一种车载pcba在线测试系统及测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于车载电动脚踏板PCBA在线测试系统及测试方法。测试系统包括测试柜体、测试治具、电气控制单元、PCBA执行负载单元、PC系统、测试系统软件。所述测试治具、电气控制单元、PC系统固定于测试柜体内部，测试系统通过测试系统软件发出控制和测试信息，通过待测PCBA板驱动PCBA执行负载单元运动，电流霍尔传感器采集直流电机运动过程中的实时数据，通过测试探针电性传输待测PCBA板工作过程中测试点的数据信息，通过数据采集控制卡把采集到的实时数据传输入PC系统，并且测试系统软件对采集到的实时数据进行处理，实现待测PCBA板的测试功能。本发明具有系统稳定性好、精度高、测试快速、操作方便、可实现数据存储，可用于PCBA测试【技术领域】。
【专利说明】一种车载PCBA在线测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子产品测试领域，具体涉及一种用于车载电动脚踏板PCBA在线测 试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002] 印刷线路板（Printed circuit board, PCB)是电子元件的支撑体，除了固定各种 电子元件外，其主要功能是提供板上各电子元件的互相电气连接。成品线路板（Printed circuit board Assemble，PCBA)是在印刷线路板（PCB)的基础上经过SMT上件和DIP插 件整个过程后的成品，简称PCBA。随着电子电路集成技术的发展，各类电子产品的功能及其 内部结构愈加强大和复杂，这对电子产品的现场实时测试提出了更高的技术要求，传统的 检测仪器和方法的测试速度及准确性已经无法满足现有要求。特别是对于要求高可靠性、 高稳定性汽车车载电子产品，其PCBA测试作为产品的质量把关显得尤为重要，因此针对汽 车方面的电子产品测试系统及方法尤为重要必要。
[0003] 目前常用的针对PCBA的测试方法主要有以下五种：
[0004] 1.人工视觉测试
[0005] 人工视觉测试是通过人的视觉观察比较来确认PCB上的元件贴装，这种技术是使 用最为广泛的在线测试方法之一。但是随着产量的增加和电路板及元件的缩小，这种方法 越来越不适用。低成本、不需要测试夹具和电气系统是它的主要优点；同时，很高的长期成 本、数据收集困难、无电气测试和视觉上的局限也是这种方法的主要缺点。
[0006] 2.自动光学检查（Automated Optical Inspection，Α0Ι)
[0007] 这种测试方法也称为自动视觉测试，通常在回流前后使用，是较新的确认制造缺 陷的方法，对元器件的极性、元器件是否存在的检查效果比较好。它是一种非电气的、无夹 具的在线测试技术。其主要优点是易于跟随诊断、测试程序容易开发和无测试夹具；主要缺 点是对短路识别较差，而且不是电气测试。
[0008] 3.功能测试（Functional Test)
[0009] 功能测试是最早的自动测试原理，它是特定PCBA或特定单元的基本测试方法，功 能测试用来检查PCB功能模件是否能够完成既定的功能要求，同时也能对一些可调的元件 (如电位器、可调电感或电容）进行参数值调整。进行功能测试时，需要使用一系列激励源， 建立模件的运行输入条件，以便检查模件的功能特性并找出故障。其优点是能够直观地反 映 PCBA功能模件的实际质量；其主要缺点是数据收集麻烦，待测PCBA需要信号激励源设 备，不能定位PCBA的故障点，搭建测试系统麻烦，不能准确在线测试PCBA功能。
