CN109298314A - 基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统及方法，所述系统包括测试模块、图像获取模块及处理模块；所述处理模块包括图像分析单元及计数单元，所述图像分析单元用于对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理，按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值；所述计数单元用于计算接收到的互信息值与初始互信息值的比值，并判断比值是否低于预设比值，若比值低于预设比值时，则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率。提高检测效率，能够精准检测待测试端口的插拔寿命。
Description
技术领域
本发明涉及端口测试技术领域，特别涉及一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统及方法。
背景技术
进入21世纪，电子行业不断飞速发展，电子产品的使用寿命就显得尤为重要，端口的寿命测试则是其中重要一环。目前，各种电路板的端口测试大多数还停留在人工手动插拔阶段，通过手动插拔次数来进行粗略的寿命估计，显然通过手动插拔次数无法精准测量插口的寿命，同时效率低下；还存在一些简单的电气接触式模拟插拔，如申请号:201110337801.3、专利名：模拟插拔动作的测试装置及其测试方法,能够在测试装置与电子装置的物理连接不断开的情况下方便地模拟测试装置相对于电子装置进行多次地插拔动作,减少了真实插拔动作对电子装置的损害；如申请号：201010300127.7、专利名：USB端口测试装置及测试方法，能避免频繁插拔检测探头及开关机所带来的繁琐工作,还会保护检测探头不受损,从而提高工作效率、保护产品性能；如申请号：201010300127.7、专利名：USB端口测试装置及测试方法，通过多种类型的USB设备自动测试电子设备的多个待测USB端口,提高了测试效率；这些都紧紧只是单纯的接触测试，无法测试插口的拔插寿命；而且现有的一些自动插拔装置中，大多没有形成闭环反馈。
发明内容
为此，需要提供一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统及方法，解决现有通过手动检测端口拔插寿命的效率低下及不够精准，及电气式接触测试无法检测端口的拔插寿命，以及现有的一些自动插拔装置没有形成闭环反馈的问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，包括测试模块、图像获取模块及处理模块；
所述测试模块包括工作台、机械臂及端口台，所述工作台设置在机械臂的一端，所述工作台用于设置与待测试端口对应的端口插口，所述工作台上还设有压力传感器，所述压力传感器连接于处理模块，所述端口台用于固定带有待测试端口的电路板，所述电路板为一个或多个，所述机械臂用于带动端口台，使电路板上的待测试端口对工作台上的端口插口执行拔插动作，所述压力传感器用于检测端口台对工作台产生的压力，并将压力转换成电压脉冲信号发送给处理模块；
所述图像获取模块连接于处理模块，所述图像获取模块用于获取参考图像及浮动图像，并将获取的参考图像及浮动模块发送给处理模块，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
所述处理模块包括图像分析单元及计数单元，所述图像分析单元用于对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理，按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值，并将计算得到的互信息值发送至计数单元；
所述计数单元用于计算接收到的互信息值与初始互信息值的比值，并判断比值是否低于预设比值，若比值低于预设比值时，则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率。
进一步优化，所述机械臂包括电机及导轨，所述处理模块还包括电机控制单元，所述端口台滑动设置在导轨上，所述电机与端口台传动连接，所述电机用于带动端口台在导轨上滑动，所述电机控制单元连接于电机的控制端，所述电机控制单元用于根据接收的电压信号判断端口台对工作台产生的压力是否大于预设值，若否，则控制电机带动端口台靠近工作台，若是，则停止电机转动，并在预设时间后，控制电机带动端口台离开工作台。
进一步优化，所述压力传感器上设有弹簧。
进一步优化，所述处理模块还包括寿命预测单元，所述寿命预测单元用于根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。
进一步优化，所述图像分析单元还用于依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，若不是，则对浮动图像进行控制几何变换后，再使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，直至获取最优的互信息值。
进一步优化，还包括报警模块，报警模块连接于处理模块，所述报警模块用于当计数单元判断比值低于预设比值时，则进行报警。
