CN110554302A - 快速自动检测电路板故障的装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种快速自动检测电路板故障的装置，用于检测待测电路板故障，包括电流源模块、红外图像获取模块和图像处理显示模块；当反馈信号为电源关闭的控制信号时，且实时电流大于阈值电流时，判定待测电路板发生完全短路故障；当待测电路板发生全短路故障时，第一像素点的实时温度超过阈值温度下限时，且与第二像素点相匹配，第一要素点为完全短路故障点；当反馈信号为电源关闭的控制信号时，且实时电流小于阈值电流时，判定待测电路板发生开路故障或者部分短路故障。本发明快速自动检测电路板故障的装置，可以通过待测电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速自动判断复杂多层电路板的故障类型及位置。
Description
技术领域
本申请涉及工程检测技术领域，尤其涉及一种快速自动检测电路板故障的装置。
背景技术
随着现代电子工业技术的高速发展，集成电路设计技术的迅速提高，电路板从单层电路板到基于100％通孔技术的简单双面板，再到后来混合通孔的多层电路板，PCB版图的复杂程度在逐步增加。而集成电路设计技术的发展也给电路制造带来了更大的挑战，电路元器件变得更小更难以焊接，元器件之间间距的变小也使得制造的复杂性大大增加，同时也伴随着电路板缺陷、故障和问题出现的可能性变大。
在电路板的故障中，开路故障和短路故障是最常出现的问题。在电路板无法正常工作的时候，需要对电路板进行故障检测。但是由于电路板的复杂性以及密集程度，源端到地端的支路极多，准确定位电路故障点是一件极为困难的事情。针对于不同的故障情况，现如今电路板故障检测主要有以下几种方法：AOI(automated optical inspection)自动光学检测方法、电学参量逐点检测法、电流感应法、热成像法。
以上电路检测方法中，普遍存在单一方法适用检测故障及适用电路板类型少、检测效率低、检测速度慢、由于技术原因检测期间损坏率较高、以及无法电路板双面同时检测的情况。
发明内容
本申请公开了一种快速自动检测电路板故障的装置，用于检测待测电路板故障，所述电路板故障包括开路故障、完全短路故障和部分短路故障，快速自动检测电路板故障的装置包括电流源模块、红外图像获取模块和图像处理显示模块；
所述电流源模块，分别与所述图像处理显示模块和所述红外图像获取模块相耦接，用于发送实时电压的数值和实时电流的数值至所述图像处理显示模块，以及接收所述图像处理显示模块反馈的控制信号，当所述控制信号为电源开启的控制信号时，发送所述实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块；
所述红外图像获取模块分别与所述电流源模块和所述图像处理显示模块相耦接，用于接收所述电流源模块发送的所述实时电压和所述实时电流，以及发送实时红外图像和初始红外图像至所述图像处理显示模块；
所述红外图像获取模块包括：待测电路板、激励信号接入单元和红外图像采集单元，所述激励信号接入单元，与所述待测电路板相耦接，用于提供激励信号至所述待测电路板；所述待测电路板，分别与所述激励信号接入单元、所述电流源模块和所述红外图像采集单元相耦接，用于接收所述激励信号接入单元发送的所述激励信号，接收所述电流源模块发送的所述实时电压和所述实时电流，使所述待测电路板通电产生红外辐射，通过所述红外图像采集单元实时监测；所述红外图像采集单元，分别与所述待测电路板和所述图像处理显示模块相耦接，用于实时监测所述待测电路板的红外辐射情况，并生成所述实时红外图像发送至所述图像处理显示模块，其中，所述红外图像采集单元，还生成所述待测电路板的所述初始红外图像发送至所述图像处理显示模块；
所述图像处理显示模块，分别与所述电流源模块和所述红外图像获取模块相耦接，用于接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，接收所述红外图像获取模块发送的所述实时红外图像和初始红外图像，判定所述待测电路板的情况得到所述待测电路板的检测结果，并显示所述待测电路板的检测结果以及所述实时红外图像，同时反馈控制信号至所述电流源模块，所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号；
所述图像处理显示模块预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，所述实时红外图像包括多个第一要素点，所述电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述阈值温度下限根据所述初始红外图像设置；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流大于所述阈值电流时，判定所述待测电路板发生完全短路故障；当所述待测电路板发生全短路故障时，所述第一像素点的实时温度超过所述阈值温度下限时，且与所述第二像素点相匹配，所述第一要素点为完全短路故障点；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流小于所述阈值电流时，判定所述待测电路板发生开路故障或者部分短路故障。
优选的，还包括正常电路板，当判定所述待测电路板发生部分短路故障时，采集所述正常电路板红外图像，所述正常电路板红外图像包括多个第三要素点；
所述判定所述待测电路板发生开路故障或者部分短路故障，进一步为：所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并构成回路时，判定所述待测电路板发生开路故障；
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并不能构成回路时，判定所述待测电路板发生部分短路故障，当所述第一要素点与第三要素点的温差最大时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为部分短路故障点。
优选的，所述图像处理显示模块预设阈值温度上限和阈值时间，所述阈值温度上限根据所述初始红外图像设置；
所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号，进一步为：
当所述图像处理显示模块的工作时间大于所述预定时间，或者所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号；
