CN107015137B - 一种电路板检测装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电路板检测装置、系统及方法，装置包括：底座，被测电路板安装台、安装台升降组件，探头平面移动组件、测试探头；所述安装台升降组件安装在底座上，用于驱动所述被测电路板安装台上升或下降；所述被测电路板安装台安装在所述安装台升降组件上，用于固定安装被测电路板；所述探头平面移动组件，安装在所述被测电路板安装台的上方，用于驱动测试探头在水平面上移动；所述测试探头安装在所述探头平面移动组件上，具有可上下移动的测试探针，用于采集被测电路板的测试信号。本发明具有安装、取出被测电路板方便、测试效率高、可有效防止被测电路板和测试探针损坏的等优点。
Description
技术领域
本发明涉及电路板检测领域，尤其涉及一种电路板检测装置、系统及方法。
背景技术
PCB板（PrintedCircuitBoard，印刷电路板）是电子工业的重要部件之一。其可以提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑，实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性，如特性阻抗等，为自动焊锡提供阻焊图形和为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形等。现在几乎每种电子设备，如电子手表、计算器、计算机、通讯电子设备和军用武器系统等，只要其具有集成电路等电子元器件，都要使用PCB板以实现电子元器件之间的电气互连。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品PCB板的设计、文件编制和制造。PCB板的设计和制造质量会直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。因此需要对PCB板进行研制调试、生产测试以检测和提高PCB板的设计和制造质量。
测试电路板的测试器通常可以被分成两类，一类带有指状测试器，另一类带有并行测试器。指状测试器是测试无元件或者有元件电路板的测试器，它利用两个或者多个指状测试元件顺序或者连续扫描各个接触点。并行测试器是借助适配器同时接触待测试电路板的所有或者至少多数电路板测试点的测试器。利用指状测试器的连续测试慢于利用并行测试器的并行测试。
指状测试元件通常被固定在可沿横杆移动的滑块上，而横杆可被导轨引导并可沿着导轨移动。因此滑块可以被定位在通常是矩形的测试阵列的任何预期点上。同样，存在具有固定横杆的测试器，在该横杆上设有可移动滑块。指状测试元件被布置在这些滑块上，该指状测试元件具有一定长度并且其一端可转动地固定（枢接）于滑块。通过指状测试元件的旋转运动，可以扫描垂直于横杆的某些区域。利用这两种类型的指状测试器，可以接触和测试待测试电路板的电路板测试点。
EP0468153A1公开了一种指状测试器，EP0853242A1公开了利用指状测试器测试电路板的方法。US5113133公开了快速接触待测试电路板的电路板测试点的测试探头。CN102967791B专利公开了一种判断数字电路板测试探笔的接触性的检查方法。WO9211541公开了用于电路板测试装置的成像系统。类似于X-Y录像机，该成像系统具有可移动横杆，横杆上装有带垂直可移动测试针的测试头。在靠近测试针的位置上装有一个成像装置，它包括透镜和CCD元件。在一个监视器上显示由成像装置产生的图像，借助在屏幕上所显示的图像，操作员在讨论会(teach-in)处理期间，跟踪所有待测试接触点并安排有关坐标，由此控制测试头。在测试期间，装置自动跟踪各个接触点并用测试针接触这些接触点。
但是，在将被测电路板安装至测试台上时，以及完成电路板测试后将被测电路板从测试台上取出时，为了便于被测电路板的安放和取出，防止测试探头与被测电路板发生碰撞而导致损坏，被测电路板与测试探头之间需要有足够的操作空间。同时，在测试的过程中，为了提高测试效率，减少测试探头在待机位置与测试探针接触到测试点之间的行程，需要测试探头与被测电路板之间的距离尽可能小。同时也要防止在测试过程中，测试探针下移接触测试点时，因测试探针下移行程过大而导致测试探针和被测电路板的损坏。而现有技术中的电路板检测装置无法很好的解决这些问题。
