CN103344905B - 运动针床测试机及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种运动针床测试机及测试方法，测试机包括机架、PCB板固定装置与两组轴具；所述PCB板固定装置固定设置于所述机架，用于夹紧外部的待测板并调整其位置；所述两组轴具固定设置于所述机架，并且对称设置；每组轴具设置两个平行的X运动轴、两个平行的Y运动轴及两个针床测试轴；其中，两个所述X运动轴分别固定设置于所述机架，所述Y运动轴的两端分别滑动设置于两个所述X运动轴，每一所述Y运动轴上滑动设置一所述针床测试轴，每一所述针床测试轴上固定设置一针床。上述方案融合了飞针测试机及机床测试两者的技术优势，极大增强了用户的使用效果，提高了工作效率，同时降低了成本，经济效益高。

Description

运动针床测试机及测试方法

【技术领域】

本发明涉及印制电路板（PCB）测试，尤其涉及一种运动针床测试机及测试方法。

【背景技术】

在现有的印制线路测试机器中在线测试设备主要分为针床和飞针测试机。针床曾作为在线测试设备中用来进行PCB电气测试的主导产品，其测试效率高，很好地适应大批量生产的要求。可是，随着PCB密度越来越密、生产所需的灵活性越来越大，针床测试精度及专用夹具制作周期越来越满足不了生产的需要。飞针测试机作为传统针床的一种改进，其具有较短的测试开发周期、较低的测试成本、较高的测试精度等特点，但是飞针测试机的测试效率较低，不能满足大批量生产的要求。

【发明内容】

有鉴于此，有必要提出一种新型的运动针床测试机及测试方法，使其具有飞针及针床两者互补优势。

本发明的一个技术方案是，运动针床测试机，其包括机架、PCB板固定装置与两组轴具；所述PCB板固定装置固定设置于所述机架，用于夹紧外部的待测板并调整其位置；所述两组轴具固定设置于所述机架，并且对称设置；每组轴具设置两个平行的X运动轴、两个平行的Y运动轴及两个针床测试轴；其中，两个所述X运动轴分别固定设置于所述机架，所述Y运动轴的两端分别滑动设置于两个所述X运动轴，每一所述Y运动轴上滑动设置一所述针床测试轴，每一所述针床测试轴上固定设置一针床。

优选的，所述运动针床测试机中，所述PCB板固定装置包括上夹具及其夹紧手柄、下夹具及其夹紧手柄、上下料轴及其夹紧装置、两个平行的导轨、两组皮带及带轮组合体；所述上夹具的两端分别滑动设置于两个所述导轨；所述下夹具固定设置于所述机架；每一导轨旁边设置一组皮带及带轮组合体，所述皮带与所述导轨平行设置；所述上下料轴的两端分别固定设置于两个所述导轨，并分别连接到一组所述皮带及带轮组合体，所述上下料轴夹紧装置用于固定所述上下料轴，从而限制所述皮带及带轮组合体移动，以固定所述上夹具；所述上下料轴还设置上下料轴套筒，用于调整所述上下料轴，从而调整所述皮带及带轮组合体，带动所述上夹具，通过调整所述上夹具的位置以调整所述待测板的位置；所述上夹具夹紧手柄与所述下夹具夹紧手柄分别用于夹紧所述待测板。

优选的，所述运动针床测试机中，所述PCB板固定装置还包括两组配重装置，其分别设置于所述上夹具的两侧，每组所述配重装置设置配重块以及导向轴，所述导向轴平行于所述导轨设置，所述配重块第一端固定设置于所述皮带及带轮组合体，第二端通过直线轴承滑动设置于所述导向轴。

