一种实现服务器主板信号半自动测量的装置、测量方法与流程

1.本发明涉及服务器信号测量技术领域，具体涉及一种实现服务器主板信号半自动测量的装置、测量方法。


背景技术：

2.服务器是提供计算服务的核心设备，也是计算机硬件领域的重要组成部分。从市场规模来看，随着云计算、大数据等业务的迅猛发展，对服务器的需要也快速增长。
3.在服务器主板设计的时候，对于主板的整体信号都会进行模拟仿真，在仿真结果符合要求的时候，才会确定方案进行实际生产。但是实际电路信号的质量，往往还会受到器件实际的阻容误差、pcb板自身的损耗误差、器件之间的串扰误差等因素的影响。所以对实际主板，在回板后仍然需要对主板关键的信号进行实际点测，评判质量。同时，在主板出现疑似由于信号质量问题而产生的bug时，也需要对主板信号进行实际测量以给debug提供参考依据；
4.现阶段实验室针对主板的信号亦或者时序的测量，依然是用传统的示波器加探针点测的方法进行。对于很多不方便测量的信号点，例如主板背面、连接器边缘、器件密集区域，往往还需要进行飞线等操作来进行测量；面对需要同时测量多点实际信号的时候，还需要多人分别点测不同的测量点，或者进行大量飞线等操作；这样一方面引入误差的同时还会降低测量效率，同时测量的稳定性也无法保障，另一方面，飞线后加长的信号路径对实际信号点的信号质量也有影响，其只有参考价值，而不是精确的信号点质量的反映。


技术实现要素：

5.针对面对需要同时测量多点实际信号的时候需要多人分别点测不同的测量点，或者进行大量飞线等操作；这样一方面引入误差的同时还会降低测量效率，同时测量的稳定性也无法保障的问题，本发明提供一种实现服务器主板信号半自动测量的装置、测量方法。
6.本发明的技术方案是：
7.第一方面，本发明技术方案提供一种实现服务器主板信号半自动测量的装置，包括矩阵点定位光板、图像识别模组、探头控制模组、探头模组、测量处理模组和显示界面；
8.探头模组包括底座、底座上设有y轴移动机构，y轴移动机构上连接有z轴移动机构，z轴移动机构通过z轴微调机构连接有x轴移动机构；x轴移动机构上固定连接有探头；矩阵点定位光板设置在底座上；
9.y轴移动机构、z轴移动机构和x轴移动机构分别与探头控制模组连接，通过探头控制模组控制探头在x轴、y轴和z轴方向的移动；
10.图像识别模组，用于将探头面向的设置在矩阵点定位光板前的主板进行初步成像，并结合矩阵点定位光板已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像输出到显示界面进行显示；
11.用户通过显示界面选定目标测量点的矩阵点输入到探头控制模组；探头控制模组
控制探头移动到测量点正上方的预设高度，通过z轴微调机构将探头置于测量点表面；
12.探头模组与测量处理模组连接；用于将探头测量到的信息进行处理输出到显示界面。
13.测量主板信号前，将探头悬于矩阵点定位光板上方，通过探头中内置的发信芯片，对探针点进行矩阵点位置的修正与位置定位，在这里将探头悬于矩阵点定位光板上方时，可以通过机械臂将探头悬于矩阵点定位光板上方。将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型；探头侧方的图像识别模组对主板的正面进行初步成像，将图像与已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像；将成像结果通过显示界面进行显示；用户通过显示界面选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面的高度，在这里，此前的成像结果，通过显示界面进行显示，使用者此时可以通过系统自行选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面高度，也是为了确保与测量点间有点余量的距离；用户通过显示界面设定的相关数据传输给探头控制模组；探头将会通过探头控制模组控制移动至测量点正上方，并且通过探头模组侧方图像采集模块内的红外模块，定位与主板间的高度差，控制探头下降设定预定的离板表面的高度；将通过转动z轴微调机构调整探头的高低进行探头与测量点之间的距离校正；微调校正完毕，探头已置于测量点表面，控制进行信号的测量成像；测量完毕后保存图像，控制将探头调高到初始位置。
14.优选地，图像识别模组包括图像采集模块、图像识别模块和第一处理器；
15.图像采集模块通过图像识别模块与第一处理器连接；
