（交通信息工程及控制专业论文）信号电源屏模块制成板智能检测系统的设计与实现.pdf

e 峦窆适叁堂亟堂筐监塞生塞缝翌 中文摘要 摘要：在现代电子设备中，电路板占据着重要的地位，焊接元件后的制成板的质 量直接影响着最终产品的质量及性能。近年来随着微电子工业的发展和生产制造 工艺的不断提高，制成板正在向高密度、多层化发展，制成板的检测也变得困难 起来。若存在缺陷的制成板在生产工序检查中没有被检测出来，这些存在缺陷的 制成板将会影响到产品的性能，造成巨大的人力、物力、财力浪费。为了提高电 子设备制造的成品率，更好得保证电子设备产品的质量，迫切需要提高制成板检 测的效率。 本文首先介绍了制成扳检测技术的现状，讨论并分析了各种检测技术的优点 及缺陷，通过对所要检测的信号电源屏模块制成板结构特点的分析，采用探针压 床式测试工装法设计了信号电源屏模块制成板的智能检测系统，使用探针、继电 器和自动测试仪搭建了硬件系统。由于所测制成板元件密集且多为针脚式元件， 需要对现有探针压床式工装结构进行改进，在改进结构的基础上，设计了制成板 辅助电源电路和制成板放电板，基于a r m 处理器a t 9 1 r m 9 2 0 0 搭建了控制盒内 控制板的外围存储电路并进行了硬件部分的集成，结合所测制成板的电气参数对 探针、继电器和自动测试仪进行了选型。本论文还描述了控制软件的设计方法及 流程，基于c + + b u i l d e r 实现了该控制软件，并给出了部分核心代码。最后对该检 测系统进行了测试，给出了测试结果。且前，该智能检测系统已经应用于实际生 产检测，采用本论文所述的信号电源屏模块制成板的智能检测系统，能够实现对 制成板的智能检测，具有较高的稳定性和实用性，满足企业制成板检测的需要， 取得了预期的效果。 关键词：信号电源屏；制成扳；智能检测系统；a r m ；c + + b u i l d e r 分类号：t p 2 7 4 j 壅窑堙厶堂亟翌位途塞曼sib i a b s t r a c t a b s t r a c t ：i nm o d e r ne l e c t r o n i ce q u i p m e n t s ，t h ec i r c u i tb o a r dp l a y sav e r y i m p o r t a n tr o l e ；t h eq u a l i t yo fw e l d e db o a r da f f e c t st h eq u a l i t ya n dp e r f o r m a n c eo ft h e f i n a lp r o d u c t s d u r i n gr e c e n ty e a r s ，w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h em i c r o e l e c t r o n i c s i n d u s t r ya n dt h ei m p r o v e m e n to ft h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s s ，t h ew e l d e db o a r di s d e v e l o p i n gt o w a r dh i 曲d e n s i t ya n dm u l t i l a y e r i fo n ew e l d e db o a r dw i t hd e f e c t i o n s i s n tc h e c k e do u ti nt h ei n s p e c t i o np r o c e s s ，i tw i l lc a u s eag r e a tl o s so fm a n p o w e r ， m a t e r i a lr e s o u r c e sa n df i n a n c i a lr e s o u r c e s t oi n c r e a s et h ey i e l da n de n s u r et h eq u a l i t y o ft h ee l e c t r o n i c e q u i p m e n t s ，t h e r e i sa l lu r g e n tn e e dt oi m p r o v et h ei n s p e c t i o n e f f i c i e n c y t h et h e s i sf i r s t l yi n t r o d u c e st h ec u r r e n ts i t u a t i o no fi n s p e c t i o nt e c h n o l o g y , t h e n d i s c u s s e sa n da n a l y s e st h ea