进一步优化，所述处理模块还包括故障定位单元，所述故障定位单元用于当计数单元判断比值低于预设比值时，根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。
发明人还提供了另一个技术方案：一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，包括以下步骤：
获取待测试端口的参考图像，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像；
控制待测试端口对端口插口进行拔插，通过压力传感器检测拔插次数；
获取待测试端口的浮动图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理；
按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值；
计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值；
若是，则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率，并停止待测端口对端口插口的拔插；
若否，则继续控制待测试端口对端口插口进行拔插，直至比值低于预设比值。
进一步优化，所述“则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率”之后还包括步骤：
根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。
进一步优化，所述“按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值”之后还包括步骤：
依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优；
若否，则对浮动图像进行控制几何变换后，再使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，直至获取最优的互信息值；
若是，则输出最优的互信息值。
进一步优化，所述“计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值”之后还包括步骤：
若是，则进行报警。
进一步优化，所述“计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值”之后还包括步骤：
若是，则根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。
区别于现有技术，上述技术方案，通过将带有待测试端口的电路板固定安装在端口台上，在工作台上设置与待测试端口对应的端口插口，同时在工作台上设有压力传感器，通过机械臂带动端口台及工作台接触，执行端口台的电路板上的待测试端口对工作台上对应的端口插口的插拔动作，工作台上设置压力传感器，计数单元可以通过压力传感器检测端口台上待测试端口对端口插口的插拔次数，图像获取模块获取待测试端口的参考图像及浮动图像，对获取的参考图像及浮动图像进行高斯低通滤波处理后，按照预设的初始像素点使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，计数单元计算图像分析单元发送的互信息值与初始互信息值的比值，判断计算的比值与预设比值的大小，当计算的比值大于预设比值时，则判断进行插拔后的待测试端口合格，而当计算的比值小于预设比值时，则判断进行插拔后的测试端口不合格，则停止待测试端口执行插拔动作，并根据压力传感器发送的电压信号的上沿计算当前待测试端口已经执行的插拔次数，将计算得到的插拔次数减去一次则未当前的待测试端口的插拔寿命次数，并根据插拔次数计算当前待测试端口的合格率，采用机械式接触插拔，更贴合人工插拔动作，提高检测效率，并且通过压力传感器及处理模块形成闭环反馈控制，能够精准检测待测试端口的插拔寿命。
附图说明
图1为具体实施方式所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统的一种结构示意图；
图2为具体实施方式所述测量模块的一种结构示意图；
图3为具体实施方式所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法的一种流程示意图。
附图标记说明：
110、处理模块，
111、图像分析单元，
112、计数单元，
113、电机控制单元，
114、故障定位单元，
120、压力传感器，
130、图像获取模块，
140、报警模块，
141、报警灯，
210、机械臂，
221、电机，
220、工作台，
221、端口插口，
230、端口台。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
图像处理技术：是用计算机对图像信息进行处理的技术。主要包括图像数字化、图像增强和复原、图像数据编码、图像分割和图像识别等。其重点研究的内容包括：图像增强、图像恢复、图像识别、图像编码、图像分割、图像描述等。其中，图像增强的目的是改善图像的视觉效果，常用的图像增强技术有对比度处理、直方图修正、噪音处理、边缘增强、变换处理和伪彩色等。在多媒体应用中，对各类图像主要进行图像增强处理，各类图像处理软件一般都支持图像增强技术。
