CN113759200A - 一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统及方法，属于数字插件测试技术领域，包括数字插件测试台、图像采集处理模块、测试仪表模块、控制处理模块。本发明能够基于对数字插件的图像处理，识别判断数字插件型号和需要测式的节点，调用相应的自动测试程序，完成各个节点的指标测试，不但能够测试输入输出信号类型，而且通过探针移动能够对插件任意焊点或测试点进行测试，并根据测试结果给出该数字插件可能的故障部位，协助使用人员进行故障维修，值得被推广使用。

Description

一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统及方法

技术领域

本发明涉及数字插件测试技术领域，具体涉及一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统及方法。

背景技术

随着科技的发展，电子产品越来越多，其中使用的数字电路品种和数量也越来越多，不同的数字电路采用不同的电子器件，其实现的功能和达到的指标也具有很大的差异，目前都是采用人工测量的方法进行功能性能测试和故障诊断维修，而人工测量需要对数字插件的具体电路和功能性能指标具有充分的理解，因此每个人只能负责某一品种或某几个品种数字电路的测量。

对于长寿命的雷达来说，其使用寿命一般达到20年以上，雷达型号多，每种型号的雷达产量少，而每个型号的雷达都需要使用不同的数字插件，如果全部使用人工测量，则需要占用大量的人力资源，即使雷达停产后，为了保障雷达的正常使用，仍需要占用部分技术人员对数字插件进行维修和测试；而且人工测量效率比较慢，耗费时间多，测试及故障诊断对操作人员的专业水平要求很高。并且随着技术的发展，雷达越来越多，占用的人力资源也越来越多，给企业带来的负担也越来越重。

可以预测，未来的数字插件的指标测试及故障诊断将逐步走向自动化、智能化的道路；一种通用数字插件的非原理性测试装置及其测试方法(ZL201510229128.X)通过测试系统产生测试向量信号，并将产生的测试向量与接收的测试向量对比，从而判断信号传输通道的短路、断路等故障，但大部分电路板不但能保证信号的连通，而且需要对信号进行处理，输出的信号与输入信号具有较大差异，该专利只比较测试信号的幅度，不涉及信号的类型；而且该专利仅能定位到某个通路的断点或虚焊点的大概位置，具体断点位置不能准确判断。为此，提出一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何更好地满足不同品种数字插件的自动测试要求，降低数字插件测试对人员的需求，提高测试效率，提供了一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括数字插件测试台、图像采集处理模块、测试仪表模块、控制处理模块；

所述数字插件测试台，用于完成数字插件的固定及对外连接任务，使数字插件的对外接口与测试仪表模块互通，进而使待测数字插件根据输入信号产生相应的信号输出；

所述图像采集处理模块，用于进行数字插件图像的采集和其中芯片、元器件布局特征提取，并将提取的特征与特征数据库中储存的数据进行对比，识别判断待测数字插件的类型，并将识别结果输出到控制处理模块；

所述测试仪表模块，用于在所述控制处理模块的控制下，产生数字插件需要的输入信号，并采集数字插件的输出信号，同时将产生信号和采集信号输出到控制处理模块；

所述控制处理模块，用于控制完成数字插件的测试工作，判断数字插件处于正常或故障状态，对故障件给出可能的故障部位和建议维修方案。

更进一步地，所述数字插件测试台包括三维丝杆模组、控制箱、平台、信号转接单元、固定夹具、检测探针；所述三维丝杆模组带动所述检测探针做X、Y、Z轴方向的移动，使得所述检测探针与数字插件的任意位置实现良好接触；所述控制箱在所述控制处理模块的控制下驱动所述三维丝杆模组运动；所述固定夹具设置在所述平台上，并根据数字插件尺寸调整大小，在测试过程中固定数字插件；所述检测探针一端与数字插件的测试点连接或断开，另一端与测试仪表模块连接；所述信号转接单元即测试接口，设置在所述平台上，一端与待测数字插件的对外接口通信连接，另一端与测试仪表模块通信连接。