d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so f e v e r yi n s p e c t i o nt e c h n o l o g y b ya n a l y z i n gt h ei n s p e c t i n go b j e c t ss t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c ，t h ei n t e l l i g e n ti n s p e c t i o n s y s t e mo fm o d u l ew e l d e db o a r di ns i g n a lp o w e rs u p p l yp a n e li sd e s i g n e dw i t hp r o b e ， r e l a ya n da u t o m a t i ct e s t e rw i t hb e do fn a i l si n s p e c t i n gm e t h o d b e c a u s eo ft h eh i 曲 d e n s i t yo f e l e m e n t so f p i n f o r m ，t h ee x i s t i n gs t r u c t u r eo f t h et e s t i n ge q u i p m e n t h a st ob e i m p r o v e d a u x i l i a r yc i r c u i ta n dd i s c h a r g eb o a r da r ed e s i g n e db a s e do nt h ei m p r o v e d s t r u c t u r e ，a l s ot h ee x t e r n a ls t o r a g ec i r c u i to na r m ，a n dt h e na l l o ft h e s ep a r t sa r e i n t e g r a t e d t h er i g h tk i n d so fp r o b e ，r c l a ya n da u t o m a t i ct e s t e ra r es e l e c t e d ，t h e nt h e d e s i g n i n gm e t h o da n d f l o wc h a r to f c o n t r o ls o f t w a r ea r ed e s c r i b e d ，t h ec o n t r o ls o f t w a r e i s i m p l e m e n t e db a s e do nc + + b u i l d e ra n ds o m ec o r ec o d e sa r es h o w n f i n a l l y i n t e l l i g e n ti n s p e c t i o ns y s t e mo fm o d u l ew e l d e db o a r di ns i g n a lp o w e rs u p p l yp a n e li s t e s t e d ，a n dt h er e s u l ti ss h o w n n o w , i n t e l l i g e n ti n s p e c t i o ns y s t e mh a sb e e na p p l i e d ，i t c a nm e e tt h en e e do fi n s p e c t i o nt ot h ew e l d e db o a r d ，i th a sc r e d i b l es t a b i l i t ya n d p r a c t i c a b i l i t ya n df u l f i l l sd e m a n d so fi n s p e c t i o no fw e l d e db o a r d t h es y s t e mo b t a i n s e x p e c t e dr e s u l t k e y w o r d s ：s i g n a lp o w e rs u p p l y ；w e l d e db o a r d ；i n t e l l i g e n ti n s p e c t i o ns y s t e m ； a r m ：c 抖b u i l d e r c i a s s n o ：t p 2 7 4 j e巫窑 道厶堂亟堂鱼迨 塞 鱼盔型 图索弓 图1 电源屏参考实物图5 图2 系统参考原理图6 图3 系统面板示意图 图4 制成板参考实物图 图5 测试系统连接示意图8 图6 电缆式测试工装9 图7 矩形连接器盒式测试工装l o 图8a d p i a 电路板盒式测试工装l o 图9 箱式测试工装。