一种串联插拔的自动化测试设备及其工作方法与流程

1.本发明属于自动化测试技术领域，特别是涉及一种串联插拔的自动化测试设备及其工作方法。


背景技术：

2.电子产品检测中，通常需要进行不同的软件功能测试，当测试软件数量较少时，可以集成于同一测试主机上进行测试，但当测试软件数量较多时，由于测试主机不能自动拨码则一般分设在不同的测试主机上进行测试，即同一产品要流经不同测试工位分别进行该工位对应的功能测试，这就要求工位每移动一次，都需要将产品、测试主机进行导通和切断。
3.现有技术中，将产品固定于治具上，产品与治具上接头的导通一般为自动化作业，治具上接头的另一端与测试主机的插拔则为人工作业，自动化程度低，增加人工成本，在人工作业中，单调的插拔工作也容易引起疲劳，极大可能会对插接口造成一定程度上的损坏，影响测试的进行。另外，治具上接头的另一端与测试主机的自动化插拔也对定位精度提出更高的要求。
4.因此，有必要提出一种能够保证插拔精度的串联插拔的自动化测试设备及其工作方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种串联插拔的自动化测试设备及其工作方法，可大大提高测试效率，提高插头重复使用寿命，节约测试成本。
6.本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
7.为了达到上述部分或全部目的或是其他目的，本发明提供的串联插拔的自动化测试设备，包括搬运装置和测试流水线，所述测试流水线上设有上下料工位和多个测试工位，所述搬运装置用于产品的上下料，所述上下料工位和所述多个测试工位上均设有用于放置产品的载台治具，所述载台治具上设有一次插拔组件和双插头转接件，在所述测试流水线下方对应所述多个测试工位的位置均设有二次插拔组件，所述一次插拔组件用于使产品与所述双插头转接件的一端连接，所述二次插拔组件用于使所述双插头转接件的另一端与所述测试工位对应的测试主机连接。工作时利用一次插拔组件实现产品与治具的自动插拔，利用二次插拔组件实现治具与测试主机的自动插拔，通过两次自动插拔实现测试主机与产品的串联连接，避免了人工作业，提高工作效率。
8.具体的，所述载台治具上还设有用于固定产品的固定结构，所述产品的底面设有插接孔；所述一次插拔组件包括第一升降机构和第一接头，所述第一接头通过导线、接头与所述双插头转接件的一端导通，所述第一升降机构驱动所述第一接头与所述产品上的插接孔导通/切断；
所述二次插拔组件包括第二升降机构和第二接头，所述第二升降机构驱动所述第二接头与所述双插头转接件的另一端导通/切断，所述第二接头通过导线、接头与所述测试工位对应的所述测试主机导通，所述测试主机用于提供该测试工位所进行的测试程序。
9.产品上料后在每一个测试工位均要进行测试主机与产品的线路导通，通过在载台治具上设置双插头转接件，利用一次插拔组件使双插头转接件一端与产品电连接，利用二次插拔组件使双插头转接件另一端与测试主机电连接，实现两次串联插接通电，当测试完成后，驱动第一升降机构、第二升降机构下降，拔下第一接头和第二接头，产品、载台治具在测试流水线上移动一个工位，再次进行两次串联插拔进行另一功能测试，直至所有测试工位上均完成测试后由搬运装置进行下料。
10.所述第二接头为柔性接头，包括安装座和活动连接于所述安装座上的仿形压头，所述安装座连接所述第二升降机构，所述仿形压头包括底板和设于所述底板上的探针，所述探针周围设有凸起的绝缘壁，所述绝缘壁上设有用于插接导向的斜面；所述底板通过弹性件、固定件连接所述安装座，所述底板上设有仿形通孔，所述固定件穿过所述仿形通孔连接于所述安装座上。连接测试主机的第二接头需要在第二升降机构的驱动下适配于测试流水线上的所有载台治具上的双插头转接件，由于存在安装公差、运动误差，即使定期调试二次插拔组件的安装位置也很难保证第二接头能够每次都与双插头转接件完全正对，将第二接头设置为柔性接头，在插接过程中利用仿形压头上的绝缘壁进行导正，从而保证插接后探针能够对正通电，提高电连接稳定性。固定件限定了仿形压头与安装座之间的活动量，即起到粗定位作用，同时在插拔过程中允许一定的活动范围。
11.所述第二升降机构包括依次连接的驱动件、第一连板、第二连板、第三连板、第四连板和安装板，所述第一连板用于安装所述驱动件，所述第二连板、第三连板、第四连板分别在θ向、y向、x向上位置可调，所述安装板安装于所述测试流水线下方的台面或地面上，使所述第二接头正对所述双插头转接件。可以定期或按照产品分批次在测试前调节二次插拔组件的安装位置，从安装精度上提高第二接头与双插头转接件的对正精度。