16.图像采集模块，用于对设置在矩阵点定位光板前的主板进行初步的图像采集并将采集到的图像信息通过图像识别模块输入到第一处理器；
17.第一处理器，用于将图像采集模块采集到的图像与矩阵点定位光板已成型的矩阵点进行主板表面的矩阵点成像。
18.优选地，图像采集模块固定于探头模组的侧方；
19.图像采集模块内置红外模块，通过红外模块的红外反射实现探头距离主板表面高度差的监控；并将监控信息通过第一处理器传输给控制模组；
20.控制模组，用于根据接收到的高度差控制z轴移动机构移动带动探头到达距离主板表面的设定距离；
21.图像识别模块通过高速缓存模块与第一处理器连接。
22.优选地，底座上设有两个平行的凹槽；每个凹槽内设置一个y轴移动机构；
23.主板设置在底座上两个凹槽之间；
24.y轴移动机构包括第一电机、第一丝杆、第一滑块和第一支座；
25.第一丝杆设置在凹槽内，第一电机设置在底座侧面，第一电机的输出轴贯穿底座侧面与凹槽内的第一丝杆连接；第一丝杆远离第一电机的一端端部通过轴承与第一支座连接；第一丝杆穿过第一滑块侧面的螺纹孔与第一滑块连接，每个第一滑块的上表面设置一个z轴移动机构。
26.通过z轴移动机构调整探头与主板之间的高度距离到达一定的高度后，通过控制y轴移动机构移动将探头移动到测量点的上方，通过控制x轴移动机构调整到测量点正上方，通过z轴微调机构将探头调整到主板表面，进行测量成像。
27.优选地，z轴移动机构包括第一电动伸缩杆；第一电动伸缩杆的固定端固定在第一滑块的上表面，第一电动伸缩杆的移动端与z轴微调机构连接；两个z轴微调机构远离第一电动伸缩杆的一端通过顶端连接板连接。
28.优选地，z轴微调机构包括支撑板、第二丝杆、第二滑块和手动转动旋钮；
29.支撑板一端与第一电动伸缩杆的移动端连接，支撑板的另一端与顶端连接板连接；顶端连接板的两端分别设置螺纹孔；
30.支撑板上设有凹槽，第二丝杆一端通过轴承与支撑板凹槽的内壁连接，第二丝杆的另一端穿过顶端连接板上的螺纹孔与手动转动旋钮连接；
31.第二丝杆穿过第二滑块侧面的螺纹孔与第二滑块连接，第二滑块的上表面与x轴移动机构连接。
32.优选地，x轴移动机构包括第三电机、横向连接板、第三丝杆、第三滑块和第二支座；
33.两个z轴微调机构分别为第一z轴微调机构和第二z轴微调机构；第二支座固定在第二z轴微调机构的侧面；
34.横向连接板的一端连接到第一z轴微调机构的第二滑块的上表面，横向连接板的另一端连接到第二z轴微调机构的第二滑块的上表面；
35.第三电机固定在横向连接板上与第一z轴微调机构连接的一端，第三电机的输出轴与第三丝杆的一端连接，第三丝杆的另一端通过轴承与第二支座连接；
36.第三丝杆穿过第三滑块侧面的螺纹孔与第三滑块连接，第三滑块的下表面与探头连接；
37.第一电机、第一电动伸缩杆和第三电机分别与探头控制模组连接。
38.优选地，测量处理模组包括放大器，放大器的输入端与探头连接，放大器的输出端通过取样保持模块与模数转换模块连接，模数转换模块的输出端通过高速存储器件与第二处理器连接，第二处理器与显示界面连接。
39.第二方面，本发明技术方案还提供一种服务器主板信号半自动测量方法，包括如下步骤：
40.将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型；
41.探头侧方的图像采集模组对主板的正面进行初步成像，传送至第一处理器，第一处理器将图像与已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像；
42.将成像结果通过显示界面进行显示；
43.用户通过显示界面选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面的高度，用户通过显示界面设定的相关数据通过第一处理器传输给探头控制模组；
44.探头将会通过探头控制模组控制移动至测量点正上方，并且通过探头模组侧方图像采集模块内的红外模块，定位与主板间的高度差，控制探头下降设定预定的离板表面的高度；
45.将通过转动手动转动旋钮调整探头的高低进行探头与测量点之间的距离校正；
46.手动校正完毕，探头已置于测量点表面，控制进行信号的测量成像；
47.测量完毕后保存图像，控制将探头调高到初始位置。
48.优选地，将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型的步骤之前包括：
49.将探头悬于矩阵点定位光板上方，通过探头中内置的发信芯片，对探针点进行矩阵点位置的修正与位置定位。
