CN104391139A - 一种测试探针压力监控的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于PCB板加工技术领域，涉及测试探针压力监控的方法，包括步骤：检测测试探针的初始位置，获取与初始位置对应的检测信号初值；测试探针下针；检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应压力的检测信号动态值，检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值时，控制测试探针停止下针。本发明还涉及测试探针压力监控的装置，包括：探测传感器、传感器工作及模拟电压输出电路、模数转换模块、数据处理模块和控制模块。本发明实现了自动监控并准确调整测试探针的压力，降低测试探针下针时的冲击和噪声，避免PCB测点有明显扎痕，实现了抬针位置的识别，减少定位运动的等待时间，提高测试效率，并降低测试误判率。

Description

一种测试探针压力监控的方法及装置

技术领域

本发明属于PCB板加工技术领域，尤其涉及PCB测试设备的测试探针压力监控的方法及装置。

背景技术

飞针测试机是PCB光板自动化测试设备，使用高速运动的测试探针机构实现PCB网络电气特性测试工作。为了避免测试探针在PCB上发生硬着陆，测试探针的载体被设计成塑料弹簧，为了使探针与PCB测点接触良好和被测PCB板不会发生变形，需要在测试探针接触PCB之后继续通过下针运动来加载适合大小的预紧压力，即是测试探针压力。测试探针压力控制是飞针测试机的关键技术，优越的测试探针压力控制技术可以避免被测PCB测点被损伤，降低测试探针与PCB板的冲击噪声。

目前，现有技术中的飞针测试机的测试探针压力控制方法是：通过控制测试探针下针直到探针探测传感器触发，并且还需要手动调节在传感器触发时探针的压力大小，手动调整需要靠经验感觉的，使用很不方便；在测试中也不能自动检测和应对探针因测试疲劳、损伤产生的压力变化，这些都给测试操作和维护带来不便。另外，如在测试过程中测探针压力发生变化，探针有可能会因接触不良发生误判的不良现象，影响测试结果和效率，更重要的是在整个测试探针下针和抬针过程中，运动控制系统均无法对测试探针实现过程控制，这就无法结合运动控制系统的资源来优化测试下针和抬针动作，一定程度上影响其测试探针压力优化的效果。

由此可知，现有技术中的监控方法不能自动监控，且在监控过程中易于产生测试偏差，影响测试效果，同样也无法结合系统资源来实现高效的测试。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种测试探针压力监控方法及装置，能够自动监控并准确调整测试探针的压力。

本发明实施例是这样实现的：

一种测试探针压力监控的方法，包括以下步骤：

检测测试探针的初始位置，获取与初始位置对应的检测信号初值；

测试探针下针；

检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应压力的检测信号动态值，所述检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值时，控制测试探针停止下针。

所述的一种测试探针压力监控的方法，还包括：获取测试探针的单位位移对应的单位检测信号值。

所述的一种测试探针压力监控的方法，还包括：根据单位检测信号值及检测信号初值，获取当前位移量对应的检测信号动态值。

所述的一种测试探针压力监控的方法，还包括：所述检测信号动态值从等于检测信号初值变为大于检测信号初值时，发出测试探针刚与工件发生接触的指示信号，并降低测试探针下针的速度。

所述的一种测试探针压力监控的方法，还包括：根据检测信号初值、单位检测信号值及预设压力对应的位移量，获取检测信号阀值。

所述的一种测试探针压力监控的方法，还包括：

测试探针抬针；

检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应的检测信号动态值，所述检测信号动态值从大于检测信号初值变为等于检测信号初值时，发出测试探针刚离开工件的指示信号。

所述的一种测试探针压力监控的方法，发出所述指示信号后，测试探针继续抬针，同时进入下一工位继续工作。

所述的一种测试探针压力监控的方法，当测试探针抬针至初始位置时，重新检测，获取与初始位置对应的修正检测信号初值，重新获取预设压力对应的修正检测信号阀值，以修正下一工位的检测。

