专利名称：测试装置和方法
技术领域：
本专利申请涉及电路的评估和测量。
背景技术：
目前，对集成电路(IC， Integrated Circuit)、电子元件等进行各项测试 (例如电性测试、功能测试等)是借助夹具(clip)和电缆手动进行的。
在进行测试时，对应每个测试项目会配备不同的夹具，因而在进行每个 测试项目时，都需要更换夹具。随着PCB的高度集成化，夹具通常针对IC的高 密度引脚而制作的，其具有较多连接点并且配有多通道电缆。
发明内容
提供一种测试装置，包括框架；和设置于所述框架上的诊断模块，所 述诊断模块定位在预定位置以进行测试操作。
提供一种测试方法，包括下述步骤定位能在框架内移动的诊断模块， 所述诊断模块定位后，其上装配的应用结构定位至预定位置；激活测试项目。
上述技术方案具有通用性，可以降低测试成本，并且易于实现测试的自 动化和降低测试错误率。
图l是测试装置的一种实施方式的基本结构示意图； 图2是图1所示测试装置的一个实施例的分解图； 图3是图1所示测试装置的一个实施例的外观示意图； 图4是图2所示测试装置的控制中心的结构示意图； 图5是测试方法的一种实施方式的步骤示意图；图6是图2所示测试装置的操作步骤示意图7是图6所示步骤S64的一个实施例的步骤示意图。
具体实施例方式
本技术方案的测试装置和方法可用于对电路板，例如印刷电路板(PCB) 上的预定位置的测试点或元件进行各种测试和操作，所述测试装置包括框 架或框架结构，能在所述框架内移动的诊断模块，所述诊断模块包括应用结 构，所述诊断模块可定位于框架内的预定位置。
所述应用结构用于对电路板上的测试点或元件进行各种测试或操作，所 述测试装置在工作时，通过移动诊断模块可使应用结构与电路板上的预定位 置对应，以此实现应用结构对预定位置上的测试点或元件的测试或操作。
图1所示的测试装置的一种实施方式中，所述框架包括两个第一框架 11，第二框架12,第一框架11和第二框架12之间具有预定的空间，第一框 架11和第二框架12可以相互平行；对应地，在框架内移动的诊断模块也包 括两个能在第一框架11内移动的第一诊断模块110,能在第二框架12内移 动的第二诊断模块120。
在一个实施例中，第一诊断模块110和第二诊断模块120可以分别为第 一游标和第二游标。
例如，图1所示的第一游标110、第二游标120包括能分别在第一框架 11、第二框架12内移动的滑块111、 121,根据实际的测试项目，可移动的滑 块lll、 121可以装配有一种或多种应用结构，如图1中的112、 122,应用结 构可以是例如，摄像头(如图1中的1121)、电子^笨针(如图1中的1122)、 拆卸工具等元件，摄像头可以用于观察、记录和分析电路板(例如PCB)表 面线路或元件的完好(例如，线路是否有开路、短路，元件是否有损坏等)； 电子探针可以用于对PCB上的测试点进行测量(例如，电阻、电压、电流等 电性参数的测量)或功能测试等；拆卸工具可以用于在PCB上有元件损坏时将其拆除。
第一游标IIO采用XYZ方向的三维定位，具体来说，第一游标110可以 在第一框架11内相互垂直的XI方向、Yl方向上移动，也可以在与XI方向、 Yl方向垂直的Zl方向上移动(或者，也可以是第一游标110的应用结构112 相对于可移动滑块111做Z1方向移动)，第一游标110经X1方向、Yl方向、 Zl方向的移动后定位至合适的位置，使装配的应用结构112可以与PCB平面 上的预定位置对应。举例来说，装配的应用结构为摄像头，第一游标110移 动到合适的位置时，摄像头的摄像范围可以覆盖PCB上要侦测的线路或元件； 移动第一游标no可以逐行逐列读取PCB各部分的平面图像；装配的应用结 构为电子探针，第一游标110移动到合适的位置时，电子探针可以与PCB上 要测量的测试点电性连接；装配的应用结构为拆卸工具，第一游标110移动 到合适的位置时，拆卸工具可以与PCB上要拆除的元件^接触。
第二游标120也采用XYZ方向的三维定位，具体来说，第二游标120可 以在第二框架12内相互垂直的X2方向、Y2方向上移动，也可以在与X2方 向、Y2方向垂直的Z2方向上移动(或者，也可以是第二游标120的应用结 构122相对于可移动滑块121估文Z2方向移动)，第二游标120经X2方向、 Y2方向、Z2方向的移动后定位至合适的位置，使装配的应用结构122可以与 PCB平面上的预定位置对应。
第一游标110、第二游标120的应用结构112、 122可以单独4吏用，也可 以配合一起使用。