12.所述固定结构包括若干感应承载柱和若干活动吸盘，所述感应承载柱和所述活动吸盘穿过所述载台治具上表面朝上固定产品；所述感应承载柱包括第一安装块和安装于所述第一安装块上的遮光销、支柱、光电传感器，所述支柱凸出于所述第一安装块上表面，所述遮光销通过弹性件活动套装在所述支柱内部，且初始高度高于所述支柱，所述光电传感器位于所述遮光销下方，用于感应所述遮光销的位置，所述第一安装块安装于所述载台治具上；所述活动吸盘包括第二安装块和安装于所述第二安装块上的吸嘴、吸杆、夹紧组件和限位件，所述吸嘴连接于所述吸杆上，所述吸杆外周依次套设有弹性件和直线轴承，所述夹紧组件用于在所述直线轴承下方夹紧或松开所述吸杆，所述限位件设于所述第二安装块上，位于所述吸杆一端外周，用于限定所述吸嘴的初始位置为低于所述遮光销且高于所述支柱，所述第二安装块安装于所述载台治具上。
13.当产品放置于载台治具上，遮光销、吸嘴受力挤压弹性件向下运动，根据光电传感器的反馈信号判断产品已经放置到位，此时夹紧组件动作以夹紧吸杆，使吸嘴保持在这个高度上，防止第一接头向上插接时产品受力向上运动，导致插接失败。
14.所述测试流水线一侧对应所述上下料工位的位置设有图像采集装置，用于产品放置时的定位，所述测试流水线、载台治具对应镜头位置均设有通孔，所述搬运装置和所述图
像采集装置均与控制器电连接。在上料时可根据产品来料位置设置搬运装置的合理路径来调整、补正产品的放置位置，使产品在载台治具上的放置位置准确，保证一次插拔的位置精度。
15.所述测试流水线为转盘，所述转盘通过凸轮分布器安装于基座上，所述载台治具呈中心对称设于所述转盘上，所述二次插拔组件设于所述基座上。转盘式流水线节约空间，上下料集成于转盘上的一个工位，可使用搬运装置完成产品的上料和下料，节约设备成本。
16.所述转盘中心设有用于固定电滑环的架体，电滑环用于过电线、气管，在转盘旋转时维持电路、气路供应，所述机座安装于调平支架上，安装时保证基座水平，从而保证第一接头、第二接头的垂直升降，避免因探针倾斜造成的插接问题。
17.一种串联插拔的自动化测试设备的工作方法，包括如下步骤：s1、搬运装置将待检测产品上料至测试流水线上的上下料工位，测试流水线移动一个工位；s2、第一升降机构上升，使第一接头与产品底面的插接孔接触，完成一次串联插接，同时第二升降机构上升，使第二接头与双插头转接件的插头接触，完成二次串联插接，产品与对应测试工位的测试主机导通，进行该工位的测试；测试完成后第一升降机构、第二升降机构下降，使第一接头、第二接头均断开，流水线移动一个工位；s3、重复步骤s2，使产品在每个测试工位完成对应的测试，所述搬运装置对完成测试的产品进行下料。
18.在上述步骤s1中，图像采集装置采集产品底面插接孔的位置，并反馈至控制器，所述控制器控制搬运装置对产品位置进行补正，使产品放置至载台治具上的确定位置。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果主要包括：1.本发明提供的串联插拔的自动化测试设备，将上下料工位和多个测试工位设于测试流水线上，每个测试工位对应一个测试主机来实现一个软件功能测试，利用一次插拔组件和二次插拔组件实现产品与治具、治具与测试主机的两次串联自动插拔，避免了人工作业，提高工作效率；2. 本发明提供的串联插拔的自动化测试设备，将第二接头设为柔性接头，在升降插接过程中可自动导正，保证插接的有效性，防止接头损坏，解决了不同测试主机与不同载台治具由于安装位置的公差而引起的位置对正问题，降低了设备的安装难度；3. 本发明提供的串联插拔的自动化测试设备，利用感应承载柱和活动吸盘相互配合固定产品，在插拔过程中不会发生位移，保证了吸附的稳固性。
20.为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
22.图1为本发明实施例的串联插拔的自动化测试设备的结构示意图；
图2为本发明实施例的串联插拔的自动化测试设备的左视图；图3为本发明实施例中载台治具的结构示意图；图4为本发明实施例中第一升降机构的结构示意图；图5为本发明实施例中第二升降机构的结构示意图；图6为本发明实施例中第二接头的结构示意图；图7为本发明实施例中感应承载柱的结构示意图；图8为本发明实施例中活动吸盘的结构示意图；图9为本发明实施例中图像采集装置的结构示意图；图10为本发明实施例中相机视野与第一接头相对位置示意图。