当所述图像处理显示模块的工作时间小于所述预定时间，同时所述第一要素点的实时温度低于所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源开启的控制信号。
优选的，所述图像处理显示模块包括：数据导入单元、图像处理单元和图像显示单元；
所述数据导入单元，分别与所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元、所述电流源模块、以及所述图像处理显示模块中的所述图像处理单元相耦接，用于接收所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，以及发送所述实时红外图像和所述初始红外图像至所述图像处理单元；
所述图像处理单元，分别与所述图像处理显示模块中的所述数据导入单元、所述图像处理显示模块中的所述图像显示单元，以及所述电流源模块相耦接，用于接收所述图像处理显示模块中的所述数据导入单元发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，判定所述待测电路板的情况得到所述待测电路板的检测结果，并发送所述待测电路板的检测结果以及所述实时红外图像至所述图像显示单元，同时反馈所述控制信号至所述述电流源模块；
所述图像显示单元，与所述图像处理显示模块中的所述图像处理单元相耦接，用于接收所述图像处理单元发送的所述实时红外图像和所述待测电路板的检测结果，并显示所述实时红外图像和所述待测电路板的检测结果。
优选的，所述电流源模块包括：电流控制单元和电流输出单元，
所述电流控制单元，预设初始额定输出电压、初始最大输出电流及其变化步长、变化上限和变化频率，所述初始额定输出电压和所述初始最大输出电流根据所述变化步长、所述变化上限和所述变化频率控制；
所述电流控制单元，分别与所述电流源模块中的所述电流输出单元和所述图像处理显示模块相耦接，用于接收所述图像处理显示模块反馈的所述控制信号，发送额定输出电压及最大输出电流的数值至所述电流输出单元的数值至所述电流输出单元；当所述控制信号为电源关闭的控制信号时，所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值均为0；当所述控制信号为电源开启的控制信号时，所述额定输出电压的数值与最大输出电流的数值不为0；
所述电流输出单元，分别与所述电流源模块中的所述电流控制单元、所述图像处理显示模块和所述红外图像获取模块中的所述待测电路板相耦接，接收所述电流控制单元发送的所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值，当所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值不为0时，发送所述实时电压的数值和所述实时电流的数值至所述图像处理显示模块，并发送实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块中的所述待测电路板。
优选的，所述红外图像获取模块还包括：电路板固定单元、位置调整单元、及环境温度隔绝单元；
所述电路板固定单元，位于所述环境隔绝单元中，与所述位置调整单元和所述激励信号接入单元并行设置，用于固定所述待测电路板；
所述位置调整单元，位于所述环境隔绝单元中，与所述电路板固定单元并行设置，用于调整所述红外图像采集单元与所述待测电路板之间的距离，以及调整所述红外图像采集单元的采集述待测电路板的角度；
所述环境温度隔绝单元，包围所述电路板固定单元、所述位置调整单元和所述激励信号接入单元，用于将所述电路板固定单元、所述位置调整单元和所述激励信号接入单元与外界环境隔离。
优选的，所述数据导入单元包括接口，通过所述接口接收所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，并接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值。
优选的，所述图像处理单元还包括噪声压制子单元，与所述数据导入单元相耦接，用于对将接收到的所述数据导入单元发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像进行降噪处理。
优选的，所述红图像外采集单元包括红外图像采集子单元，所述红外图像采集子单元为红外阵列探测器。
与现有技术相比，本发明快速自动检测电路板故障的装置，达到如下有益效果：
1、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，可以通过待测电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速自动判断复杂多层电路板的故障类型及位置。
2、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，利用红外图像降噪处理的方式提高故障检测精度。
3、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，红外图像采集模块的位置、角度及采集装置可调，实现不同型号、规格电路板的故障检测。
4、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，对电流和电压的大小自动调整，可避免待测电路板发生热损坏，并提高故障检测准确性。
5、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，环境隔绝单元可以实现故障检测过程中完全或部分消除外界环境对检测结果的影响，提高故障检测精度。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明快速自动检测电路板故障的装置的一种模块框图；
图2为本发明快速自动检测电路板故障的装置的又一种模块框图。
具体实施方式
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清楚、完整地描述。应注意到，所描述的实施例实际上仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，且实际上仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