在计算机中用EDA工具设计印制电路板的原理图，原理图代表了电子元器件连接的逻辑关系，又称逻辑图。依据原理图设计PCB图，然后依据PCB图样加工出印制电路板，并装焊元器件得到电路板实体。对电路板实体的调试和测试过程，即是获取电路板实体各个信号的运行状态与原理图设计期望一一印证的过程。
当前一般硬件工程师采用的调试和测试过程是：
1）在电路原理图上找需要测试的逻辑信号。2）人工在PCB图中查找到该信号对应的PCB触点位置。3）人工在电路板实体上找到触点物理位置。4）手工操作测试设备探头（指状测试器）与触点接触。5）在测试设备上观察测试结果。6）人工与设计预期比对是否符合。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种安装、取出被测电路板方便、测试效率高、可有效防止被测电路板和测试探针损坏的电路板检测装置、系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种电路板检测装置，包括：底座，被测电路板安装台、安装台升降组件，探头平面移动组件、测试探头；
所述安装台升降组件安装在底座上，用于驱动所述被测电路板安装台上升或下降；
所述被测电路板安装台安装在所述安装台升降组件上，用于固定安装被测电路板；
所述探头平面移动组件，安装在所述被测电路板安装台的上方，用于驱动测试探头在水平面上移动；
所述测试探头安装在所述探头平面移动组件上，具有可上下移动的测试探针，用于采集被测电路板的测试信号。
作为本发明的进一步改进，所述安装台升降组件包括第一Z轴、升降驱动组件；
所述第一Z轴垂直固定安装在所述底座上，所述升降驱动组件安装在所述第一Z轴上，并可沿所述第一Z轴上升或下降。
作为本发明的进一步改进，所述第一Z轴上设置有第一定位块和/或第二定位块，所述第一定位块用于限定第一Z轴的检测位置，所述第二定位块用于限定第一Z轴的安装位置。
作为本发明的进一步改进，所述探头平面移动组件包括X向移动组件、Y向移动组件；所述X向移动组件与Y向移动组件在水平面内互相垂直，所述X向移动组件用于驱动所述Y向移动组件沿X轴方向移动；所述Y向移动组件用于驱动所述测试探头沿Y轴方向移动。
作为本发明的进一步改进，所述测试探头包括结构本体、驱动电机、第二Z轴、探针安装部和测试探针；
所述驱动电机用于驱动所述第二Z轴上下移动；
所述探针安装部安装在所述第二Z轴的下端；
所述测试探针安装在所述探针安装部上，用于采集被测电路板的测试信号。
作为本发明的进一步改进，当所述探针安装部受到向上的作用力时，可沿所述第二Z轴方向收缩；
所述测试探头还包括限位开关，所述限位开关用于检测所述探针安装部沿所述第二Z轴方向收缩状态，并产生停止测试探针向下移动的电信号。
作为本发明的进一步改进，还包括辅助Z轴，所述辅助Z轴垂直固定安装在所述底座上，所述被测电路板安装台上设置有滑动限位块，所述滑动限位块可沿所述辅助Z轴上下滑动。
一种基电路板检测系统，包括上述电路板检测装置和检测计算机；所述计算机与所述电路板检测装置的安装台升降组件连接，用于向所述安装台升降组件发送升降控制指令；所述计算机与所述电路板检测装置的探头平面移动组件连接，用于向所述探头平面移动组件发送平面移动指令；所述计算机与所述电路板检测装置的测试探头连接，用于向测试探头发送探头升降控制指令，接收并分析所述测试探头所述获取的测试信号。
一种电路板检测方法，包括如下步骤：
S1.被测电路板安装台下降至安装位置，将被测电路板固定安装至被测电路板安装台上；
S2.被测电路板安装台上升至检测位置；
S3.根据检测要求移动测试探头至测试点；
S4.测试探头驱动测试探针向下移动，接触所述测试点；
S5.采集所述测试点的测试信号，进行测试信号分析，完成对所述测试点的测试。
