专利名称：一种电路板故障自动诊断系统及自动诊断方法
技术领域：
本发明涉及电路板故障诊断装置，尤其涉及一种通过机器人运动机构自动进行电路板故障诊断的系统以及诊断方法
背景技术：
目前，电子产品的使用越来越多，而电子产品出现故障时，往往需要对其中的电路板进行故障诊断。如公开号为“CN 101806857A”的中国专利申请文件公开了一种电路板在线故障诊断仪，包括有用于进行在线信号处理与故障诊断的上位机和用于为被测电路板提供所需信号并上传测试信息的下位机，上位机与下位机采用串行总线连接和通信。上位机采用便携式笔记本电脑，内装故障诊断专家系统软件，下位机功能包括激励信号的产生控制和测试数据采集与分析推理等，结合故障诊断专家系统进行电路板或元器件的故障诊断。当被测电路板接到下位机的接口设备上后，由上位机控制下位机向被测电路板施加各种激励信号，然后进行响应信号的采集，根据采集结果，启动故障诊断专家系统，将故障定位到可更换元器件，实现对电子元器件的在线故障诊断。再如专利号为“200820182844. 2”的中国专利文件中公开了一种H5型PCM智能维修检测仪，对PCM设备电路板进行检测和维修。其由CPU执行存储器中的检测程序，控制检测信号产生及控制单元、时钟控制及交叉连接单元、铃流产生器向电路板发出检测信号，从数据采集器读取探测笔提取的待检测电路板的反应信号，将反应信号的幅值、频率、占空比等参数与存储器中检测信号正常值进行比较，判断是否正常，由维修专家系统数据库给出测试结果或进一步检测的测试点。由上述内容可知，目前的电路板故障诊断均是通过信号测试装置、信号激励装置、调试机、测试探笔对电路板进行故障诊断，但是均需要人工使用测试探笔对目标点进行探测，从而对电路板上的元器件的引脚信号进行数据采集。这种人工使用测试探笔进行测试的方法不但浪费人力，并且还容易出现错误，非常不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种电路板故障诊断系统以及自动诊断方法，不需要人工操作测试探笔，能够全自动对电路板进行故障诊断。本发明采用下述技术方案一种电路板故障自动诊断系统，包括测试探笔、信号激励装置、信号测试装置与中心控制机，测试探笔的信号输出端连接信号测试装置，信号测试装置通过通信接口连接中心控制机，中心控制机通过通信接口连接信号激励装置，信号激励装置的信号输出端用于连接电路板的信号激励端，还包括机器人运动机构，所述的中心控制机的控制信号通过通信接口连接机器人运动机构的控制信号输入端，机器人运动机构用来控制测试探笔进行运动，测试探笔用来测试电路板故障。所述的机器人运动机构由X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构构成一体，X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构的端部均固定有用来带动运动机构运动的第一电机、第二电机和第三电机；所述的测试探笔通过探笔支架安装在Z向运动机构的下部，机器人运动机构带动测试探笔分别向X、Y、Z方向运动。所述的第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机，中心控制机通过通信接口分别通过伺服控制系统控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机运动，第一伺服电机通过转动平动变换装置连接Z向运动机构，使Z向运动机构做X向运动；第二伺服电机通过转动平动变换装置连接X向运动机构，使X向运动机构Y向运动，第三伺服电机通过转动平动变换装置连接探笔支架，使探笔支架Z向运动。
所述的探笔支架内部设置有探笔保护机构，探笔保护机构为压力传感器，测试探笔顶端连接压力传感器，压力传感器的信号输出端连接到中心控制机。还包括电路板支架和电路板支撑平台，电路板支架设置在电路板支撑平台上，电路板支架用来放置被测电路板使被测电路板与电路板支撑平台平行；所述的X向运动机构、Y向运动机构与电路板支撑平台平行，Z向运动机构与电路板支撑平台垂直。一种电路板故障自动诊断方法，包括以下步骤(I)、中心控制机通过信号激励装置对被测电路板发出激励信号，使被测电路板处于其在正常工作状态；(2)、中心控制机根据被设置的被测试点的坐标信息，向机器人运动机构发出控制命令，使机器人运动机构带动测试探笔运动，接触到被测目标点；(3)、测试探笔开始测量，将采集的数据发送至信号测试装置；(4)、中心控制机接收到信号测试装置发送的测试数据后判断被测电路板是否发生故障，若发生故障，则停止测量；若没发生故障，则返回步骤(2)，进行下一目标点的测试。