专利名称：阻抗元件自动分选检测评估系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及阻抗元件自动分选检测系统，特别涉及具有评估模块的阻抗元件自动分选检测评估系统。
背景技术：
在电子元件中最基础是的阻抗元件，如电容器、电阻器在国内大规模生产并大量出口，随着阻抗元件用途的拓展，要求的提高，生产规模的扩大，对其检测要求也更高。目前高品质阻抗元件的发展趋势是朝着“三高”即高温、高频、高压方向，有些阻抗元器件须在频率IkHz--IOOkHz,电压4kV条件下的测试，并且生产厂家需要在测试后对阻抗元件的质量有一个评估，查明生产设备和工艺装备的实际精度，以便作出正确的技术决定。在阻抗元件生产检测技术方面领先的意大利、日本例如阿可、TOWA公司等的设备，近年即使阻抗元件生产大量转向中国而它们的检测设备由于价格等因素却难以进入国内，造成生产和检测的脱节，限制了阻抗元件生产向高水平发展。而且，国内尚无适合此要求的阻抗元件批量生产专用检测设备可提供市场，如果使用进口设备不仅在于高昂的价格，而且很重要的是难以得到及时的售后服务，特别当整机中有部分仪器或零件损坏，整台设备就有可能报废。所以为了满足国内的要求研制高精度的阻抗元件自动分选检测评估系统是非常必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种阻抗元件自动分选检测评估系统，能够对阻抗元器件的检测分选并对参数进行分析和处理，形成可使用户能评估阻抗元器件质量的评估报告。为了解决上述的技术问题，本发明的技术方案如下一种阻抗元件自动分选检测评估系统，包括一用来精确定位被测阻抗元件的 LCR分选设备；用来测量阻抗元件参数的LCR测量仪；用来控制LCR分选设备精确定位，从而协助测试单元和LCR测量仪测量被测阻抗元件参数的控制单元，其特征在于，所述系统还设有一采集并结合LCR测量仪上被测阻抗元件参数以及控制单元上输出的数据并通过数据模型处理后得出质量评估报告的处理单元；所述处理单元内设有用来采集被测阻抗元件数据的数据采集模块；可以将已经保存的数据读入的历史数据读入模块；可以显示被测阻抗元件数据和处理数据结果的显示模块；用来保存被测阻抗元件数据的存储模块；负责将被测阻抗元件参数经过数据模型处理的数据评估模块，以及负责将数据评估模块处理的数据以图形方式输出的评估报告模块。进一步特征为，所述的数据采集模块包括用来获取可编程控制器数据和LCR测量仪数据同步信号的采集分选设备同步信号模块，采集LCR测量仪数据模块，采集可编程控制器数据模块，用来查看数据是否异常的分析数据模块。进一步特征为，所述数据评估模型实现读入至少100个LCR元器件的参数；将读入的数据进行分组，每5个一组，不满5个的不参与统计；计算各子组样本的平均数Xi =(Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；计算各子组样本极差Ri = max (xi j)-min (xi j)；计算各样本子组平均值的总平均值X与各样本子组极差值的总平均值R ；计算控制图的上限UCLR，中心值 CLR,下限LCLR ；计算过程能力指数Cp，偏移过程能力指数Cpk。进一步特征为，所述数据评估模块读入100个LCR元器件的参数，找出所有数据中的最大值Xmax和最小值Xmin;算出所有数据中最大值与最小值之间的差值R = Xmax-Xmin ；计算分组组距h = R/k，k为分组数；计算各分组数据范围；计算各分组数据范围内的包含数据个数；计算每组数据；计算样本标准偏差值S ；计算过程能力指数Cp和偏移过程能力指数Cpk。进一步特征为，所述LCR分选设备包括机械传动机构，给机械传动机构中的分度机构采用间歇分度机构，所述控制单元包括可编程控制器、可编程角度计数器、旋转编码器，在机械传动部分主轴上设置传感器，该传感器输出电脉冲信号给旋转编码器，该旋转编码器发出信号触发可编程角度计数器，根据拟定好的时序图输出低电平信号给可编程控制