一种测试探针压力监控的装置，包括：

探测传感器，检测测试探针的位移量；

传感器工作及模拟电压输出电路，根据所述位移量输出相应的模拟电压信号；

模数转换模块，将所述模拟电压信号转换为对应的数字电压信号，作为检测信号动态值；

数据处理模块，将所述检测信号动态值与预设压力对应的检测信号阀值对比，并输出相应控制信号；

控制模块，接收所述控制信号，控制测试探针减速下针、停止下针和其定位机构运动以进入下一工位。

所述的一种测试探针压力监控的装置，还包括：状态指示模块，接收并指示所述数据处理模块发出的指示信号，以表示测试探针的压力状态。

本发明实施例通过检测测试探针的位移量来监控测试探针的压力，进而从位移量就可实时检测测试探针的压力，若所述检测信号动态值从等于检测信号初值变为大于检测信号初值时，发出测试探针刚与工件发生接触的指示信号，控制降低测试探针下针的速度，当位移量达到预设压力对于的位移量时，即检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值，就可以停止下针动作，换言之，测试探针要接触时减速，等于阀值时停止，从而降低下针时的冲击和噪声，避免PCB测点有明显扎痕；在当前工位测试结束后，当抬针位移量到达一定值时，即检测信号动态值从大于检测信号初值变为等于检测信号初值时，表示测试探针离开工件表面，从而实现了抬针位置的识别，测试抬针的定位机构提前进入下一工位状态，减少定位运动的等待时间，提高测试效率；在测试探针返回初始位置时，重新获取新的检测信号初值以及确定新的检测信号阀值，从而避免因测试探针劳损或者损伤而导致压力发生的变化造成误判，降低测试误判率，提高测试稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例的测试探针压力监控方法的流程图；

图2是本发明实施例的测试探针压力监控装置的原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过检测测试探针的位移量来监控测试探针的压力，进而从位移量就可实时检测测试探针的压力，若所述检测信号动态值从等于检测信号初值变为大于检测信号初值时，发出测试探针刚与工件发生接触的指示信号，控制降低测试探针下针的速度，当位移量达到预设压力对于的位移量时，即检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值，就可以停止下针动作，换言之，测试探针要接触时减速，等于阀值时停止，从而降低下针时的冲击和噪声，避免PCB测点有明显扎痕；在当前工位测试结束后，当抬针位移量到达一定值时，即检测信号动态值从大于检测信号初值变为等于检测信号初值时，表示测试探针离开工件表面，从而实现了抬针位置的识别，测试抬针的定位机构提前进入下一工位状态，减少定位运动的等待时间，提高测试效率。在测试探针返回初始位置时，重新获取新的检测信号初值以及确定新的检测信号阀值，从而避免因测试探针劳损或者损伤而导致压力发生的变化造成误判，降低测试误判率，提高测试稳定性。

一种测试探针压力监控的方法，包括以下步骤：

检测测试探针的初始位置，获取与初始位置对应的检测信号初值；

获取测试探针的单位位移对应的单位检测信号值；

根据检测信号初值、单位检测信号值及预设压力对应的位移量，获取检测信号阀值；

测试探针下针；

检测测试探针的当前位移量，根据单位检测信号值及检测信号初值，获取与当前位移量对应压力的检测信号动态值，若所述检测信号动态值从等于检测信号初值变为大于检测信号初值时，发出测试探针刚与工件发生接触的指示信号，控制降低测试探针下针的速度；若所述检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值时，控制测试探针停止下针。

测试探针抬针；检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应的检测信号动态值，所述检测信号动态值从大于检测信号初值变为等于检测信号初值时，发出测试探针刚离开工件的指示信号，发出所述指示信号后，测试探针继续抬针，同时进入下一工位继续工作。

当测试探针抬针至初始位置时，重新检测，获取与初始位置对应的修正检测信号初值，重新获取预设压力对应的修正检测信号阀值，即重新获取新的检测信号初值以及确定新的检测信号阀值，以修正下一工位的检测。

其中，所述检测信号为电压信号。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

如图1和图2所示，测试探针压力监控的装置，包括探测传感器2、传感器工作及模拟电压输出电路3、模数转换模块(ADC)4、数据处理模块、控制模块6、状态指示模块7，数据处理模块包括上位机软件模块8及单片机5，探测传感器2检测测试探针1的位移量，传感器工作及模拟电压输出电路3根据所述位移量输出相应的模拟电压信号；模数转换模块4，将所述模拟电压信号转换为对应的数字电压信号；单片机5从上位机软件模块8读取预设压力对应的电压阀值，并对比当前检测数字电压信号值，相应向控制模块6输出控制测试探针减速下针或者停止下针和其定位机构运动以进入下一工位的控制信号，同时向状态指示模块7发出的指示信号，以表示测试探针1的压力状态。