1l 图1 0 模块式测试工装1 1 图1 1 某型号冰箱线束的台式测试工装面板1 2 图1 2 用于薄膜电缆测试的压床式工装，1 3 图1 3 压床上与电缆接触的二排探针1 4 图1 4 改进后的探针压床式测试工装1 4 图1 5 制成板智能检测系统检测原理示意图，1 5 图1 65 v 、1 2 v 直流电压供电系统1 8 图1 73 1 0 v 直流电压供电系统1 9 图1 8 控制盒内部结构2 0 图1 9a t 9 1 r m 9 2 0 0 的内部结构图，2 1 图2 0f l a s h 存储器接口电路原理图2 2 图2 1s d r a m 接口电路原理图2 3 图2 2p 1 2 5 型探针2 4 图2 3 继电器内部结构图2 4 图2 4t 0 2 1 2 v 型继电器2 5 图2 5f l u k e 4 5 数字万用表( | j 面板) 2 5 图2 6 控制软件功能模块3 1 图2 7c + + b u i l d e r6 0 的i d e 主界面3 3 图2 8 上层软件流程图3 4 图2 9 板件信息输入3 5 图3 0 测试步骤的显示3 6 图3 l 底层软件流程图3 7 i e壅 童逼盔鲎亟 堂位途 塞国缢到 图3 2 系统测试环境 图3 3 串口设定， 图3 4 协议发送 图3 5 协议发送。 图3 6 串口设置 图3 7f l u k e 4 5 交流转换测试 图3 8f l l 珏连4 5 直流转换测试 4 5 4 6 4 7 4 7 4 8 4 9 4 9 图3 9f l u k e 4 5 取值测试 图4 0 继电器级联测试软件 图4 1 智能检测系统检测数据 如钉钉 e巫塞疆厶堂亟堂位盈塞盍丝到 表索弓 表1 智能检测系统检测步骤及参数指标 表2 模块工装测试点关系表 1 6 2 6 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：m 垒s导师签名：惭， 签字日期：p ，7 年，t 月节日签字日期：弘7 年倍月矿日 j e 壅塞道厶鲎亟堂位丝塞独剑丝廛明 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：锻仓户冬 签字日期： 影9 年，月形日 致谢 在完成学位论文，即将毕业之时，不禁思绪万千。回顾数年求学路，离不开 老师的辛勤教诲，离不开家人的鼎立支持，离不开同学和朋友的无私帮助，在此， 千言万语化为感谢二字! 衷心感谢我的恩师杨世武教授! 本文的工作是在我的导师杨老师的悉心指导 和严格要求下完成的。杨老师广博的知识、敏捷的思维和严谨的治学态度给了我 学业上最大的帮助。更让我铭记的是他对我的严格要求，他的人格魅力深深影响 着我，他所倡导的严谨求实的治学态度、一丝不苟的钻研精神、勤于思考的作风 将使我终生受益。在此衷心感谢两年半来杨老师对我的关心和指导! 衷心感谢实习公司的王利勇总监、郝刚工程师、文刚工程师和翟群强师兄， 他们给我提供了实习条件和做项目的机会，并在项目中给我技术上的指导和帮助， 使我的科研能力得到很大的提高! 在完成论文期间，还要感谢粱皖贵、马沧海、许世博、李幼媛、倪芳、李超、 等同学的热心帮助和鼓励，他们给我的论文提出了很多宝贵的意见和建议，使我 的思路开阔了很多，在此一并表示感谢! 最后要特别感谢我的家人，在漫长的求学生涯中，他们一如既往的理解、关 心、鼓励和支持我，使我能够在学校专心完成我的学业。 e壅窆 堑厶堂亟- 堂位坌塞绽 蕉 1 综述 本章首先介绍课题的研究背景，讨论制成板检测技术在国内外的研究现状。 然后说明本课题的研究意义以及论文的主要工作。 1 1 研究目的和意义 在现代电子设备中，电路板占据着重要的地位，焊接元件后的制成板的质量 更是直接影响着产品的性能，因而在制成板组装使用之前必须对其进行检测。然 而，近年来随着微电子工业的发展和生产制造工艺的不断提高，制成板正在向高 密度、多层化发展，对这些制成板的检测也变得困难起来，若存在缺陷的制成板 没有被检测出来，对这些存在缺陷的制成板的使用将会极大地影响产品的性能。 为了保证电子设备产品的质量，提高制造成品率，迫切需要在制成板组装之前对 其进行检测。制成板检测主要是检测电子元器件的贴装质量。当然为使整块制成 板的性能达到技术指标的要求，还要进行电气测量，包括功能测试和组合测试。 本论文所述的制成板智能检测系统来源于某铁路信号电源屏制造商对其某型 号信号电源屏模块制成板的检测需求。近年来，随着铁路系统的大发展，对电源 屏系列产品的需求不断增加，为了保证制成板在进行模块组装之前无质量缺陷， 需要对焊接元件后的板件进行可靠的检测。之前使用的测试系统都存在着几个致 命的弱点：委托加工周期较长，无法控制模块产品的生产周期；无自主知识产权， 测试系统出现问题后只能返厂维修，严重影响了生产进度；价格昂贵，不利于公 司控制成本。