ο进一步特征为，所述的间歇分度机构为马歇尔间歇机构。进一步特征为，所述测量阻抗原件数据的检测单元要完成包括低电平开路容量检测单元、直流跳火单元、直流耐压单元、交流耐压检测单元、绝缘电阻测试单元；LCR测量仪要完成损耗检测及容量分选单元的测试。并且所述LCR分选设备包括测试夹具，该测试夹具的测试触点采用合金材料，LCR 测量仪在IOOkHz下，通过处理器对经计量的标准件的参数进行运算、分段校正、设计补偿表；可编程控制器利用时序严格控制，错时启动在4kv高压下测量；可编程控制器为PLC控制器。本发明的优点为不仅能分析其电参数检测的共性需求，结合对电容器、电阻、电感检测的研究，使其能对阻抗元件的生产起更大的作用。进行检测数据的采集后，建立数据库，管理检测数据的记录、统计，并绘制相应图形，通过数据模型处理后得出质量评估报告， 方便质量检查，跟踪。还能精确测量阻抗元器件的电性能参数，并且在高频、高压的情况下也能精确测量。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明中数据采集原理示意图。图3为本发明数据采集模块的工作流程图。图4为本发明数据采集模块算法示意图。图5为本发明中评估报告模块输出的元器件标准差和极差控制图样图。图6为本发明中评估报告模块输出的元器件电容量直方图样图。图7为本发明中机械传动结构分度机构在转动时的结构示意图。图8为本发明中机械传动结构分度机构在静止时的结构示意图。图9为本发明中机械传动结构示意图。图10为本发明LCR分选设备中测试单元中直流跳火测试单元电路原理图。图11为本发明LCR分选设备中测试单元中直流耐压测试单元电路原理图。
图12为本发明LCR分选设备中测试单元中交流耐压测试单元电路原理图。图13为本发明LCR分选设备中测试单元中绝缘电阻测试单元电路原理图。
具体实施例方式为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。如图1所示，阻抗元件自动分选检测评估系统包括LCR分选设备1，用来测量阻抗元件参数的LCR测量仪6 ；用来控制LCR分选设备正确定位，从而协助测试单元和LCR测量仪测量被测阻抗元件参数的控制单元5 ；数据处理单元；所述的LCR分选设备包括测试单元 2、机械传动机构4和测试夹具3，所述的数据处理单元包括数据采集模块、可以显示被测阻抗元件数据和处理数据结果的显示模块、用来保存被测阻抗元件数据的存储模块、负责将被测阻抗元件参数经过数据模型处理的数据评估模块、以及负责将数据评估模块处理的数据以图形方式输出的评估报告模块。在LCR分选设备1完成各个测试单元2包括低电平开路容量检测单元(CO)、直流跳火单元(FO)、直流耐压单元(DCTV)、交流耐压检测单元(ACTV)、绝缘电阻测试单元的测试(IR)，每个元器件经过测试后所得合格或不合格的信号传输给PLC控制器5，如图2所示，PLC控制器5通过RS232通讯协议输入给处理单元中的数据采集模块；同时LCR测量仪 6测试各个元器件损耗检测参数(主参数C)及容量分选单元参数(副参数D)还有LCR元器件等级品参数(ACl，AC2)，这些参数检测合格与否的信号传输给PLC控制器5，通过PLC 控制器5输入给数据采集模块，参数的具体数值LCR测量仪6通过RS232通讯协议输入给数据采集模块，也就是说数据采集模块负责实时监控阻抗元器件和LCR测量仪测试结果。处理单元的数据采集模块的工作流程图参见图3，数据开始采集后，PLC控制器5 和LCR测量仪6给出同步信号，保证采集到的数据是同一个阻抗元器件的，如果超过时间没有获得同步信号，就回到采集分选设备同步信号模块等待，当获得了同步信号以后，就启动采集LCR测量仪数据模块子线程和采集PLC控制器数据模块子线程，如果超时没有采集到数据，就会到数据异常报错单元，没有超时就分析采集到的各监测点的数据，并显示已完成所有检测的阻抗元器件到用户界面，达到设定的采集数量，采集就完成了。对采集LCR测量仪数据模块和采集PLC控制器数据模块的算法原理参见图4，对数据的采集是通过节点链表循环保存，链表节点为一个比较大的数据结构体，该链表节点对应LCR分选设备上的每个夹具，保存了该夹具上的阻抗元器件在分选过程中所有检测的数据及该元器件的分选状态。因分选设备所有检测点在分选设备运行时同时对相应的夹具进行检测，故需对所有的检测结果进行排序，以保证夹具进行所有检测后的能够获知对应的正确数据。例如当一个元器件(标号No. 1)通过CO的检测点后，把检测结果存入节点1，同时FO检测点也获得了元器件数据，按分选设备的运行机制，FO检测点的数据是对应第一个元器件往前数的第12 个元器件(假设CO工位是第1个工位的话，FO工位为第13个工位的话，夹具需走12个工位才能到达FO工位，每个工位可以理解为一个夹具)，因此把FO检测结果保存到相应的节点13，与之对应。当标号No. 1元器件通过CO检测后，后面的标号No. 2的元器件也到达CO 检测工位进行检测，并有检测数据产生，上位机获得该数据后把该数据存入节点1前的一个节点(可以把节点的保存变化理解为设备上的夹具，朝后走了一个工位)，因链表为循环链表，所以节点1前的节点为节点观2(对应了 282个夹具)。以此类推可知其它检测工位的数据保存方式。