50.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：用户通过显示界面选定目标测量点的矩阵点输入到探头控制模组；探头控制模组控制探头移动到测量点正上方的预设高度，通过z轴微调机构将探头置于测量点表面,在主板信号测量上做到效率和准确性的提升。
51.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
52.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
54.图1是本发明一个实施例的装置的示意性框图。
55.图2是本发明另一个实施例的装置的示意性框图。
56.图3是本发明实施例的探头模组结构示意图。
57.图4是本发明实施例中探头模组中y轴移动机构示意图。
具体实施方式
58.现阶段实验室针对主板的信号亦或者时序的测量，依然是用传统的示波器加探针点测的方法进行。对于很多不方便测量的信号点，例如主板背面、连接器边缘、器件密集区域，往往还需要进行飞线等操作来进行测量；面对需要同时测量多点实际信号的时候，还需要多人分别点测不同的测量点，或者进行大量飞线等操作；这样一方面引入误差的同时还会降低测量效率，同时测量的稳定性也无法保障，另一方面，飞线后加长的信号路径对实际信号点的信号质量也有影响，其只有参考价值，而不是精确的信号点质量的反映。在传统的探头加示波器测量装置中，新增图像识别链路和半自动控制链路，优化传统的信号测量方式；图像识别链路的核心在于矩阵点采集，将探头面向的主板进行成像，然后进行初步的图像采集处理，将图像进行高密度矩阵点划分，供后续的具体探头测试点位的定位和参考。半自动控制链路的原理基于矩阵点的成像，进行水平面定位；垂直面探头高低的控制考虑到主板的测试点本身的焊点高低不一看，表面形状不定，使得设备高精度和灵活性不易共存；本技术设置z轴方向的微调通过手动进行，也就是垂直可由操作者进行实际把控，大大增加可控性和成本上的经济性。为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应
当属于本发明保护的范围。
59.如图1所示，本发明实施例提供一种实现服务器主板信号半自动测量的装置，包括矩阵点定位光板、图像识别模组、探头控制模组、探头模组、测量处理模组和显示界面；
60.探头模组包括底座、底座上设有y轴移动机构，y轴移动机构上连接有z轴移动机构，z轴移动机构通过z轴微调机构连接有x轴移动机构；x轴移动机构上固定连接有探头；矩阵点定位光板设置在底座上；
61.y轴移动机构、z轴移动机构和x轴移动机构分别与探头控制模组连接，通过探头控制模组控制探头在x轴、y轴和z轴方向的移动；
62.图像识别模组，用于将探头面向的设置在矩阵点定位光板前的主板进行初步成像，并结合矩阵点定位光板已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像输出到显示界面进行显示；
63.用户通过显示界面选定目标测量点的矩阵点输入到探头控制模组；探头控制模组控制探头移动到测量点正上方的预设高度，通过z轴微调机构将探头置于测量点表面；
64.探头模组与测量处理模组连接；用于将探头测量到的信息进行处理输出到显示界面。
65.需要说明的是，本技术中的探头中内置的发信芯片，对探针点进行矩阵点位置的修正与位置定位。矩阵点定位光板是通电自发光的光板，可以通过上方光源的通过性对光板的遮挡物进行一定程度的物体平面矩阵点成像。
66.测量主板信号前，将探头悬于矩阵点定位光板上方，通过探头中内置的发信芯片，对探针点进行矩阵点位置的修正与位置定位，在这里将探头悬于矩阵点定位光板上方时，可以通过机械臂将探头悬于矩阵点定位光板上方。将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型；探头侧方的图像识别模组对主板的正面进行初步成像，将图像与已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像；将成像结果通过显示界面进行显示；用户通过显示界面选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面的高度，在这里，此前的成像结果，通过显示界面进行显示，使用者此时可以通过系统自行选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面高度，也是为了确保与测量点间有点余量的距离；用户通过显示界面设定的相关数据传输给探头控制模组；探头将会通过探头控制模组控制移动至测量点正上方，并且通过探头模组侧方图像采集模块内的红外模块，定位与主板间的高度差，控制探头下降设定预定的离板表面的高度；将通过转动z轴微调机构调整探头的高低进行探头与测量点之间的距离校正；微调校正完毕，探头已置于测量点表面，控制进行信号的测量成像；测量完毕后保存图像，控制将探头调高到初始位置。