请参阅图1至图2，本实施例所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，包括测试模块、图像获取模块130及处理模块110；
所述测试模块包括工作台220、机械臂210及端口台230，所述工作台220设置在机械臂210的一端，所述工作台220用于设置与待测试端口对应的端口插口221，所述工作台220上还设有压力传感器120，所述压力传感器120连接于处理模块110，所述端口台230用于固定带有待测试端口的电路板，所述电路板为一个或多个，所述机械臂210用于带动端口台230，使电路板上的待测试端口对工作台220上的端口插口221执行拔插动作，所述压力传感器120用于检测端口台230对工作台220产生的压力，并将压力转换成电压脉冲信号发送给处理模块110；其中，可以根据需要在端口台230固定安装多个带待测试端口的电路板，可以实现对多个的端口进行同时测试。
所述图像获取模块130连接于处理模块110，所述图像获取模块130用于获取参考图像及浮动图像，并将获取的参考图像及浮动模块发送给处理模块110，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
所述处理模块110包括图像分析单元111及计数单元112，所述图像分析单元111用于对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理，按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值，并将计算得到的互信息值发送至计数单元112；
所述计数单元112用于计算接收到的互信息值与初始互信息值的比值，并判断比值是否低于预设比值，若比值低于预设比值时，则根据此时接收压力传感器120发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率。
通过将带有待测试端口的电路板固定安装在端口台230上，使机械臂210能够准确抓取电路板，并且钳位固定，并且在工作台220上设置与端口台230上待测试端口对应的端口插口221，使电路板上的待测试端口对准工作台220上与之对应的端口插口221，先通过图像获取模块130获取执行插拔动作之前的待测试端口的图像，即参考图像，然后通过控制机械臂210带动端口台230，使端口台230贴合工作台220，进而使端口台230上待测试端口插入工作台220上与之对应的端口插口221，同时当端口台230贴合工作台220时，工作台220上的压力传感器120接收到来自端口台230的压力，压力传感器120将检测的压力转换成电压信号，并将电压信号发送至计数单元112，然后机械臂210往复带动端口台230，使端口台230上的待测试端口对工作台220上的端口插口221执行多次的插拔动作。
图像获取模块130会获取待测试端口每次插拔后的浮动图像，图像分析单元111对图像获取模块130获取的参考图像及浮动图像进行高斯低通滤波处理，得到平滑图像，然后在按照给定的初始像素点使用PV插值法统计联合直方图并计算R图像和F图像的互信息值；其中联合直方图是统计两幅图对应点的灰度值对出现次数的函数，可以用二维图表示，即X轴表示参考图像的灰度值，Y轴表示浮动图像的灰度值，当两幅图像完全一样时，图像上的所有点就都分布在一条斜率为1的直线上了；而互信息是通常用于描述两个系统间的统计相关性，或者是一个系统中所包含的另一个系统信息的多少，它可以用熵来描述。如度量某信息包含的信息量，信息量越大，熵越大。采用互信息值进行相似性度量，当互信息值达到极大值，说明两幅图像已经配准；或者说当两幅图像处于最佳对准位置时，它们的互信息值达到极大值。相似性度量用于对于两幅图像之间内容的相似程度进行打分，根据分数的高低来判断图像内容的相近程度。设参考图像的概率分布函数为PA(a)，浮动图像的概率分布函数为PB(b)，两图像联合概率分布函数为PAB(a,b)，则它们的互信息值I(A,B)为:
图像分析模块将计算得到的互信息值发送至计数单元112。
计数单元112根据接收到的互信息值，进行计算接收到的互信息值与初始互信息值的比值，其中初始互信息值为待测试端口进行首次插拔后，图像分析单元111计算得到的参考图像和浮动图像的互信息值，当计算得到的比值大于预设比值时，表示待测试端口在进行插拔动作后，其为插拔合格，而当计算得到的比值小于预设比值时，表示待测试端口在进行插拔动作后，其为插拔不合格，而当计算得到的比值小于预设比值时，则控制机械臂210停止插拔，同时计数单元112检测当前待测试端口执行插拔动作的次数，即若计数单元112检测到当前待测试端口执行插拔动作的次数为N，则合格的插拔次数为N-1次，及待测试端口的插拔寿命次数为N-1次。其中初始互信息值为待测试端口进行首次插拔后，图像分析单元111计算得到的参考图像和浮动图像的互信息值，以此初始互信息值为基准，当计算得到的比值为100％才算及格，但由于测试模块存在鲁棒性和机械误差，允许有较小的误差，故将预设比值设置为95％，当计算的比值大于或等于95％时，待测试端口插拔合格。并根据检测的待测试端口执行插拔动作的次数计算待测试端口的合格率，合
格率计算公式为：
