[發明專利]一種電路板故障自動檢測系統

在審

• 申請號: 201911079217.5
• 申請日: 2019-11-07
• 公開（公告）號: CN110837036A
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發明（設計）人: 張侃健;華璧辰;魏海坤;方仕雄;葛健
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R31/28
• 分類號: G01R31/28;G06K9/62
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種電路板故障自動檢測系統，包括機電一體化平臺、電路板圖像檢測算法和平臺控制軟件；機電一體化平臺可通過定點圖像采集，將圖像結果與PCB電路設計圖進行比對，控制三軸運動機構精準將探針移動到待測電路板孔位從而采集相關電信號數據；圖像檢測算法提供了一種可行的電路板待測孔位坐標檢測方法，從而實現機電一體化平臺的自動化控制；平臺控制軟件通過可視化操作根據不同類電路板設置電路板檢測流程；該系統實現了根據PCB電路圖自動化且高精度地檢測電路板電信號并進行故障診斷與反饋。

技術領域

本發明屬于自動化技術領域，具體涉及一種電路板故障自動檢測系統。

背景技術

電路板是電子產品中的集成單元，其安全性與可靠性決定整個電子產品的性能，因此電路板的故障檢測技術是電子行業最熱門的技術之一。傳統的電路板故障檢測需要工人用測試探頭對被測點進行一一檢測，并根據工人經驗和檢測結果判斷電路板的安全性，因此傳統的電路板故障檢測流程繁瑣，耗費的人力資源與時間資源極大，此外隨著待測電路測點數量的增加，工人們的疲勞程度也會因此增加，從而降低測試效率和測試準確率。

對于傳統電路板測試的缺陷，電子行業開始研究可實現電路板檢測的半自動化和全自動化的技術方案，該類項目對工程技術的要求較廣泛，集計算機科學、機械學、電子科學與控制科學于一體。在該類技術的發展中，產生了一大批自動化檢測平臺，如探針測試臺、三坐標測量機和精密數控平臺等等，但其應用范圍相對有限，且對工作環境有嚴格的要求，難以運用在電路板的測試過程中。

結合目前自動化檢測技術的發展特點，本發明針對電路板的檢測問題設計了全自動化的檢測平臺及其控制技術方案，應用范圍廣且檢測精度高。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種電路板故障自動檢測系統，自動化程度高，應用范圍廣且檢測精度高。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種電路板故障自動檢測系統，包括機電一體化平臺、電路板圖像檢測算法和平臺控制軟件。所述機電一體化平臺安裝在電路板傳送帶上，計算機通過平臺控制軟件向該平臺上電機控制系統發送移動指令，該平臺上的圖像信號與電信號通過傳感器傳輸至工業控制計算機并完成故障診斷與反饋，傳送帶傳送PCB電路板至該平臺操作范圍。

所述機電一體化平臺包括三軸機械結構、運動控制系統、圖像采集單元和電信號采集單元。運動控制系統安裝在三軸機械結構中，控制機械結構在X、Y、Z三個方向的運動，圖像采集單元為CDC相機搭配光學鏡頭，電信號采集單元為探針及壓力傳感器。

所述三軸機械結構是橋式結構，導軌傳動裝置的選材上，優選的，X軸和Y軸采用鋼絲PU帶，可實現在保障水平方向高精度的同時實現垂直方向的穩定性，Z軸的垂直運動受到重力的干擾，因此采用絲杠機械結構。三軸機械結構用于帶動電路板測試探針在X、Y、Z三個方向的運動，使之到達電路板指定測試點；電路板放置在傳送帶上，通過傳送帶傳送至操作范圍內。其中，每個軸都由特殊結構的導軌組成。導軌的兩側設有凹槽，用于安裝其他導軌，導軌兩端可安裝電機，電機通過皮帶來帶動導軌的運動。Y軸導軌安裝在X軸導軌上，Z軸導軌安裝在Y軸導軌上，X軸的左右兩個導軌由固定桿和聯軸器連接起來，X、Y兩軸的導軌的運動可實現探頭在水平面上的位置調整。探頭固定在Z軸底端，通過Z軸的電機傳動實現探針的上下移動。

三軸機械結構的X軸和Y軸導軌組成的矩形面積即為平臺操作范圍，因此X，Y軸的導軌長度和行程要符合常規待測電路板的尺寸大小。

所述運動控制系統包括電機、驅動以及運動控制算法。電機作為平臺動力的來源，執行組件能否實現高精度與高速度的組合，很大程度上依賴電機的選型。本發明中的電路板自動檢測系統中平臺的三個軸分別使用一個電機。

其中X軸和Y軸實現水平面坐標的定位，且對位置精度要求較高，因此本發明中選擇使用帶編碼器的伺服交流電機。