CN102736019B - 电路板柔性检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电路板柔性检测系统，该电路板柔性检测系统通过RS232总线连接上位机和检测模块，通过检测模块对电路板进行自动检测，并可将检测结果实时发送给上位机进行显示，且该系统同时对多种电路板进行检测。本系统针对各电路板检测转换时间的不同，提出分级反转提升优先级的调度方法，自动调整占用总线的优先级，合理分配占用总线时间。该电路板柔性检测系统可实现对电路板的自动化检测，特别适用于小批量多种电路板的低成本检测，可有效提高检测的精度，降低检测人员的劳动强度，减少成本，降低系统开发难度，满足现代化生产的要求。

Description

电路板柔性检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及一种电路板检测系统，特别是涉及一种用于对电路板在线检测的柔性检测系统及检测方法。

背景技术

现代电子设备性能的优劣，不但受电子元件本身质量和性能的影响，而且很大程度上取决于电路板质量的好坏。由于生产现场各种环境因素的影响，加工制作过程中各种误差的存在，电路板在生产制造过程中有可能产生各种各样的缺陷。对电路板的检测包括2个层次，一种是印刷电路板生产厂家的出厂检测，就是外观、通断等基本检测；另一种检测就是在焊接好元器件以后，对电路板上电进行功能检测，即在线检测，电路板在线检测十分重要，它是保证系统正常运行的基础，相对来说，电路板在线检测的程序比较复杂。

对电路板是否正常工作进行在线检测是保证电路板质量的必要环节，目前电路板检测通常采用CAN总线通讯技术，但是CAN总线存在一些缺陷。由于CAN不可预测性，其节点由最高优先权的信息和其他信息共用，因此，其他信息在传送过程中出现的错误也会影响到节点状态。而且CAN通讯信道一旦出错堵塞，节点有可能受干扰或其它原因暂时或永久失效，出错的主机会命令CAN收发器不断发送消息，即所谓的Babbling Idiot错误。由于该信息的格式等均合法，因此CAN没有相应的机制来处理这种情况。根据CAN的优先权机制，比它优先权低的信息就被暂时或永久堵塞。另外，CAN总线技术需要控制器、收发器配合工作，不能与PC机直接通讯(需额外增加设备)，存在调试比较复杂的问题。特别是对于一些小批量、多批次、高密度电路板的低成本检测，采用现有的CAN总线通讯技术不是十分合适。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于小批量、多批次电路板的低成本柔性检测系统。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电路板柔性检测系统，包括一上位机，所述上位机用于发送初始化命令、初始化参数、接收检测数据并进行显示；数个检测模块，所述检测模块包括数据采集单元和数据传输单元，所述数据采集单元与所述数据传输单元连接，所述数据采集单元上设有可自动检测电路板多路输出信号的探针，所述数据传输单元通过RS232总线与所述上位机通讯连接。

本发明的电路板柔性检测系统具有以下有益效果：该电路板柔性检测系统通过RS232总线连接上位机和检测模块，通过检测模块对电路板进行自动检测，并可将检测结果实时发送给上位机进行显示，且该系统同时对多种电路板进行检测。由此可见该电路板柔性检测系统可实现对电路板的自动化检测，特别适用于小批量多种电路板的检测，可有效提高检测的精度，降低检测人员的劳动强度，满足现代化生产的要求。该系统采用RS232总线进行通信连接还具有调试简单、造价成本低的优点。

本发明还公开了一种上述电路板柔性检测系统的检测方法，其包括如下步骤：

1)上位机根据各检测模块需要检测的内容，通过RS232总线逐个传输相应的初始化参数对各检测模块进行初始化；

2)上位机发送初始检测命令给各检测模块，使各检测模块同时分别对相应电路板进行检测，电路板检测完成后，检测模块发送数据传输请求信号给上位机；

3)上位机查询各检测模块的数据传输请求信号，根据各检测模块发送数据传输请求信号的先后，确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低；