为此，公司急需有自主知识产权的制成板检测系统。 鉴于此，公司自主开发了信号电源屏模块制成板的智能检测系统，目前该系 统已经调试完毕并投入生产线实际应用，能够实现对制成板的智能检测，具有较 高的稳定性和实用性，满足企业制成板检测的需要，取得了预期的效果。 1 2 制成板检测技术现状 目前，制成板的检测大致可分为电气测试法( e 1 e c t r i c a lt e s t ) , 和l 视觉测试法 ( v i s i o n1 1 1 s p e c t i o n ) 两种。电气测试通常通过测量网点问的阻抗特性从而检测所有元 器件之1 1 丑j 的通导性。视觉测试则是通过视觉检查电子元件的特征以及印刷线路的 特征，从而找出板件缺陷。电气测试寻找短路或断路比较准确，视觉测试则可以 更容易侦测到导体问不正确空隙的问题。为了保证电子产品的合格率和性能，应 t壅窒塑本堂亟e堂鱼 造塞 鏊 述 在生产的早期即对制成板进行视觉检测，尽早找出缺陷并进行返修。 当前常用检测方法如下： 1 ) 人工目测 操作人员使用放大镜或显微镜，利用操作人员的视觉检查来确定制成板合不 合格，并确定什么时候需进行校正操作，它是最传统、最主要的检测方法。其主 要优点是成本低且不需要使用测试夹具；主要缺点是人的主观误差高、数据收集 困难、无电气测试并且有视觉上的局限。近几年来，随着新兴元器件的不断出现 和应用，电路板上的元器件密度越来越大，引脚之间的距离越来越小，这种变化 使得人工目测越来越困难，检测质量和检测速度都难以让人满意，此方法逐渐变 得不可行了。 2 ) 飞针式检测 飞针测试是专门针对小批量、多品种生产的测试，它使用四到八个独立控制 且能来回移动的探针对整块制成板进行测试。探针使用无向量技术测试数字、模 拟和混合信号元件之间的连接，可检查短路、开路和元件值。此外，在测试系统 中还可以增加一个相机来帮助查找丢失元件、检查元件形状，因此飞针测试法可 以检测生产组装中9 5 以上的组装故障。此外，飞针测试法测试精度高，目前已 达到5 1 5 微米的探针定位精度、o ，0 4 0 0 6 秒步的测试速度和最小0 2 m m 的探针 测试问距，可精密地探测在测单元【2 1 。飞针测试法的主要优点是可以生成自动测试， 不需要辅助夹具，易于诊断，易于编程，测试的精度高、稳定性好且系统长期运 行的可靠性高。主要缺点是测试时间长、测试效率低且数字覆盖有限，并且由于 飞针需要物理接触电路板，容易对所测板造成损伤。 3 ) 自动光学检测 自动光学检测也称为自动视觉检测，其基于光学原理设计，综合采用了图像分 析、计算机和自动控制等多种技术，是以光学系统为主且含有x 射线系统的检测 方法，是新近发展起来的确认制造制成板缺陷的方法。自动光学检测通常在回流 前后、电气测试之前使用，用以提高电气处理或功能测试阶段的合格率。在电路 板生产线上，自动光学检测系统一般首先放置在贴片工序之后，以检查贴片的正 确与否；然后在回流焊工序后再放一台，以检查焊接后的质量，检查的内容包括 焊点质量和元件位置。对于有双面贴的制成板，或在一个i c 下面还有元件的电路 板，宜采用带x 射线的检测系统p j 。 自动光学检测是非电气、无兴具的在线技术，使用了计算机图像分析“学习 与比较”技术束编程检测，目r i l l 己经在国内外得到广泛的应用。自动光学检测的 主要优点是容易对板件进i 亍跟随诊断，系统编程简单，操作容易，不需要辅助央 具，生产成本低，缺陷覆盖率商；主要缺点是短路识别较差，失效率较高。 2 些巫窑迪厶堂亟上堂位途塞 绫 蕉 4 ) 自动x 光检测 自动x 光检测利用不同物质对x 光的吸收率的不同，透视需要检测的部位， 通过对透光率的比较从而发现缺陷。自动x 光检测主要用于检测超细间距和超高 密度电路板以及装配工艺过程中产生的桥接、丢片、对准不良等缺陷，此外还可 利用其层析成像技术检测i c 芯片内部的缺陷。它是现时测试球栅阵列焊接质量和 被遮挡的锡球的唯一方法1 4 】。 自动x 光检测的主要优点是能够检测嵌入式元件和球栅阵列焊接质量，不需 要辅助夹具；其主要缺点是检测速度慢、失效率高、检测焊点困难、成本高且程 序开发时间较长。 5 ) 激光检测 激光检测技术是制成板测试技术的最新发展。它利用激光束扫描制成板，收 集所有测量数据，并将实际测量值与预置的合格极限值进行比较，从而确定制成 板的质量好坏。这种技术己经在光板上得到验证，速度己足够用于批量生产线。 激光检测的主要优点是输出快速、不需要辅助夹具；缺点是初始成本高、维护和 使用问题多。 6 ) 针床式检测 针床式检测以其高速的短路与开路测试、经济的大批量生产成本得到大量应 用。譬如制造缺陷分析仪通过使用一个针床，就可以诊断输出。测试工装法作为 针床式检测法的一种，虽也有其缺点，比如制作周期长、测试覆盖能力有限，但 因其较低的开发成本和相对灵活的设计方式，正越来越受到中小型企业的青睐。 