[0010] 4.飞针测试机（Flying-Probe Tester) toon] 飞针测试机也称为探针测试机，也是一种常用的测试方法。由于在机械精度、速度 和可靠性方面的进步，它在过去几年中已经受到了行业认可。此外，现在对于原型制造、低 产量制造所需要的具有快速转换、无夹具能力的测试系统的要求，使得飞针测试成为最佳 选择。飞针测试机的主要优点是，它是最快速的到达市场的工具，自动生成测试，无夹具成 本，良好的诊断和易于编程。其缺点是制造成本比较高，相对测试时间比较长，损害PCBA焊 盘面。
[0012] δ.制造缺陷分析仪（Manufacturing Defect Analyzer，MDA)
[0013] MDA是一种用于高产量/低混合环境中只诊断制造缺陷的好工具。这种测试方法 的主要优点是前期成本较低，高输出，容易跟随诊断和快速完全的短路以及开路测试等；主 要缺点是不能进行功能测试，通常没有测试覆盖指示，必须使用夹具，测试成本高等。
[0014] 综上所述，在PCBA测试行业中，依据不同的测试系统和方法的优缺点，急需一种 适合于我国中小企业、测试方法科学、测试快速、价格低廉、使用方便可靠的PCBA测试系 统，从而促进和指导产品的研发和生产，以满足市场需求，是一个需要解决的问题。
【发明内容】
[0015] 本发明的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种用于汽车 电子生产行业，具有系统稳定性好，测试精度高，测试快速、具有良好操作界面、使用方便、 可实现记忆存储功能、成本较低的PCBA在线测试系统及其测试方法。
[0016] 本发明通过如下技术方案实现：
[0017] 所述一种车载PCBA在线测试系统，包括测试柜体、测试治具、电气控制单元、PCBA 执行负载单元、数据采集控制卡与计算机相互连接、上位机测试软件组成，所述测试治具固 定于测试柜体，所述测试治具通过数据采集卡接口与计算机相连，所述电气控制单元通过 通讯线连接于计算机，所述电气控制单元通过继电器阵列与测试治具相连接，所述PCBA执 行负载单元与测试治具相连接，所述上位机软件用于电气单元控制和PCBA测试。
[0018] 为了更好地实现本发明，所述测试柜体内放置固定测试治具、电气控制单元、计算 机，用于测试PCBA。所述测试治具包括针床体、测试探针、夹紧装置、外部模拟线路、支持台 架，其特征在于针床体上安装有测试探针，测试探针上方设置夹紧装置，所述针床体内固定 有PCBA外部模拟电路，PCBA外部模拟电路通过测试点信号线与接线端子，所述接线端子与 数据采集卡相连，数据采集卡固定于计算机内。所述夹紧装置包括操作手柄、曲柄连杆、垂 直导杆、压头螺丝、压紧绝缘块依次相互连接组成，其特征在于垂直导杆通过压头螺丝连接 于压紧绝缘块，压紧绝缘块下方放置针床体，针床体固定于支撑台架上面。所述电气控制单 元包括PLC控制系统、电流采集电路、大电流可调直流电源、继电器开关阵列、计算机主机。 其特征在于计算机主机通过通信线缆与PLC控制器相连，PLC控制系统由PLC控制器与继电 器开关阵列构成，大电流可调直流电源连接针床体内测试探针，所述电流采集电路由2个 大电流霍尔传感器和直流稳压供电电源构成，其特征在于直流稳压供电电源与大电流霍尔 传感器的电源接线端相连，大电流霍尔传感器通过其信号输出端与采集卡信号接口相连。 所述PCBA执行负载单元由固定踏板支架、4个直流电机、汽车踏板可伸缩机构构成，其特征 在于4个直流电机固定在踏板支架上，直流电机通过汽车踏板可伸缩机构驱动踏板负载伸 缩运行。
[0019] 本发明的实施提供了一种车载PCBA在线测试系统，与现有技术相比有以下有益 效果：一方面可以指导和辅助PCBA的研发和生产，提高产品研发的效率，降低产品误判，帮 助产品研发人员对出现的技术问题快速定位和提高解决问题的效率；另一方面，PCBA测试 的各项测试点的测试数据信息可以评估产品质量和评定执行直流电机的性能，提高配套产 品的性能质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本发明一种用于车载电动脚踏板PCBA在线测试系统整体结构示意图；