23.附图标记：1-搬运装置，2-转盘，20-基座，21-架体，3-载台治具，31-感应承载柱，310-第一安装块，311-遮光销，312-支柱，313-光电传感器，32-活动吸盘，320-第二安装块，321-吸嘴，322-吸杆，323-直线轴承，324-夹紧组件，3241-第二气缸，3242-v嘴斜推，3243-夹片，325-限位件，4-一次插拔组件，41-第一升降机构，410-安装结构，411-第一气缸，412-滑台，413-转换台，414-升降台，415-力矩传感器，416-位置传感器，417-限位螺丝，418-缓冲器，419-刻度尺，5-双插头转接件，6-二次插拔组件，61-第二升降机构，611-驱动件，612-第一连板，613-第二连板，614-第三连板，615-第四连板，616-安装板，62-第二接头，621-安装座，622-仿形压头，6220-底板，6221-探针，6222-绝缘壁，623-锥头螺丝，63-测试盒，7-测试主机，8-图像采集装置，81-相机，82-第一方向移动组件，83-第二方向移动组件，84-环形光源，100-产品。
具体实施方式
24.有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一优选实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
实施例
25.结合图1-3所示的本实施例的串联插拔的自动化测试设备，包括搬运装置1和测试流水线，所述测试流水线上设有上下料工位和多个测试工位，搬运装置1用于产品100的上下料，所述上下料工位和所述多个测试工位上均设有用于放置产品的载台治具3，搬运装置1将产品100在上下料工位放置至载台治具3上，载台治具3上设有固定产品的固定结构，产品100底面设有插接孔。在本实施例中，所述测试流水线为转盘2，在其他实施例中所述测试流水线也可以为皮带、辊轮等形式形成的或直线或方形或环形的流水线。
26.转盘2通过凸轮分布器（图中未示出）安装于基座20上，载台治具3呈中心对称设于转盘2上，机座20安装于调平支架上，在安装时调平基座20、转盘2的表面水平度。
27.载台治具3为双层结构，产品100固定于上层，两层之间设有一次插拔组件4，下层设有双插头转接件5，在基座20上对应所述多个测试工位的位置均设有二次插拔组件6。通过一次插拔组件4实现双插头转接件5的一端与产品100导通/切断，通过二次插拔组件6实现双插头转接件5的另一端与对应测试工位上的测试主机7导通/切断，测试主机7放置于基
座20上或调平支架上，用于提供该测试工位所进行的测试程序，两次插接串联后产品100即可进行对应测试主机7内的测试程序。
28.如图4所示，一次插拔组件4包括第一升降机构41和第一接头（图中未示出），所述第一接头通过导线、接头与双插头转接件5的一端导通，第一升降机构41驱动所述第一接头与产品100上的插接孔导通/切断。
29.第一升降机构41包括安装结构410以及设于安装结构410上的第一气缸411、升降台414，安装结构410设于载台治具3上，例如载台治具3的底面或侧面，升降台414在第一气缸411的驱动下运动，第一接头连接于升降台414上。在本实施例中，为了提高升降运动的直线度，在安装结构410上设置了滑台412，升降台414沿滑台412上的滑轨运动。为了反馈第一接头的插接力，第一气缸411的活塞杆连接转换台413，转换台413与升降台414通过力矩传感器415连接，同时转换台413也沿所述滑轨运动。当第一气缸411的活塞杆回缩时，转换台413上升，同时推动升降台414上升，当受到插接阻力时，力矩传感器415反馈这个阻力，阻力的最大值即为插接力，在插拔的过程中力矩感应器415可采集每次插接力的大小，并将其留存，作为插拔记录传输至外部控制系统。在滑台412侧面还设有用于获取第一接头位移的刻度尺419、限定转换台413最大位移的限位螺丝417、起到缓冲作用的缓冲器418，在安装结构410顶部还设有用于反馈升降台414位置的位置传感器416，当位置传感器416发出反馈信号时说明第一接头插接到位，控制器控制第一气缸411停止运动。其中刻度尺419、限位螺丝417、缓冲器418、位置传感器416的设置机理均为自动化设备领域的公知常识，在此不再赘述。