经过相似性度量分析，插拔寿命次数和合格率共同表征待测试端口的寿命。采用机械式接触插拔，更贴合人工插拔动作，提高检测效率，并且通过压力传感器120及处理模块110形成闭环反馈控制，能够精准检测待测试端口的插拔寿命。
在本实施例中，为了方便机械臂210带动端口台230使待测试端口执行插拔动作，避免错误计数，所述机械臂210包括电机221及导轨，所述处理模块110还包括电机控制单元113，所述端口台230滑动设置在导轨上，所述电机221与端口台230传动连接，所述电机221用于带动端口台230在导轨上滑动，所述电机控制单元113连接于电机221的控制端，所述电机控制单元113用于根据接收的电压信号判断端口台230对工作台220产生的压力是否大于预设值，若否，则控制电机221带动端口台230靠近工作台220，若是，则停止电机221转动，并在预设时间后，控制电机221带动端口台230离开工作台220。通过电机控制单元113控制电机221的正反转带动端口台230在导轨上往复滑动，而压力传感器120检测端口台230给工作台220带来的压力，当电机控制单元113接收到压力传感器120检测工作台220上的压力低于预设值时，则表示端口台230并未与工作台220紧密贴合，端口台230上的待测试端口并未完全插入至工作台220上的端口插口221，而当控制单元判断接收到的压力高于预设值大于预设值，则表示端口台230已经与工作台220紧密贴合，端口台230上的待测试端口已经完全插入至工作台220上的端口插口221，则电机控制单元113控制电机221停止转动，在预设时间后，再控制电机221反转，使端口台230离开工作台220，进而使待测试端口从端口插口221中拔出，而再在一段时间后，电机控制单元113再控制电机221带动端口台230贴合工作台220，使待测试端口插入端口插口221；其中，电机控制单元113控制电机221正反转，使端口台230在导轨上向上和向下运动，进而模拟待测试端口的插拔动作，实现自动插拔动作，而且垂直方向插拔会减少一个维度，只需考虑上下方向，而水平方向插拔则还要考虑左右方向。其中，所述压力传感器120上设有弹簧。通过弹簧可以缓冲端口台230贴合工作台220时待测试端口的插拔力度，减低机械磨损，同时控制单元通过压力传感器120检测弹簧传递的压力转换的电压信号进行判断弹簧的形变量，则可以根据弹簧的形变量可以判断端口台230接触弹簧后弹簧的压缩位移量，进而可以通过弹簧的压缩位移量进行判断待测试端口是否插牢，避免错误计数，从而提高测量精度。
在本实施例中，进一步对同一批次的端口的寿命进行预测，所述处理模块110还包括寿命预测单元，所述寿命预测单元用于根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。寿命预测单元根据同一批次中不同的待测试端口的寿命插拔次数，进行利用预测函数计算同一批次的端口的预测寿命，其中，通过在excel模板中导入经过测量的同一批次端口中不同待测试端口的拔插不合格时的插拔次数，然后根据excel中的FORECAST函数，即预测函数，对导入后的不同待测试端口插拔不合格时的插拔次数，进行对同一批次的端口的寿命进行预测，可以准确预测同一批次端口的预测寿命，同时还可以得到合格率。具体的，通过在excel模板中的单元格进行自定义，通过在Lab VIEW中生成MS office报表，形成excel文件，将通过Lab VIEW测试得到的同一批次端口的不同测试端口在插拔不合格的插拔次数导入到excel模板中，在excel模板插入FORECAST函数，然后利用FORECAST函数进行对同一批次的端口的寿命进行预测。如同一批次端口，即同类型电路板中的同一位置的端口中，测量到待测试端口1失效时的循环插拔次数为W1，待测试端口N失效时的循环插拔次数为Wn，则通过FORECAST函数就能预测出同一批次产品的各端口寿命。
在本实施例中，为了得到最优的互信息值，使得参考图像和浮动图像达到最优匹配，进而可以精准检测待测试端口的插拔寿命次数和合格率，所述图像分析单元111还用于利用powell算法依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，若不是，则对浮动图像进行控制几何变换后，再使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，直至获取最优的互信息值。当图像分析单元111计算得到参考图像和浮动图像的互信息值之后，通过利用powell算法依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，若不是，则对浮动图像进行控制几何变换后，再使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，后再利用powell算法依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，直至获取最优的互信息值，然后再向计算单元输出互信息值。使得计数单元112可以精准检测待测试端口的插拔寿命次数和合格率。
在本实施例中，为了方便测试人员知晓待测试端口进行循环插拔动作后，待测试端口插拔不合格，还包括报警模块140，报警模块140连接于处理模块110，所述报警模块140用于当计数单元112判断比值低于预设比值时，则进行报警。当计数单元112判断比值低于预设比值时，处理模块110通过报警单元进行报警，其中报警模块140可以为报警灯141或者蜂鸣器等，使测试人员知晓当前待测试端口已经插拔测试结束。