实施例1：
参见图1，图1为本发明快速自动检测电路板故障的装置的一种模块框图；
本申请快速自动检测电路板故障的装置，用于检测待测电路板4故障，所述电路板故障包括开路故障、完全短路故障和部分短路故障，本申请快速自动检测电路板故障的装置包括：电流源模块1、红外图像获取模块2和图像处理显示模块3；
所述电流源模块1，分别与所述图像处理显示模块3和所述红外图像获取模块2相耦接，用于发送实时电压的数值和实时电流的数值至所述图像处理显示模块3，以及接收所述图像处理显示模块3反馈的控制信号，当所述控制信号为电源开启的控制信号时，发送所述实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块2；
所述红外图像获取模块2分别与所述电流源模块1和所述图像处理显示模块3相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，以及发送实时红外图像和初始红外图像至所述图像处理显示模块3；
所述红外图像获取模2块包括：待测电路板4、激励信号接入单元21和红外图像采集单元22，所述激励信号接入单元21，与所述待测电路板4相耦接，用于提供激励信号至所述待测电路板4；所述待测电路板4，分别与所述红外图像获取模2中的所述激励信号接入单元21、所述电流源模块1和所述红外图像获取模2中的所述红外图像采集单元22相耦接，用于接收所述激励信号接入单元21发送的所述激励信号，接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，使所述待测电路板4通电产生红外辐射，通过所述红外图像采集单元22实时监测采集；所述红外图像采集单元22，与所述待测电路板4相耦接，用于实时监测所述待测电路板4的红外辐射情况，并生成所述实时红外图像发送至所述图像处理显示模块3，其中，所述红外图像采集单元22，还生成所述待测电路板4的所述初始红外图像发送至所述图像处理显示模块3；
所述图像处理显示模块3，分别与所述电流源模块1和所述红外图像获取模块2相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，接收所述红外图像获取模块2实时发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，判定所述待测电路板4的情况得到所述待测电路板4的检测结果，并显示所述待测电路板4的检测结果以及所述实时红外图像，同时反馈控制信号至所述电流源模1，所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号；
所述图像处理显示模块3预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，所述实时红外图像包括多个第一要素点，所述电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述阈值温度下限根据所述初始红外图像设置；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流大于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生完全短路故障；当所述待测电路板发生全短路故障时，所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度下限时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为完全短路故障点；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流小于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生开路故障或者部分短路故障。
可以理解的是，待测电路板可以通过一个红外图像采集单元分别对电路正反两面进行红外图像采集，待测电路板也可以通过两个红外图像采集单元同时对电路正反两面进行红外图像采集，利用两个红外图像采集单元可以提高采集效率，本实施例中仅描述一个红外图像采集子单元，红外图像采集子单元的数量根据具体要求设置，本申请不对红外图像采集子单元的数量做限定，下文不在赘述。
本发明提供的快速自动检测电路板故障的装置，可以通过检测电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速判断复杂多层电路板的故障类型及位置，其中电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，可避免待测电路板发生热损坏，提高故障检测准确性。
实施例2：
本申请快速自动检测电路板故障的装置的又一实施例，继续参考图1，图1为本发明快速自动检测电路板故障的装置的一种模块框图；
本申请快速自动检测电路板故障的装置用于检测待测电路板4故障，所述电路板故障包括开路故障、完全短路故障和部分短路故障，本申请快速自动检测电路板故障的装置包括：电流源模块1、红外图像获取模块2和图像处理显示模块3；
所述电流源模块1，分别与所述图像处理显示模块3和所述红外图像获取模块2相耦接，用于发送输出实时电压的数值和实时电流的数值至所述图像处理显示模块3，以及接收所述图像处理显示模块3反馈的控制信号，当所述控制信号为电源开启的控制信号时，发送所述实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块2；
所述红外图像获取模块2分别与所述电流源模块1和所述图像处理显示模块3相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，以及发送实时红外图像和初始红外图像至所述图像处理显示模块3；
所述红外图像获取模2块包括：待测电路板4、激励信号接入单元21和红外图像采集单元22，所述激励信号接入单元21，与所述待测电路板4相耦接，用于提供激励信号至所述待测电路板4；所述待测电路板4，分别与所述红外图像获取模2中的所述激励信号接入单元21、所述电流源模块1和所述红外图像获取模2中的所述红外图像采集单元22相耦接，用于接收所述激励信号接入单元21发送的所述激励信号，接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，使所述待测电路板4通电产生红外辐射，通过所述红外图像采集单元22实时监测采集；所述红外图像采集单元22，与所述待测电路板4相耦接，用于实时监测所述待测电路板4的红外辐射情况，并生成所述实时红外图像发送至所述图像处理显示模块3，其中，所述红外图像采集单元22，还生成所述待测电路板4的所述初始红外图像发送至所述图像处理显示模块3；