4)上位机依次查询各检测模块的数据传输请求信号，并根据步骤3)确定好的优先级高低由各测量装置依次向上位机发送检测数据；

5)检测模块发送完检测数据后，更换要检测的电路板继续进行检测，并返回步骤4)。

优选的，步骤3)采用分级反转提升优先级的调度方法确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低，其具体包括如下步骤：

a、将各检测模块依次排序，并根据排列顺序确定各检测模块的序号；

b、为各检测模块分配优先级编码，所述优先级编码段采用二级制格式，所述优先级编码包括优先级段和检测模块序号段，各检测模块的检测模块序号段数值默认为相应检测模块的序号，优先级段分为一个强制级分段和数级优先级分段，通过设置强制级分段的数值可确定有效优先级分段的级数，所述各级优先级分段的各位数值全部默认为1；

c、通过上位机依序号顺序对各检测模块是否有数据传输请求信号进行第一轮查询，将各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为0，然后由上位机依序号顺序对第一轮查询时没有数据传输请求信号的检测模块进行第二轮查询，并将第二轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为1，接着再进行三轮查询，并将第三轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为2，以此类推，每轮查询后相应具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值为该轮查询轮次的数值减1，直至上位机检测到所有检测模块发送的数据传输请求信号；

d、比较各检测模块的优先级编码，按从小到大的顺序，其相应各检测模块向上位机发送检测数据的优先级由高到底依次排列。

优选的，当需要人为提高相应检测模块向上位机发送检测数据的优先级时，将该检测模块强制级分段的数值设置为0。

采用上述检测方法可使各检测模块根据不同的优先级向上位机传输检测数据，这样可避免出现总线系统出现死循环，保证总线系统的通讯资源得到充分利用，同时采用该检测方法还可根据需要检测电路板的种类实时设置相应的优先级分段的级数，这样可以减少后续优先级比较次数，节约运算的时间。在较大网络负载情况下，强制级分段的使用可增加系统的灵活性，提升了系统的实时性能，使系统更加的可靠，从而方便进行在线检测。

附图说明

图1为本发明电路板柔性检测系统实施例的框图。

图2为本发明电路板柔性检测系统检测方法实施例子的流程图。

图3为本发明检测模块的优先级编码图。

图4为本发明实施例检测模块的优先级编码图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地实施。

如图1所示，本发明提供一种电路板柔性检测系统，其包括：一上位机1和数个检测模块2，检测模块2包括数据采集单元21和数据传输单元22，数据采集单元21上设有数个可自动检测电路板输出信号的探针，一般电路板要求检测的数据较多，如各种工作电流、驱动电流、电压、功率以及频率等多种信号，但可将其归为三类：电流、电压、和频率信号，可将上述三类信号全部转换为电压信号，将探针设置为电压检测探针。数据传输单元22通过RS232总线与上位机通信连接，上位机1可对各检测模块2进行初始化设置，并接收各检测模块2反馈会的检测数据，并将检测数据进行显示。

检测模块2以单片机为核心，外加模拟信号调理、模数转换、人机接口，将智能测量控制系统所需的信号采集、转换、存储、处理和I/O等各个部分硬件系统设计。针对不同检测信号，研究相应信号处理的软件设计，实现系统的柔性在线检测功能。

该检测系统可以根据实际需要，增加检测模块，这样就可同时检测更多的电路板，而且可以检测不同的电路板，不同信号，实现柔性检测。该电路板柔性检测系统通过RS232总线连接上位机和检测模块，通过检测模块对电路板进行自动检测，并可将检测结果实时发送给上位机进行显示，且该系统同时对多种电路板进行检测。由此可见该电路板柔性检测系统可实现对电路板的自动化检测，特别适用于小批量多种电路板的检测，可有效提高检测的精度，降低检测人员的劳动强度，满足现代化生产的要求。该系统采用RS232总线进行通信连接还具有调试简单、成本低的优点。

由于该电路板柔性检测系统中，上位机1与检测模块2是通过RS232总线进行通信连接的，由于RS232为串行总线，因此在检测模块向上位机发送检测数据时，每次只能有一个检测模块来发送数据。而由于不同电路板测试参数、转换时间等情况，其发送数据传输请求信号的时间也各不相同，为了保证每个检测模块都能获得总线使用权，并且不会出现在总线仲裁时出现死循环的情况，如图2所示，本发明还公开了一种上述电路板柔性检测系统的检测方法，该方法包括如下步骤：

1)上位机根据各检测模块需要检测的内容，通过RS232总线逐个传输相应的初始化参数对各检测模块进行初始化。因不同的电路板的测试参数各不相同，因此需要通过RS232总线逐一对各个检测模块进行初始化。