[0021] 图2为本发明一种用于车载电动脚踏板PCBA在线测试系统组成框图；
[0022] 图3为本发明中测试治具结构示意图；
[0023] 图4为本发明中PCBA执行负载单元结构示意图；
[0024] 图5为本发明中直流电机电流采集电路原理示意图；
[0025] 图6为本发明测试方法流程图。
[0026] 图中：测试柜体1、测试治具2、电气控制单元3、PCBA执行负载单元4、PC系统5、 测试系统软件6、操作手柄21、曲柄连杆22、垂直连杆23、压头螺丝24、压紧绝缘块25、待测 PCBA板26、针床体27、测试探针28、支撑台架29、PLC控制系统31、电机电流采集电路32、 可调直流电源33、继电器开关阵列34、5V直流稳压电源35、通信线缆36、电气控制线缆37、 电流霍尔传感器38、汽车踏板负载41、直流电机42、可伸缩机构43、固定踏板支架44、PC主 机51、数据采集控制卡52、PC显示器53、接线端子54。
【具体实施方式】
[0027] 下面结合附图对本发明的具体实施进行详细说明。
[0028] 如图1-5所示，一种车载PCBA在线测试系统，测试系统包括测试柜体1、测试治具 2、电气控制单元3、PCBA执行负载单元4、PC系统5、测试系统软件6,测试治具2包括操作手 柄21、曲柄连杆22、垂直连杆23、压头螺丝24、压紧绝缘块25、待测PCBA板26、针床体27、 测试探针28、支撑台架29,其特征在于针床体27固定于支撑台架29上面，针床体27内安 装有测试探针28,测试探针28上方放置待测PCBA板26,待测PCBA板26垂直上方设有压 紧绝缘块25,压紧绝缘块25通过压头螺丝24固定连接，垂直导杆23通过压头螺丝24连接 于压紧绝缘块25,垂直导杆23上方通过曲柄连杆22连接操作手柄21，电气控制单元3包 括PLC控制系统31、电机电流采集电路32、可调直流电源33、继电器开关阵列34、5V直流稳 压电源35、通信线缆36、电气控制线缆37、电流霍尔传感器38,其特征在于PLC控制系统31 由PLC控制器与继电器开关阵列34构成，可调直流电源33连接针床体27内测试探针28， 电气控制线缆37 -接线端与测试探针28相连接，电气控制线缆37另一接线端连接于直流 电机42, PLC控制系统31通过通信线缆36与PC系统5相连接，电机电流采集电路32由2 个电流霍尔传感器38和5V直流电源35构成，其特征在于5V直流电源35与电流霍尔传感 器38电源接线端Hll、H12、H21、H22相连，电流霍尔传感器38通过其信号输出端H13、H23 与采集卡接线端子54相连，PCBA执行负载单元4包括汽车踏板负载41、直流电机42、可伸 缩机构43、固定踏板支架44,其特征在于4个直流电机42固定在踏板支架44上，2个所述 直流电机42并联驱动1个汽车踏板负载41，电气控制线缆37 -端通过接线端Ml、M2、M3、 M4连接直流电机42，直流电机42通过可伸缩机构43驱动汽车踏板负载41，PC系统5包括 PC主机51、数据采集控制卡52、PC显示器53、接线端子54,其特征在于PC主机51内部安 装数据采集控制卡52,数据采集控制卡52外部连接于接线端子54,测试系统软件6运行于 PC系统5。
[0029] 在本发明中，所述测试治具2、电气控制单元3、PC系统5固定于测试柜体1内部， 测试治具2通过数据采集卡接线端子54与PC主机51相连，电气控制单元3通过通讯线36 连接于PC主机51，电气控制单元3通过继电器开关阵列34与测试治具2相连接，PCBA执 行负载单元4与测试治具2相连接，本测试系统通过所述测试系统软件6发出控制命令，控 制电气控制单元3使PCBA执行负载单元4运动，通过2个所述电流霍尔传感器38采集4 个所述直流电机42运动过程中的实时电流数据，通过所述针床体27内的测试探针28电性 传输待测PCBA板26工作过程中测试点的数据信息，通过所述数据采集控制卡52把采集到 的电流数据和测试点数据信息传输入PC系统5,通过所述测试系统软件6对采集到的实时 数据进行处理，实现测PCBA板26的测试功能。