所述的步骤(2)中还包括判断探笔接触良好的步骤即中心控制机检测压力传感器的测量值，当压力达到设定值时，中心控制机输出控制信号使第三伺服电机停止转动。本发明通过中心控制机控制机器人运动结构带动测试探笔进行运动到目标测试点，从而实现电路板故障诊断的全自动测试，用机器人运动机构代替人工操作，节省人力，定位准确，能够进行准确的测试，使用非常方便；通过在测试探笔顶端设置探笔保护机构，保证了测试探笔既良好接触到被测点，又不破坏被测电路板和测试探笔；电路板支架和支撑平台保证电路板处于被稳定支撑的状态。
图I为本发明的电路原理框 图2为本发明的结构示意图。
具体实施例方式如图I、图2所示，本发明一种电路板故障自动诊断系统，包括测试探笔、信号激励装置、信号测试装置，还包括中心控制机、机器人运动机构，其中中心控制机采用计算机。所述的机器人运动机构由X向运动机构21、Y向运动机构22、Z向运动机构23构成一体，X向运动机构21、Y向运动机构22、Z向运动机构23的端部均固定有用来带动运动机构运动的第一伺服电机11、第二伺服电机12和第三伺服电机13，中心控制机通过伺服控制系统控制第一伺服电机11、第二伺服电机12和第三伺服电机13运动。第一伺服电机11通过转动平动变换装置连接Z向运动机构23，使Z向运动机构23带动探笔在X方向运动；第二伺服电机12通过转动转平动装置连接X向运动机构21，使X向运动机构21在Y方向运动；第三伺服电机13通过转动转平动装置连接转接板5，探笔支架3安装在转接板5上，所述的测试探笔4由探笔支架3固定，探笔的探针露出在探笔支架3的底部，从而使转接板5带动测试探笔4在Z方向运动。因此机器人运动机构保证了测试探笔4可在X方向、Y方向、Z方向上运动。其中本实施例中所述的转动平动变换装置为把伺服电机的转动转换为直线平动的装置，采用滚珠丝杠完成。以X向运动机构21在Y方向运动为例进行说明第二伺服电机12转动带动Y向运动机构22内部的滚珠丝杠进行旋转，从而带动滚珠丝杠上的螺母进行Y向运动，螺母通过转接板10与X向运动机构21固定连接，从而带动X向运动机构21也进行Y向运 动。Z向运动机构23在X方向的运动和转接板5在Z方向的运动原理同上，在此不再赘述。所述的探笔支架3内部设置有探笔保护机构，探笔保护机构为压力传感器，测试探笔4的探针接触到电路板时压力传感器的压力产生变化，达到设定值时，中心控制机接收到信号输出控制信号使第三伺服电机13停止转动。因此压力传感器确保测试探笔4既良好接触被测点，又不破坏被测电路板6和测试探笔4。电路板支撑平台8是电路板故障自动诊断系统的底座，电路板支架7设置在电路板支撑平台8上，电路板支架7用来放置被测电路板6，电路板支架7确保把被测电路板6稳定支起并与电路板支撑平台8平行，X向运动机构21、Y向运动机构22与电路板支撑平台8平行，Z向运动机构23与电路板支撑平台8垂直。所述的中心控制机输出控制信号控制机器人运动机构进行运动，从而带动测试探笔4进行运动，测试探笔4用来测试电路板故障，测试探笔4的信号输出端通过信号传输线9传输到信号测试装置，信号测试装置通过通讯接口与中心控制机连接，中心控制机控制激励装置输出激励信号，信号激励装置的信号输出端连接电路板的信号激励端。信号激励装置对被测电路板发送激励，从而使电路板处于正常工作状态，信号激励装置根据用户需要配置，如直流电源、信号源、任意波发生器、数字信号产生等设备。信号测试装置接受探笔采集的数据，进行分析和处理，可根据用户需要配置，如多用表、示波器、频谱仪等。如图I、图2所示，本发明电路板故障自动诊断的方法，包括以下步骤(1)、中心控制机控制信号激励装置对被测电路板发出激励信号，中心控制机也可对被测电路板发出命令，使被测电路板处于测试时的正常工作状态；
(2)、中心控制机根据被测试点的坐标信息，向机器人运动机构发出控制命令，使测试探笔4运动并接触到被测目标点；其中还包括判断测试探笔4接触良好的步骤即中心控制机检测压力传感器的测量值，当压力达到设定值时，中心控制机输出控制信号使第三伺服电机13停止转动，达到使探针既良好接触电路板又不损害电路板的目的；