对于具有两个框架的测试结构，还可以有一种实施方式，即一个游标采 用三维定位，而另一个游标只需采用二维定位，例如，图l中，第一游标110 采用XYZ方向的三维定位，即第一游标110可以在XI方向、Yl方向、Zl 方向上移动并定位至合适的位置；第二游标120采用XY方向的二维定位， 即第二游标120可以在X2方向、Y2方向上移动并定位至合适的位置。上述具有两个框架和游标的测试装置可以直接适用于大部分的电路板， 有的则需要作一些预处理。另外，测试装置也可以只包括一个框架和一个装 配有应用结构的游标。对于单面PCB,〗吏所述框架和游标与有线路的一面相
对即可；对于双面PCB,可以使所述框架和游标与PCB的其中一面相对，测 试后再将PCB反过来使所述框架和游标与PCB的另一面相对。
图2给出了测试装置的一个实施例的分解图，包括第一框架11A和第 二框架12A，所述测试装置还可以包括电^各板架21,例如PCB槽，定位在第 一框架11A和第二框架12A之间，用于放置待测的PCB。
在一个实施例中，电路板架21可以是PCB导轨(PCB guide rail),待测 的PCB (如图3的13所示)首先被卡在一个称为"PCB卡具"的塑框内，所 述PCB卡具上带有刻度和定位标志，然后将PCB卡具沿PCB导轨推入，使 PCB卡具和PCB导轨契合即可，这样，PCB的一个平面与第一框架IIA相对， PCB的另一个平面与第二框架12A相对。
诊断模块可以由步进电机(Stepping Motor)驱动，以此实现诊断模块定 位的自动控制，例如，诊断模块，例如游标可以由X轴步进电机、Y轴步进 电机和Z轴步进电机驱动，以实现游标的三维定位；可以由X轴步进电机和 Y轴步进电机驱动，以实现游标的二维定位。
在本实施例中，如图2所示，第一游标110净皮X1轴步进电才几11X、 Yl 轴步进电机11Y和Z1轴步进电机(图中未示)驱动，第二游标120被X2轴 步进电机12X、 Y2轴步进电机12Y和Z2轴步进电机(图中未示)驱动。由 于Z轴的移动行程远小于X、 Y轴的移动行程，Zl轴步进电才几和Z2轴步进 电机的结构较精细。具体来说，以第一游标110为例，第一游标110直接被 Zl轴步进电机控制，Z1轴步进电机和第一游标IIO可以安装在Yl架113上， Yl架113的XI轴坐标由XI轴步进电才几IIX控制，Yl架113上的第一游标 110的Yl轴坐标由Yl轴步进电机IIY控制；或者，应用结构112直接被Z1轴步进电机控制，Zl轴步进电机和第一游标110可以安装在Yl架113上， Yl架113的XI轴坐标由XI轴步进电机IIX控制，Yl架113上的第一游标 110的Yl轴坐标由Yl轴步进电机IIY控制；Yl架113安装在第一框架11A 上。
在另 一个实施例中，通过例如为计算机的电子处理装置控制所述测试装 装置可以实现测试过程的自动化控制，计算机通过已经安装的与所述测试装 置配套的驱动软件来启动测试程序。结合图2的测试装置的分解图和图3的 测试装置的外观示意图，所述测试装置还可以包括至少一个通信接口31和 控制中心22。
通信接口 31，实现测试装置与计算机的数据传送。例如，通信接口 31可 以是D型插座(如图3所示)，使用电缆可以将测试装置的通信接口和计算机 的串行通信接口连接；或者，通信接口 31也可以是通用串行总线(USB)接 口 ，使用USB线可以将测试装置的通信接口和计算机的串行通信接口连接。 通信接口 31的引线直接与测试装置中的控制中心22连接。
控制中心22，根据计算机通过通信接口发送的命令控制步进电机，并完 成测试。测试装置通过控制中心22和所连接的计算机可以实现诊断模块，例 如游标的X、 Y、 Z轴坐标的可编禾呈。
具体来说，如图4所示，控制中心22包括电源221,驱动电3各222、 数据采集单元223和命令执行单元224。
电源221， 4是供工作电压和电流。
驱动电路222,驱动步进电机(包括X轴、Y轴、Z轴步进电机)。 数据采集单元223，从应用结构获取测试数据，并通过通信接口31反馈 给计算机。
命令执行单元224,接收计算机通过通信接口 3l发送的命令并予以执行。 所述计算机发送的命令包括步进电机的控制命令，所述步进电机的控制命令中包含有游标所需定位的位置，即游标的X轴、Y轴和Z轴坐标，命令执行单
元224才艮据游标的X轴、Y轴和Z轴坐标，控制驱动电3各222驱动对应的X轴、Y 轴、Z轴步进电机，使游标在步进电机的控制下移动并定位至PCB13上所需定 位的位置。所述计算机发送的命令还包括测试命令，命令执行单元224接收所 述测试命令后，控制数据采集单元223从应用结构获取测试数据。