所述图像处理显示模块3，分别与所述电流源模块1和所述红外图像获取模块2相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，接收所述红外图像获取模块2实时发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，判定所述待测电路板4的情况得到所述待测电路板4的检测结果，并显示所述待测电路板4的检测结果以及所述实时红外图像，同时反馈控制信号至所述电流源模1，所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号；
所述图像处理显示模块3预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，所述实时红外图像包括多个第一要素点，所述电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述阈值温度下限根据所述初始红外图像设置；
可以理解的是，电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述第二要素点为电路元器件，第一要素点为实时红外图像上所有的点，多个第一要素点组成的实时红外图像。
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流大于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生完全短路故障；当所述待测电路板发生全短路故障时，所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度下限时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为完全短路故障点；
可以理解的是，且与所述第二要素点相匹配，进一步为，判断第一要素点是否是电路元器件，可以防止电路底板等对其的影响产生误差，可以更进一步的确定故障点。
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流小于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生开路故障或者部分短路故障。
快速自动检测电路板故障的装置还包括正常电路板，当判定所述待测电路板发生部分短路故障时，采集所述正常电路板红外图像，所述正常电路板红外图像包括多个第三要素点；可以理解的是，所述正常电路板是没有发生故障的电路板。
所述判定所述待测电路板4发生开路故障或者部分短路故障，进一步为：
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并构成回路时，判定所述待测电路板4发生开路故障；
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并不能构成回路时，判定所述待测电路板4发生部分短路故障，当所述第一要素点与第三要素点的温差最大时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为部分短路故障点。
所述图像处理显示模块3预设阈值温度上限和阈值时间，所述阈值温度上限根据所述初始红外图像设置；
所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号，进一步为：
当所述图像处理显示模块3的工作时间大于所述预定时间，或者所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号；
当所述图像处理显示模块3的工作时间小于所述预定时间，同时所述第一要素点的实时温度低于所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源开启的控制信号。
可以理解的是，本发明中的电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，自动控制发送电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号，可避免待测电路板发生热损坏并提高准确性。同时可以利用电路板红外图像及模块工作电流的方式快速判断复杂多层电路板的故障类型及位置。
本发明提供的快速自动检测电路板故障的装置，可以通过待测电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速判断复杂多层电路板的故障类型及位置，其中电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，对电流和电压的大小自动调整，可避免待测电路板发生热损坏，提高故障检测准确性。
实施例3：
本申请快速自动检测电路板故障的装置的又一实施例，参考图2，图2为本发明快速自动检测电路板故障的装置的又一种模块框图；
本申请快速自动检测电路板故障的装置用于检测待测电路板4故障，所述电路板故障包括开路故障、完全短路故障和部分短路故障，本申请快速自动检测电路板故障的装置包括：电流源模块1、红外图像获取模块2和图像处理显示模块3；
所述电流源模块1，分别与所述图像处理显示模块3和所述红外图像获取模块2相耦接，用于发送输出实时电压的数值和实时电流的数值至所述图像处理显示模块3，以及接收所述图像处理显示模块3反馈的控制信号，当所述控制信号为电源开启的控制信号时，发送所述实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块2；
所述电流源模块1包括：电流控制单元11和电流输出单元12，
所述电流控制单元11，预设初始额定输出电压、初始最大输出电流及其变化步长、变化上限和变化频率，所述初始额定输出电压和所述初始最大输出电流根据所述变化步长、所述变化上限和所述变化频率控制；
