塊31之間的雙向數據交互,其特點是數據采樣頻率為200kHz,本身的板載內存為2M Byte0
[0076]所述伺服控制模塊207,為脈沖發(fā)生裝置,其特點是:脈沖頻率為IkHz?100kHz,數據采樣頻率為IMHz,板載內存為2M Byte0
[0077]所述圖像處理部件208,其輸入端與工業(yè)C⑶相機32的輸出端相連接,將獲取的圖片數據進行分析,計算出樣品金手指與轉接板上標定基準位置之間的偏移角度和偏移坐標值,直接輸出到邏輯運算部件201供其控制決策之用。
[0078]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解,本實用新型不受上述實例的限制,上述實例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理,在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下本實用新型還會有各種變化和改進,這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
【權利要求】
1.一種具有CXD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),其特征是,該系統(tǒng)包括: 位置粗調的FPC轉接板及載臺,可微調的樣品載臺,執(zhí)行機構,PCB線路板測試機,信號放大及傳感模塊,工業(yè)CCD相機,邏輯控制部件,人機接口界面和數據存儲服務器; 位置粗調FPC轉接板及載臺的輸入端與執(zhí)行機構和可微調的樣品載臺的輸出端相連接,其輸出端與PCB線路板測試機的輸入端相連接; 可微調的樣品載臺的輸入端與執(zhí)行機構和工業(yè)CCD相機的輸出端相連接;PCB線路板測試機的另一端與邏輯控制部件相連接,實現雙向數據交互; 信號放大及傳感模塊的一端與執(zhí)行機構相連接,另一端與邏輯控制部件相連接,兩端的連接都是實現雙向的數據交互; 工業(yè)CCD相機的另一端與邏輯控制部件相連接,實現雙向數據傳輸; 人機接口界面與邏輯控制部件相連接,實現數據雙向交互; 數據存儲服務器與邏輯控制部件相連接,實現數據雙向交互。
2.根據權利要求1所述的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),其特征是,所述信號放大及傳感模塊包括信號放大模塊,傳感模塊,伺服驅動器,編碼器; 所述信號放大模塊的輸入端與邏輯控制部件的輸出端相連接,其輸出端連接至執(zhí)行機構,傳感模塊的輸出端連接至邏輯控制部件的輸入端; 所述伺服驅動器包括第一伺服驅動器、第二伺服驅動器和第三伺服驅動器,其輸入端均與邏輯控制部件的輸出端相連接,第一伺服驅動器的輸出端與伺服馬達的輸入端相連接,第二伺服驅動器和第三伺服驅動器的輸出端分別與第一伺服電缸和第二伺服電缸的輸入端相連接; 所述編碼器包括第一編碼器、第二編碼器和第三編碼器,其輸入端分別與伺服馬達,第一伺服電缸和第二伺服電缸的輸出軸相連接,輸出端直接連接至邏輯控制部件的輸入端。
3.根據權利要求2所述的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),其特征是,所述信號放大模塊為PLC開關量輸出模塊,單通道輸出電流最大為100mA,ON/OFF響應時間小于等于IOms0
4.根據權利要求2所述的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),其特征是,所述傳感模塊為PLC開關量輸入模塊,每個模塊包含8個通道,每通道輸入電流值7mA-24VDC,通道間光電隔離。
5.根據權利要求1所述的一種具有CCD補正功能的PCB測試及控制系統(tǒng),其特征是,邏輯控制部件包括邏輯運算部件,邏輯運算部件分別連接人機接口、工業(yè)以太網接口裝置、夕卜設通信接口、實時保護模塊、數據采集模塊、數字量輸入輸出模塊、伺服控制模塊、圖像采集處理部件; 所述工業(yè)以太網接口裝置連接一數據存儲服務器; 所述實時保護模塊、數據采集模塊、數字量輸入輸出模塊、伺服控制模塊連接所述信號放大及傳感模塊; 所述外設通信接口連接所述PCB線路板測試機; 所述圖像采集處理部件連接所述工業(yè)CXD相機。
【文檔編號】G05B19/05GK203773288SQ201420022107
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月14日 優(yōu)先權日:2014年1月14日
【發(fā)明者】阮慶洲, 顧崗, 王川 申請人:上海金東唐科技股份有限公司