命令执行单元224和数据采集单元223可以由单片机(MCU)来实现。 控制中心22通过导线分别与步进电机、应用结构连接，连接导线可以采用聚 酯印制(扁平)缆，也可以釆用柔性较好的电缆。
上述测试装置的测试方法的实施方式如图5所示，包括步骤S51,定位 能在框架内移动的诊断模块，所述诊断模块定位后，其上装配的应用结构定 位至预定位置；步骤S52，激活测试项目，即通过所述应用结构执行测试项目。
在一个实施例中，所述定位诊断模块包括根据计算机通过通信接口发 送的诊断模块所需定位的位置，驱动步进电机，使诊断模块在步进电机的控 制下移动并定位至所需定位的位置。
另外，上述测试方法还可以包括执行完测试项目后，从诊断模块的应 用结构获取测试数据，并通过通信接口反馈给计算机。
图6是图2所示测试装置的一个具体的操作步骤示意图，下面以诊断模块 为游标、应用结构为电子探针为例，对图6所示操作步骤作详细说明。
步骤S61,接收测试项目，例如对PCB进行测试。在测试装置中安装了PCB: PCB卡在PCB卡具中，PCB卡具沿测试装置的PCB导轨推入，使PCB卡具和 PCB导轨契合。
步骤S62,与计算机实现连接。测试装置通过电缆或USB线实现与计算机 的连接。
步骤S63,启动测试程序。在计算机上已经安装了与测试装置配套的驱动 软件，计算机通过驱动软件来启动测试程序。测试程序包括多个需要执行的测试子程序，每个测试子程序中都定义了测试装置的第一游标、第二游标对
应的X、 Y、 Z坐标，也就是说，根据测试项目的测试目标可以预先对第一游 标、第二游标的X、 Y、 Z坐标进行编程。
步骤S64，执行测试项目，显示测试结果。计算机根据测试程序产生对应 的命令并通过通信接口发送给测试装置，测试装置接收命令并自动执行测试
项目先移动并定位第一游标和第二游标，使第一游标和第二游标上的电子 探针与PCB上对应的测试点电性连接；对与电子探针电性连接的测试点进行测 试，并将测试数据反馈给计算机，测试装置反馈的测试数据会显示在计算机 的显示器上。
测试装置自动执行测试项目的步骤是按照计算机上的测试程序的运行过 程而定的，以测试项目为"对PCB上的所有测试点一个接一个进行电压测量" 为例，在步骤S64中，测试装置通过如图7所示的测试方法自动执行测试项目， 所述测试方法包括
步骤S641,接收计算机发送的游标的X、 Y、 Z坐标。
步骤S642,判断所述游标的X、 Y、 Z坐标是第一游标的X1、 Yl、 Zl坐标 还是第二游标的X2、 Y2、 Z2坐标，若是第一游标的X1、 Yl、 Zl坐标则执行 步骤S643,若是第二游标的X2、 Y2、 Z2坐标则执行步骤S645。
步骤S643,根据第一游标的X1、 Yl、 Z1坐标驱动X1、 Yl、 Zl轴步进电 机，使第一游标在X1、 Yl、 Zl轴步进电机控制下移动并定位，此时，第一游 标上的电子探针与PCB上X1、 Yl、 Zl坐标位置的测试点电性连接。执行步骤 S644。
步骤S644,测量与第一游标上的电子探针电性连接的测试点的电压。执 行步骤S647。
步骤S645,根据第二游标的X2、 Y2、 Z2坐标驱动X2、 Y2、 Z2轴步进电 机，使第二游标在X2、 Y2、 Z2轴步进电机控制下移动并定位，此时，第二游标上的电子探针与PCB上X2、 Y2、 Z2坐标位置的测试点电性连接。执行步骤 S646。步骤S646,测量与第二游标上的电子探针电性连接的测试点的电压。执 行步骤S647。步骤S647,将测量所得的电压值通过通信接口反馈给计算机，执行步骤 S648。计算机接收到测量所得的电压值后，显示测试点所在的位置和对应测 量所得的电压值。步骤S648,判断测试是否完成，即是否测量了所有的测试点，若是则结 束测试，若否则返回步骤S641,继续对下一个测试点进行测量。从上面测试装置的操作步骤(图6)和测试方法(图7)的描述可知，应 用上述测试装置并通过计算机上的测试程序，很容易就可以实现PCB的串行测 试(例如， 一个接一个地对PCB上的测试点进行电气参数的测量)的自动化。综上所述，上述技术方案设置了可移动的诊断模块，诊断模块定位在预 定位置以进行测试操作。并且诊断模块上装配有一种或多种应用结构，通过 移动诊断模块可使应用结构定位至预定位置，以此实现对预定位置上的测试 点或元件的各种测试或操作，因此，上述测试装置具有通用性，可以降低测 试成本。测试装置的步进电机可以根据预先编程的坐标对诊断模块进行定位，因 而易于实现测试的自动化。诊断模块和装配的应用结构具有结构简单的特点， 因而可以降低测试错误率。诊断模块的位置是可编程的，具有灵活性，因而 有利于与测试装置配套的驱动软件和测试程序的开发。
权利要求