综合考虑以上各种制成板检测方法，结合本公司的现状及需求，测试工装法 是目前阶段最适合信号电源屏模块制成板的检测方法。其开发成本较低，设计方 法灵活，可以根据所测制成板的不同进行适当的改进，非常适合本公司的系列产 品，故本智能检测系统选用测试工装法进行设计。 1 3 论文所做工作 本文对现有探针压床式工装结构进行改进，在改进结构的基础上，设计了制 成板辅助电源电路和制成板放电板，基于a r m 处理器a t 9 1 r m 9 2 0 0 搭建了控制 盒内控制板的外围存储电路并进行了硬件部分的集成，结合所测制成板的电气参 数对探针、继电器和自动测试仪进行了选型。本论文还描述了控制软件的设计方 法及流程，基于c + + b u i l d e r 实现了该控制软件，并给出了部分核心代码。最后对 该检测系统进行了测试，给出了测试结果。目前，该智能检测系统已经应用于实 际生产检测，采用本论文所述的信号电源屏模块制成板的智能检测系统，能够实 e立銮迪厶堂亟 堂岔迨塞绽述 现对制成板的智能检测，具有较高的稳定性和实用性，取得了预期的效果。 4 立童堑厶至亟堂位迨塞篮墨生逝屋鏖基型盛题蟹篚捡型丕丝援述 2 信号电源屏及其制成板智能检测系统概述 在信号电源屏模块制成板智能检测系统的设计与实现中，需要涉及到信号电 源屏的原理、技术指标及其结构。本章对它们做一下简要介绍，以便理解整个检 测系统的设计与实现过程。 2 i信号电源屏概述 信号电源屏是电气集中、自动闭塞、驼峰信号设备等的供电装置，它将变压 器、稳压器、整流器等组合起来，以简化施工和维修卯，供给信号设备所需的各种 电源。本文所述的信号电源屏是智能型电源屏，是具有对铁路信号电源系统的运 行状态、运行故障及参数进行实时监测，显示、记录、存储故障报警的电源屏。 其实物外形参考图如图i 所示： 图i 电源屏参考实物图 f i g1p h o t oo f t h ep o w e rs u p p l yb o a r d e 立至迪厶堂熊兰位迨塞 笸曼鱼遴匠丞基型盛丝塑篚挂型丕统攫蕉 2 1 1 信号电源屏原理图 信号电源屏原理如图2 所幂： 图2 系统参考原理图 f i g2r e f e r e n c ee l e m e n t sd i a g r a mo f t h ep o w e rs u p p l ys y s t e m 两路交流输入经过防雷处理后进入电源屏各个模块，模块对交流输入进行处 理并防雷后进入各负载信号设备。 2 1 2 信号电源屏主要技术指标 信号设备对电源的基本要求是：可靠、稳定和安全。可靠的电源是能保证昼 夜不间断供电的独立电源。稳定的电源供电电压和频率的波动都在允许范围内。 供电安全是指电源设备采取保证设备和人身安全的措施【6 1 。 2 1 3 信号电源屏结构特征 从机柜i j i 面板上看，电源屏任何机柜的结构均i b 三部分组成：输入配电单元、 模块单元及输出配电单元三部分组成。如图3 所示： 6 e 壅銮亟厶堂亟堂位迨塞篮墨生遴匠丞基趔盛题置篚趁型丕筮塑述 输入配电单元。： ”“ 模块单元 ” 输出配电单元。， 图3 系统面板示意图 f i g3s k e t c hm a po f t h ep o w e rs u p p l yb o a r d 本智能检测系统所测对象即为机柜的模块单元所用的制成板。此电路板外形 如图4 所示： 图4 制成板参考实物图 f i g4p h o t oo f t h ew e l d i n gb o a r d 由图4 可见，所测的制成板由于焊接了大量的电阻、大容量电容、电感和变 压器等元器件，电气连接关系复杂，元器件密度大，传统的人工目测、自动光学 检测、x 光检测、激光检测无法识别针脚式器件，在线测试、功能测试、飞针式 检测开发周期过长且测试功能覆盖面有限，并不适用于上述制成板的检测。测试 工装作为针床式检测法的一种，由于其在电气连接检测方面的优势，很适合此类 元器件密集型制成板，故选择测试工装法作为制成板智能检测系统硬件的集成方 式。 2 2测试工装简介及现有结构形式 7 丝峦蛮适厶：兰亟堂位迨塞值墨虫邃显厦基剑盛蜓宣篚捡捌丕丝挞连 2 2 1 测试工装简介 面对各个领域广泛应用的各种结构形式的连接器、线束和电路板等互联器件， 尽管现代智能化自动检测仪器性能优良，但若没有与仪器和被测对象相配套的测 试工装，最好的仪器也无法投入实际的使用。有许多用户引进先进的多功能自动 检测仪已多r ，由于添置仪器的同时未仔细研究和落实仪器测试工装的解决方案， 造成仪器至今尚未应用。 事实上，测试工装是仪器和被测对象之间的一种过渡转接装置。因为检测仪 的a 端、b 端的信号输入输出连接器，往往不能直接与被测互连器件实现对接插 合，必须通过如图5 中所示的测试工装，才能组成一个测试系统a 图5 测试系统连接示意图 f i g5s k e t c hm a po f t l l et e s t i n gs y s t e mc o n j u n c t i o n 图5 中有四根双端线束，其中a 线束为电脑和打印机的连接电缆；b 线束为 电脑与仪器的连接电缆；c 线束为仪器和测试工装的连接电缆；d 线束为测试工装 与被测器件的连接电缆。