[0030] 如图6所示，A-J为本发明提供了车载PCBA在线测试方法，包括以下主要步骤，但 本测试系统的测试方法实例不局限于此：
[0031] 第一步、准备待测PCBA板26,手动打开测试系统软件6,开始测试；
[0032] 第二步、将待测PCBA板26水平放置在测试治具2中的针床体27上面，向下手动 操作操作手柄21使压紧绝缘块25夹紧待测PCBA板26,此时测试探针28向上电性接触待 测PCBA板26上的各个测试点，为待测PCBA板26接通电源；
[0033] 第三步、在测试系统软件6中输入待测PCBA板26的基本信息，等待测试；
[0034] 第四步、等待确认测试，并执行第四步测试，如果基本信息输入不完全，重复第三 步骤；
[0035] 第五步、手动调节可调直流电源33至规定电源值，为待测PCBA板26提供输入电 压；
[0036] 第六步、点击测试系统软件6中的"开始测试"按钮，执行测试，此时PCBA执行负 载单元4执行测试系统软件6发出的动作命令，数据采集控制卡52实时在线采集PCBA执 行负载单元4运动过程中的数据信息；
[0037] 第七步、待执行负载单元4运动结束后，测试系统软件6处理采集到的数据，显示 测试判断及测试结果；
[0038] 第八步、点击测试系统软件6中的"测试完成"按钮，保存此次测试的数据及相关 结果至系统中；
[0039] 第九步、本次测试完成，取下待测PCBA板26。
[0040] 上述实例，在本发明中，第三步的输入待测PCBA板26基本信息包括：产品编号， 测试编号，测试类型，测试时间等信息。第八步的保存测试数据及相关结果至系统中，在本 测试系统软件6是通过Access数据库实现的，每块待测PCBA板26完成后形成一条测试记 录，保存在测试系统软件6的Access数据库中，方便以后的数据查询和报表打印输出。本 发明提供了一种车载PCBA在线测试系统，把数据采集、处理、结果显示、保存及报表的输出 依次结合在一起，测试操作步骤简单，结果判断准确，可以大大提高车载PCBA的测试效率， 方便用于生产过程。
【权利要求】
1. 一种车载PCBA在线测试系统，测试系统包括测试柜体（1)、测试治具（2)、电气控制 单元（3)、PCBA执行负载单元（4)、PC系统（5)、测试系统软件（6)，所述测试治具（2)、电气 控制单元（3)、PC系统（5)固定于测试柜体（1)内部，测试治具（2)通过数据采集卡接线端 子（54)与PC主机（51)相连，电气控制单元（3)通过通讯线（36)连接于PC主机（51)，电 气控制单元（3)通过继电器开关阵列（34)与测试治具（2)相连接，PCBA执行负载单元（4) 与测试治具（2)电性连接，所述系统通过测试系统软件（6)发出控制和测试命令，通过待测 PCBA板（26)驱动PCBA执行负载单元运动，通过2个电流霍尔传感器（38)采集4个直流电 机（42)运动过程中的实时电流数据，通过测试探针（28)电性传输待测PCBA板（26)工作 过程中测试点的数据，通过数据采集控制卡（52)把采集到的实时数据传输入PC系统（5)， 通过测试系统软件（6)对采集到的实时数据进行处理，实现待测PCBA板（26)的检测功能。
