CN109061237B - 一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，通过控制系统将所述微波模块安装至所述自动装夹通用装置上，主要包括装载定位平台(11)，第一转接工装(4)以及第二转接工装(8)，其中，所述第一工装安装平台(3)及所述第二工装安装平台(7)分别设置在各自的滑轨上，并由气缸驱动靠接和远离所述工装集成部件(10)，进而配合专用转接工装，借助机器人和控制系统可实现微波模块或组件的自动装夹、连接、定位、状态感知、变通道、变驱动和变测试配置。本发明设计的可重构通用射频接口和可定义控制接口，在各种模块测试时，不需要连接器，消除了频繁更换连接器带来的不可控误差等问题，提升了组件的研发水平和降低研发生产成本。

Description

一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置

技术领域

本发明属于智能制造领域，应用于微组装电子产品智能调试测试，具体涉及一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置。

背景技术

随着微电子技术和微组装工艺的发展，基于微组装的高密度电子产品如T/R组件等已广泛应用于航空、航天、通讯等各个领域。然而微波模块的集成度不断提高，对其多达几十个参数的高精度测试和调试带来了巨大挑战，要实现高精度高效的测试调试，微波模块的测试装夹、射频和控制接口连接的重复误差和可靠性控制成为关键之一，模块的装夹性能直接决定了模块测试结果的准确性；传统的模块测试调试装夹、连接器连接主要依靠人工，对于微波频段对连接和装夹高度敏感，频繁更换装夹和连接，其可靠性和重复性难于保证，常常出现多次测试结果差别非常大，甚至动一动连接和装夹的测试结果就有非常大的变化，难于判断测试是否准确，这对研发阶段拟通过调试测试发现设计问题和优化工艺而言是致命的，甚至会由于测试结果的不准确得出错误的结论；对批产测试而言，因为测试结果的不确定性，可能造成大批模块被误判为不合格，增加了成本，同时使测试效率大幅降低，主要表现在：

第一、高密度电子产品如T/R组件通常由多个模块组成，集成密度高，电路、结构和工艺设计均非常复杂，其研发流程通常为理论设计-样件加工-调试测试-结果分析-优化电路、结构和工艺-再循环，一种组件往往要经历多轮迭代才能研发成功，从研发流程中可以看出，研发优化迭代的依据是测试结果分析，可见准确的调试测试将直接影响组件研发是否成功和研发进程；第二、高密度电子产品种类多，需要的测试参数多及变化大、模块驱动各有不同，传统针对每一模块测试和不同参数测试都需要开发完整的工装、配置不同的仪器接口、驱动接口、模块装夹和连接器连接主要靠人工，使得装夹的可靠性和一致性难于实现，与此同时，每换一种模块均需要重新调试检验工装，对测试结果带来非常大的不确定性。

现有技术存在的缺点。

主要缺点一：需要针对不同测试模块和测试项频繁更换工装和连接，装夹的一致性难于保证，测试精度难于实现。

主要缺点二：难于实现高精度高可靠性的自动装夹；

主要缺点三：不具有通用性，难于满足不同模块变品种变参数的准确装夹测试；

主要缺点四：研发复杂度和成本非常高，需要实时计量检验，工程应用实现难；

主要缺点五：难于实现标准接口下一次装夹通道、仪表和驱动自动重构测试，测试效率较低，频繁状态改变致使测试一致性难于保证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，配合专用转接工装，借助机器人和控制系统可实现微波模块或组件的自动装夹、连接、定位、状态感知、变通道、变驱动和变测试配置，设计的可重构通用射频接口和可定义控制接口，直接与仪器仪表、控制系统一次性固定连接，在各种模块测试时，不需要连接器，消除了频繁更换连接器带来的不可控误差等，实现微波模块或组件的实时变品种、高精度、高可靠性及高重复性的自动装夹，从而解决高密度微波模块或组件面临的测试精度、测试效率、成本等基础问题，提升组件的研发水平和降低研发生产成本。

本发明用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，通过控制系统将所述微波模块安装至所述自动装夹通用装置上，包括：

装载定位平台，固定连接工装集成部件，所述工装集成部件包括微波模块及固定所述微波模块的夹具；

第一转接工装，可拆卸安装在第一工装安装平台上，所述第一转接工装具有与所述第一工装安装平台电连接的第一工装SSMP插接头，所述第一转接工装具有与所述工装集成部件一侧对插的第一组件SSMP插接头；