2)待各检测模块初始化完成后，上位机会发送一初始检测命令给各检测模块，使各检测模块同时分别对相应电路板进行检测，电路板检测完成后，检测模块发送数据传输请求信号给上位机。

3)上位机查询各检测模块的数据传输请求信号，并根据各检测模块数据发送传输请求信号的先后确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低。

4)待各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低确定好后，使上位机再依次查询各检测模块的数据传输请求信号，并根据上述步骤3)确定好的优先级高低由各测量装置依次向上位机发送检测数据。

5)每个检测模块发送完检测数据后，检测模块会提供相应提示，此时可更换检测模块上要检测的电路板，对新的电路板继续进行检测，并返回步骤4)，直至所有电路板检测完成。

其中步骤3)采用分级反转提升优先级的调度方法确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低，其具体包括如下步骤：

首先将各检测模块依次排序，并根据排列顺序确定各检测模块的序号。然后如图3所示，为各检测模块分配优先级编码，优先级编码段采用二级制格式，每个检测模块的优先级编码均包括优先级段和检测模块序号段两部分，其中各检测模块的检测模块序号段A_X……A₁、A₀应默认为相应检测模块的序号。优先级段分为一个强制级分段和数级优先级分段，通过设置强制级分段E₁、E₀的数值可确定有效优先级分段的级数，如E₁、E₀为0、1则表示第一级B₁、B₀为有效优先级分段，如E₁、E₀为1、0则表示第一级B₁、B₀第二级C₁、C₀为有效优先级分段，如E₁、E₀为1、1则表示第一级B₁、B₀第二级C₁、C₀第三级D₁、D₀为有效优先级分段。上述有效优先级分段表示该分段内的数值参与优先级的比较，不是有效优先级分段则该分段内的数值不参与优先级的比较，一直默认为1，这样在进行系统调试时，可根据上位机需要检测电路板的种类实时的调整有效优先级分段的数量，这样就可减少后续优先级比较次数，节约运算的时间，提高系统的反应速度。各级有效优先级分段在初始化时的各位数值也均全部默认为1。上述优先级段、检测模块序号段、强制级分段和数级优先级分段中二进制的位数可根据系统中检测模块的数量进行设置。

通过上位机依序号顺序对各检测模块是否有数据传输请求信号进行第一轮查询，将各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为0，然后由上位机依序号顺序对第一轮查询时没有数据传输请求信号的检测模块进行第二轮查询，并将第二轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为1，接着再进行三轮查询，并将第三轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为2，以此类推，每轮查询后相应具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值为该轮查询轮次的数值减1，直至上位机检测到所有检测模块发送的数据传输请求信号。最后比较各检测模块的优先级编码，按从小到大的顺序，其相应各检测模块向上位机发送检测数据的优先级由高到底依次排列。

为了进一步理解上述优先级排序方法，下面根据一具体实施例对该优先级排序方法做进一步的描述：假设该系统中上位机1与6个检测模块2连接。如图4所示，该优先级编码中每级有效优先级分段占两位，该系统中有6个检测模块2，故需要第一级、第二级两个优先级分段有效，因此强制级分段E₁、E₀的数值设置为1、0，检测模块序号段采用8位编码方式进行编码。这样初始状态下各检测模块的先级编码分别为1号检测模块：1011111100000001、2号检测模块：1011111100000010、3号检测模块：1011111100000011、4号检测模块：1011111100000100、5号检测模块：1011111100000101、6号检测模块：1011111100000110。

在进行第一轮查询时，上位机查询到有1、3、6号检测模块有数据传输请求信号，此时1、3、6号检测模块优先级最高，可将1、3、6号检测模块的有效优先级分段数值设置为0，这样1、3、6号检测模块的优先级编码分别变为1号检测模块：1011000000000001、3号检测模块：1011000000000011、6号检测模块：1011000000000110；而后对检测模块2、4、5号检测模块是否有数据传输请求信号进行第二轮查询，查询到4、5号检测模块有数据传输请求信号，此时4、5号检测模块级数优先级次高，此时可将4、5号检测模块的有效优先级分段数值设置为1，这样4、5号检测模块的优先级编码分别变为4号检测模块：1011000100000100、5号检测模块：1011000100000101；最后再进行对2号检测模块是否有数据传输请求信号进行第三轮查询，直至检测到2号检测模块给上位机1发送数据传输请求信号，此时2号检测模块优先级最低，检测模块2优先级编码变为1011001000000010。最后比较各检测模块的优先级编码，按优先级编码从小到大的顺序，其相应各检测模块向上位机发送检测数据的优先级由高到底依次排列。这样该系统中6个检测模块2向上位机1发送检测数据的优先级由高到低为1、3、6、4、5、2。