2. 根据权利要求1所述车载PCBA在线测试系统，测试治具（2)包括操作手柄（21)、曲 柄连杆（22)、垂直连杆（23)、压头螺丝（24)、压紧绝缘块（25)、待测PCBA板（26)、针床体 (27)、测试探针（28)、支撑台架（29)，其特征在于针床体（27)固定于支撑台架（29)上面， 针床体（27)内安装有测试探针（28)，测试探针（28)上方放置待测PCBA板（26)，待测PCBA 板（26)垂直上方设有压紧绝缘块（25)，压紧绝缘块（25)通过压头螺丝（24)固定连接，垂 直导杆（23)通过压头螺丝（24)连接于压紧绝缘块（25)，垂直导杆（23)上方通过曲柄连杆 (22)连接操作手柄（21)。
3. 根据权利要求1所述车载PCBA在线测试系统，电气控制单元（3)包括PLC控制系统 (31)、电机电流采集电路（32)、可调直流电源（33)、继电器开关阵列（34)、5V直流稳压电源 (35)、通信线缆（36)、电气控制线缆（37)、电流霍尔传感器（38)，其特征在于PLC控制系统 (31)由PLC控制器与继电器开关阵列（34)构成，可调直流电源（33)电性连接针床体（27) 内测试探针（28)，电气控制线缆（37) -接线端与测试探针（28)电性连接，电气控制线缆 (37)另一接线端电性连接于直流电机（42)，PLC控制系统（31)通过通信线缆（36)与PC系 统（5)相连接，电机电流采集电路（32)由2个电流霍尔传感器（38)和5V直流电源（35) 构成，其特征在于5V直流电源（35)与电流霍尔传感器（38)电源接线端H11、H12、H21、H22 电性连接，电流霍尔传感器（38)通过其信号输出端H13、H23与采集卡接线端子（54)电性 相连。
4. 根据权利要求1所述车载PCBA在线测试系统，PCBA执行负载单元（4)包括汽车踏 板负载（41)、直流电机（42)、可伸缩机构（43)、固定踏板支架（44)，其特征在于4个直流电 机（42)机械固定在踏板支架（44)上，2个直流电机（42)并联驱动1个汽车踏板负载（41)， 电气控制线缆（37) -端通过接线端M1、M2、M3、M4电性连接直流电机（42)，直流电机（42) 通过可伸缩机构（43)驱动汽车踏板负载（41)。
5. 根据权利要求1所述车载PCBA在线测试系统，PC系统（5)包括PC主机（51)、数据 采集控制卡（52)、PC显示器（53)、接线端子（54)，其特征在于PC主机（51)内部安装数据 采集控制卡（52)，数据采集控制卡（52)外部连接于接线端子（54)，测试系统软件（6)运行 于PC系统（5)上。
6. 基于权利要求1至5任意一项所述车载PCBA在线测试方法，其特征在于，包括以下 步骤： 第一步、准备待测PCBA板（26)，手动打开测试系统软件（6)，开始测试； 第二步、将待测PCBA板（26)水平放置在测试治具（2)中的针床体（27)上面，向下手 动操作操作手柄（21)使压紧绝缘块（25)夹紧待测PCBA板（26)，此时测试探针（28)向上 电性接触待测PCBA板（26)上的各个测试点，接通电源； 第三步、在测试系统软件￠)中输入待测PCBA板（26)的基本信息，等待测试； 第四步、等待确认测试，并执行第四步测试，如果基本信息输入不完全，重复第三步 骤； 第五步、手动调节可调直流电源（33)至规定电源值，为待测PCBA板（26)提供输入电 压； 第六步、点击测试系统软件￠)中的"开始测试"按钮，执行测试，此时PCBA执行负载 单元（4)执行测试系统软件（6)发出的动作命令，数据采集控制卡（52)实时在线采集PCBA 执行负载单元（4)运动过程中的数据信息； 第七步、待执行负载单元（4)运动结束后，测试系统软件（6)处理采集到的数据，显示 测试判断及结果； 第八步、点击测试系统软件￠)中的"测试完成"按钮，保存此次测试的数据及结果至 系统中； 第九步、本次测试完成，取下待测PCBA板（26)。
【文档编号】G01R31/28GK104155593SQ201410418059
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】卿兆波, 李龙飞, 杨惠忠, 吴帅 申请人:中国计量学院