第二转接工装，可拆卸安装在第二工装安装平台上，所述第二转接工装具有与所述第二工装安装平台电连接的第二插接件，所述第二转接工装具有与所述工装集成部件另一侧对插的第二接插头；

其中，所述第一工装安装平台及所述第二工装安装平台分别设置在各自的滑轨上，并由气缸驱动靠接和远离所述工装集成部件。

优选的是，所述装载定位平台与所述工装集成部件通过销轴与销孔定位。

优选的是，所述装载定位平台及所述工装集成部件上均设置有定位点，所述装载定位平台上设置有力传感器。

优选的是，所述第一转接工装与所述第一工装安装平台通过销轴及销孔定位并连接，所述第一工装安装平台具有多个第一工装SSMP插接口，该多个第一工装SSMP插接口的数量不少于待测微波模块的接口需求总量，所述第一转接工装上的第一组件SSMP插接头与第一工装SSMP插接头数量相同，且相互电连，所述第一工装SSMP插接头选择性匹配连接至所述第一工装安装平台的对应第一工装SSMP插接口上。

优选的是，所述第一工装安装平台上设置感应所述第一工装安装平台运动位置的、设置在朝向装载定位平台的面上的第一距离传感器；所述第二工装安装平台上设置有感应所述第二工装安装平台运动位置的、设置在朝向装载定位平台的面上的第二距离传感器。

优选的是，所述第一工装安装平台上还设置有与所述第一距离传感器位于同一平面内的第一力传感器，所述第二工装安装平台上还设置有与所述第二距离传感器位于同一平面内的第二力传感器。

优选的是，所述第一工装安装平台上设置感应所述第一转接工装运动到位的传感器；所述第二工装安装平台上设置感应所述第二转接工装运动到位的传感器。

优选的是，所述第二转接工装的第二插接件包括多芯插接口及第二工装SSMP插接口，所述多芯插接口与所述第二工装安装平台上设置的多芯插接头电连，所述第二工装SSMP插接口与所述第二工装安装平台上设置的第二工装SSMP插接头电连。

本发明采用自动装夹通用装置加专用转接工装，充分利用其稳定和高精度定位，实现模块或组件高精度高可靠性的装夹，从而实现高精度测试。针对不同模块测试只需要设计专用转接工装，其设计简单成本低。

附图说明

图1为按照本发明用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置的一优选实施例的主视图。

图2为按照本发明的图1所示实施例的立体图。

图3为按照本发明的图1所示实施例的第一工装安装平台结构示意图。

图4为按照本发明的图1所示实施例的第一转接工装结构示意图。

图5为按照本发明的图1所示实施例的第二工装安装平台结构示意图。

图6为按照本发明的图1所示实施例的第二工装安装平台结构示意图。

其中，1为测试平台，2为第一滑轨，3为第一工装安装平台，4为第一转接工装，5为第一气缸，6为第二滑轨，7为第二工装安装平台，8为第二转接工装，9为第二气缸，10为工装集成部件，11为装载定位平台，12为测试系统；

301为第一工装SSMP插接口，302为第一距离传感器，303为第一力传感器，304为第一插销，305为稳相射频电缆，306为第一上部力传感器；

401为第一插孔，402为第一组件SSMP插接头，403为第一工装SSMP插接头；

701为多芯插接头，702为第二上部力传感器，703为第二工装SSMP插接头，704为多芯柔性电缆，705为稳相射频电缆，706为第二距离传感器，707为第二力传感器，708为第二插销；

801为第二插孔，802为第二工装SSMP插接口，803为第二组件SSMP插接头，804为组件多芯插头，805为多芯插接口。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1及图2所示，本发明用于微波模块准确测试的的自动装夹通用装置由测试平台1，第一滑轨2，第一工装安装平台3，第一转接工装4，第一气缸5，第二滑轨6，第二工装安装平台7，第二转接工装8，第二气缸9，工装集成部件10，装载定位平台11，测试系统12组成。其中第一转接工装4，第二转接工装8，用于将标准射频和控制信号转换后与待测件对应接口对接。