在本实施例中，为了能够在待测试端口插拔不合格时，对待测试端口出现故障的位置进行定位，所述处理模块110还包括故障定位单元114，所述故障定位单元114用于当计数单元112判断比值低于预设比值时，根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。当计数单元112判断比值低于预设比值时，即当前的浮动图像与参考图像的互信息值不合格，即当前的浮动图像与参考图像的相似性度量不合格，则对不合格的浮动图像进行减法运算，减法运算是对参考图像和不合格的浮动图像上相对位置的矩阵进行减法运算，其减法运算的数学表达式为：g(x,y)＝f(x,y)-h(x,y)，其中f(x,y)、h(x,y)分别为参考图像及浮动图像，g(x,y)为相减后的结果图像，然后对通过减法运算的图像进行二值化处理，即对结果图像进行二值化处理，使故障部分更加突出同时使得干扰像素消失，能够通过结构图像进行对待测试端口的故障位置进行定位。
其中，通过计算机采用Lab VIEW进行执行控制单元及处理模块110，Lab VIEW是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发的一种图形化编程语言，图形化的程序语言又称“G”语言。与C语言和BASIC语言一样，Lab VIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。Lab VIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储等。使用Lab VIEW开放平台编制的程序称为虚拟仪器，简称VI，其包括前面板、程序框图、以及图标/连接线三部分。通过程序框图进行实现报警功能及计数功能。
请参阅图3，在另一个实施例中，一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，包括以下步骤：
步骤S310：获取待测试端口的参考图像，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像；
步骤S320：控制待测试端口对端口插口进行拔插，通过压力传感器检测拔插次数；
步骤S330：获取待测试端口的浮动图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
步骤S340：对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理；
步骤S350：按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值；
步骤S370：计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值；
若是，则执行步骤S380：根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率，并停止待测端口对端口插口的拔插；
若否，则返回步骤S320，继续控制待测试端口对端口插口进行拔插，直至比值低于预设比值。
先获取执行插拔动作之前的待测试端口的图像，即参考图像，然后控制待测试端口与对应的端口插口执行插拔动作，即控制待测试端口插入对应的端口插口后，在预设时间后从端口插口中拔出。
获取待测试端口插拔后的浮动图像，对获取的参考图像及浮动图像进行高斯低通滤波处理，得到平滑图像，然后在按照给定的初始像素点使用PV插值法统计联合直方图并计算R图像和F图像的互信息值；其中联合直方图是统计两幅图对应点的灰度值对出现次数的函数，可以用二维图表示，即X轴表示参考图像的灰度值，Y轴表示浮动图像的灰度值，当两幅图像完全一样时，图像上的所有点就都分布在一条斜率为1的直线上了；而互信息是通常用于描述两个系统间的统计相关性，或者是一个系统中所包含的另一个系统信息的多少，它可以用熵来描述。如度量某信息包含的信息量，信息量越大，熵越大。采用互信息值进行相似性度量，当互信息值达到极大值，说明两幅图像已经配准；或者说当两幅图像处于最佳对准位置时，它们的互信息值达到极大值。相似性度量用于对于两幅图像之间内容的相似程度进行打分，根据分数的高低来判断图像内容的相近程度。设参考图像的概率分布函数为PA(a)，浮动图像的概率分布函数为PB(b)，两图像联合概率分布函数为PAB(a,b)，则它们的互信息值I(A,B)为:
将计算得到的互信息值输出。
根据接输出的互信息值，进行计算输出的互信息值与初始互信息值的比值，其中初始互信息值为待测试端口进行首次插拔后，计算得到的参考图像和浮动图像的互信息值，当计算得到的比值大于预设比值时，表示待测试端口在进行插拔动作后，其为插拔合格，则返回执行步骤S320，直至计算得到的比值小于预设比值，而当计算得到的比值小于预设比值时，表示待测试端口在进行插拔动作后，其为插拔不合格，而当计算得到的比值小于预设比值时，则控待测试端口停止插拔，同时检测当前待测试端口执行插拔动作的次数，即若检测到当前待测试端口执行插拔动作的次数为N，则合格的插拔次数为N-1次，及待测试端口的插拔寿命次数为N-1次。其中初始互信息值为待测试端口进行首次插拔后，计算得到的参考图像和浮动图像的互信息值，以此初始互信息值为基准，当计算得到的比值为100％才算及格，但由于存在鲁棒性和机械误差，允许有较小的误差，故将预设比值设置为95％，当计算的比值大于或等于95％时，待测试端口插拔合格。并根据检测的待测试端口执行插拔动作的次数计算待测试端口的合格率，合格率计算公式为：