优选的，所述运动针床测试机中，所述导向轴包括平行设置的两根轴体，所述配重块第二端分别通过两个直线轴承滑动设置于两根轴体。

优选的，所述运动针床测试机中，所述PCB板固定装置还包括皮带调整装置，用于调整所述皮带的松紧度。

优选的，所述运动针床测试机的每组轴具中，所述第一X运动轴上设置第一X运动轴驱动电机、第一滑块与第二滑块，所述第一X运动轴驱动电机通过第一丝杆连接所述第一滑块，用于驱动所述第一滑块沿所述第一X运动轴滑动；所述第二X运动轴上设置第二X运动轴驱动电机、第三滑块与第四滑块，所述第二X运动轴驱动电机通过第二丝杆连接所述第三滑块，用于驱动所述第三滑块沿所述第二X运动轴滑动；第一Y运动轴的第一端固定设置于所述第一滑块，第二端固定设置于所述第四滑块，第二Y运动轴的第一端固定设置于所述第三滑块，第二端固定设置于所述第二滑块；每一所述Y运动轴上设置Y运动轴驱动电机与Y运动轴滑块，所述Y运动轴驱动电机通过Y运动轴丝杆连接所述Y运动轴滑块，所述针床测试轴固定设置于所述Y运动轴滑块。

优选的，所述运动针床测试机中，所述Y运动轴垂直于两个所述X运动轴

优选的，所述运动针床测试机中，设置所述针床按点阵步进。

优选的，所述运动针床测试机中，根据所述待测板选择并设置所述针床。

优选的，所述运动针床测试机中，所述机架采用铸铁精密铸造或由天然花岗石加工制造。

本发明又一技术方案是，一种运动针床测试方法，应用于任一上述运动针床测试机，其包括以下步骤：按两面测试方式分别规划移动路径；两面针床进行运动测试。

优选的，所述运动针床测试方法采用步进选点法或者优化选点法规划移动路径；及/或，两面同步或异步或分别进行运动测试。

上述方案融合了飞针测试机及机床测试两者的技术优势，使其具有飞针及针床两者互补优势，实现了在线测试功能，具有较短的测试开发周期、较低的测试成本、较高的测试精度、较高的测试效率等特点，从而极大增强了用户的使用效果，提高了工作效率，同时降低了成本，经济效益高。

【附图说明】

图1是一个实施例的运动针床测试机正面示意图；

图2是一个实施例的运动针床测试机上方示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。

本发明的一个例子是，一运动针床测试机，其包括机架、PCB板固定装置与两组轴具；例如，所述机架采用铸铁精密铸造或由天然花岗石加工制造。

所述PCB板固定装置固定设置于所述机架，用于夹紧外部的待测板并调整其位置；所述PCB板固定装置采用螺栓或者螺母或者卡扣方式，固定设置于所述机架。

例如，如图1所示，所述PCB板固定装置包括上夹具1022及其夹紧手柄1003、下夹具1028及其夹紧手柄1013、上下料轴1002及其夹紧装置1004、两个平行的导轨、两组皮带及带轮组合体；所述上夹具1022的两端分别滑动设置于两个所述导轨；所述下夹具1028固定设置于所述机架1012；每一导轨旁边设置一组皮带及带轮组合体1018，例如，第一导轨1020旁边设置第一组皮带及带轮组合体1018，第二导轨1040旁边设置第二组皮带及带轮组合体1008；如图1所示，所述皮带与所述导轨平行设置；所述上下料轴1002的两端分别固定设置于两个所述导轨，并分别连接到一组所述皮带及带轮组合体，所述上下料轴的夹紧装置1004用于调整所述上下料轴1002，从而限制所述皮带及带轮组合体移动，以固定所述上夹具1022；并且，还设置上下料轴套筒1005，用于调整所述上下料轴，从而调整所述皮带及带轮组合体，带动所述上夹具，通过调整所述上夹具的位置以调整所述待测板的位置。

所述上夹具夹紧手柄1003与所述下夹具夹紧手柄1013分别用于夹紧所述待测板（图中未示出）。优选的，所述PCB板固定装置还包括皮带调整装置，用于调整所述皮带的松紧度。例如，第一组皮带及带轮组合体1018上设置第一皮带调整装置1014，第二组皮带及带轮组合体1008上设置第二皮带调整装置1010。