作为本发明的进一步改进，在所述步骤S4之后，还包括步骤S4A：检测限位开关是否产生停止测试探针向下移动的电信号，是则停止驱动测试探针向下移动。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明结构简单，通过将被测电路板安装台安装在安装台升降组件上，通过安装台升降组件带动被测电路板安装台升降，可以保证在安装及取出被测电路板时，被测电路板与测试探头之间有足够的空间，防止在安装或取出被测电路板时发生碰撞，造成被测电路板或测试探头损坏；同时，在测试过程中，安装台升降组件将被测电路板安装台上升至检测位置，使得测试探头与被测电路板之间的距离较小，从而减小了测试探针每次测试的行程，提高了测试效率。
2、本发明通过设置辅助Z轴，被测电路板安装台通过滑动限位块在辅助Z轴上滑动，可以保证被测电路板安装台在上升和下降过程的运行平稳。
3、本发明通过在测试探头上安装限位开关，检测测试探针与被测电路板的接触情况，及时停止测试探针向下移动，可有效的防止因测试探针向下移动的行程过长，而导致被测电路板和测试探针的损坏。
附图说明
图1为本发明电路板检测装置具体实施例的产品透视结构示意图。
图2为本发明电路板检测装置具体实施例的测试探头结构示意图。
图3为本发明电路板检测装置具体实施例的限位开关结构示意图。
图4为本发明电路板检测系统具体实施例结构拓扑示意图。
图5为本发明电路板检测方法具体实施例流程示意图。
图例说明：1、底座；2、被测电路板安装台；3、安装台升降组件；31、第一Z轴；32、升降驱动组件；4、探头平面移动组件；41、X向移动组件；42、Y向移动组件；5、测试探头；51、结构本体；52、驱动电机；53、第二Z轴；54、探针安装部；55、测试探针；56、限位开关；6、辅助Z轴。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例的电路板检测装置，包括：底座1，被测电路板安装台2、安装台升降组件3，探头平面移动组件4、测试探头5；安装台升降组件3安装在底座1上，用于驱动被测电路板安装台2上升或下降；被测电路板安装台2安装在安装台升降组件3上，用于固定安装被测电路板；探头平面移动组件4，安装在被测电路板安装台2的上方，用于驱动测试探头5在水平面上移动；测试探头5安装在探头平面移动组件4上，具有可上下移动的测试探针55，用于采集被测电路板的测试信号。
在本实施例中，安装台升降组件3包括第一Z轴31、升降驱动组件32；第一Z轴31垂直固定安装在底座1上，升降驱动组件32安装在第一Z轴31上，并可沿第一Z轴31上升或下降。第一Z轴31上设置有第一定位块和/或第二定位块，第一定位块用于限定第一Z轴31的检测位置，第二定位块用于限定第一Z轴31的安装位置。
在本实施例中，第一Z轴31为丝杆，升降驱动组件32为丝杠电机和相应安装结构，通过丝杠电机可以使得升降驱动组件32在第一Z轴31上进行升降移动。由于被测电路板安装台2固定安装在升降驱动组件32上，则可以使得被测电路板安装台2在第一Z轴31上升降移动。当然，第一Z轴31及升降驱动组件32也可以是其它形式。在电路板检测装置安放被测电路板时，或者检测结束取下被测电路板时，安装台升降组件3使得被测电路板安装台2下降至第二定位块所限定的位置，从而使得被测电路板与测试探头5之间的距离拉开，有较大的操作空间进行被测电路板的安放或取下操作，防止被测电路板与测试探头5之间发生碰撞，造成损坏。在进行测试时，安装台升降组件3使得被测电路板安装台2上升至第一定位块所限定检测位置，此时，测试探头5与被测电路板之间的距离较小，测试探头5只需要驱动测试探针55下移较短的距离，即可实现测试探针55与被测电路板的测试点之间的接触，进行测试。由于测试探针55的移动行程较短，可以缩短移动测试探针55的时间，提高测试效率。需要说明的是，也可以只在升降驱动组件32中通过控制丝杠电机的行程来确定检测位置和安装位置。
