CN104049198A - 一种pcba在线全自动无人测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PCBA在线全自动无人测试系统，其包括有：内部设有服务器和进板升降机的进板模块、内部设有出板升降机的出板模块、一台以上的独立测试机柜，各测试机柜的顶部通过输入皮带线相连，下端则通过与输入皮带线平行的输出平带线相连；各测试机柜内部分隔为多层，每层设有一测试主机以及测试模块，测试模块由针床、信号自动对接装置、测试针板以及天板构成，其中，信号自动对接装置设置于针床上，测试针板与天板相连，测试主机和测试模块分别与服务器和信号供给模块连接。本发明的测试系统采用模块化设计、各模块独立控制运行、服务器集中监控设计模式，具有测试成本低、工作效率高、结果准确可靠的特点。
Description
技术领域：
本发明涉及测试设备技术领域，具体地说是涉及一种对PCBA板进行全功能检测的测试系统。
背景技术：
PCBA板在SMT贴片焊接完成后，目前的PCBA板测试全部采用手工取放的PCBA板人工测试方式，存在工作效率低、人工成本高、不确定性因素多等缺点，有必要予以改进。
发明内容：
本发明的目的就在于针对现有技术存在的不足之处而提供一种PCBA板在线全自动无人测试系统，它具有测试成本低、工作效率高、结果准确可靠的特点。
为实现上述目的，本发明的一种PCBA在线全自动无人测试系统包括有：
一进板模块，内部设有服务器和进板升降机，其中，进板升降机具有取板和送板两个工作位置，其中，取板位置与PCBA板AOI检测之后的皮带线对应；
一出板模块，内部设有出板升降机，出板升降机亦具有取板和送板两个工作位置，其中，送板位置与收板机的轨道对应；
一台以上的独立测试机柜，位于进板模块和出板模块之间，各测试机柜的顶部通过输入皮带线相连，下端则通过与输入皮带线平行的输出平带线相连；各测试机柜内部分隔为多层，每层设有一测试主机以及测试模块，测试模块由针床、信号自动对接装置、测试针板以及天板构成，其中，信号自动对接装置设置于针床上，测试针板与天板相连，测试主机和测试模块分别与服务器和测试模块控制单元PLC连接。
作为上述技术方案的优选，所述的测试机柜内部还设有PCBA板搬运机构，PCBA板搬运机构为由取板机械手和放板机械手构成的双机械手结构，其中，取板机械手用于将输入皮带线上的待测试PCBA板向下搬运至各测试模块处，放板机械手用于将在各测试模块处完成测试后的PCBA板送至输出皮带线。
作为上述技术方案的优选，所述的取板机械手和放板机械手分别设置于测试机柜内部的两侧，均由伺服电机、丝杆导轨、支架以及吸盘机构构成；其中，吸盘机构包括安装盘、多个吸盘连接杆以及多个吸盘，其中，安装盘固定在由伺服电机驱动的支架上，各吸盘连接杆绕安装盘中心均匀分布，其后端与安装盘滑动连接，前端与吸盘相连。
作为上述技术方案的优选，所述的测试机柜后部对应各测试模块的位置处设有活动门，测试主机位于活动门内侧。
作为上述技术方案的优选，所述的信号自动对接装置包括驱动气缸、接插模块固定板、上板、下板以及信号接插件，其中，信号接插件夹持固定于上板和下板之间，上板和下板则固定在由驱动气缸驱动的接插模块固定板上。
作为上述技术方案的优选，所述的上板和下板之间还设有定位销。
作为上述技术方案的优选，所述的接插模块固定板两端设有导向导轨。
作为上述技术方案的优选，所述的驱动气缸还设有垂直和水平调整机构。
作为上述技术方案的优选，所述的各测试机柜前端设有透明的防护罩。
作为上述技术方案的优选，所述的各测试机柜连接有调整垂直和水平方向的标准大螺距丝杠。
本发明的有益效果在于：其通过进板模块、出板模块以及多台独立测试机柜的组合，使得PCBA板在SMT贴片焊接完成后，即可经由进板模块进入各测试机柜自动完成测试，之后，再由出板模块将完成测试后的PCBA板送至NG/OK收板机，工作效率非常高，并且消除了人工测试过程中存在的各种不确定因素，测试结果准确可靠。另外，本发明整体采用模块化设计方式，又具有组合简单、使用灵活、产品更换迅速的优点。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明正面开门状态的整体结构示意图；
图2为本发明背面关门状态的整体结构示意图；
图3为本发明背面开门状态的整体结构示意图；
图4为本发明的内部通讯网络框图；
图5为本发明的单个测试机柜的整体结构示意图；
图6为本发明的单个测试机柜正面开门状态的结构示意图；
图7为本发明的单个测试机柜背面开门状态的结构示意图；
图8为本发明的PCBA板搬运机构的结构示意图；