优选的，所述PCB板固定装置还包括两组配重装置，其分别设置于所述上夹具的两侧，每组所述配重装置设置配重块以及导向轴，所述导向轴平行于所述导轨设置，所述配重块第一端固定设置于所述皮带及带轮组合体，第二端通过直线轴承滑动设置于所述导向轴。例如，第一组配重装置设置第一配重块1016以及导向轴1019，第二组配重装置设置第二配重块1009以及导向轴。优选的，所述导向轴1019包括平行设置的两根轴体，所述配重块第二端分别通过两个直线轴承滑动设置于两根轴体。例如，第一配重块1016通过第一直线轴承1017以及第二直线轴承，滑动设置于两根轴体。优选的，配重块的总质量与上夹具重量相当。优选的，如图1所示，上夹具1022的两端，分别固定在带轮一侧的皮带上，配重块固定在带轮另一侧的皮带上；即，每一组皮带及带轮组合体，在其第一侧分别固定上夹具的一端，每一组皮带及带轮组合体，在其第二侧分别固定一配重块。优选的，根据所述上夹具的重量与位置，调整设置对应配重块的重量。

例如，PCB板固定装置由上夹具、下夹具、上下料轴、配重块、皮带及带轮组合体、皮带调整装置等组成。皮带调整装置用于调整皮带的松紧度，或称为张紧度，下夹具固定在机架上。上下料时，根据待测板的实际尺寸，手动旋转上下料轴的套筒，通过皮带及带轮装置的传动及导轨导向，将上夹具上下运动到要求的位置，并动作上、下夹具的夹紧手柄，将待测板夹紧。这时，旋转上下料轴夹紧装置的旋钮，固定上下料轴，从而固定上夹具的位置。配重块与上夹具分别与皮带轮两侧皮带相连接，配重块的总质量与上夹具重量相当，通过直线轴承及其导向轴，上夹具可以轻松移动。

上述各实施例为人工上料操作方式，需要人来进行PCB定位，PCB固定装置中的各夹具可以是手动操作夹具，也可以是气动或其他形式的夹具。又如，所述机架可以竖置或者横置，从而制成立式运动针床测试机或者卧式运动针床测试机。优选的，还可以设置自动上料装置，用于自动将待测板传送到上夹具、下夹具的位置，并通过手控或者自动控制上夹具的夹紧手柄、下夹具的夹紧手柄，夹紧待测板。

所述两组轴具固定设置于所述机架，并且对称设置；例如，以每组轴具为一个整体，两组轴具轴对称或者中心对称设置，又如，以所述待测板为一平面，两组轴具相对于所述平面对称设置，即，两组轴具相对于所述待测板对称设置。

每组轴具设置两个平行的X运动轴、两个平行的Y运动轴及两个针床测试轴；也就是说，总共有4个X运动轴，4个Y运动轴以及4个针床测试轴，优选的，4个X运动轴相互平行，4个Y运动轴相互平行，和/或，4个针床测试轴相互平行。优选的，任一X运动轴与任一Y运动轴垂直，任一针床测试轴与任一Y运动轴垂直。

其中，两个所述X运动轴分别固定设置于所述机架，每个所述Y运动轴的两端分别滑动设置于两个所述X运动轴，优选的，所述Y运动轴垂直于两个所述X运动轴。每一所述Y运动轴上滑动设置一所述针床测试轴，每一所述针床测试轴上固定设置一针床。优选的，设置所述针床按点阵步进。又如，根据所述待测板选择并设置所述针床。