飞针测试机的测试探针是飞针测试机机械结构的组成部分。测试探针的载体是塑料弹簧，则弹簧的位移量就是测试探针的位移量。塑料弹簧的材料是均匀、有规则的，能够挡住光线直线传播的，并且有固定的弹力系数k。由弹力公式F＝kx可知，测试探针的位移与其所受的压力N＝F是具有线性关系的。测试探针、探测传感器均安装在机器的测试头上，两者安装位置要求塑料弹簧的变形位移会改变传感器受光窗的光通量，并且塑料弹簧安装的位置要适当地小部分的遮住探测传感器受光窗。

测试探针探测传感器是由U型对射型光电传感器实现，其主要功能是把测试探针的位移量转变成其集电极输出的电流量，当测试探针接触被测PCB板后，测试探针继续下针则塑料弹簧相对于探测传感器就会发生位移，改变传感器受光窗的光通量，从而引起其集电极输出的电流变化。其中，所采用的光电探测传感器具有以下特性：光电探测传感器工作时，其受光窗能直接或者间接收到其发射窗发射出来的光，并且受光窗收到的光通量与流过其集电极输出的电流具有线性关系，且其还需具有一定长度面积的受光窗。因此，测试探针的位移量与探测传感器输出的电流量差值具有线性关系，也就是测试探针的压力与传感器输出的电流量差值具有线性关系。

传感器工作及模拟电压输出电路保证光电传感器正常工作和把传感器输出的电流转换成模拟电压，其主要是使用电阻器设计的，并此部分电路具有以下特性：在探测传感器受光窗接收到的光通量最大(受光窗完成敞开)时，输出的模拟电压等于0V；在探测传感器受光窗接收到的光通量最小(受光窗完成被遮住)时，输出的模拟电压等于模块供电电源。因此，其输出的模拟电压差值也同样与测试探针的位移具有线性关系，可以换算出测试探针单位位移电路输出的电压差值U1。

模数转换模块(ADC)主要功能是把传感器工作及模拟电压输出电路输出的模拟电压转换成数据电压，以传输给单片机使用，并受单片机控制。其主要的组成部分是常用的参考电源芯片、数模转换芯片。

单片机主要功能是获取ADC模块的电压数据、上位机设定的压力数据FL，实时监控两个数据的关系，并输出相关的控制信号。在测试探针没有扎到PCB板时，单片机控制ADC模块读取回来的电压数据是测试探针在自由状态下探测传感器工作及模拟电压输出电路输出的电压初值U0。此时，测试探针的压力也为0。单片机获取上位机设定的压力FL，再根据电压初值U0和测试探针单位位移电路输出的电压差值U1，即可算出当测试探针压力等于FL时，ADC模块采集回来的电压U＝U0+(FL/k)*U1。电压U就是设定压力FL对应的电压阀值。

图1中，单片机运行测试探针压力监控程序后，就会读取上位机设定的压力数据，并且控制ADC模块采集电压初值U0和计算电压阀值U。当测试探针没有进行测试运动时，它就会不断重复上述动作。当测试运动开始后，单片机控制ADC模块实时监测探测传感器工作及模拟电压输出电路输出的电压，并判断其电压是否大于电压初值U0。如果是，单片机通过写控制IO1来告诉运动控制系统此时测试探针刚刚接触到PCB板，并让其开始进行优化下针程序以降低噪声和减轻扎痕。接着，测试探针压力监控程序继续实时监测探测传感器工作及模拟电压输出电路输出的电压，并判断其电压是否大于或等于电压阀值U。如果是，单片机通过写控制IO2来告诉运动控制系统此时测试探针所受的压力达到设定值大小，并令运动控制系统立即停止下针运动；如此实现了测试探针的压力准确控制。然后，测试探针压力监控程序继续实时监测探测传感器工作及模拟电压输出电路输出的电压，并判断其电压是否小于等于电压初值U0。如果是，单片机通过写控制IO3来告诉运动控制系统此时测试探针已经离开了PCB表面，并让运动控制系统命令定位的电机轴开始运动到下一测试点上；如此，使测试探针离开PCB后的抬针运动与定位的电机轴的定位运动同时进行，节约了整体的运动控制时间，提高了飞针测试机整体的测试效率。之后，测试探针压力监控程序返回程序开始的地方，并重新获取新的电压初值U0和计算新的电压阀值U，为下一次测试运动做好准备，实现了在测试过程中自动监控并调整探针压力等于设定值的功能，降低测试误判率。这里需要解释的是，调整测试探针的压力是为了解决测试探针劳损或者损伤而导致压力发生变化的问题，此种情况的测试探针压力表现为初始位置变化，即是检测信号初值变化了，根据变化调整检测信号初值及检测信号阀值。其作用是：防止测试探针压力变化而发生测试误判问题，提高测试稳定性(压力变小，测试探针与被测点的接触电阻增加，导致误判)。