(3)、测试探笔4开始测量，将采集的数据传输至信号测试装置；信号测试装置将测试数据处理后发送至中心控制机；
(4)、中心控制机接收到信号测试装置发送的数据后判断被测电路板是否发生故障，若发生故障，则停止测量；若没发生故障，则返回步骤(2)，进行下一目标点的测试。
权利要求
1.一种电路板故障自动诊断系统，包括测试探笔、信号激励装置、信号测试装置与中心控制机，测试探笔的信号输出端连接信号测试装置，信号测试装置通过通信接口连接中心控制机，中心控制机通过通信接口连接信号激励装置，信号激励装置的信号输出端用于连接电路板的信号激励端，其特征在于还包括机器人运动机构，所述的中心控制机的控制信号通过通信接口连接机器人运动机构的控制信号输入端，机器人运动机构用来控制测试探笔进行运动，测试探笔用来测试电路板故障。
2.根据权利要求I所述的电路板故障自动诊断系统，其特征在于所述的机器人运动机构由X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构构成一体，X向运动机构、Y向运动机构、Z向运动机构的端部均固定有用来带动运动机构运动的第一电机、第二电机和第三电机；所述的测试探笔通过探笔支架安装在Z向运动机构的下部，机器人运动机构带动测试探笔分别向X、Y、Z方向运动。
3.根据权利要求2所述的电路板故障自动诊断系统，其特征在于所述的第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机，中心控制机通过通信接口分别通过伺服控制系统控制第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机运动，第一伺服电机通过转动平动变换装置连接Z向运动机构，使Z向运动机构做X向运动；第二伺服电机通过转动平动变换装置连接X向运动机构，使X向运动机构Y向运动，第三伺服电机通过转动平动变换装置连接探笔支架，使探笔支架Z向运动。
4.根据权利要求3所述的电路板故障自动诊断系统，其特征在于所述的探笔支架内部设置有探笔保护机构，探笔保护机构为压力传感器，测试探笔顶端连接压力传感器，压力传感器的信号输出端连接中心控制机的信号输入端。
5.根据权利要求I至4任一所述的电路板故障自动诊断系统，其特征在于还包括电路板支架和电路板支撑平台，电路板支架设置在电路板支撑平台上，电路板支架用来放置被测电路板使被测电路板与电路板支撑平台平行；所述的X向运动机构、Y向运动机构与电路板支撑平台平行，Z向运动机构与电路板支撑平台垂直。
6.一种电路板故障自动诊断方法，其特征在于包括以下步骤(1)、中心控制机通过信号激励装置对被测电路板发出激励信号，使被测电路板处于其在正常工作状态；(2)、中心控制机根据被设置的被测试点的坐标信息，向机器人运动机构发出控制命令，使机器人运动机构带动测试探笔运动，接触到被测目标点；(3)、测试探笔开始测量，将采集的数据发送至信号测试装置；(4)、中心控制机接收到信号测试装置发送的测试数据后判断被测电路板是否发生故障，若发生故障，则停止测量；若没发生故障，则返回步骤(2)，进行下一目标点的测试。
7.根据权利要求6所述的电路板故障自动诊断系统，其特征在于所述的步骤(2)中还包括判断探笔接触良好的步骤即中心控制机检测压力传感器的测量值，当压力达到设定值时，中心控制机输出控制信号使第三伺服电机停止转动。
全文摘要
本发明公开了一种电路板故障自动诊断系统，包括测试探笔、信号激励装置、信号测试装置与中心控制机，中心控制机控制信号激励装置，信号激励装置连接电路板的信号激励端，测试探笔采集电路板被测点数据传输到信号测试装置，信号测试装置处理后送入中心控制机，还包括机器人运动机构，所述的中心控制机控制机器人运动机构，机器人运动机构用来控制测试探笔进行运动，测试探笔用来测试电路板故障。本发明通过中心控制机控制机器人运动结构带动测试探笔进行运动到目标测试点，从而实现电路板故障诊断的全自动测试，用机器人运动机构代替人工操作，节省人力，且能够进行准确的测试，使用非常方便。
文档编号G01R31/28GK102621481SQ201210121609
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月24日 优先权日2012年4月24日
发明者周东方, 林竞羽, 生拥宏, 白栋, 白荣光 申请人:河南正泰信创新基地有限公司