上位机1每次接收完一个检测模块传输的检测数据后，再依次查询各检测模块的数据传输请求信号，并根据上述优先级顺序，选择相应的检测模块发送检测数据。在实际系统调试行过程中，有时可能需要人为提高某一检测模块的优先级，此时可将相应检测模块的强制级分段的数值设置为0，如在系统运行过程中需要人为提高2号检测模块的优先级，则可将检测模块2优先级编码变为0011001000000010，这样就可将2号检测模块向上位机1发送检测数据的优先级提到最高。

综上所述，采用上述检测方法可使各检测模块根据不同的优先级向上位机传输检测数据，这样可避免出现总线系统出现死循环，保证总线系统的通讯资源得到充分利用，同时采用该检测方法还可根据需要检测电路板的种类实时设置相应的优先级分段的级数，这样可以减少后续优先级比较次数，节约运算的时间。在较大网络负载情况下，强制级分段的使用可增加系统的灵活性，提升了系统的实时性能，使系统更加的可靠，从而方便进行在线检测。本系统可针对各电路板检测转换时间的不同，提出分级反转提升优先级的调度方法，自动调整占用总线的优先级，合理分配占用总线时间，该电路板柔性检测系统可实现对电路板的自动化检测，特别适用于小批量多种电路板的检测，可有效提高检测的精度，降低检测人员的劳动强度，减少成本，降低系统开发难度，满足现代化生产的要求，所以本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

Claims (2)

1.一种电路板柔性检测系统的检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

1)上位机根据各检测模块需要检测的内容，通过RS232总线逐个传输相应的初始化参数对各检测模块进行初始化；

2)上位机发送初始检测命令给各检测模块，使各检测模块同时分别对相应电路板进行检测，电路板检测完成后，检测模块发送数据传输请求信号给上位机；

3)上位机查询各检测模块的数据传输请求信号，根据各检测模块发送数据传输请求信号的先后，确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低；

4)上位机依次查询各检测模块的数据传输请求信号，并根据步骤3)确定好的优先级高低由各测量装置依次向上位机发送检测数据；

5)检测模块发送完检测数据后，更换要检测的电路板继续进行检测，并返回步骤4)；其中步骤3)采用分级反转提升优先级的调度方法确定各检测模块向上位机发送检测数据的优先级高低，其具体包括如下步骤：

a、将各检测模块依次排序，并根据排列顺序确定各检测模块的序号；

b、为各检测模块分配优先级编码，所述优先级编码段采用二级制格式，所述优先级编码包括优先级段和检测模块序号段，各检测模块的检测模块序号段数值默认为相应检测模块的序号，优先级段分为一个强制级分段和数级优先级分段，通过设置强制级分段的数值可确定有效优先级分段的级数，所述各级优先级分段的各位数值全部默认为1；

c、通过上位机依序号顺序对各检测模块是否有数据传输请求信号进行第一轮查询，将各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为0，然后由上位机依序号顺序对第一轮查询时没有数据传输请求信号的检测模块进行第二轮查询，并将第二轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为1，接着再进行三轮查询，并将第三轮查询中各个具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值设置为2，以此类推，每轮查询后相应具有数据传输请求信号检测模块的有效优先级分段数值为该轮查询轮次的数值减1，直至上位机检测到所有检测模块发送的数据传输请求信号；

d、比较各检测模块的优先级编码，按从小到大的顺序，其相应各检测模块向上位机发送检测数据的优先级由高到底依次排列。

2.根据权利要求1所述的电路板柔性检测系统的检测方法，其特征在于：当需要人为提高相应检测模块向上位机发送检测数据的优先级时，将该检测模块强制级分段的数值设置为0。