经过相似性度量分析，插拔寿命次数和合格率共同表征待测试端口的寿命。采用机械式接触插拔，更贴合人工插拔动作，提高检测效率，并且通过压力传感器形成闭环反馈控制，能够精准检测待测试端口的插拔寿命。
在本实施例中，进一步对同一批次的端口的寿命进行预测，所述“则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率”之后还包括步骤：
步骤S390：根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。
根据同一批次中不同的待测试端口的寿命插拔次数，进行利用预测函数计算同一批次的端口的预测寿命，其中，通过在excel模板中导入经过测量的同一批次端口中不同待测试端口的拔插不合格时的插拔次数，然后根据excel中的FORECAST函数，即预测函数，对导入后的不同待测试端口插拔不合格时的插拔次数，进行对同一批次的端口的寿命进行预测，可以准确预测同一批次端口的预测寿命，同时还可以得到合格率。具体的，通过在excel模板中的单元格进行自定义，通过在Lab VIEW中生成MS office报表，形成excel文件，将通过Lab VIEW测试得到的同一批次端口的不同测试端口在插拔不合格的插拔次数导入到excel模板中，在excel模板插入FORECAST函数，然后利用FORECAST函数进行对同一批次的端口的寿命进行预测。如同一批次端口，即同类型电路板中的同一位置的端口中，测量到待测试端口1失效时的循环插拔次数为W1，待测试端口N失效时的循环插拔次数为Wn，则通过FORECAST函数就能预测出同一批次产品的各端口寿命。
在本实施例中，为了得到最优的互信息值，使得参考图像和浮动图像达到最优匹配，进而可以精准检测待测试端口的插拔寿命次数和合格率，所述“按照预设的初始像素点使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值”之后还包括步骤：
步骤S360：依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优；
若否，则执行步骤S361：对浮动图像进行控制几何变换，执行步骤S361后，返回步骤S350，直至获取最优的互信息值；
若是，则执行步骤S362：输出最优的互信息值，然后执行步骤S370。
当计算得到参考图像和浮动图像的互信息值之后，通过利用powell算法依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，若不是，则对浮动图像进行控制几何变换后，再使用PV插值法统计联合直方图计算参考图像及浮动图像的互信息值，后再利用powell算法依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，直至获取最优的互信息值，然后再向计算单元输出互信息值。可以精准检测待测试端口的插拔寿命次数和合格率。
在本实施例中，为了方便测试人员知晓待测试端口进行循环插拔动作后，待测试端口插拔不合格，所述“计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值”之后还包括步骤：
若是，则进行报警。
当判断比值低于预设比值时，则进行报警，其中可以通过报警灯或者蜂鸣器等进行报警，使测试人员知晓当前待测试端口已经插拔测试结束。
在本实施例中，为了能够在待测试端口插拔不合格时，对待测试端口出现故障的位置进行定位，所述“计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值”之后还包括步骤：
若是，则根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。当判断比值低于预设比值时，即当前的浮动图像与参考图像的互信息值不合格，即当前的浮动图像与参考图像的相似性度量不合格，则对不合格的浮动图像进行减法运算，减法运算是对参考图像和不合格的浮动图像上相对位置的矩阵进行减法运算，其减法运算的数学表达式为：g(x,y)＝f(x,y)-h(x,y)，其中f(x,y)、h(x,y)分别为参考图像及浮动图像，g(x,y)为相减后的结果图像，然后对通过减法运算的图像进行二值化处理，即对结果图像进行二值化处理，使故障部分更加突出同时使得干扰像素消失，能够通过结构图像进行对待测试端口的故障位置进行定位。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，包括测试模块、图像获取模块及处理模块；
所述测试模块包括工作台、机械臂及端口台，所述工作台设置在机械臂的一端，所述工作台用于设置与待测试端口对应的端口插口，所述工作台上还设有压力传感器，所述压力传感器连接于处理模块，所述端口台用于固定带有待测试端口的电路板，所述电路板为一个或多个，所述机械臂用于带动端口台，使电路板上的待测试端口对工作台上的端口插口执行拔插动作，所述压力传感器用于检测端口台对工作台产生的压力，并将压力转换成电压脉冲信号发送给处理模块；