所述电流控制单元11，分别与所述电流源模块1中的所述电流输出单元12和所述图像处理显示模块3相耦接，用于接收所述图像处理显示模块3反馈的所述控制信号，发送额定输出电压及最大输出电流的数值至所述电流输出单元的数值；当所述控制信号为电源关闭的控制信号时，所述电流控制单元11发送额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值均为0；当所述控制信号为电源开启的控制信号时，所述额定输出电压的数值与最大输出电流的数值不为0；
所述电流输出单元12，分别与所述电流源模块1中的所述电流控制单元11、所述图像处理显示模块3和所述红外图像获取模块2中的所述待测电路板4相耦接，接收所述电流控制单元11发送的所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值，当所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值不为0时，发送所述实时电压的数值和所述实时电流的数值至所述图像处理显示模块3，并发送实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块2中的所述待测电路板4。
所述红外图像获取模块2分别与所述电流源模块1和所述图像处理显示模块3相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，以及发送实时红外图像和初始红外图像至所述图像处理显示模块3；
所述红外图像获取模2块包括：待测电路板4、激励信号接入单元21和红外图像采集单元22，所述激励信号接入单元21，与所述待测电路板4相耦接，用于提供激励信号至所述待测电路板4；所述待测电路板4，分别与所述红外图像获取模2中的所述激励信号接入单元21、所述电流源模块1和所述红外图像获取模2中的所述红外图像采集单元22相耦接，用于接收所述激励信号接入单元21发送的所述激励信号，接收所述电流源模块1发送的所述实时电压和所述实时电流，使所述待测电路板4通电产生红外辐射，通过所述红外图像采集单元22实时监测采集；所述红外图像采集单元22，与所述待测电路板4相耦接，用于实时监测所述待测电路板4的红外辐射情况，并生成所述实时红外图像发送至所述图像处理显示模块3，其中，所述红外图像采集单元22，还生成所述待测电路板4的所述初始红外图像发送至所述图像处理显示模块3；
所述图像处理显示模块3，分别与所述电流源模块1和所述红外图像获取模块2相耦接，用于接收所述电流源模块1发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，接收所述红外图像获取模块2实时发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，判定所述待测电路板4的情况得到所述待测电路板4的检测结果，并显示所述待测电路板4的检测结果以及所述实时红外图像，同时反馈控制信号至所述电流源模1，所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号；
所述图像处理显示模块3预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，所述实时红外图像包括多个第一要素点，所述电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述阈值温度下限根据所述初始红外图像设置；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流大于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生完全短路故障；当所述待测电路板发生全短路故障时，所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度下限时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为完全短路故障点；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流小于所述阈值电流时，判定所述待测电路板4发生开路故障或者部分短路故障。
快速自动检测电路板故障的装置还包括正常电路板，当判定所述待测电路板发生部分短路故障时，采集所述正常电路板红外图像，所述正常电路板红外图像包括多个第三要素点；可以理解的是，所述正常电路板是没有发生故障的电路板。所述判定所述待测电路板4发生开路故障或者部分短路故障，进一步为：
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并构成回路时，判定所述待测电路板4发生开路故障；
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并不能构成回路时，判定所述待测电路板4发生部分短路故障，当所述第一要素点与第三要素点的温差最大时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为部分短路故障点。
所述图像处理显示模块3预设阈值温度上限和阈值时间，所述阈值温度上限根据所述初始红外图像设置；
所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号，进一步为：
当所述图像处理显示模块3的工作时间大于所述预定时间，或者所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号；
当所述图像处理显示模块3的工作时间小于所述预定时间，同时所述第一要素点的实时温度低于所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源开启的控制信号。
所述红外图像获取模块2还包括：电路板固定单元23、位置调整单元24、及环境温度隔绝单元25；
所述电路板固定单元23，位于所述环境隔绝单元25中，与所述位置调整单元24和所述激励信号接入单元21并行设置，用于固定所述待测电路板4；
所述位置调整单元24，位于所述环境隔绝单元25中，与所述电路板固定单元23并行设置，用于调整所述红外图像采集单元22与所述待测电路板4之间的距离，以及调整所述红外图像采集单元22的采集述待测电路板4的角度；