用户可以使用一个工控机，在工控机内嵌入该处理单元，便于人机交互。处理单元的软件系统考虑采用Wndows平台下的VC++与MATLAB软件的混合编程。目前，Matlab广泛的应用于自动控制、数学运算、信号分析、图像处理、财务分析等各行各业，特别是在数据统计、计算、分析方面拥有强大的优势。但Matlab是一种解释性语言，其特点是以矩阵为基本数据结构，导致其执行效率相对低于C或C++语言；同时因为Matlab程序不能脱离其环境运行，故不能直接用于该处理单元软件的开发。与此相反，VC++由于其丰富的人机界面，高效的执行效率已经成为基于Windows平台下开发软件的必备工具。因此将VC++与Matlab 结合，发挥各自的优势将是本系统的亮点所在。本系统另一特点就是适应性强。现在阻抗元器件行业的质量标准有多种，有国际标准，有国内标准，甚至每个生产厂家都有自己厂家内部的标准。基于这一现象，本处理单元在开发时设计出用户输入质量标准的界面，然后由本软件系统根据用户提供的质量标准用于分析所采集的数据，最后得出一份符合生产厂家要求的质量评估报告。下面对数据处理单元中的数据评估模块处理数据，提供评估报告模块输出标准差和极差图的评估报告以及输出控制直方图的评估报告的工作原理进行阐述。1、标准差和极差控制图的计算过程及过程能力指数的计算。1)读入至少100个LCR元器件的参数(例如电容器的容量值或损耗值)；2)将采集到的数据进行分组，每5个一组，不满5个的不参与统计；3)计算各子组样本的平均数 Xi = (Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；4)计算各子组样本极差 Ri = max (xij) -min (xij)；5)计算各样本子组平均值的总平均值X与各样本子组极差值的总平均值R ；6)计算控制图的上限(UCLR)，中心值(CLR)，下限(LCLR)；a)标准差控制图计算公式上限UCLR = 2. 114*R中心值 CLR = R下限LCRR = Ob)极差控制图计算公式上限UCLX = X+0. 577*R中心值 CLX = X下限LCRX = X-0. 577*R7)计算过程能力指数Cp，偏移过程能力指数Cpkd2 = 2. 326 ； δ = R/d2 ；Cp = (Tu-TL)/(6* δ ) (Tu, TL规范值，既生产工艺上的产品合格范围)；
K = 2* I (Tu-TL) /2-X | / (Tu-TL)；Cpk= (I-K)^Cp样图参见图5。2、过程控制直方图的绘制及过程能力指数的计算。1)采集100个LCR元器件的参数(例如电容器的容量值或损耗值)；
2)找出所有数据中的最大值Xmax和最小值Xmin ；3)计算所有数据中最大值与最小值之间的差值R = Xmax-Xmin ；4)计算分组组距h = R/k，k为分组数，确定组数的原则是分组的结果能正确地反映数据的分布规律。组数应根据数据多少来确定。组数过少，会掩盖数据的分布规律；组数过多，使数据过于零乱分散，也不能显示出质量分布状况。按用户需求取分组数为7即h = R/7 ；5)计算各分组数据范围(组限)第一组[Xmin，Xmin+h)；第二组[Xmin+h，Xmin+2*h)；第三组[Xmin+2*h，Xmin+3*h)；第四组[Xmin+3*h，Xmin+4*h)；第五组[Xmin+4*h，Xmin+5*h)；第六组[Xmin+5*h，Xmin+6*h)；第七组[Xmin+6*h，Xmin+7*h)；(第一组下限aO= Xmin第一组上限al = aO+h第二组下限al 第二组上限 a2 = al+h …)6)计算各分组数据范围内的包含数据个数(频数f)；第一组Xfl e [Xmin, Xmin+h)获得第一组分组内的数据频数(个数)Π ；第二组Xf2 e [Xmin+h, Xmin+2*h)获得第一组分组内的数据频数(个数)f2 ；..........第七组Xf7 e [Xmin+6*h，Xmin+7*h)获得第一组分组内的数据频数(个数)f7 ；7)计算各组数据，为后面的样本标准偏差值计算做准备
权利要求
1.一种阻抗元件自动分选检测评估系统，包括一用来精确定位被测阻抗元件的LCR 分选设备，用来测量阻抗元件参数的LCR测量仪；用来控制LCR分选设备正确定位，从而协助测试单元和LCR测量仪测量被测阻抗元件参数的控制单元，其特征在于，所述系统还设有一采集并结合LCR测量仪上被测阻抗元件参数以及控制单元上输出的数据并通过数据模型处理后得出质量评估报告的处理单元；所述处理单元内设有用来采集被测阻抗元件数据的数据采集模块；可以将已经保存的数据读入的历史数据读入模块；可以显示被测阻抗元件数据和处理数据结果的显示模块；用来保存被测阻抗元件数据的存储模块；负责将被测阻抗元件参数经过数据模型处理的数据评估模块，以及负责将数据评估模块处理的数据以图形方式输出的评估报告模块。
