一种具有ccd补正功能的pcb测试及控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，包括位置粗调的FPC转接板及载台,可微调的样品载台，执行机构，PCB线路板测试机，信号放大及传感，工业CCD相机，逻辑控制部件，人机接口界面和数据存储服务器。本实用新型提供的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，完成对于PCB板金手指线宽小于0.05mm，FPC转接板与PCB板对接误差小于0.01mm的PCB板自动测试。该系统不仅运行稳定、控制精确、能够实现实时分析判断，而且完全符合国家的相关规范要求。
【专利说明】—种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种印制电路板即PCB板的测试及控制系统，更具体的涉及一种PCB板金手指线宽小于0.05mm, FPC转接板与PCB板对接误差小于0.01mm的PCB板自动测试及控制系统。
【背景技术】
[0002]PCB (Printed Circuit Board)即印制电路板,简称印制板,是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了他们之间的电气及信号连接，都要使用印制电路板。印制电路板有电路软板和电路硬板两类，他们之间通常采用由众多金黄色的导电触片组成，因其表面镀金而且导电触片排列如手指状的“金手指”来实现对接。
[0003]单个的PCB软板在生产出来之后，为了验证PCB软板的性能参数，需要对PCB软板进行各种测试，通常需要对PCB软板进行外观检查、开路/短路测试、元件功能测试等，其中，对PCB软板的开路/短路测试、元件功能测试，需要从PCB板金手指上的各个点位通过FPC (Flexible Printed Circuit)转接板连接至测试机，以完成相应功能的测试。
[0004]目前的PCB板测试都是把PCB板放在测试针床上，针床上有固定不动的FPC转接板，再用气动装置将被测样品PCB电路软板与FPC转接板压紧进行测试。这种方法测试时，测试不易准确定位，容易造成被测样品PCB电路软板与FPC转接板对接时错位，特别是对于PCB电路软板的金手指线宽小，对位精度要求高的场合，非常容易造成误测。现有的改进方法有使用CCD拍照，再与已存 的“标准照片”进行比对获取当前相对坐标进行对位的这种方法，在对位精度及降低误测率方面有了一定的改进，但仍然存在下列三方面的缺陷--第一，CXD拍照比对后，机构进行运动放样、压紧的过程中，由于运动时的加速、减速等因素导致设备振动的原因，导致PCB板与FPC转接板实际对接时错位或偏离；第二，这种方法能够实现精确对位的前提是当前照片需要与“标准照片”进行比对获取当前的相对坐标，此处的“标准照片”，获取非常不易，需要工程师将PCB板与FPC转接板对接无误后，测控系统拍照获取“标准照片”，效率非常低下；第三，“标准照片”的稳定性不好，测试系统(或测试机台)的振动或人为移动，都可能导致“标注照片”不再标准，需要重新找“标准照片”。
[0005]因此，本领域的技术人员致力于开发一种具有CXD补正功能的PCB测试及控制系统，以完成对于PCB板金手指线宽小于0.05mm, FPC转接板与PCB板对接误差小于0.01mm的PCB板自动测试。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，更具体的是一种PCB板金手指线宽小于0.05mm, FPC转接板与PCB板对接误差小于0.01mm的PCB板自动测试及控制系统。
[0007]为了解决上述问题，本实用新型的技术方案是这样的:[0008]一种具有CXD补正功能的PCB测试及控制系统，该系统包括:
[0009]位置粗调的FPC转接板及载台，可微调的样品载台，执行机构，PCB线路板测试机，信号放大及传感模块，工业CCD相机，逻辑控制部件，人机接口界面和数据存储服务器；
[0010]位置粗调FPC转接板及载台的输入端与执行机构和可微调的样品载台的输出端相连接，其输出端与PCB线路板测试机的输入端相连接；
[0011]可微调的样品载台的输入端与执行机构和工业CXD相机的输出端相连接；PCB线路板测试机的另一端与逻辑控制部件相连接，实现双向数据交互；
[0012]信号放大及传感模块的一端与执行机构相连接，另一端与逻辑控制部件相连接，两端的连接都是实现双向的数据交互；
[0013]工业CXD相机的另一端与逻辑控制部件相连接，实现双向数据传输；
[0014]人机接口界面与逻辑控制部件相连接，实现数据双向交互；
[0015]数据存储服务器与逻辑控制部件相连接，实现数据双向交互。
[0016]所述信号放大及传感模块包括信号放大模块，传感模块，伺服驱动器，编码器；