所述环境温度隔绝单元25，包围所述电路板固定单元23、所述位置调整单元24和所述激励信号接入单元21，用于将所述电路板固定单元23、所述位置调整单元24和所述激励信号接入单元21与外界环境隔离；环境隔绝单元25可以实现故障检测过程中完全或部分消除外界环境对检测结果的影响，提高故障检测精度。
所述红图像外采集单元22包括红外图像采集子单元27，所述红外图像采集子单元27为红外阵列探测器。
所述图像处理显示模块3包括：数据导入单元31、图像处理单元32和图像显示单元33；
所述数据导入单元31，分别与所述红外图像获取模块2中的所述红外图像采集单元22、所述电流源模块1、以及所述图像处理显示模块3中的所述图像处理单元32相耦接，用于接收所述红外图像获取模块2中的所述红外图像采集单元22发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，接收所述电流源模块1发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，以及发送所述实时红外图像和和所述初始红外图像至所述图像处理单元32；
所述数据导入单元31包括接口，通过所述接口接收红外图像获取模块2中的红外图像采集单元22发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，并接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值。
所述图像处理单元32，分别与所述图像处理显示模块3中的所述数据导入单元31、所述图像处理显示模块3中的所述图像显示单元33，以及所述电流源模块1相耦接，用于接收所述图像处理显示模块3中的所述数据导入单元31发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，判定所述待测电路板4的情况得到所述待测电路板4的检测结果，并发送所述待测电路板4的检测结果以及所述实时红外图像至所述图像显示单元33，同时反馈所述控制信号至所述述电流源模块1；
所述图像显示单元33，与所述图像处理显示模块3中的所述图像处理单元32相耦接，用于接收所述图像处理单元32发送的所述实时红外图像和所述待测电路板4的检测结果，并显示所述实时红外图像和所述待测电路板4的检测结果。
所述图像处理单元32还包括噪声压制子单元26，与所述数据导入单元31相耦接，用于对将接收到的所述数据导入单元31发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像进行降噪处理。
本发明提供的快速自动检测电路板故障的装置，可以通过检测电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速判断复杂多层电路板的故障类型及位置，其中电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，对电流和电压的大小自动调整，可避免待测电路板发生热损坏，提高故障检测准确性。利用红外图像降噪处理的方式提高故障检测精度，同时红外图像采集模块的位置、角度及采集装置可调，实现不同型号、规格电路板的故障检测。
实施例4：
本申请快速自动检测电路板故障的装置的又一实施例，包括电流源模块1、红外图像获取模块2和图像处理显示模块3；
电流源模块1包括电流控制单元11和电流输出单元12。电流源模块1的输出方式为受控自动连续输出。
电流输出单元12的功能是为待测电路板4提供实时电流和实时电压。电流输出单元12在工作状态下可受电流控制单元11输出的额定输出电压的数值及最大输出电流的数值设置并实时生效，并向图像处理显示模块3传输实时电压的数值与实时电流的数值。
电流控制单元11用于接收图像处理显示模块3所发出的控制信号，向电流输出单元12传输额定输出电压的数值及最大输出电流的数值。电流控制单元11需设置初始额定输出电压、初始最大输出电流及其变化步长、变化上限和变化频率。当接收到图像处理显示模块3所发出的控制信号是电源关闭的控制信号时，电流控制单元11向电流输出单元12发送额定输出电压的数值及最大输出电流的数值均为0；当接收到图像处理显示模块3所发出的控制信号是电源开启的控制信号时，电流源模块1开始发送实时电流和实时电压至红外图像获取模块2，电流控制单元11向电流输出单元12按照设定的变化频率与步长输出额定输出电压的数值与最大输出电流数值，直至达到变化上限。
红外图像获取模块2包括：待测电路板4、电路板固定单元23、激励信号接入单元21、环境温度隔绝单元25、红外图像采集单元22及其位置调整单元24，红外图像获取模块2的功能是采集电流源模块1供电前后的待测电路板4的初始红外图像和实时红外图像，并隔绝外界环境因素对温度的影响。
电路板固定单元23用于将待测电路板4固定在检测系统中，防止红外图像采集单元22在采集红外图像时待测电路板4晃动，影响采集效果，最终影响判定待测电路板4的情况。
激励信号接入单元21用于提供一个能够使待测电路板4正常工作的激励信号。
环境温度隔绝单元25用于对检测系统与外界环境进行隔离，保证红外图像采集单元22在采集待测电路板4的红外图像时无外界温度干扰源。
红外图像采集单元22主体部分为红外图像采集子单元27，红外图像采集子单元27可以为红外阵列探测器，红外图像采集单元22用于实时监测待测电路板4的红外辐射情况，并且采集电流源模块1通电前后的待测电路板4的初始红外图像和实时红外图像。若待测电路板4过大，使用红外图像采集子单元27需要较远的距离来采集红外图像的时候，则可以使用红外阵列探测器采集红外辐射数据。
位置调整单元24用于控制红外图像采集子单元27与待测电路板4之间的距离及采集角度，调整红外图像采集子单元27采集角度，使得红外图像的成像质量清晰并且视野宽阔。
图像处理显示模块3包括数据导入单元31、图像处理单元32和图像显示单元33。主要用于将红外图像获取模块2采集的实时红外图像和初始红外图像传输到图像处理单元32中与图像处理显示模块3预设的电路原理图及版图文件进行图像分析，并对所有图像进行相应处理并标记可能的故障点，并通过图像显示单元33显示出所述实时红外图像和所述待测电路板的检测结果；此外对电流源模块1进行自动调节，提高检测准确性以及防止待测电路板发生热损坏。
数据导入单元31通过标准工业接口将红外图像采集子单元27所采集到的实时红外图像和初始红外图像传输到图像处理显示模块3之中，通过接口接收电流源模块1发送的实时电流的数值和是是电压的数值，用于将实时红外图像和初始红外图像与图像处理显示模块3预设的电路原理图及版图文件对比获取故障点所在位置以及对应元器件。