30.如图5所示，二次插拔组件6包括第二升降机构61和第二接头62，第二升降机构61驱动第二接头62与双插头转接件5的另一端导通/切断，第二接头62通过导线、接头与所述测试工位对应的测试主机7导通。
31.第二升降机构61包括依次连接的驱动件611、第一连板612、第二连板613、第三连板614、第四连板615和安装板616，第一连板612用于安装驱动件611，第二连板613、第三连板614、第四连板615分别在θ向、y向、x向上位置可调，具体的，第四连板615设有x向的腰形孔，第三连板614设有y向的腰形孔，第二连板613设有θ向的腰形孔，利用螺丝穿过腰形孔连接，使第二接头62正对双插头转接件5，安装板616安装于基座20上。
32.由于存在安装公差、运动误差，即使定期调试设备中各部件的安装位置也很难保证第二接头能够每次都与双插头转接件完全正对，因此第二接头62设为柔性接头。如图6所示，第二接头62包括安装座621和活动连接于安装座621上的仿形压头622，安装座621连接第二升降机构61，仿形压头622包括底板6220和设于底板6220上的探针6221，探针6221周围设有凸起的绝缘壁6222，绝缘壁6222上设有用于插接导向的斜面；底板6220通过弹性件、固定件连接安装座621，底板6220上设有仿形通孔，所述固定件穿过所述仿形通孔连接于安装座621上。在本实施例中，所述固定件为锥头螺丝623，在安装座621的四角各设置一个，所述弹性件为弹簧，在安装座621两端各设置一个，在其他实施例中，所述固定件也可以为销钉等，所述弹性件也可以使用其他弹性胶圈、弹片等代替；同样的，所述固定件和弹性件的数量也可以按需设置。第二接头62通过安装座621安装于驱动件611的活动端。在驱动件611上升进行插接过程中，仿形压头622的位置与双插头转换件5的插口有一定误差，此时绝缘壁6222上端部的斜面起到导向作用，由于底板6220与安装座通过弹性件连接，允许一定范围
的活动空间，可以在插接过程中逐渐补正位置，避免损坏插接口，降低设备安装时的精度要求，减小安装难度。
33.在实际生产中，零部件的生产公差和安装公差通常很小，锥头螺丝623既提高了连接强度，又限定了仿形压头622与安装座621之间的活动量，即起到粗定位作用，同时在插拔过程中允许一定的活动范围。
34.同样的，第一接头也采用与第二接头62相同的结构，允许产品100放置时的少许误差。
35.针对不同产品测试时可能会选用不同的测试主机7，测试主机7的接头型号也可能不同，为了提高设备的通用性或者适用范围，如图5所示，在安装板616一侧还设有测试盒63，测试盒63上设有输入端口和输出端口，所述输入端口连接对应的测试主机7，所述输出端口连接第二接头62连接导线的一端，即通过选用合适的测试盒63来起到转换接头型号的作用。
36.在本实施例中，产品100为车载显示屏，其插接口位于曲面上，因此使用固定位置的吸盘来吸附固定产品100存在吸盘高度变化的情况，安装难度较大，即使按照不同高度设置吸盘也会因安装公差存在吸附不牢固的问题，因此在本实施例中，如图3所示，载台治具3上的固定结构包括若干感应承载柱31和若干活动吸盘32，感应承载柱31和活动吸盘32穿过载台治具3上表面朝上固定产品。其中活动吸盘32的数量为3个，呈三角形设置于插接口周围，感应承载柱31的数量为1个，位于插接口的一角，为了提高支撑作用，在插接口的另外三角还设置了支撑柱，在产品100放置到位时起到支撑作用，在另外的实施例中，感应承载柱31、活动吸盘32和支撑柱可以按需设置。
37.如图7所示，感应承载柱31包括第一安装块310和安装于第一安装块310上的遮光销311、支柱312、光电传感器313，支柱312凸出于第一安装块310上表面，遮光销311通过弹性件活动套装在支柱312内部，且初始高度高于支柱312，光电传感器313位于遮光销311下方，用于感应遮光销311的位置，第一安装块310安装于载台治具3上。
38.如图8所示，活动吸盘32包括第二安装块320和安装于第二安装块320上的吸嘴321、吸杆322、夹紧组件324和限位件325，吸嘴321连接于吸杆322上，吸杆322外周依次套设有弹性件和直线轴承323，夹紧组件324用于在直线轴承323下方夹紧或松开吸杆322，限位件325设于第二安装块320上，位于吸杆322一端外周，用于限定吸嘴321的初始位置为低于遮光销311且高于支柱312，在本实施例中限位件325为抱紧环，在其他实施例中也可以为销钉、螺母等，第二安装块320安装于载台治具3上。