所述图像获取模块连接于处理模块，所述图像获取模块用于获取参考图像及浮动图像，并将获取的参考图像及浮动模块发送给处理模块，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
所述处理模块包括图像分析单元、计数单元，所述图像分析单元用于对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理，按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值，并将计算得到的互信息值发送至计数单元；
所述计数单元用于计算接收到的互信息值与初始互信息值的比值，并判断比值是否低于预设比值，若比值低于预设比值时，则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率。
2.根据权利要求1所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，所述机械臂包括电机及导轨，所述处理模块还包括电机控制单元，所述端口台滑动设置在导轨上，所述电机与端口台传动连接，所述电机用于带动端口台在导轨上滑动，所述电机控制单元连接于电机的控制端，所述电机控制单元用于根据接收的电压信号判断端口台对工作台产生的压力是否大于预设值，若否，则控制电机带动端口台靠近工作台，若是，则停止电机转动，并在预设时间后，控制电机带动端口台离开工作台；所述压力传感器上设有弹簧。
3.根据权利要求1所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，所述处理模块还包括寿命预测单元，所述寿命预测单元用于根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。
4.根据权利要求1所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，所述图像分析单元还用于依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优，若不是，则对浮动图像进行控制几何变换后，再计算参考图像及浮动图像的互信息值，直至获取最优的互信息值。
5.根据权利要求1所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，还包括报警模块，报警模块连接于处理模块，所述报警模块用于当计数单元判断比值低于预设比值时，则进行报警。
6.根据权利要求1所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试系统，其特征在于，所述处理模块还包括故障定位单元，所述故障定位单元用于当计数单元判断比值低于预设比值时，根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。
7.一种基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待测试端口的参考图像，所述参考图像为执行拔插动作前的待测试端口的图像；
控制待测试端口对端口插口进行拔插，通过压力传感器检测拔插次数；
获取待测试端口的浮动图像，所述浮动图像为每次拔插后的待测试端口的图像；
对获取的参考图像及浮动图像进行滤波处理；
按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值；
计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值；
若是，则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率，并停止待测端口对端口插口的拔插；
若否，则继续控制待测试端口对端口插口进行拔插，直至比值低于预设比值。
8.根据权利要求7所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，其特征在于，所述“则根据此时接收压力传感器发送的电压脉冲信号的上升沿计算待测试端口的插拔寿命次数，并根据当前的待测试端口的插拔寿命次数计算待测试端口的合格率”之后还包括步骤：
根据同一批次的不同待测试端口的寿命插拔次数，利用预测函数计算同一批次端口的预测寿命。
9.根据权利要求7所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，其特征在于，所述“按照预设的初始像素点计算参考图像及浮动图像的互信息值”之后还包括步骤：
依据最大互信息值判断计算得到的互信息值是否为最优；
若否，则对浮动图像进行控制几何变换后，再计算参考图像及浮动图像的互信息值，直至获取最优的互信息值；
若是，则输出最优的互信息值。
10.根据权利要求7所述基于图像处理的电路板端口插拔寿命测试方法，其特征在于，所述“计算得到所述互信息值与初始互信息值的比值，判断所述比值是否低于预设比值”之后还包括步骤：
若是，则根据参考图像，对浮动图像进行减法运算，定位浮动图像中的故障部位。
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