所述图像处理单元32还包括噪声压制子单元26，与所述数据导入单元31相耦接，用于对将接收到的所述数据导入单元31发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像进行降噪处理。
图像处理单元32进行图像处理，判断故障情况并标记可能的故障点与故障点所在回路，并输出控制信号至电流源模块1。图像处理单元32中需设置工作时间、阈值电流、阈值温度上限和阈值温度下限。其中工作时间为每次检测的最大工作时长；阈值电流用于判断故障类型；阈值温度上限用于检测停止的判断，阈值温度下限用于故障点位置的判定。阈值电流以正常电路板工作电流为基准进行设置。阈值温度上限的设定原则为电路板上由电流热效应引起明显高于环境温度的温度值，同时考虑红外图像采集子单元27最小分辨率及设备温度噪声水平，设定为两者中较大值的十倍左右或以上加上测试环境温度后的数值。阈值温度下限设定为两者中较大值的数倍(如五倍左右)加上测试环境温度后的数值。
图像处理单元32开始工作后实时检测待测电路板红外图像。
当图像中出现超过阈值温度上限的点时，记录当前电流源模块1输出电流值。如实际电流远超过阈值电流大小时，可判断待测电路板出现完全短路故障。当出现该故障时，系统电流基本由故障点所在回路通过，导致该回路温度变化较大，红外图像上高于阈值温度下限的点即为故障点。如实际电流未超过阈值电流大小时，可认定待测电路板出现开路故障或部分短路故障。在开路故障时，电流无法通过故障回路，该回路温度变化极小，红外图像上低于阈值温度下限的回路即为开路故障回路，并需进一步逐点检测确定故障点位置；若红外图像上低于阈值温度下限的点无法形成回路则为部分短路故障，需对比电路板正常工作情况下的红外图像，温差最大及较大的点即为可能的故障点，需要进一步逐点检测确认。当电流源模块1通电检测达到设定的工作时间后仍未出现超过阈值温度上限的点时，则认定待测电路板出现开路故障或部分短路故障，进一步通过上面方式判断故障位置。
通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：
1、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，可以通过电路板红外图像以及工作电流大小的方式快速判断复杂多层电路板的故障类型及位置。
2、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，利用红外图像降噪处理的方式提高故障检测精度。
3、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，红外图像采集模块的位置、角度及采集装置可调，实现不同型号、规格电路板的故障检测。
4、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，电流源模块可以根据采集的红外图像对电流源模块进行控制，对电流和电压的大小自动调整，可避免待测电路板发生热损坏，提高故障检测准确性。
5、本发明提供的快速自动检测电路板故障装置，环境隔绝单元可以实现故障检测过程中完全或部分消除外界环境对检测结果的影响，提高故障检测精度。
上面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，用于检测待测电路板故障，所述电路板故障包括开路故障、完全短路故障和部分短路故障，包括电流源模块、红外图像获取模块和图像处理显示模块；
所述电流源模块，分别与所述图像处理显示模块和所述红外图像获取模块相耦接，用于发送实时电压的数值和实时电流的数值至所述图像处理显示模块，以及接收所述图像处理显示模块反馈的控制信号，当所述控制信号为电源开启的控制信号时，发送所述实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块；
所述红外图像获取模块分别与所述电流源模块和所述图像处理显示模块相耦接，用于接收所述电流源模块发送的所述实时电压和所述实时电流，以及发送实时红外图像和初始红外图像至所述图像处理显示模块；
所述红外图像获取模块包括：待测电路板、激励信号接入单元和红外图像采集单元，所述激励信号接入单元，与所述待测电路板相耦接，用于提供激励信号至所述待测电路板；所述待测电路板，分别与所述激励信号接入单元、所述电流源模块和所述红外图像采集单元相耦接，用于接收所述激励信号接入单元发送的所述激励信号，接收所述电流源模块发送的所述实时电压和所述实时电流，使所述待测电路板通电产生红外辐射，通过所述红外图像采集单元实时监测；所述红外图像采集单元，分别与所述待测电路板和所述图像处理显示模块相耦接，用于实时监测所述待测电路板的红外辐射情况，并生成所述实时红外图像发送至所述图像处理显示模块，其中，所述红外图像采集单元，还生成所述待测电路板的所述初始红外图像发送至所述图像处理显示模块；
所述图像处理显示模块，分别与所述电流源模块和所述红外图像获取模块相耦接，用于接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，接收所述红外图像获取模块发送的所述实时红外图像和初始红外图像，判定所述待测电路板的情况得到所述待测电路板的检测结果，并显示所述待测电路板的检测结果以及所述实时红外图像，同时反馈控制信号至所述电流源模块，所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号；
所述图像处理显示模块预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，所述实时红外图像包括多个第一要素点，所述电路原理图及版图文件包括多个第二要素点，所述阈值温度下限根据所述初始红外图像设置；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流大于所述阈值电流时，判定所述待测电路板发生完全短路故障；当所述待测电路板发生全短路故障时，所述第一像素点的实时温度超过所述阈值温度下限时，且与所述第二像素点相匹配，所述第一要素点为完全短路故障点；
当所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，且所述实时电流小于所述阈值电流时，判定所述待测电路板发生开路故障或者部分短路故障。