单片机输出的控制IO共有三个，分别是控制IO1、控制IO2以及控制IO3,。这三个控制IO是测试探针压力监控装置与运动控制系统的结合点，测试探针压力监控装置把监控的状态通过这三个控制IO分别告诉运动控制系统，实现了过程控制优化功能。

状态指示模块主要是用于显示测试探针压力状态的，使用电阻器及发光LED实现，由单片机的IO控制。当测试探针的压力等于设定的压力时，单片机相关IO输出高电平使显示电路的LED发光，反之则反，起到一定的判断指示作用。

上位机软件模块是PC端的用户操作软件，用户通过此软件相关界面就可以设定测试探针的压力。压力设定完毕后，上位机软件经过通讯端口下发给单片机，单片机运行测试探针压力监控程序自动设定。如此设置测试探针压力，极为方便。

本实施例中U型光电开关传感器也可以使用反射型的光电开关传感器进行替代，替代后需要在被检测物体上加一反光片；同样，单片机也可以使用门阵列逻辑芯片代替。采用这些替代方案同样能够实现本发明实施例的目的。

本发明的实施例中，实现了不需手动调整硬件，测试探针压力调整使用极为方便；实现了测试过程中自动监控并调整探针压力等于设定值，降低测试误判率；同时，实现了下针的过程控制优化，降低下针时的冲击和噪声，避免PCB测点有明显扎痕；实现了抬针位置识别，测试抬针的定位机构提前进入下一工位状态，减少定位运动的等待时间，提高测试效率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测测试探针的初始位置，获取与初始位置对应的检测信号初值；

测试探针下针；

检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应压力的检测信号动态值，所述检测信号动态值等于预设压力对应的检测信号阀值时，控制测试探针停止下针。

2.根据权利要求1所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，还包括：获取测试探针的单位位移对应的单位检测信号值。

3.根据权利要求2所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，还包括：根据单位检测信号值及检测信号初值，获取当前位移量对应的检测信号动态值。

4.根据权利要求3所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，还包括：所述检测信号动态值从等于检测信号初值变为大于检测信号初值时，发出测试探针刚与工件发生接触的指示信号，并降低测试探针下针的速度。

5.根据权利要求3所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，还包括：根据检测信号初值、单位检测信号值及预设压力对应的位移量，获取检测信号阀值。

6.根据权利要求1所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于，还包括：

测试探针抬针；

检测测试探针的当前位移量，获取与当前位移量对应的检测信号动态值，所述检测信号动态值从大于检测信号初值变为等于检测信号初值时，发出测试探针刚离开工件的指示信号。

7.根据权利要求6所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于：发出所述指示信号后，测试探针继续抬针，同时进入下一工位继续工作。

8.根据权利要求7所述的一种测试探针压力监控的方法，其特征在于：当测试探针抬针至初始位置时，重新检测，获取与初始位置对应的修正检测信号初值，重新获取预设压力对应的修正检测信号阀值，以修正下一工位的检测。

9.一种测试探针压力监控的装置，其特征在于，包括：

探测传感器，检测测试探针的位移量；

传感器工作及模拟电压输出电路，根据所述位移量输出相应的模拟电压信号；

模数转换模块，将所述模拟电压信号转换为对应的数字电压信号，作为检测信号动态值；

数据处理模块，将所述检测信号动态值与预设压力对应的检测信号阀值对比，并输出相应控制信号；

控制模块，接收所述控制信号，控制测试探针减速下针、停止下针和其定位机构运动以进入下一工位。

10.根据权利要求9所述的一种测试探针压力监控的装置，其特征在于，还包括：状态指示模块，接收并指示所述数据处理模块发出的指示信号，以表示测试探针的压力状态。