更进一步地，所述图像采集处理模块包括依次连接的图像采集单元、图像处理单元、特征提取单元、识别判断单元；所述图像采集单元用于采集待测数字插件的图像；所述图像处理单元用于对采集到的待测数字插件图像进行预处理；所述特征提取单元用于提取待测数字插件中芯片、元器件布局特征，与数据库中的储存的特征数据进行比对，综合得出数字插件的特征参数；所述识别判断单元用于根据待测数字插件的特征参数，与数据库中储存的数据库特征进行比对，从而判断待测数字插件的类型。

更进一步地，所述图像采集单元包括相机与光源，所述光源用于使待测数字插件处于一个光源充足的环境，所述相机用于对待测数字插件的图像采集，并将图像传输到图像处理单元。

更进一步地，所述控制处理模块包括依次连接的测试控制单元、分析判断单元、人机交互单元；所述测试控制单元用于控制检测探针位置的移动，并控制测试仪表产生必要的测试信号和采集待测数字插件的输出信号，接收图像采集处理识别结果；所述分析判断单元用于根据测试系统的输出数据判断仪器仪表状态，根据仪器仪表采集数据判断数字插件是否正常，如果数字插件处于非正常状态，则根据各个部位的数据评估插件可能故障的部位，并给出故障修理的建议；所述人机交互单元用于完成测试系统的控制和测试结果的输出，控制测试系统的开启或关闭，并将测试结果输出或打印。

更进一步地，所述测试仪表模块包括电源、信号发生器、信号采集器；所述电源用于为待测数字插件提供供电信号；所述信号发生器为待测数字插件提供必要的数字信号输入；所述信号采集器采集通过检测探针和测试接口采集待测数字插件的输出信号，并将信号传输给控制处理模块。

本发明还提供了一种基于图像处理的数字插件通用自动测试方法，采用上述的测试方法对数字插件进行测试，包括以下步骤：

S1：将待测数字插件与测试接口连接，如果测试接口与待测插件接口不匹配，则需要增加适配器进行转接；

S2：在测试系统显示器上点击启动按钮，开始自动测试；

S3：通过控制处理模块控制图像采集单元的光源打开，并控制相机进行图像采集；

S4：对采集的图像进行处理，提取图像的关键特征，分析判断待测数字插件的类型；

S5：控制测试仪表模块的电源和信号发生器产生待测插件需要的直流电源和数字信号；

S6：信号采集器从测试接口采集数字插件发出的测试信号；

S7：通过控制处理模块对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求；如果有多个信号不满足设计要求，依次从数据库中提取不满足信号的传输链路和对应的测试点；

S8：控制检测探针依次采集不满足信号的传输链路的各个测试点，控制处理模块对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求，定位信号传输处理的故障点。

本发明相比现有技术具有以下优点：该基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，能够基于对数字插件的图像处理，识别判断数字插件型号和需要测式的节点，调用相应的自动测试程序，完成各个节点的指标测试，不但能够测试输入输出信号类型，而且通过探针移动能够对插件任意焊点或测试点进行测试，并根据测试结果给出该数字插件可能的故障部位，协助使用人员进行故障维修，值得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例二中数字插件通用自动测试系统的系统框图；

图2是本发明实施例二中数字插件测试台的结构示意图；

图3是本发明实施例二中图像采集处理模块框图；

图4是本发明实施例二中控制处理模块框图；

图5是本发明实施例二中测试仪表模块框图；

图6是本发明实施例二中数字插件的测试流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一

本实施例提供一种技术方案：一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，数字插件测试台、图像采集处理模块、测试仪表模块、控制处理模块；通过采集待测数字插件的图像信息，提取其中芯片、元器件布局特征，与数据库中的特征参数进行比对，识别判断该数字插件的类型；在控制处理模块的控制下，调动自动测试程序控制探针和测试仪表完成测试，并将测试数据与标准数据进行比对，判断待测数字插件的状态及可能的故障部位，并将测试数据、标准数据、判断结果、故障部位及建议维修方案输出到人机交互单元，协助使用人员完成数字插件的测试及维修。