[0017]所述信号放大模块的输入端与逻辑控制部件的输出端相连接，其输出端连接至执行机构，传感模块的输出端连接至逻辑控制部件的输入端；
[0018]所述伺服驱动器包括第一伺服驱动器、第二伺服驱动器和第三伺服驱动器，其输入端均与逻辑控制部件的输出端相连接，第一伺服驱动器的输出端与伺服马达的输入端相连接，第二伺服驱动器和第三伺服驱动器的输出端分别与第一伺服电缸和第二伺服电缸的输入端相连接；
[0019]所述编码器包括第一编码器、第二编码器和第三编码器，其输入端分别与伺服马达，第一伺服电缸和第二伺服电缸的输出轴相连接，输出端直接连接至逻辑控制部件的输入端。
[0020]所述信号放大模块为PLC开关量输出模块，单通道输出电流最大为100mA，0N/0FF响应时间小于等于10ms。
[0021]所述传感模块为PLC开关量输入模块，每个模块包含8个通道，每通道输入电流值7mA-24VDC,通道间光电隔离。
[0022]逻辑控制部件包括逻辑运算部件，逻辑运算部件分别连接人机接口、工业以太网接口装置、外设通信接口、实时保护模块、数据采集模块、数字量输入输出模块、伺服控制模块、图像采集处理部件；
[0023]所述工业以太网接口装置连接一数据存储服务器；
[0024]所述实时保护模块、数据采集模块、数字量输入输出模块、伺服控制模块连接所述信号放大及传感模块；
[0025]所述外设通信接口连接所述PCB线路板测试机；
[0026]所述图像采集处理部件连接所述工业(XD相机。
[0027]本实用新型提供的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，完成对于PCB板金手指线宽小于0.05mm, FPC转接板与PCB板对接误差小于0.0lmm的PCB板自动测试。该系统不仅运行稳定、控制精确、能够实现实时分析判断。
【专利附图】
【附图说明】[0028]图1为本实用新型提供的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统模块图；
[0029]图2为信号放大及传感模块图；
[0030]图3为逻辑控制器结构模块图；
[0031]图4为有CXD补正功能的PCB测试及控制系统工作流程图；
【具体实施方式】
[0032]为使本实用新型更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0033]如图1所示，为本实用新型提供的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，该系统包括:位置粗调的FPC转接板及载台50，可微调的样品载台51，执行机构40，PCB线路板测试机30，信号放大及传感模块31，工业CCD相机32，逻辑控制部件20，人机接口界面10和数据存储服务器11。FPC转接板及载台50的输入端与执行机构40和可微调的样品载台51的输出端相连接，其输出端与FPC线路板测试机30的输入端相连接；可微调的样品载台51的输入端与执行机构40和工业CXD相机32的输出端相连接；PCB线路板测试机30的另一端与逻辑控制部件20相连接，实现双向数据交互；信号放大及传感模块31的一端与执行机构40相连接，另一端与逻辑控制部件20相连接，两端的连接都是实现双向的数据交互；工业C⑶相机32的另一端与逻辑控制部件20相连接，实现双向数据传输；人机接口界面10与逻辑控制部件20相连接，实现数据双向交互，数据存储服务器11与逻辑控制部件20相连接，实现数据双向交互。
[0034]所述FPC转接板及载台50，包括FPC转接板及载台，FPC转接板沿Y轴方向水平固定在载台上，FPC转接板的输入端在测试之前悬空，对位完成后，与可微调的样品载台51的输出端相连接，其输出端与PCB线路板测试机30的输入端相连接，载台的输入端与执行机构40的输出端相连接，可微调的样品载台51的输入端与执行机构40的输出端相连接，其输出端分两部分，电气部分连接至FPC转接板的输入端，空间位置部分与工业CCD相机32的输入端相连接，执行机构40的输入端与信号放大及传感模块31相连接。
[0035]所述执行机构40包括伺服马达,第一伺服电缸，第二伺服电缸403和气缸404。伺服马达的动力输出端与载台的第一旋转输入轴相连，伺服马达的编码器输出端与逻辑控制部件20相连，其输入端与信号放大及传感模块31的输出端相连，其特点是:伺服马达单步步长为0.036°，前端带有1:10的减速机构，末端轴的单步步长可达0.0036° ;第一伺服电缸的输出端与载台的第二平动输入轴相连，其输入端与信号放大及传感模块31的输出端相连，其特点是单步步长为0.05mm，用以改变FPC转接板与被测样品之间的相对位置，使其相对位置偏移小于等于0.05mm ;第二伺服电缸403的输出端与可微调的样品载台51的输入端相连，其输入端与信号放大及传感模块31的输出端相连，其特点是单步步长为0.005mm,用以改变FPC转接板与被测样品之间的相对位置，使其相对位置偏移小于等于