在本实施例中，探头平面移动组件4包括X向移动组件41、Y向移动组件42；X向移动组件41与Y向移动组件42在水平面内互相垂直，X向移动组件41用于驱动Y向移动组件42沿X轴方向移动；Y向移动组件42用于驱动测试探头5沿Y轴方向移动。如图1所示，在本实施例中，还包括有外壳，外壳固定在底座1上，外壳向上延伸，并在被测电路板安装台2的上方形成上盖，探头平面移动组件4固定安装在上盖上。当然，探头平面移动组件4也可以采用其它形式，如在底座1上设置立柱，再将探头平面移动组件4固定安装在立柱上，从而使得探头平面移动组件4安装在被测电路板安装台2的上方。
在本实施例中，X向移动组件41为互相平行的两根X向丝杠及X向驱动电机，Y向移动组件为与X向移动组件垂直，且位于该互相平行的两根X向丝杠之间的Y向丝杠和Y向驱动电机。通过X向驱动电机可以使得Y向移动组件在X向丝杠上沿X向在水平面上平移。测试探头5安装在Y向移动组件上，通过Y向驱动电机可以使得测试探头5在Y向丝杠上沿Y向在水平面上平移。通过X向移动组件和Y向移动组件，可以使得测试探头5在水平面上移动至被测电路板水平面上方的任意一点。
如图2所示，在本实施例中，测试探头5包括结构本体51、驱动电机52、第二Z轴53、探针安装部54和测试探针55；驱动电机52用于驱动第二Z轴53上下移动；探针安装部54安装在第二Z轴53的下端；测试探针55安装在探针安装部54上，用于采集被测电路板的测试信号。
在本实施例中，当探针安装部54受到向上的作用力时，可沿第二Z轴53方向收缩；测试探头5还包括限位开关56，限位开关56用于检测探针安装部54沿第二Z轴53方向收缩状态，并产生停止测试探针55向下移动的电信号。在测试时，测试探针55安装在探针安装部54上，当测试探针55向下移动与被测电路板接触后，由于被测电路板对测试探针55的压力，会使得探针安装部54沿第二Z轴53的方向向上收缩，通过限位开关56检测该收缩状态，当该收缩状态达到限位开关56的作用行程时，产生停止测试探针55向下移动的电信号，使得驱动电机52不再驱动第二Z轴向下移动，从而保证测试探针55和被测电路板的安全。
在本实施例中，限位开关56的正常状态如图3所示，限位开关56安装在探针安装部54上，第二Z轴53上设置有触发块，当探针安装部54向上收缩时，带动限位开关56向上运动，使得限位开关顶部被触发块顶压，使得限位开关56的上面两个触点断开，下面两个触点导通，从而产生停止测试探针55向下移动的电信号，使得驱动电机52停止驱动第二Z轴53向下运动。
如图1所示，在本实施例中，还包括辅助Z轴6，辅助Z轴6垂直固定安装在底座1上，被测电路板安装台2上设置有滑动限位块，滑动限位块可沿辅助Z轴6上下滑动。辅助Z轴与第一Z轴31平行，垂直固定安装在底座止。辅助Z轴的数量为1个或1个以上，优先为2个，均位于被测电路板安装台2的一侧，且辅助Z轴分别位于第一Z轴的两侧。通过辅助Z轴，可以为被测电路板安装台2提供多个运动导轨，使得被测电路板安装台2在上升和下降的过程更加平稳。
如图4所示，本实施例的基电路板检测系统，包括上述电路板检测装置和检测计算机；计算机与电路板检测装置的安装台升降组件3连接，用于向安装台升降组件3发送升降控制指令；计算机与电路板检测装置的探头平面移动组件4连接，用于向探头平面移动组件4发送平面移动指令；计算机与电路板检测装置的测试探头5连接，用于向测试探头5发送探头升降控制指令，接收并分析测试探头5获取的测试信号。
如图5所示，本实施例的电路板检测方法，步骤为：S1.被测电路板安装台2下降至安装位置，将被测电路板固定安装至被测电路板安装台2上；S2.被测电路板安装台2上升至检测位置；S3.根据检测要求移动测试探头5至测试点；S4.测试探头5驱动测试探针55向下移动，接触测试点；S5.采集测试点的测试信号，进行测试信号分析，完成对测试点的测试。在本实施例中，在步骤S4之后，还包括步骤S4A：检测限位开关56是否产生停止测试探针55向下移动的电信号，是则停止驱动测试探针55向下移动。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种电路板检测装置，其特征在于，包括：底座(1)，被测电路板安装台(2)、安装台升降组件(3)，探头平面移动组件(4)、测试探头(5)；