1.一种测试装置，其特征在于，包括框架；设置于所述框架上的诊断模块，所述诊断模块定位在预定位置以进行测试操作。
2. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述诊断模块装配有应 用结构。
3. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于， 所述框架包括第一框架和第二框架；所述诊断模块包括能在所述第一框架内移动的第一诊断模块，能在所 述第二框架内移动的第二诊断模块，所述第一诊断模块、第二诊断模块分别 装配有应用结构，所述第一诊断模块、第二诊断模块采用三维定位。
4. 根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，还包括能驱动所述第一 诊断模块的XI轴步进电机、Yl轴步进电机和Zl轴步进电机，能驱动所述第 二诊断模块的X2轴步进电机、Y2轴步进电机和Z2轴步进电机。
5. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于， 所述框架包括第一框架和第二框架；所述游标包括能在所述第一框架内移动的第一诊断模块，能在所述第 二框架内移动的第二诊断模块，所述第一诊断模块、第二诊断模块分别装配 有应用结构，所述第一诊断模块采用三维定位，所述第二诊断模块采用二维 定位。
6. 根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，还包括能驱动所述第一 诊断模块的XI轴步进电机、Yl轴步进电机和Z1轴步进电机，能驱动所述第 二诊断模块的X2轴步进电机和Y2轴步进电机。
7. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括电路板架，用 于放置待测的电路板。
8. 根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括 通信接口，实现测试装置与计算机的数据传送；控制中心，根据计算机通过通信接口发送的命令控制步进电机，并完成 测试。
9. 根据权利要求8所述的测试装置，其特征在于，所述控制中心包括 电源，4是供工作电压和电流；驱动电3各，驱动步进电才几；数据釆集单元，从诊断模块的应用结构获取测试数据，并通过通信接口反馈给计算机；命令执行单元，接收计算机通过通信接口发送的命令并予以执行，所述 计算机发送的命令包括步进电机的控制命令和测试命令，所述步进电机的控 制命令中包含有诊断模块所需定位的位置，所述命令执行单元根据诊断模块 所需定位的位置，控制所述驱动电路驱动步进电机，使诊断模块在步进电机 的控制下移动并定位至所需定位的位置，所述命令执行单元接收所述测试命 令后，控制所述数据釆集单元从应用结构获取测试数据。
10. 根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述应用结构包括摄像 头，所述诊断模块定位后，所述摄像头的摄像范围覆盖电路板上要侦测的线 ^各或元件。
11. 根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述应用结构包括电子 探针，所述诊断模块定位后，所述电子探针与电路板上要测量的测试点电性 连接。
12. 根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述应用结构包括拆卸 工具，所述诊断模块定位后，所述拆卸工具与电路板上要拆除的元件接触。
13. —种测试方法，其特征在于，包括下述步骤 定位能在框架内移动的诊断模块，所述诊断模块定位后，其上装配的应用结构定位至预定位置；激活测试项目。
14. 根据权利要求13所述的测试方法，其特征在于，所述定位诊断模块包括: 根据计算机通过通信接口发送的诊断模块所需定位的位置，驱动步进电机，使诊断模块在步进电机的控制下移动并定位至所需定位的位置。
15. 根据权利要求13所述的测试方法，其特征在于，还包括执行完测试项 目后，从诊断模块的应用结构获取测试数据，并通过通信接口反馈给计算机。
全文摘要
一种测试装置和方法，所述测试装置包括框架；能在所述框架内移动的诊断模块，例如游标，所述诊断模块定位在预定位置以进行测试操作。
文档编号G01R31/28GK101644740SQ200810041379
公开日2010年2月10日 申请日期2008年8月4日 优先权日2008年8月4日
发明者张延华 申请人:北京中诚业昌科贸有限公司