2.根据权利要求1所示的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述的数据采集模块包括用来获取可编程控制器数据和LCR测量仪数据同步信号的采集分选设备同步信号模块，采集LCR测量仪数据模块，采集可编程控制器数据模块，用来查看数据是否异常的分析数据模块。
3.根据权利要求1所示的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述数据评估模型实现读入至少100个LCR元器件的参数；将读入的数据进行分组，每5个一组，不满5 个的不参与统计；计算各子组样本的平均数Xi = (Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；计算各子组样本极差Ri =max (xij)-Hiin(Xij)；计算各样本子组平均值的总平均值X与各样本子组极差值的总平均值R ；计算控制图的上限UCLR，中心值CLR，下限LCLR ；计算过程能力指数Cp， 偏移过程能力指数Cpk。
4.根据权利要求1所示的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述数据评估模块读入100个LCR元器件的参数，找出所有数据中的最大值Xmax和最小值Xmin ；算出所有数据中最大值与最小值之间的差值R = Xmax-Xmin计算分组组距h = R/k，k为分组数；计算各分组数据范围；计算各分组数据范围内的包含数据个数；计算每组数据；计算样本标准偏差值S ；计算过程能力指数Cp和偏移过程能力指数Cpk。
5.根据权利要求1所示的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述LCR分选设备中机械传动机构中的分度机构采用间歇分度机构，所述控制单元包括可编程控制器、 可编程角度计数器、旋转编码器，在机械传动机构主轴上设置传感器，该传感器输出电脉冲信号给旋转编码器，该旋转编码器发出信号触发可编程角度计数器，根据拟定好的时序图输出低电平信号给可编程控制器。
6.根据权利要求5所述的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述的间歇分度机构为马歇尔间歇机构。
7.根据权利要求1所述的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述LCR分选设备中测量阻抗原件数据的测试单元要完成包括低电平开路容量检测单元、直流跳火单元、直流耐压单元、交流耐压检测单元、绝缘电阻测试单元；LCR测量仪要完成损耗检测及容量分选单元的测试。
8.根据权利要求1所述的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，所述LCR分选设备中测试夹具的测试触点采用合金材料。
9.根据权利要求1所述的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，LCR测量仪在 IOOkHz下，通过处理器对经计量的标准件的参数进行运算、分段校正、设计补偿表。
10.根据权利要求1所述的阻抗元件自动分选检测评估系统，其特征在于，可编程控制器利用时序严格控制，错时启动在4kv高压下测量。
全文摘要
本发明公开了一种阻抗元件自动分选检测评估系统，该系统包括阻抗元器件自动分选检测部分，还设有一采集并结合LCR测量仪上被测阻抗元件参数以及控制单元上输出的数据通过数据模型处理后得出质量评估报告的处理单元；所述处理单元内设有用来采集被测阻抗元件数据的数据采集模块；可以将已经保存的数据读入的历史数据读入模块；可以显示被测阻抗元件数据和处理数据结果的显示模块；用来保存被测阻抗元件数据的存储模块；负责将被测阻抗元件参数经过数据模型处理的数据评估模块，以及负责将数据评估模块处理的数据以图形方式输出的评估报告模块。解决了对阻抗元器件的检测参数进行分析和处理，形成可使用户能直接评估阻抗元器件质量的评估报告。
文档编号G01R31/00GK102193035SQ201010120310
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者滕华强, 陈德宏, 韩之文, 黄永庆 申请人:上海仪器仪表研究所