67.在有些实施例中，图像识别模组包括图像采集模块、图像识别模块和第一处理器；
68.图像采集模块通过图像识别模块与第一处理器连接；
69.图像采集模块，用于对设置在矩阵点定位光板前的主板进行初步的图像采集并将采集到的图像信息通过图像识别模块输入到第一处理器；
70.第一处理器，用于将图像采集模块采集到的图像与矩阵点定位光板已成型的矩阵点进行主板表面的矩阵点成像。
71.在这里需要说明的是，图像采集模块具有一定的成像能力的摄像模组，同时模组
内置红外模块，可通过红外的反射实现高度差的监控，固定于探头模组的侧方。图像采集模块内置红外模块，通过红外模块的红外反射实现探头距离主板表面高度差的监控；并将监控信息通过第一处理器传输给控制模组；
72.控制模组，用于根据接收到的高度差控制z轴移动机构移动带动探头到达距离主板表面的设定距离；
73.图像识别模块通过高速缓存模块与第一处理器连接。
74.如图3和4所示，在有些实施例中，底座上设有两个平行的凹槽；每个凹槽内设置一个y轴移动机构；
75.主板设置在底座上两个凹槽之间；
76.y轴移动机构包括第一电机101、第一丝杆102、第一滑块103和第一支座104；
77.第一丝杆102设置在凹槽内，第一电机101设置在底座100侧面，第一电机101的输出轴贯穿底座100侧面与凹槽内的第一丝杆102连接；第一丝杆102远离第一电机101的一端端部通过轴承与第一支座104连接；第一丝杆102穿过第一滑块103侧面的螺纹孔与第一滑块103连接，每个第一滑块103的上表面设置一个z轴移动机构。在这里需要说明的是，两个第一丝杆102同时转动并且每次转动带动第一滑块的移动距离相等保证平行一定不倾斜。
78.在有些实施例中，z轴移动机构包括第一电动伸缩杆200；第一电动伸缩杆200的固定端固定在第一滑块103的上表面，第一电动伸缩杆200的移动端与z轴微调机构连接；两个z轴微调机构远离第一电动伸缩杆200的一端通过顶端连接板400连接。在这里两个第一电动伸缩杆的每次移动也是同时并且每次的移动距离也相同。
79.具体的，z轴微调机构包括支撑板300、第二丝杆302、第二滑块303和手动转动旋钮301；
80.支撑板300一端与第一电动伸缩杆200的移动端连接，支撑板300的另一端与顶端连接板400连接；顶端连接板400的两端分别设置螺纹孔；
81.支撑板300上设有凹槽，第二丝杆302一端通过轴承与支撑板300凹槽的内壁连接，第二丝杆302的另一端穿过顶端连接板400上的螺纹孔与手动转动旋钮301连接；
82.第二丝杆302穿过第二滑块303侧面的螺纹孔与第二滑块303连接，第二滑块303的上表面与x轴移动机构连接。每次通过手动转动旋钮301进行高度微调时，要保证两边的微调相同保持横向连接板与主板平行。
83.基于矩阵点的成像，进行水平面定位；垂直面探头高低模块的控制可以通过计算发送和接收反射的信号时间差进行距离计算，在这里需要设定一个预设的高度距离，通过z轴移动机构上下移动进行预设高度的调整，但是考虑到主板的测试点本身的焊点高低不一看，表面形状不定，使得设备高精度和灵活性不易共存；到达预设的高度距离后，通过z轴微调机构，手动转动手动旋转按钮将高度进行相应的调整，也就是垂直可由操作者进行实际把控，大大增加可控性和成本上的经济性，更实用。
84.在有些实施例中，x轴移动机构包括第三电机501、横向连接板500、第三丝杆502、第三滑块503和第二支座504；
85.两个z轴微调机构分别为第一z轴微调机构和第二z轴微调机构；第二支座504固定在第二z轴微调机构的侧面；
86.横向连接板500的一端连接到第一z轴微调机构的第二滑块303的上表面，横向连
接板500的另一端连接到第二z轴微调机构的第二滑块303的上表面；
87.第三电机501固定在横向连接板500上与第一z轴微调机构连接的一端，第三电机501的输出轴与第三丝杆502的一端连接，第三丝杆502的另一端通过轴承与第二支座504连接；