优选的，每组轴具中，所述第一X运动轴1011上设置第一X运动轴驱动电机1015、第一滑块与第二滑块，所述第一X运动轴驱动电机通过第一丝杆连接所述第一滑块，用于驱动所述第一滑块沿所述第一X运动轴滑动；所述第二X运动轴1006上设置第二X运动轴驱动电机1007、第三滑块与第四滑块，所述第二X运动轴驱动电机通过第二丝杆连接所述第三滑块，用于驱动所述第三滑块沿所述第二X运动轴滑动；第一Y运动轴1021的第一端固定设置于所述第一滑块，第二端固定设置于所述第四滑块，第一Y运动轴1021上设置第一Y运动轴驱动电机1001与Y运动轴滑块；第二Y运动轴1027的第一端固定设置于所述第三滑块，第二端固定设置于所述第二滑块；每一所述Y运动轴上设置Y运动轴驱动电机与Y运动轴滑块，所述Y运动轴驱动电机通过Y运动轴丝杆连接所述Y运动轴滑块，所述针床测试轴固定设置于所述Y运动轴滑块。例如，第1针床测试轴1023固定设置于第一Y运动轴滑块上，第1针床1024固定设置于第1针床测试轴1023上；第2针床测试轴1026固定设置于第一Y运动轴滑块上，第2针床1025固定设置于第2针床测试轴1026上。

如图2所示，第1针床测试轴1023、第2针床测试轴1026、第3针床测试轴1029、第4针床测试轴1030分别设置于运动针床测试机的两面，即待测板的两面。

例如，运动针床测试机一共有十二个轴，X运动轴（即X方向运动轴）、Y运动轴、针床测试轴分别有四个，图1所示方向的正反两面X运动轴、Y运动轴、针床测试轴完全对称，即，正反面分别有两个一模一样的X运动轴、Y运动轴、针床测试轴。运动针床测试机的X运动轴固定在机架上，Y运动轴两端分别架设在两个X运动轴上，每个X运动轴上都架设有两个Y运动轴的一端，针床测试轴则固定在Y运动轴滑块上。每个X运动轴上都有两个滑块，靠近电机一端的滑块才与丝杆相连，起传动及导向作用，Y运动轴此端称为主动端，另外一个滑块与丝杆不相连，即滑块中部的圆孔比丝杆直径大，只起导向作用，Y运动轴此端称为从动端。也就是说，每个X运动轴上的电机只能驱动靠近其一端的Y运动轴，此X运动轴的另一端对于另外一个Y运动轴来说只是起到导向的作用。

优选的，运动针床测试机X运动轴、Y运动轴所选用的是精密级别的丝杆导轨模组结构，其运动精度很高。由此，四个X运动轴、Y运动轴分别精确运动，每个X运动轴、Y运动轴分别将其针床测试轴定位在要求的位置上，针床测试轴的电机再驱动针床运动，与定位在PCB板固定装置上的待测PCB接触并完成测试。

又一个例子是，一种运动针床测试机，由机架、PCB板固定装置、X运动轴、Y运动轴及针床测试轴组成，其机架由铸铁精密铸造而成或者由天然花岗石加工而成。

本发明又一实施例是，一种运动针床测试方法，应用于任一上述运动针床测试机，其包括以下步骤：按两面测试方式分别规划移动路径；两面针床进行运动测试。优选的，所述运动针床测试方法采用步进选点法或者优化选点法规划移动路径；及/或，两面同步或异步或分别进行运动测试。

例如，针床1、针床2、针床3、针床4分别固定在针床测试轴1、针床测试轴2、针床测试轴3、针床测试轴4上，针床根据设备的实际测试要求设置，例如根据PCB外形尺寸大小、焊盘密度等选择针床，选取合适的标准密度点阵的形式来排列弹簧针及合适大小的针床来测试。标准密度点阵一般有单密SD、双密DD、四密QD、八密OD几种，在本实施例中PCB的大小为610×510mm，选取八密OD的点阵形式来排列弹簧针，针床的大小为100×100mm。由于PCB所需测试的点数一般都很多，运动针床测试机测试时需要按照一定路径进行移动测试，规划这一路径的方法称之为选点方法。运动针床测试机设置两种选点方法，第一种为步进选点法，另一种为优化选点法。