图9为本发明的上搬运机械手和下搬运机械手中部的吸盘机构的结构示意图；
图10为本发明的测试模块的结构示意图；
图11为本发明的针床和信号自动对接装置的组合结构示意图；
图12为本发明的针床和信号自动对接装置的分解结构示意图。
具体实施方式：
见图1至图3所示：本发明的一种PCBA在线全自动无人测试系统包括有：进板模块10、出板模块20以及至少一台独立测试机柜30。进板模块10内部设有服务器100和进板升降机，外部设有键盘与鼠标110以及显示器120。
见图4所示：服务器100与各测试机柜30的测试模块控制单元PLC以及测试主机40物理上实现以太网连接，组成内部局域网络通信，完成如下工作：(A)进料条码扫描，并内部跟踪及逻辑分析完成各测试模块与条码号对应；(B)对各测试机柜中各测试站点当前状态及测试机柜运行状态进行实时监控显示；(C)完成各测试模块测试结果的统计、分析，并将测试结果上传至MES系统；(D)MAC&HDCP分配与管理。
各测试机柜30内的测试模块控制单元PLC完成如下工作：
(A)负责整个测试系统结构部分动作控制，主板传送过程、机械手控制；
(B)与各测试主机通信，PLC发送启动或停止测试信号，PC发送测试结果信号；
(C)将主板传送路径上各关键节点信号按要求存储至指定的地址内，以备服务器实时提取，进行监控；
各测试主机完成如下动作：
(A)负责主板测试；
(B)将测试结果信号实时发送给测试模块控制单元PLC；
(C)将测试结果实时发送给服务器，利用网络通信实现信息交互。
本发明的测试系统由服务器100集中监控管理各模块的运行状态，用户只需在服务器端即可掌握各模块的运行情况。
进板模块10的进板升降机内设有Z轴直线滑台以及480mm长的可调整宽度的皮带线；进板升降机具有取板和送板两个工作位置，其中，取板位置与PCBA板AOI检测之后的皮带线对应；正常状态下进板升降机的升降机构在取板工作位置(即AOI检测之后的皮带线)高度等待PCBA板到位，PCBA板到位后进行条码扫描，升降机构上升到达送板位置，皮带线转动将PCBA板送出到测试机柜30顶部的输入皮带线31上，测试机柜30上的输入皮带线31检测到PCBA板到位后向前输送，升降机构则退回到初始位置，等待运输下一块PCBA板。
出板模块20的出板升降机内也设有Z轴直线滑台以及480mm长的可调整宽度的皮带线；出板升降机具有取板和送板两个工作位置，送板位置与NG/OK收板机的轨道对应；出板升降机的升降机构正常状态下在测试机柜30下端的输出皮带线32位置处，当有完成测试的PCBA板有送板要求时，皮带线转动将PCBA板送至下皮带线上，然后上升到NG/OK收板机的轨道高度处，将PCBA板送出后回到初始位置。
见图5至图7所示：测试机柜30位于位于进板模块10和出板模块20之间，各测试机柜30相互独立，组合简单、使用灵活、更换产品灵活快速，生产线速度提高时只需增加一台测试机柜即可解决问题，产量减少时则推走一台测试机柜30。如果需要在非生产线的其他场地建立一条测试线只需要将几台测试机柜30拼合在一起即可，真正实现模块化生产，换线时只需更换标准的几个模块即可投入新产品的生产，测试机柜30的Z和Y方向的运动采用标准的大螺距丝杠，保证了设备运动的准确性、稳定性和快速反应性。
各测试机柜30的顶部通过输入皮带线31相连，下端通过与输入皮带线31平行的输出皮带线32相连；其中，输入皮带线31负责输送待测板，输出皮带线线32负责输送已测板，两条皮带线在输送PCBA板时工作效率更高；另外，输入皮带线线31和输出皮带线线32上下平行错开，可以节省测试线的整体尺寸；此外，输入皮带线线31和输出皮带线线32采用免维护的结构(与SMT线相同)，宽度调整则采用电调谐方式，以方便操作者调整，消除人工调整的不准确性。
测试机柜30内部分隔为多层，每层设有一测试主机40以及测试模块50，测试模块50由针床51、信号自动对接装置52、测试针板53以及天板54构成，其中，信号自动对接装置52设置于针床51上，测试针板53与天板54相连，测试主机40和测试模块50分别与服务器和测试模块控制单元PLC连接。
本发明的每个测试模块50都是独立的运行机构，不会因某个测试针板损坏而导致其它部分也无法工作，在测试不同的PCBA板时只需更换测试针板53和天板54即可，非常灵活。另外，见图7所示：测试机柜30后部对应各测试模块50的位置处设有活动门301，测试主机40位于活动门301内侧，这种结构使得更换测试针板53非常方便，不需要移动任何东西，而且可保证测试信号线与测试主机的距离最短，避免信号线过长而导致的信号失真等现象。各测试机柜30前端设有透明的防护罩，防护罩采用有机玻璃材料，方便操作人员观察机器运行情况和进行设备维护。