88.第三丝杆502穿过第三滑块503侧面的螺纹孔与第三滑块503连接，第三滑块503的下表面与探头600连接；
89.第一电机101、第一电动伸缩杆200和第三电机501分别与探头控制模组连接。
90.如图2所示，需要说明的是，探头控制模组包括控制器；测量处理模组包括放大器，放大器的输入端与探头连接，放大器的输出端通过取样保持模块与模数转换模块连接，模数转换模块的输出端通过高速存储器件与第二处理器连接，第二处理器与显示界面连接。
91.多点测量的应用场景里，各个探头都会有探头结构中内置的发信芯片，而图像采集模块是需要一个探头带有即可，探头彼此间的定位可以通过探头内置的定位模块进行协同，同时在系统中可以进行多点选择，多点测量，高度的定位同样可以与带有图像采集模组的探头进行对齐抑或是微调，实施一定程度的高度的下降上升。
92.另外，本发明实施例还提供一种服务器主板信号半自动测量方法，包括如下步骤：
93.步骤1：将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型；
94.步骤2：探头侧方的图像采集模组对主板的正面进行初步成像，传送至第一处理器，第一处理器将图像与已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像；
95.步骤3：将成像结果通过显示界面进行显示；
96.步骤4：用户通过显示界面选定探头的各种电学参数的设定，并且选定目标测量点的矩阵点，设定预定的离板表面的高度，用户通过显示界面设定的相关数据通过第一处理器传输给探头控制模组；
97.步骤5：探头将会通过探头控制模组控制移动至测量点正上方，并且通过探头模组侧方的图像采集模块内的红外模块，定位与主板间的高度差，控制探头下降设定预定的离板表面的高度；
98.步骤6：将通过转动手动转动旋钮调整探头的高低进行探头与测量点之间的距离校正；
99.步骤7：手动校正完毕，探头已置于测量点表面，控制进行信号的测量成像；
100.步骤8：测量完毕后保存图像，控制将探头调高到初始位置。
101.需要说明的是，本方法是基于实现服务器主板信号半自动测量的装置，包括矩阵点定位光板、图像识别模组、探头控制模组、探头模组、测量处理模组和显示界面；探头模组包括底座、底座上设有y轴移动机构，y轴移动机构上连接有z轴移动机构，z轴移动机构通过z轴微调机构连接有x轴移动机构；x轴移动机构上固定连接有探头；矩阵点定位光板设置在底座上；y轴移动机构、z轴移动机构和x轴移动机构分别与探头控制模组连接，通过探头控制模组控制探头在x轴、y轴和z轴方向的移动；图像识别模组，用于将探头面向的设置在矩阵点定位光板前的主板进行初步成像，并结合矩阵点定位光板已成型的矩阵点进行主板表面图像的矩阵点成像输出到显示界面进行显示；用户通过显示界面选定目标测量点的矩阵点输入到探头控制模组；探头控制模组控制探头移动到测量点正上方的预设高度，通过z轴
微调机构将探头置于测量点表面；探头模组与测量处理模组连接；用于将探头测量到的信息进行处理输出到显示界面。本实施例中探头模组可以是机械手以及携带的探头进行探头的移动定位。矩阵点定位光板：通电自发光的光板，可以通过上方光源的通过性对光板的遮挡物进行一定程度的物体平面矩阵点成像；图像采集模块：具有一定的成像能力的摄像模组，同时模组内置红外模块，可通过红外的反射实现高度差的监控，固定于探头模组的侧方；探头模组；前端传统的探头模组通过机械手与后端相连接，内置发信芯片，具有一定的定位功能。
102.另外，需要说明的是，将主板放置在矩阵点定位光板表面，矩阵点定位光板通过自发光的光线透过性进行矩阵点的初步绘制与成型的步骤之前包括：将探头悬于矩阵点定位光板上方，通过探头中内置的发信芯片，对探针点进行矩阵点位置的修正与位置定位。
103.在有些实施例中，探头模组看可以采用上述装置实施例中提供的探头模组的机械结构来实现，具体步骤包括：
104.控制器控制第一电机使探头在主板上方沿y轴方向前后移动到达测试点的上方，此时探头中的内置的发信芯片进行测试点的定位，控制器控制第一电动伸缩杆移动使探头到达距离主板预设高度距离，高度距离的采集通过图像采集模块内的红外模块进行，控制器控制第三电机移动使探头对准测量点，手动转动手动旋转按钮，将探头向下调整到主板测量点的表面，探头进行测量成像。可控的半自动主板信号测量的方案便实现了，而且提升了信号测量的效率同时也一定程度上减小测试信号的误差。
105.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。