2.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，还包括正常电路板，当判定所述待测电路板发生部分短路故障时，采集所述正常电路板红外图像，所述正常电路板红外图像包括多个第三要素点；
所述判定所述待测电路板发生开路故障或者部分短路故障，进一步为：所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并构成回路时，判定所述待测电路板发生开路故障；
所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号时，当所述第一要素点位的实时温度低于所述阈值温度下限并不能构成回路时，判定所述待测电路板发生部分短路故障，当所述第一要素点与第三要素点的温差最大时，且与所述第二要素点相匹配，所述第一要素点为部分短路故障点。
3.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述图像处理显示模块预设阈值温度上限和阈值时间，所述阈值温度上限根据所述初始红外图像设置；
所述反馈信号包括电源关闭的控制信号和电源开启的控制信号，进一步为：
当所述图像处理显示模块的工作时间大于所述预定时间，或者所述第一要素点的实时温度超过所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源关闭的控制信号；
当所述图像处理显示模块的工作时间小于所述预定时间，同时所述第一要素点的实时温度低于所述阈值温度上限时，所述反馈信号为所述电源开启的控制信号。
4.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述图像处理显示模块包括：数据导入单元、图像处理单元和图像显示单元；
所述数据导入单元，分别与所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元、所述电流源模块、以及所述图像处理显示模块中的所述图像处理单元相耦接，用于接收所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像，接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值，以及发送所述实时红外图像和所述初始红外图像至所述图像处理单元；
所述图像处理单元，分别与所述图像处理显示模块中的所述数据导入单元、所述图像处理显示模块中的所述图像显示单元，以及所述电流源模块相耦接，用于接收所述图像处理显示模块中的所述数据导入单元发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，预设电路原理图及版图文件、阈值温度下限和阈值电流，判定所述待测电路板的情况得到所述待测电路板的检测结果，并发送所述待测电路板的检测结果以及所述实时红外图像至所述图像显示单元，同时反馈所述控制信号至所述述电流源模块；
所述图像显示单元，与所述图像处理显示模块中的所述图像处理单元相耦接，用于接收所述图像处理单元发送的所述实时红外图像和所述待测电路板的检测结果，并显示所述实时红外图像和所述待测电路板的检测结果。
5.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述电流源模块包括：电流控制单元和电流输出单元，
所述电流控制单元，预设初始额定输出电压、初始最大输出电流及其变化步长、变化上限和变化频率，所述初始额定输出电压和所述初始最大输出电流根据所述变化步长、所述变化上限和所述变化频率控制；
所述电流控制单元，分别与所述电流源模块中的所述电流输出单元和所述图像处理显示模块相耦接，用于接收所述图像处理显示模块反馈的所述控制信号，发送额定输出电压及最大输出电流的数值至所述电流输出单元的数值至所述电流输出单元；当所述控制信号为电源关闭的控制信号时，所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值均为0；当所述控制信号为电源开启的控制信号时，所述额定输出电压的数值与最大输出电流的数值不为0；
所述电流输出单元，分别与所述电流源模块中的所述电流控制单元、所述图像处理显示模块和所述红外图像获取模块中的所述待测电路板相耦接，接收所述电流控制单元发送的所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值，当所述额定输出电压的数值和所述最大输出电流的数值不为0时，发送所述实时电压的数值和所述实时电流的数值至所述图像处理显示模块，并发送实时电压和所述实时电流至所述红外图像获取模块中的所述待测电路板。
6.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述红外图像获取模块还包括：电路板固定单元、位置调整单元、及环境温度隔绝单元；
所述电路板固定单元，位于所述环境隔绝单元中，与所述位置调整单元和所述激励信号接入单元并行设置，用于固定所述待测电路板；
所述位置调整单元，位于所述环境隔绝单元中，与所述电路板固定单元并行设置，用于调整所述红外图像采集单元与所述待测电路板之间的距离，以及调整所述红外图像采集单元的采集述待测电路板的角度；
所述环境温度隔绝单元，包围所述电路板固定单元、所述位置调整单元和所述激励信号接入单元，用于将所述电路板固定单元、所述位置调整单元和所述激励信号接入单元与外界环境隔离。
7.根据权利要求4所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述数据导入单元包括接口，通过所述接口接收所述红外图像获取模块中的所述红外图像采集单元发送所述实时红外图像和所述初始红外图像，并接收所述电流源模块发送的所述实时电压的数值和所述实时电流的数值。
8.根据权利要求4所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述图像处理单元还包括噪声压制子单元，与所述数据导入单元相耦接，用于对将接收到的所述数据导入单元发送的所述实时红外图像和所述初始红外图像进行降噪处理。
9.根据权利要求1所述的快速自动检测电路板故障的装置，其特征在于，所述红图像外采集单元包括红外图像采集子单元，所述红外图像采集子单元为红外阵列探测器。
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