39.夹紧组件324包括第二气缸3241、由第二气缸3241驱动的v嘴斜推3242和两个正对设置的夹片3243，夹片3243与v嘴斜推3242相邻的一端通过弹簧连接，另一端通过销钉转动连接，当第二气缸3241驱动v嘴斜推3242朝向夹片3243运动时，夹片3243绕销钉转动使与v嘴斜推3242相邻的一端相分离，吸杆322可升降，当第二气缸3241驱动v嘴斜推3242远离夹片3243运动时，夹片3243在弹簧作用下复位抱紧吸杆322，使吸嘴321位置固定。
40.当产品100放置至载台治具3上时，遮光销311、吸杆322在产品100重力作用下克服弹力向下运动，遮光销311的位置变化被光电传感器313反馈，说明产品100已放置到位，此时吸嘴321吸附产品100，第二气缸3241驱动v嘴斜推3242远离夹片3243运动。当遮光销311在弹力作用下复位后，说明载台治具3上无产品，此时第二气缸3241驱动v嘴斜推3242朝向
夹片3243运动。
41.在本实施例中，三个活动吸盘32的吸附、定位均由同一感应承载柱31的信号控制即可达到使用效果，在不考虑成本的情况下，也可以在每一活动吸盘32旁边设置一感应承载柱31，同时将活动吸盘32的气路、感应承载柱31的电路分开，各自控制，此时允许产搬运装置1抓取产品100后产品100表面不水平，存在倾斜。
42.由于载台治具3上设有感应承载柱31和活动吸盘32，因此转盘2上设有气路、电路，在转盘2运动过程中为了防止气路、电路受到转动干扰，如图1和图2所示，在转盘2中心设有用于固定电滑环的架体21。
43.在上下料过程中，搬运装置1需要将产品100放置至载台治具3的确定位置上，实际中，可以利用搬运装置1在确定位置经过确定路径来实现，也可以利用搬运装置1在搬运过程中进行位置补正，在本实施例中，结合图2、图3和图9所示，在基座20上设置了图像采集装置8来采集产品100上插接孔的位置，在放置过程中搬运装置1进行位置补正，基座20、载台治具3对应镜头位置均设有通孔，搬运装置1和图像采集装置8均与控制器电连接。图像采集装置8包括相机81、驱动相机81沿第一方向运动的第一方向移动组件82、驱动第一方向移动组件82沿第二方向运动的第二方向移动组件83，所述第一方向与所述第二方向相垂直，用于调节相机81的位置，为了提高照片清晰度，在载台治具3上还设有环形光源84。此时搬运装置具有x向、y向、θ向和z向自由度。具有该四个自由度的搬运装置以及图像采集装置与搬运装置配合进行取放物体的位置补正属于自动化设备的常规设计，在此不再赘述。
44.由于第一接头需与产品100上的插接口正对，为了避免第一接头遮挡相机81，如图10所示，图中方框a表示相机21视野，圆圈b表示第一接头外轮廓，则第一接头仅有部分轮廓在相机21的视野范围内，产品100的插接口只要有一部分出现在相机10视野内即可，外部控制器会根据图像使产品100的插接口对应的该部分轮廓与第一接头重合，即可保证两者完全重合。
45.利用上述串联插拔的自动化测试设备进行测试的工作方法包括如下步骤：s1、搬运装置1将待检测产品上料至测试流水线上的上下料工位，测试流水线移动一个工位；s2、第一升降机构41上升，使第一接头与产品底面的插接孔接触，完成一次串联插接，同时第二升降机构61上升，使第二接头62与双插头转接件5的插头接触，完成二次串联插接，产品与对应测试工位的测试主机7导通，进行该工位的测试；测试完成后第一升降机构41、第二升降机构61下降，使第一接头、第二接头62均断开，流水线移动一个工位；s3、重复步骤s2，使产品在每个测试工位完成对应的测试，搬运装置1对完成测试的产品进行下料。
46.其中在步骤s1中，图像采集装置8采集产品底面插接孔的位置，并反馈至控制器，所述控制器控制搬运装置1对产品位置进行补正，使产品放置至载台治具3上的确定位置。
47.以上对本发明所提供的串联插拔的自动化测试设备及其工作方法进行了详细介绍，本文仅应用具体个例对本发明的结构及工作原理进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求保护的范围内。