若仪器电脑为内置式，则没有b 线束，a 线束为打印机 与仪器的直接连接电缆。若仪器电脑和打印机均为内置式，则a 和b 线束均没有， 仪器通过c 和d 线束将仪器、测试工装和被测器件连成系统。通常，如果自动检 测仪配有电脑和打印机，则a 、b 、c 三根双端线束均作为仪器的配套附件提供， 而d 线束则是用户在制作测试工装时必须考虑解决的。测试工装的实质是要提供 一种仪器输出、输入信号接口与被测器件可靠转接的装置，其一端与仪器配套提 供的c 线束端子相插合，另一端则与被测器件实现可靠连接。 2 2 2 测试工装现有结构形式 被测器件与自动检测仪的转接工装的结构形式主要取决于被测器件结构的复 杂程度。简单的数个回路的线束可将其端与被测线束插头座相连接，另一端与 仪器接口插头座相匹配；将这种双端线束( 又可称电缆式) 作为测试工装( 得改 些巫窑堕厶竺亟堂僮逾塞盆量坐遴屡曩墓劁盛邀置筐拴型丞缠攫整 一下，太不顺了) 。而对于高密度、小间距的柔性电路板或已组装的电路板而言， 则必须采用由相应的弹簧探针组成的测试针床作为转接测试工装，才能稳妥可靠 地解决这些相对较复杂的测试问题。根据作者在实际检测中对测试工装的了解， 测试工装可以简要地分为以下几种形式1 7 j ： 1 ) 电缆式 电缆式是测试工装中最简单的一种。它实际上是一根两端带有连接器的电缆 组件，其端连接器与仪器接口连接，另一端连接器与被检测的连接器或线束插 合连接。 图6 电缆式测试工装 f i g6c a b l et y p et e s t i n ge q u i p m e n t 图6 所示的为检测j 2 0 1 7 线束的电缆式测试工装，被检线束为1 7 回路。测试 工装的一端通过插合对应的连接器与被检线束连接，另一端通过压接或焊接等端 接工艺，将线束1 1 7 回路依次与6 4 芯插座上的l 1 7 点连接( 1 8 6 4 点为空白) ， 然后再通过6 4 芯插座与仪器上的检测接口插合连接。 2 1 盒式 盒式是电缆式测试工装的并联组合，可按系列、绝缘体的大小和接触件的多少， 把组装成线束的圆形或矩形连接器固定在盒式测试工装的面板上，其正面与被检 测的连接器或线束连接，反面通过压接或焊接工艺将电缆的一端与被检连接器或 线束可靠连接，另一端与仪器接口可靠连接。要求仪器a 端或b 端接口序号与被 检连接器或线束的接点序号能一一对应。即盒式测试工装面板上的相同接点序号 都是并联相通的。图7 所示为r 本耐可公司专门为用户制作的各种系列型号的矩 形连接器盒式测试工装。 9 韭立銮道厶堂亟圭堂僮迨塞i 置兰堂避匠丞墓剑盛返鲤能捡趔丕丝攫整 图7 矩形连接器盒式测试工装 f i g7b o xt y p et e s t i n ge q u i p m e n to f r e c t a n g l el i n k e r 为提高测试工装的使用可靠性，也可将盒式测试工装面板按并联电路设计制 作成印制电路板。 图8a d p 1 a 电路板盒式测试工装 f i g8b o xt y p et e s t i n ge q u i p m e n to f a d p - i a c i r c u i tb o a r d 图s 为适用于部分带有矩形连接器的线束导通检测的盒式测试工装，其正面 安装有a d p 一1 a 电路板，上面可与不同i 日】距、密度的矩形连接器线束插合。电路 板反面通过3 0 芯牛角插座，将面板上所有相同接点序号的测试点都和牛角插座上 相同序号的接点并联在一起，然后再通过3 0 线的排线电缆，将仪器a 端或b 端接 口上所有接点都与测试工装面板上的每个测试点都连接起来。 3 ) 箱式 为了便于检查与皱测线束相插合的测试 ：装面板上的连接器的端接情况和与 仪器连接电缆相插合的测试工装上的连接器的端接情况，也有许多线束生产厂将 o 韭塞套堑厶堂亟堂焦丝塞篮量坐递匠叁基剑盛延婴篚捡捌丕缝拯蕉 测试工装制作成箱式。如图9 所示 图9 箱式测试工装 f i g9t r u n kt y p et e s t i n ge q u i p m e m 图9 为测试某型号线束的箱式测试工装。箱盖上安装有与被检测线束插合的 连接器和端子，箱侧面有与仪器连接的电缆插口，箱内通过连接电缆将上述接插 口按接点序号对应连接起来。 4 ) 模块式 为了尽量减少仪器至被测线束之间的连接电缆和连接器的数量，提高整个测 试系统的可靠性，有些仪器将连接器做成单独的模块，通过其模块反面的插槽式 连接器，直接与仪器检测接口相连接。如图1 0 所示。 图1 0 模块式测试i 。