针床1、针床2所能测试的PCB那一面称为正面，针床3、针床4所能测试的PCB那一面称为反面。PCB的一条网络上测点可能分布在正面，也可能只分布在反面，也可能分别分布在正反两面。为此，四个针床需要两两配合来完成测试。步进选点法需要根据待测PCB的大小及针床大小，将PCB正反两面上的待测点分成若干个网格化的模块，划分时需尽量不让需要测试的网络的两个测点分布在同一网格，并按照一定的规则对每一个网格编号，一般地，网格大小与针床大小相差不大，形状近似矩形，例如，本实施例分为6×5格。

例如，步进选点法的模块划分示意如下表所示，

1	6	11	16	21	26
						2	7	12	17	22	27
3	8	13	18	23	28
						4	9	14	19	24	29
5	10	15	20	25	30

步进选点法需确定正面的针床1或针床2为主参考针床，例如，本实施例为针床1，反面的针床3或针床4为次参考针床，例如，本实施例为针床3，主参考针床能够与所有针床配合并完成测试，但是次参考针床只能与所在面的另一针床配合。确定参考针床后，PCB正反面的网格分别自上往下或自下往上或者二者相结合，其中，第二列的开头与第一列结尾在同一行、自参考针床所在一侧至另一个针床的一侧顺序依次编号，例如，采用自上往下、自左往右依次编号。测试时，主参考针床在正面编号为1的网格下针，正面的另一个针床将在正面PCB剩余编号的网格中寻找主参考针床上弹簧针与网格1接触焊盘所在网络的另一些测点并下针测试，反面的针床3或针床4也在反面PCB的网格中寻找主参考针床上弹簧针与正面网格1接触焊盘所在网络的另一些测点并下针测试，至于是针床3还是针床4，优选的，由两者中距离需要测试点的最短一方确定，直至网格1上所需要测试的测点所在网络全部完成测试。接着，主参考针床依次在网格2、3、4……中分别依次下针测试，正面的另一个针床及背面的针床按照上述运动规则进行测试，但之前所完成测试的网络会在接下来的测试中被忽略，以防止重复测试，直至PCB正面需要测试的测点所在网络全部完成测试。若有网络存在于反面，反面的次参考针床会像正面的主参考针床那样运动测试，反面的另一个针床也会像正面的另一个针床那样运动测试，直至PCB反面需要测试的测点所在网络全部完成测试。对于特别情况，划分网格时不能避免需要测试网络的两个测点分布在同一个网格，参考针床不能够靠自身完成测试时，对于这样的测点由同一面的两个针床配合完成测试。

优化选点法与步进选点不同的是，其无需将PCB分成若干个网格化模块，而是动态化选点。根据针床每一次下针所能接触的焊盘数量及需要测试的焊盘与各个针床的距离，动态确定针床每一次下针的位置，力求总的测试时间最短。

由于针床上能够用来测试的弹簧针很多，运动针床测试机能使针床每次与待测PCB接触时都能够与尽可能多的焊盘接触，不像飞针测试机那样每次只能与一个焊盘接触。待针床与待测PCB焊盘接触后，通过电气信号的控制，能够使针床上只与PCB焊盘接触的弹簧针进行电气测试，防止了未与焊盘接触的弹簧针的干扰，保证了电气测试精度。这样，针床每下针一次，就能完成多条待测PCB网络的电气测试，大大提高了测试效率。运动针床测试机X运动轴、Y运动轴运动精度高，无须制作周期长、成本高的专用夹具，它实现了具有飞针测试机和针床两者互补优势的目的。

本发明上述各实施例，既具有针床的测试效率高的优势，又具有飞针测试机较短的测试开发周期、较低的测试成本、较高的测试精度等优点，极大地满足实际生产的各种需要。

进一步地，本发明的实施例还可以是，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的运动针床测试机。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；并且，上面列出的各个技术特征，其相互组合所能够形成各个实施方案，应被视为属于本发明说明书记载的范围。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.运动针床测试机，其特征在于，包括机架、PCB板固定装置与两组轴具；