0.0lmm ;气缸404的输入端与信号放大及传感模块31的输出端相连，其特点是:将FPC转接板及载台50与样品载台51在位置调节完成后将二者紧密的压合在一起。
[0036]所述PCB线路板测试机30，其完成下列类型的测试:电阻测试(类型0)，电容测试(类型1)，电感测试(类型2)，电压测试(类型3)，电流测试等类型(类型4)，短路测试(类型5)，开路测试(类型6)，并能将测试结果数据通过串行通信方式传输给逻辑控制部件20。
[0037]如图2所示，所述信号放大及传感模块31包括信号放大模块311，传感模块312，伺服驱动器313，编码器314。信号放大模块311的输入端与逻辑控制部件20的输出端相连接，其输出端连接至执行机构40，传感模块312的输出端连接至逻辑控制部件20的输入端，伺服驱动器313包括第一伺服驱动器3131，第二伺服驱动器3132和第三伺服驱动器3133，其输入端均与逻辑控制部件20的输出端相连接，第一伺服驱动器3131的输出端与伺服马达的输入端相连接，第二伺服驱动器3132和第三伺服驱动器3133的输出端分别与第一伺服电缸和第二伺服电缸403的输入端相连接；编码器314包括第一编码器3141，第二编码器3142和第三编码器3143，其输入端分别与伺服马达，第一伺服电缸和第二伺服电缸403的输出轴相连接，输出端直接连接至逻辑控制部件20的输入端。
[0038]所 述信号放大模块311使用PLC开关量输出模块，其特点是单通道输出电流可达100mA, 0N/0FF响应时间低于10ms。
[0039]所述传感模块312为PLC的开关量输入模块，其特点是每个模块包含8个通道，每通道输入电流值7mA (24VDC),通道间光电隔离。
[0040]如图3所示，逻辑控制部件20包括逻辑运算部件201，工业以太网接口装置202，外设通信接口 203，实时保护模块204，数据采集模块205，数字量输入输出模块206，伺服控制模块207，图像采集处理部件208。
[0041]所述逻辑运算部件201包括相应的控制器部件和软件系统，是系统的核心部件，完成实时数据处理和实时控制之需求。其中的控制器部件可以是工业控制机，也可以是基于FPGA的嵌入式工业实时控制器。逻辑运算部件201与第一人机接口 10相连接，实现数据的可视化显示并将手动命令传输至逻辑运算部件201。
[0042]所述软件系统，如图4所示，其工作逻辑如下:
[0043]试类型包括:电阻测试(类型0)，电容测试(类型1)，电感测试(类型2)，电压测试(类型3)，电流测试等类型(类型4)，短路测试(类型5)，开路测试(类型6)。
[0044]测试过程如下:
[0045]第I步:是否有启动信号，如果是，进入第2步，如果否，等待启动信号；
[0046]第2步:是否有报警保护信号，如果否，则进入第5步；
[0047]第3步:报警中断处理；
[0048]第4步:报警处理结束否？如果是，重新进入第I步，如果否，进入第3步；
[0049]第5步:读取样品条码；
[0050]第6步:初次读取CCD校准偏移量，获取电缸I需要移动的位置偏移量；
[0051]第7步:电缸I带动上模移动至目标位置；
[0052]第8步:再次读取CCD校准偏移量，获取电缸2需要移动的位置偏移量；
[0053]第9步:电缸2运动下模移动，进行第二次位置补正；
[0054]第10步:上模下压，FPC转接板与样品板金手指充分接触；
[0055]第11步:根据预设参数确定测试类型i ;
[0056]第12 步:设定 k=0;
[0057]第13步:测试类型i是否等于k ?如果相等，则进入第17步，如果否，则进入下一
I K
少；
[0058]第14 步:赋值 k=k+l;
[0059]第15步:判断k < 6 ?如果是,返回第13步,如果否,进入下一步；[0060]第16 步:赋值 k=0;
[0061]第17步:调用测试编号为k的测试程序；
[0062]第18步:向测试机发送测试开始脉冲，测试机开始测试；
[0063]第19 步:等待 IOOms ；
[0064]弟20步:测试结束否？如果否，返回弟19步，如果是，进入下一步；
[0065]第21步:上模升起，FPC转接板与金手指分开；
[0066]第22步:电缸运动回原点；
[0067]第23步:判断是否为良品，如果是，进入第25步,如果否，进入下一步；
[0068]第24步:判断样品是否为首次测试次品？如果是，则返回第6步，如果否，则进入下一步；
[0069]第25步:机械臂根据样品为良品或次品下料并分拣样品；
[0070]第26步:单个样品测试结束，返回第I步，等待下一个样品测试启动信号。