在本实施例中，数字插件测试台主要完成数字插件的固定及对外连接任务，使数字插件的对外接口能够与测试仪表互通，使待测数字插件能够根据输入信号产生相应的信号输出。

在本实施例中，图像采集处理模块完成待测数字插件图像的采集和图像进行特征提取，并将提取的特征与特征数据库中储存的数据进行对比，识别判断待测数字插件的类型，并将识别结果输出到控制处理模块。

在本实施例中，控制处理模块根据图像识别处理结果，调动相应自动测试程序，根据自动测试程序控制测试仪表产生相应的信号输出到待测数字插件，并控制测试仪表采集数字插件输出信号，并记录数字插件的输入输出数据；控制处理模块根据测试结果，判断数字插件处于正常或故障状态，对故障件给出可能的故障部位和建议维修方案；并将测试结果、状态判别结果、可能故障部位、建议维修方案等信息输出供使用人员参考或归档保存。

在本实施例中，测试仪表模块主要在控制处理模块的控制下，产生数字插件需要的输入信号，并采集数字插件的输出信号，同时将产生信号和采集信号输出到控制处理模块。

实施例二

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，包括数字插件测试台、图像采集处理模块、测试仪表模块、控制处理模块；其中，数字插件测试台主要完成数字插件的固定及对外连接任务；图像采集处理模块进行图像的采集和特征提取，识别判断待测数字插件的类型；控制处理模块控制完成数字插件的自动测试，判断数字插件处于正常或故障状态，对故障件给出可能的故障部位和建议维修方案；测试仪表模块在控制处理模块的控制下完成信号的产生和采集。

如图2所示，数字插件测试台主要包括三维丝杆模组、控制箱2、平台3、信号转接单元4、固定夹具5、检测探针6、立柱8等部件，其中三维丝杆模组包括X向丝杆模组11、Y向丝杆模组12、Z向丝杆模组13，分别带动检测探针6完成三个方向上的直线运动，各丝杆模组均包括丝杆、电机等部件，控制箱2在控制处理模块的控制下驱动电机运转，带动检测探针6沿三维丝杆做X、Y、Z轴方向的移动，使得检测探针6能够与待测数字插件7的任意位置实现良好接触；固定夹具5可以根据待测数字插件7的尺寸调整大小，在测试过程中固定待测数字插件7，便于测试工作的进行；平台3主要起支撑固定夹具5、三维丝杆模组的作用；信号转接单元4主要是在待测数字插件7和测试仪表模块之间信号起连通作用，在本实施例中，信号转接单元4即测试接口；立柱8设置在所述平台3上，并与三维丝杆模组、控制箱2等部件连接；并且图像采集单元的相机9安装在检测探针6的一旁，检测探针6缩回时，检测探针6不影响相机9拍照；原则上只要能对待测数字插件7拍照就行。

如图3所示，图像采集处理模块主要包括图像采集单元、图像处理单元、特征提取单元、识别判断单元四个部分。

图像采集单元主要包括高品质的相机和光源，其中光源使待测数字插件处于一个光源相对充足的环境，为采集图像的品质提供保证；高品质相机主要完成待测数字插件的图像采集，并将图像传输到图像处理单元。

图像处理单元是将所采集的图像进行预处理，为后续的特征提取创造条件，一般包括A/D、去噪，避免形成的杂点影响图像特征的提取和分析；当所采集的图像为数字图像时，则不需要进行A/D转换，可以直接进行去噪和归一化处理。