装 f i gl om o d u l et y p et e s t i n ge q u i p m e n t j e 壅窑垣厶鲎亟堂焦迨塞篮墨世遴匠丛基型盛蜓眢篚捡型丕筮攫鲨 5 ) 台式 对于端子数量多、较复杂的线束，如家电线束、汽车线束等，往往有数十至 数百个测试点，测试工装可以制作成测试台。测试台可通过固定在其侧面的6 4 芯 插座和仪器配套提供的双端排线，与仪器a 端或b 端接口连接。测试台面板是可 拆卸的，可根据被测线束的不同型号，制作成多个测试面板。测试面板正面安装 有可与被测线束端子对应插合的各种插座，测试面板反面可采用电线电缆压接或 焊接等端接工艺，将面板上各种插座的所有测试点，与测试台侧面6 4 芯插座对应 插合的6 4 芯插头各接点可靠连接进行线束检测时，只要将被检线束测试工装面板 固定在测试台上，将其面板反面与各端子插座连接的6 4 芯插头和测试台侧面的6 4 芯插座插合，再用仪器配套提供的双端排线将仪器测试接口和测试台侧面的6 4 芯 插座连接起来，就能组成一个完整的检测系统。 图1 1 某型号冰箱线束的台式测试工装面板 f i g1 1t a b l et y p et e s t i n ge q u i p m e n tb o a r do f ac e r t a i nt r a d e m a r kr e f r i g e r a t o r sw i r i n gh a r n e s s 图1 1 为某型号冰箱线束的测试台面板，其上安装有能与该型号冰箱线束各端 子对应插合的各种插座，面板上有一根己与测试台面板插合的被检测线束。面扳 反面通过与各种插座端子连接的电缆插头，与测试台侧面的接口连接，测试台侧 面的接口通过双端线束( 排线) 再与仪器测试接口连接。对于汽车线束而言，其总 线长度较长，且分支多，通常由几十甚至上百根电线组成。为配合汽车线束总装 后的在线检测，汽车线束生产厂都配有自制的或向专业厂订购的台式测试工装。 目前国内应用较广的有河南天海集团及长春振宇机电成套厂等生产的台式汽车线 束测试工装，该测试台面板沿纵向或横向由若干个可拆卸的能与被测线束端子插 合的单个模板所组成，每个模板上的连接器及端子都与测试台与仪器的连接电缆 接口相连接。这些台式测试r 装可与闩本耐可公司生产的专用于汽车线束导通检 测的n m s p 型导通仪配套使用。 2 j t 塞銮堑厶羔亟堂鱼丝皇篮曼生夔星霆基剑盛拯萱篮耸捌丞筮塑述 目前，随着汽车工业的迅猛发展，汽车线束测试台的制作质量和水平越来越 高。有些测试台采用弹簧探针，接触稳定可靠，且能自动锁紧或分离。有些测试 台还能自动识别端子颜色，防止检测时误插，甚至能进行线束连接器的气密性测 试。 6 探针压床式 对于一些高密度、小间距的连接器、线束及电路板等互连器件，可采用与被 测互连器件问距相匹配的弹簧探针，制作成探针压床作为测试工装。探针压床由 固定底板、活动底板、活动压板和导向活动压板等组成，压床通过若干定位导向 的压棒，保证被测互连器件上的各测试点与弹簧探针的准确定位和可靠接触，压 床可采用手工机械操作或气动指令操作。 图1 2 用于薄膜电缆测试的压床式工装 f i g1 2p r e s st y p et e s t i n ge q u i p m e n tu s i n go r lt h ef i l mc a b l e 图1 2 为专门用于检测某柔性薄膜电缆的探针压床，它通过操级杆向前摆动， 可带动导向活动压板、活动压板和活动底板沿导向柱作轴向运动。将被检测的薄 膜电缆放在活动压板和活动底板之间，用周边若干定位导向柱将其准确定位。当 活动压板和活动底扳向下运动时，使每个向上的弹簧探针的弹簧压缩，产生一个 能保证与被检测薄膜电缆测试点可靠接触的压力。 图1 3 是该压床两边二排探针的局部照片，每排探针均为1 4 枚，探针定位柱 固定在压床的固定底板上，用压接或焊接等端接工艺连接电缆，将每个探针定位 柱端子与压床背面的插座上相对应的接触件连接起来。然后用与仪器配套的连接 电缆，将仪器测试接口和探针压床插口连接起来。 t 壅銮迪盘堂亟堂僮途塞值里坐遁崖蕉基剑盛亟蟹篚捡捌丕箍避逵 图1 3 压床上与电缆接触的二排探针 f i g1 3 t w o - r o w p r o b ec o n t a c t i n g w i t h c a b l e o n t h e p r e s s 2 3改进的探针压床式测试工装 由于所测制成板上焊接的元器件多为针脚式元件，且元器件之间间隙较小， 电缆式、盒式、箱式、模块式与台式结构形式的工装不适合于本制成板的检测。 而探针压床式也存在其不足的一面，需要根据所测制成板的结构特点予以适当的 改进。改进后的探针压床式测试工装如图1 4 所示： 圈1 4 改进后的探针压床式测试j ：装 f i g1 4t h ei m p r o v e dp r o b e - p r e s st y p et e s t i n ge q u i p m e n t 改迸后的探针压床式测试工装由央具盒、针床、保护板、压板及导向活动捧 4 韭塞塞道厶堂亟堂焦迨塞造曼出遴匠墨基型盛堑眢篚捡型丕缠攫述 组成。