所述PCB板固定装置固定设置于所述机架，用于夹紧外部的待测板并调整其位置；

所述两组轴具固定设置于所述机架，并且对称设置；

每组轴具设置两个平行的X运动轴、两个平行的Y运动轴及两个针床测试轴；

其中，两个所述X运动轴分别固定设置于所述机架，所述Y运动轴的两端分别滑动设置于两个所述X运动轴，每一所述Y运动轴上滑动设置一所述针床测试轴，每一所述针床测试轴上固定设置一针床，所述针床包括多个用来测试的弹簧针。

2.根据权利要求1所述运动针床测试机，其特征在于，所述PCB板固定装置包括上夹具及其夹紧手柄、下夹具及其夹紧手柄、上下料轴及其夹紧装置、两个平行的导轨、两组皮带及带轮组合体；

所述上夹具的两端分别滑动设置于两个所述导轨；

所述下夹具固定设置于所述机架；

每一导轨旁边对应设置一组皮带及带轮组合体，所述皮带与所述导轨平行设置；

所述上下料轴的两端分别固定设置于两个所述导轨，并分别连接到一组所述皮带及带轮组合体，所述上下料轴夹紧装置用于固定所述上下料轴，从而限制所述皮带及带轮组合体移动，以固定所述上夹具；

所述上下料轴还设置上下料轴套筒，用于调整所述上下料轴，从而调整所述皮带及带轮组合体，带动所述上夹具，通过调整所述上夹具的位置以调整所述待测板的位置；

所述上夹具夹紧手柄与所述下夹具夹紧手柄分别用于夹紧所述待测板。

3.根据权利要求2所述运动针床测试机，其特征在于，所述PCB板固定装置还包括两组配重装置，其分别设置于所述上夹具的两侧，每组所述配重装置设置配重块以及导向轴，所述导向轴平行于所述导轨设置，所述配重块第一端固定设置于所述皮带及带轮组合体，第二端通过直线轴承滑动设置于所述导向轴。

4.根据权利要求3所述运动针床测试机，其特征在于，所述导向轴包括平行设置的两根轴体，所述配重块第二端分别通过两个直线轴承滑动设置于两根轴体。

5.根据权利要求4所述运动针床测试机，其特征在于，所述PCB板固定装置还包括皮带调整装置，用于调整所述皮带的松紧度。

6.根据权利要求1至5任一所述运动针床测试机，其特征在于，每组轴具中，两个所述X运动轴分别为第一X运动轴和第二X运动轴上，两个所述Y运动轴分别为第一Y运动轴和第二Y运动轴上；

所述第一X运动轴上设置第一X运动轴驱动电机、第一滑块与第二滑块，所述第一X运动轴驱动电机通过第一丝杆连接所述第一滑块，用于驱动所述第一滑块沿所述第一X运动轴滑动；

所述第二X运动轴上设置第二X运动轴驱动电机、第三滑块与第四滑块，所述第二X运动轴驱动电机通过第二丝杆连接所述第三滑块，用于驱动所述第三滑块沿所述第二X运动轴滑动；

第一Y运动轴的第一端固定设置于所述第一滑块，第二端固定设置于所述第四滑块，第二Y运动轴的第一端固定设置于所述第三滑块，第二端固定设置于所述第二滑块；

所述第一Y运动轴和所述第二Y运动轴上均设置Y运动轴驱动电机与Y运动轴滑块，所述Y运动轴驱动电机通过Y运动轴丝杆连接所述Y运动轴滑块，所述针床测试轴固定设置于所述Y运动轴滑块。

7.根据权利要求6所述运动针床测试机，其特征在于，任一所述Y运动轴垂直于任一所述X运动轴。

8.根据权利要求7所述运动针床测试机，其特征在于，根据所述待测板选择并设置所述针床。

9.一种运动针床测试方法，应用于如权利要求1至8任一所述运动针床测试机，其特征在于，包括以下步骤：

按两面测试方式分别规划移动路径；

两面针床进行运动测试。

10.根据权利要求9所述运动针床测试方法，其特征在于，采用步进选点法或者优化选点法规划移动路径；及/或，两面同步或异步或分别进行运动测试。