见图8和图9所示：测试机柜30内部还设有PCBA板搬运机构，PCBA板搬运机构为由取板机械手33和放板机械手34构成的双机械手结构，其中，取板机械手33用于将输入皮带线31上的待测试PCBA板向下搬运至各测试模块50处，放板机械手34用于将在各测试模块50处完成测试后的PCBA板送至输出皮带线32。
取板机械手33和放板机械手34分别设置于测试机柜30内部的两侧，取板机械手33和放板机械手34结构相同，均由伺服电机35、丝杆导轨36、支架37以及吸盘机构38构成；其中，吸盘机构38包括安装盘381、多个吸盘连接杆382以及多个吸盘383，其中，安装盘381固定在由伺服电机35驱动的支架37上，各吸盘连接杆382绕安装盘381中心均匀分布，其后端与安装盘381滑动连接，前端与吸盘383相连。通过调整吸盘连接杆382，可实现吸盘383的360度旋转以及50～100mm的伸缩量。
双搬运机械手的设计，在测试完成之前取板机械手33会根据测试机柜30的各测试模块的测试进度预先到取板位置等待，放板机械手34也会在最近的放入板位置等待，从而将PCBA板的搬运时间降至最少。
测试机柜30内的测试模块在测试过程中固定不同，取板放板动作均由高精度的搬运机械手来完成，充分保证了整个测试过程中PCBA板和针床51及信号自动对接装置52的精度。
另外，本发明采用双机械手结构分别完成取板和放板动作，可保证自动测试节拍，令各机械手和测试系统无缝连接，在多层测试机柜中可根据当前测试进行的状况提前预先通知相应的机械手移动到取放PCBA板的测试工位，工作效率非常高。
见图10至图12所示：信号自动对接装置52设置于针床51上，信号对插机构52包括驱动气缸521、接插模块固定板522、上板523、下板524以及信号接插件(包括HDMI和FR以及耳机、RCA、CI卡、USB等各接插头)525，其中，信号接插件525夹持固定于上板523和下板524之间，对应不同的型号，上板523和下板524之间的开孔位置也不同；上板523和下板524之间还设有定位销526，夹住信号接插件525后的上板523和下板524固定在由驱动气缸521驱动的接插模块固定板522上。
为保证信号接插件525移动的稳定性，接插模块固定板522两端设有导向导轨527。另外，驱动气缸521还可设置垂直和水平调整机构，这样，当信号接插件525固定好后的高度与PCBA板的接口高度不一致时，可以通过垂直和水平调整机构令其对齐。
本发明的进板模块10的工作流程如下：
(A)进板升降机的下皮带线接收到上游送板，到位后由服务器100进行条码扫描；
(B)进板升降机的升降机构抬升到高位，皮带线转动将PCBA板送出到测试机柜30顶部的输入皮带线31上；
(C)测试机柜30上的输入皮带线31检测到PCBA板到位后往前输送，进板升降机的升降机构退回到初始位置，等待运送下一块PCBA板。
本发明的出板模块20的工作流程如下：
(A)出板升降机的升降机构在低位等待PCBA板送过来；
(B)出板升降机的升降机构收到PCBA板后上升至收板高度；
(C)出板升降机的下皮带线将PCBA板送出，再退回到低位等待下一块PCBA板。
本发明的测试机柜30的工作流程如下：
(A)进板模块10的进板升降机将PCBA板送至输入皮带线31后，按照最前端的优先级别最高的原则将PCBA板送到指定位置，每个位置都有气缸挡板使PCBA板的位置与下面的测试针板53位置一致；
(B)测试机柜30上的取板机械手33将PCBA板吸起，根据测试机柜30内哪个测试针板53快要结束测试，根据指令沿Z轴下降到该测试针板53的送料等待位置；
(C)测试针板53测试完成，天板54抬升，放板机械手38沿Z轴上升，到位后沿Y轴前伸，将PCBA板吸起，沿Y轴收回后再沿Z轴下降；
(D)放板机械手34沿Z轴下降到输出皮带线32位置后，吸盘383松开，PCBA板放到输出皮带线32上，然后在此位置等待下一下命令；
(E)在放板机械手34完成取板后，取板机械手33将PCBA板送到测试针板53位置，然后再回到上面的输入皮带线31取板；
(F)取完板后，取板机械手33和放板机械手34按照指令重复以上流程。
本发明的测试模块50的功能测试控制流程如下：
(A)机械手移出到位后给天板气缸发出下压指令，天板气缸带动天板54下压；
(B)天板气缸下压到位后，触发到位开关闭合，信号传送到测试主机40；
(C)测试主机40根据机型设置，选择性发出前后左右信号自动对接装置52的驱动气缸521工作；