所述安装台升降组件(3)安装在底座(1)上，用于驱动所述被测电路板安装台(2)上升或下降；
所述被测电路板安装台(2)安装在所述安装台升降组件(3)上，用于固定安装被测电路板；
所述探头平面移动组件(4)，安装在所述被测电路板安装台(2)的上方，用于驱动测试探头(5)在水平面上移动；所述探头平面移动组件(4)安装在外壳或立柱上；
所述测试探头(5)安装在所述探头平面移动组件(4)上，具有可上下移动的测试探针(55)，用于采集被测电路板的测试信号。
2.根据权利要求1所述的电路板检测装置，其特征在于：所述安装台升降组件(3)包括第一Z轴(31)、升降驱动组件(32)；
所述第一Z轴(31)垂直固定安装在所述底座(1)上，所述升降驱动组件(32)安装在所述第一Z轴(31)上，并可沿所述第一Z轴(31)上升或下降。
3.根据权利要求2所述的电路板检测装置，其特征在于：所述第一Z轴(31)上设置有第一定位块和/或第二定位块，所述第一定位块用于限定第一Z轴(31)的检测位置，所述第二定位块用于限定第一Z轴(31)的安装位置。
4.根据权利要求2所述的电路板检测装置，其特征在于：所述探头平面移动组件(4)包括X向移动组件(41)、Y向移动组件(42)；所述X向移动组件(41)与Y向移动组件(42)在水平面内互相垂直，所述X向移动组件(41)用于驱动所述Y向移动组件(42)沿X轴方向移动；所述Y向移动组件(42)用于驱动所述测试探头(5)沿Y轴方向移动。
5.根据权利要求4所述的电路板检测装置，其特征在于：所述测试探头(5)包括结构本体(51)、驱动电机(52)、第二Z轴(53)、探针安装部(54)和测试探针(55)；
所述驱动电机(52)用于驱动所述第二Z轴(53)上下移动；
所述探针安装部(54)安装在所述第二Z轴(53)的下端；
所述测试探针(55)安装在所述探针安装部(54)上，用于采集被测电路板的测试信号。
6.根据权利要求5所述的电路板检测装置，其特征在于：当所述探针安装部(54)受到向上的作用力时，可沿所述第二Z轴(53)方向收缩；
所述测试探头(5)还包括限位开关(56)，所述限位开关(56)用于检测所述探针安装部(54)沿所述第二Z轴(53)方向收缩状态，并产生停止测试探针(55)向下移动的电信号。
7.根据权利要求6所述的电路板检测装置，其特征在于：还包括辅助Z轴(6)，所述辅助Z轴(6)垂直固定安装在所述底座(1)上，所述被测电路板安装台(2)上设置有滑动限位块，所述滑动限位块可沿所述辅助Z轴(6)上下滑动。
8.一种电路板检测系统，其特征在于：包括权利要求1至7任一项所述的电路板检测装置和检测计算机；所述计算机与所述电路板检测装置的安装台升降组件(3)连接，用于向所述安装台升降组件(3)发送升降控制指令；所述计算机与所述电路板检测装置的探头平面移动组件(4)连接，用于向所述探头平面移动组件(4)发送平面移动指令；所述计算机与所述电路板检测装置的测试探头(5)连接，用于向测试探头(5)发送探头升降控制指令，接收并分析所述测试探头(5)所获取的测试信号。
9.一种基于权利要求1至7任一项所述电路板检测装置的电路板检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1.被测电路板安装台(2)下降至安装位置，将被测电路板固定安装至被测电路板安装台(2)上；
S2.被测电路板安装台(2)上升至检测位置；
S3.根据检测要求移动测试探头(5)至测试点；
S4.测试探头(5)驱动测试探针(55)向下移动，接触所述测试点；
S5.采集所述测试点的测试信号，进行测试信号分析，完成对所述测试点的测试。
10.根据权利要求9所述的电路板检测方法，其特征在于，在所述步骤S4之后，还包括步骤S4A：检测限位开关(56)是否产生停止测试探针(55)向下移动的电信号，是则停止驱动测试探针(55)向下移动。
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