本实施例中，工装集成部件10包括待测微波模块及随行工装，所述待测微波模块随工装被自动安装到装载定位平台11上进行精度测试。

如图3所示第一工装安装平台3上设有8个标准的第一工装SSMP插接口301用于与第一转接工装4上SSMP插接头403对插传输信号，其中SSMP插接头403根据组件要求选用8个标准的第一工装SSMP插接口301中两个接口信号，第一距离传感器302和第一力传感器303用于将第一工装安装平台3的位置反馈给第一气缸5用于精确控制第一转接工装4中第一组件SSMP插接头402与工装集成部件10的对插，并且保证在系统故障时，及时反馈故障信号，插销304与插孔401配合，用于第一工装安装平台3与第一转接工装4的定位，上部力传感器306用于自动装夹第一转接工装4时，控制装夹位置与判断是否安装到位和故障。

如图5所示，第二工装安装平台7上设有多芯插接头701与第二转接工装8上多芯插接口805对插传递信号，组件多芯插头804通过多芯插接口805选取多芯插接头701中所需信号，将信号转换为工装集成部件10所需多芯信号，并且与工装集成部件10上接口对插。第二上部力传感器702用于自动装夹第二转接工装8时，控制装夹位置与判断是否安装到位和故障，结合图6，第二工装SSMP插接口802与第二工装SSMP插接头703对插传递信号，并且通过第二组件SSMP插接头803与组件对插后，将信号传递给工装集成部件10。第二距离传感器706和第二力传感器707用于将第二工装安装平台7的位置反馈给第二气缸9用于精确控制第二转接工装8中第二组件SSMP插接头803和组件多芯插头804与工装集成部件10的对插，并且保证在系统故障时，及时反馈故障信号，第二插销708与第二插孔801配合，用于用于第二工装安装平台7与第二转接工装8的定位。

8根稳相射频电缆305输出与射频通道选择网络连接，第一工装安装平台3内部90度过渡与8个第一工装SSMP插接口301连接，下面安装在高精度滑轨2上；第二工装安装平台7右面有1根25芯柔性电缆704和有1根稳相射频电缆705输出，分别与测试系统驱动模块连接和仪表配置网络连接，通过第二工装安装平台7内部90度过渡后，分别与其上方的25芯的多芯插接头701和第二工装SSMP插接头703连接，下方安装在高精度滑轨6上。

工作原理和使用方法：需要测试某个模块时，首先通过计算机控制气缸将第一转接工装3左移10mm和第二工装安装平台7右移10mm，将第一转接工装和第二转接工装8从上方分别安装在第一转接工装3和第二工装安装平台7上，利用第一转接工装3和第二工装安装平台7上的射频或信号控制接口实现射频和信号链路的自动连接，通过其上的定位销和传感器进行高精度定位和限位；其次，将带有随行工装以及模块或组件的工装集成部件10安装在装载定位平台11上，利用其上的定位销和传感器进行高精度定位和限位以及位置信息反馈；通过计算控制第一转接工装3和第二工装安装平台7移向初始位置，通过第一转接工装3和第二工装安装平台7对应的右面和左面的距离和压力传感器反馈，确定移动停止，利用专用转接工装上的射频和信号接口，借助导销实现待测模块与测试工装的接口自动连接。最后，通过计算机控制配置测试通道和测试参数，进行模块和组件的高精度测试。

本发明创造相对于现有技术的有益效果。

与现有主要通过人工装夹精度难于实现相比，本发明可实现专用转接工装、待测件、连接器等的自动加载和连接，很好地保证装夹的精度和可靠性，装夹精度可达到10um,重复误差不大于5um，实现待测件的高精度测试，测试结果一致性误差如功率不大于正负0.3分贝，增益误差不大于正负0.2分贝。

与现有每种测试装夹装置都需要复杂的接口、定位，无法校准，精度还难于保证相比，本发明提出的自动装夹装置，只需配置专用转接工装，就可以实现不同模块和参数的测试，其复杂度大幅降低，移动部分还可以通过校准消除误差，装夹的可靠性和精度靠自动装夹装置实现，提高了装夹测试精度，链路测试误差不大于正负0.2分贝和2度，大幅降低工装研制成本80％以上。

与现有测试工装需要频繁更换工装、仪表配置、测试接口等难于保证测试精度和效率低下相比，本发明提出的采用标准射频和控制接口一次装夹，射频通道可选、控制信号可定义的多通道多测试项测试，能很好实现模块和通道的测试的状态一致性，通道一致性幅度误差不大于正负0.2分贝，相位度误差不大于正负1.5度，效率提升50％以上。