(D)测试主机40根据设置参数，自动控制继电器选择VCC、STB、5VS供给方式，并控制电源盒AC供电；
(E)主板上电开机，测试系统检测到主板上电，开始参数设置步骤自动测试；
(F)测试完成后，测试系统发出信号自动断开电源盒AC供电，退回信号自动对接装置52的驱动气缸521，上升天板气缸；
(G)测试主机40把测试结果传动给服务器100，服务器100自动生成报表。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于包括有：
进板模块(10)，内部设有服务器和进板升降机，其中，进板升降机具有取板和送板两个工作位置，其中，取板位置与PCBA板AOI检测之后的皮带线对应；
出板模块(20)，内部设有出板升降机，出板升降机亦具有取板和送板两个工作位置，其中，送板位置与收板机的轨道对应；
一台以上的独立测试机柜(30)，位于进板模块(10)和出板模块(20)之间，各测试机柜(30)的顶部通过输入皮带线(31)相连，下端则通过与输入皮带线(31)平行的输出平带线(32)相连；各测试机柜(30)内部分隔为多层，每层设有一测试主机(40)以及测试模块(50)，测试模块(50)由针床(51)、信号自动对接装置(52)、测试针板(53)以及天板(54)构成，其中，信号自动对接装置(52)设置于针床(51)上，测试针板(53)与天板(54)相连，测试主机(40)和测试模块(50)分别与服务器和测试模块控制单元PLC连接。
2.根据权利要求1所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的测试机柜(30)内部还设有PCBA板搬运机构，PCBA板搬运机构为由取板机械手(33)和放板机械手(34)构成的双机械手结构，其中，取板机械手(33)用于将输入皮带线(31)上的待测试PCBA板向下搬运至各测试模块(50)处，放板机械手(34)用于将在各测试模块(50)处完成测试后的PCBA板送至输出皮带线(32)。
3.根据权利要求2所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的取板机械手(33)和放板机械手(34)分别设置于测试机柜(30)内部的两侧，均由伺服电机(35)、丝杆导轨(36)、支架(37)以及吸盘机构(38)构成；其中，吸盘机构(38)包括安装盘(381)、多个吸盘连接杆(382)以及多个吸盘(383)，其中，安装盘(381)固定在由伺服电机(35)驱动的支架(37)上，各吸盘连接杆(382)绕安装盘(381)中心均匀分布，其后端与安装盘(381)滑动连接，前端与吸盘(383)相连。
4.根据权利要求1所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的测试机柜(30)后部对应各测试模块(50)的位置处设有活动门(301)，测试主机(40)位于活动门(301)内侧。
5.根据权利要求1所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的信号自动对接装置(52)包括驱动气缸(521)、接插模块固定板(522)、上板(523)、下板(524)以及信号接插件(525)，其中，信号接插件(525)夹持固定于上板(523)和下板(524)之间，上板(523)和下板(524)则固定在由驱动气缸(521)驱动的接插模块固定板(522)上。
6.根据权利要求5所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的上板(523)和下板(524)之间还设有定位销(526)。
7.根据权利要求5所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的接插模块固定板(354)两端设有导向导轨(527)。
8.根据权利要求5所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的驱动气缸(521)还设有垂直和水平调整机构。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的各测试机柜(30)前端设有透明的防护罩(302)。
10.根据权利要求9所述的PCBA在线全自动无人测试系统，其特征在于：所述的各测试机柜(30)连接有调整垂直和水平方向的标准大螺距丝杠。
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