夹具盒内部有辅助电路系统，盒体为f l u k e 4 5 数字力j 用表和示波器等自动 测试仪提供接口；夹具盒上面是针床，固定着p 1 2 5 型探针，其上的保护板一方面 可以防止制成板压弯、压坏测试探针，起保护探针作用，另一方面，探针保护板 是所测制成板的放置平面，起支撑板件的作用；压板为可活动式设计，可压下或 抬起，其上安装着位置可以调节的导棍，当压板压下时，压棍接触所测的制成板， 使探针可以紧密接触所测电路板，保证探针与测试点之间的接触良好。导向活动 棒则控制着压板的压下与抬起，方便板件的放置改进后的探针压床式测试工装可 以为所测制成板提供很好的测试平台，基于此平台，设计了信号电源屏模块制成 板的智能检测系统。 2 4智能检测系统方案设计 本智能测试系统通过计算机串口连接f l u k e 4 5 数字万用表和控制盒，控制盒 通过4 0 p i n 牛头排线与工装夹具盒内部连接。f l u k e s 5 的表笔通过工装夹具盒上 的接口与工装夹具盒内的电路相连，进行测试数据采集并将数据回传至控制软件。 软件将采集值与预期理想值进行比较，通过比较即可判断出所测制成板的质量好 坏，从而实现对制成板的检测。 图1 5 制成扳智能检测系统检测原理示意图 f i g1 5s k e t c hm a po f e l e m e n t so f t h ew e l d i n gb o a r di n t e l l i g e n tt e s t i n gs y s t e m 如图1 5 所示，智能检测系统包括硬件部分和应用软件设计部分。硬件包括控 制盒、测试工装以及f l u k e 4 5 数字月用表、示波器等自动测试仪；应用软件包括 上层软件和底层软件。测试工装内部的电路使制成板町以f 常工作，从而可以使 e 塞銮道厶堂亟堂位丝塞焦呈坐邋厘盈基剑盛堑鸳筐丝捌丞丝蟹适 用f l u k e 4 5 、示波器等自动测试仪检测其工作时的参数，将测量值通过控制盒回 传至上层软件，上层软件再将测量值与预期理想值进行比较，看测量值是否在板 件正常工作的允许范围之内，从而可以判断出此制成板电气连接的f 误，达到对 其进行检测的目的。 2 5智能检测系统检测步骤 通过对制成板原理的分析，可确定测试流程及具体步骤如表1 所示；： 表1 智能检测系统检测步骤及参数指标 嚣：廖景一 篡，”。测试硬搿。j ：= ，” m i n ”，8 鼍a x 毫 ? 2 参数。鼍鬟 l 接通交流输入( 合上交流电源开关) 2继电器复位 0 3观察驱动波形 4 加保护信号 2 9 5驱动波形消失 6合上主电源开关 7 h v d c 十上电 2 9 3 l 8p r o t e c t 接地 3 1 9 设置f l u k e 4 5 直流电压模式 1 0 请调电位器r v l ，使输出为6 0 ，5 v 6 0 4 6 0 6 1 1 万用表接通d v l2 3 ，3 1 ，3 2 1 2 电压采样信号d v l 3 24 1 3接入负载2 7 3 1 ，3 2 ，7 1 4调v r 2 ( 限流点2 5 a 读数2 5 m y ) z 4 52 5 5 1 5万用表接通c v2 8 ，3 1 ，3 2 ，7 1 6电流采样信号“3 4 3 9 1 7 万用表接通反灌电压( 断开负载)2 6 3 1 ，3 2 1 8请预调反灌电压至6 0 v 以下 5 76 0 1 9 断开主电源，同时接入反灌电压 l 2 0万用表接f a u l t l2 4 ，1 顺时针缓慢谰商反灌i u 膳乍f a u l t 高 2 1 电f 2 2 万用表接通反灌1 u k 2 6 2 3过k 保护点 6 36 7 2 4 继l u ； ； 复位 o 2 5关闭l u 源 2 6测试绵柬 6 韭立窑堑厶堂亟堂僮迨塞篮墨盥逝匠丞基型盛堡鸳篚捡型歪筮题蕉 表1 中，序号表明了测试项目的先后顺序，测试项目由序号l 开始，顺序执 行到第2 6 步截止；m i n 与m a x 为最小、最大预期理想值，若测量值在此范围之内， 则表明此项检测通过；参数为上层软件所发送的继电器号。板件检测开始后，首 先进行硬件初始化，使所有继电器复位，观察驱动波形。然后对所测板施加一个 由智能检测系统辅助电源产生的保护信号，若板件无缺陷，驱动波形应消失；再 顺序执行下列步骤，即可完成对板件的检测。 韭塞銮适厶堂亟生垃熊塞置篚捡趔丕筮缝盐毽迁 3 智能检测系统硬件设计 在信号电源屏模块制成板智能检测系统中，硬件包括测试工装、控制盒以及 数字万用表、示波器等自动测试仪，是整个检测系统的动作执行部分，是系统运 行的基础。本章重点介绍了智能检测系统硬件各部分的设计，并给出了具体的系 统集成方案。 3 1硬件系统设计 本检测系统使用继电器建立硬件部分电气关系。通过连接相邻继电器的常闭 端与公共端建立继电器之间的连接，