与现有专用测试工装难于满足实时变品种测试项比，本发明提出的通用装夹装置具有非常好的通用性，通用射频和控制接口一次性固定连接到仪器仪表和控制，消除频繁更换连接器带来的误差和不稳定性；与专用转接工装采用通用安装、射频和控制转接接口，配置专用转接工装，能满足不同模块变品种变参数的准确装夹测试，降低测试成本至少80％，效率提升50％以上。

本发明创造解决高密度微波模块高精度测试问题，为设计优化提供准确的测试结果，提升研发水平和提高测试效率，可应用于涉及高密度电子产品模块测试装夹的海、陆、空、天等各军口雷达领域，，也可应用于通讯等民用领域，该发明将极大地推动智能化测试调试水平，具有广阔军事价值和经济效益。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，通过控制系统将所述微波模块安装至所述自动装夹通用装置上，其特征在于，包括：

装载定位平台(11)，固定连接工装集成部件(10)，所述工装集成部件(10)包括微波模块及固定所述微波模块的夹具；

第一转接工装(4)，可拆卸安装在第一工装安装平台(3)上，所述第一转接工装(4)具有与所述第一工装安装平台电连接的第一工装SSMP插接头(403)，所述第一转接工装具有与所述工装集成部件(10)一侧对插的第一组件SSMP插接头(402)；

第二转接工装(8)，可拆卸安装在第二工装安装平台(7)上，所述第二转接工装(8)具有与所述第二工装安装平台(7)电连接的第二插接件，所述第二转接工装具有与所述工装集成部件(10)另一侧对插的第二接插头；

其中，所述第一工装安装平台(3)及所述第二工装安装平台(7)分别设置在各自的滑轨上，并由气缸驱动靠接和远离所述工装集成部件(10)；

所述装载定位平台(11)与所述工装集成部件(10)通过销轴与销孔定位，所述装载定位平台(11)及所述工装集成部件(10)上均设置有定位点，所述装载定位平台(11)上设置有力传感器；

所述第一转接工装(4)与所述第一工装安装平台(3)通过销轴及销孔定位并连接，所述第一工装安装平台(3)具有多个第一工装SSMP插接口(301)，该多个第一工装SSMP插接口(301)的数量不少于待测微波模块的接口需求总量，所述第一转接工装(4)上的第一组件SSMP插接头(402)与第一工装SSMP插接头(403)数量相同，且相互电连，所述第一工装SSMP插接头(403)选择性匹配连接至所述第一工装安装平台(3)的对应第一工装SSMP插接口(301)上；

所述第一工装安装平台(3)上设置感应所述第一工装安装平台(3)运动位置的、设置在朝向装载定位平台(11)的面上的第一距离传感器(302)；所述第二工装安装平台(7)上设置有感应所述第二工装安装平台(7)运动位置的、设置在朝向装载定位平台(11)的面上的第二距离传感器(706)；

所述第一工装安装平台(3)上还设置有与所述第一距离传感器(302)位于同一平面内的第一力传感器(303)，所述第二工装安装平台(7)上还设置有与所述第二距离传感器(706)位于同一平面内的第二力传感器(707)；

其中，所述第一工装安装平台(3)内部90度过渡与8个第一工装SSMP插接口(301)连接，下面安装在高精度滑轨(2)上；第二工装安装平台(7)右面有1根25芯柔性电缆(704)和有1根稳相射频电缆(705)输出，分别与测试系统驱动模块连接和仪表配置网络连接，通过第二工装安装平台(7)内部90度过渡后，分别与其上方的25芯的多芯插接头(701)和第二工装SSMP插接头(703)连接，下方安装在高精度滑轨(6)上。

2.如权利要求1所述的用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，其特征在于，所述第一工装安装平台(3)上设置感应所述第一转接工装(4)运动到位的传感器；所述第二工装安装平台(7)上设置感应所述第二转接工装(8)运动到位的传感器。

3.如权利要求1所述的用于微波模块准确测试的自动装夹通用装置，其特征在于，所述第二转接工装(8)的第二插接件包括多芯插接口(805)及第二工装SSMP插接口(802)，所述多芯插接口(805)与所述第二工装安装平台(7)上设置的多芯插接头(701)电连，所述第二工装SSMP插接口(802)与所述第二工装安装平台(7)上设置的第二工装SSMP插接头(703)电连。

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