[0071]所述工业以太网接口装置202，为1000M以太网，用以完成数据存储服务器11与逻辑运算部件201之间的双向数据交互。
[0072]所述外设通信接口 203，可以为232串口或485串口形式，用以完成逻辑运算部件201与PCB线路板测试机30之间的双向数据交互；
[0073]所述实时保护模块204为安全保护装置，其特点是:当设备的运动部件正在运动的过程中，一旦检测到有“障碍物”进入，运动立即停止；
[0074]所述数据采集模块205为8通道模拟量采集板卡，其特点为，8个通道同步采集，每通道具备200KHz独立采样频率，16bit分辨率和土 IOV模拟信号输入。
[0075]所述数字量输入输出模块206，用以完成数字量输入输出的开关量控制，即用PCI总线的方式实现逻辑运算部件201与信号放大及传感模块31之间的双向数据交互，其特点是数据采样频率为200kHz，本身的板载内存为2M Byte0
[0076]所述伺服控制模块207，为脉冲发生装置，其特点是:脉冲频率为IkHz?100kHz，数据采样频率为IMHz，板载内存为2M Byte0
[0077]所述图像处理部件208，其输入端与工业C⑶相机32的输出端相连接，将获取的图片数据进行分析，计算出样品金手指与转接板上标定基准位置之间的偏移角度和偏移坐标值，直接输出到逻辑运算部件201供其控制决策之用。
[0078]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实例的限制，上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
【权利要求】
1.一种具有CXD补正功能的PCB测试及控制系统，其特征是，该系统包括: 位置粗调的FPC转接板及载台，可微调的样品载台，执行机构，PCB线路板测试机，信号放大及传感模块，工业CCD相机，逻辑控制部件，人机接口界面和数据存储服务器； 位置粗调FPC转接板及载台的输入端与执行机构和可微调的样品载台的输出端相连接，其输出端与PCB线路板测试机的输入端相连接； 可微调的样品载台的输入端与执行机构和工业CCD相机的输出端相连接；PCB线路板测试机的另一端与逻辑控制部件相连接，实现双向数据交互； 信号放大及传感模块的一端与执行机构相连接，另一端与逻辑控制部件相连接，两端的连接都是实现双向的数据交互； 工业CCD相机的另一端与逻辑控制部件相连接，实现双向数据传输； 人机接口界面与逻辑控制部件相连接，实现数据双向交互； 数据存储服务器与逻辑控制部件相连接，实现数据双向交互。
2.根据权利要求1所述的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，其特征是，所述信号放大及传感模块包括信号放大模块，传感模块，伺服驱动器，编码器； 所述信号放大模块的输入端与逻辑控制部件的输出端相连接，其输出端连接至执行机构，传感模块的输出端连接至逻辑控制部件的输入端； 所述伺服驱动器包括第一伺服驱动器、第二伺服驱动器和第三伺服驱动器，其输入端均与逻辑控制部件的输出端相连接，第一伺服驱动器的输出端与伺服马达的输入端相连接，第二伺服驱动器和第三伺服驱动器的输出端分别与第一伺服电缸和第二伺服电缸的输入端相连接； 所述编码器包括第一编码器、第二编码器和第三编码器，其输入端分别与伺服马达，第一伺服电缸和第二伺服电缸的输出轴相连接，输出端直接连接至逻辑控制部件的输入端。
3.根据权利要求2所述的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，其特征是，所述信号放大模块为PLC开关量输出模块，单通道输出电流最大为100mA，ON/OFF响应时间小于等于IOms0
4.根据权利要求2所述的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，其特征是，所述传感模块为PLC开关量输入模块，每个模块包含8个通道，每通道输入电流值7mA-24VDC，通道间光电隔离。
5.根据权利要求1所述的一种具有CCD补正功能的PCB测试及控制系统，其特征是，逻辑控制部件包括逻辑运算部件，逻辑运算部件分别连接人机接口、工业以太网接口装置、夕卜设通信接口、实时保护模块、数据采集模块、数字量输入输出模块、伺服控制模块、图像采集处理部件； 所述工业以太网接口装置连接一数据存储服务器； 所述实时保护模块、数据采集模块、数字量输入输出模块、伺服控制模块连接所述信号放大及传感模块； 所述外设通信接口连接所述PCB线路板测试机； 所述图像采集处理部件连接所述工业CXD相机。
【文档编号】G05B19/05GK203773288SQ201420022107
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】阮庆洲, 顾岗, 王川 申请人:上海金东唐科技股份有限公司