特征提取单元是提取出各个元器件的位置、形状、颜色等关键特征，与数据库中的元器件特征进行比对，从而综合得出数字插件的特征参数，并为后续检测提供条件。

识别判断单元是根据待测数字插件的特征参数，与数据库中的储存的数据库特征进行比对，从而判断待测数字插件的类型；如各个元器件在大小、标识字体上有区别，电阻上有色环，都可以作为器件的识别标志；由于各个型号的数字插件使用的元器件品种、数量和排放位置上不可能完全一样，在识别各个器件型号后，再将元器件相对于数字插件底板的相对位置作为重要标志，进而判断数字插件类型，相对于现有技术中的其他方法，本识别判断方式简单高效，能够大幅降低硬件复杂度，提高识别判断准确率。

如图4所示，控制处理模块是整个测试系统的核心，主要包括测试控制单元、分析判断单元、人机交互单元三个部分。

测试控制单元主要完成检测探针位置的移动，并控制测试仪表产生必要的测试信号和采集待测数字插件的输出信号；

分析判断单元根据测试系统的输出数据判断测试仪表模块状态故障导致测试结果不正常的情况发生，根据测试仪表模块采集数据判断待测数字插件是否正常，如果待测数字插件处于非正常状态，则根据各个部位的数据评估待测数字插件可能故障的部位，并给出故障修理的建议。具体的，在分析判断单元根据各个测试位置采集的信号，与标准信号比较，可以发现哪些信号不能满足设计要求，根据预设的信号传输链路，从而确定该链路上最先出现问题的测试点，引导设计人员对该测试点进行问题排查。

人机交互单元主要包括键盘、鼠标、显示器、打印机，主要完成测试系统的控制和测试结果的输出，控制本自动测试系统的开启或关闭，并将测试结果输出或打印。

如图5所示，测试仪表模块主要包括电源、信号发生器、信号采集器，电源为待测数字插件提供必要的供电信号，如直流15V、5V、24V等；信号发生器为待测数字插件提供必要的数字信号输入；信号采集器采集通过检测探针和测试接口采集待测数字插件的输出信号，并将信号传输给控制处理模块。检测探针和测试接口主要起信号传输作用，测试接口有多个管脚，分别传输电源、输入、输出信号，可以将供电电源和工作需要的数字信号传输给待测数字插件，然后将待测数字插件的输出信号传输给信号采集器；检测探针也是主要负责信号传输的，将测试位置(即测试点)的信号传输给信号采集器。

如图6所示，测试流程为如下：

S1：将待测数字插件与测试接口连接，如果测试接口与待测插件接口不匹配，则需要增加适配器进行转接；

S2：在测试系统显示器上点击启动按钮，开始自动测试；

S3：通过控制处理模块(计算机)控制图像采集单元的光源打开，并控制相机进行图像采集；

S4：对采集的图像进行处理，提取图像的关键特征，分析判断待测数字插件的类型；

S5：控制测试仪表模块的电源和信号发生器产生待测插件需要的直流电源和数字信号；

S6：信号采集器从测试接口采集数字插件发出的测试信号；

S7：通过控制处理模块(计算机)对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求；如果有多个信号不满足设计要求，依次从数据库中提取不满足信号的传输链路和对应的测试点；

S8：控制检测探针依次采集不满足信号的传输链路的各个测试点，控制处理模块(计算机)对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求，定位信号传输处理的故障点。具体的，测试系统预设了各个信号的传输链路和该链路上的测试位置，当通过测试接口发现采集的某个信号与标准信号不一致时，系统根据该传输链路上设置的各个测试点，调用检测探针对链路上的每个测试点进行测试，分别对各个测试点的信号进行采集判断，从而确定最可能发生故障的位置，也可能该链路上同时出现多个问题点，因为各个测试点都会对其后面的测试点信号产生影响，所以该测试只确定最接近输入信号的问题点，待该测试点修复后，再判断后续测试点是否正常。

综上所述，上述实施例的基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，能够基于对数字插件的图像处理，识别判断数字插件型号和需要测式的节点，调用相应的自动测试程序，完成各个节点的指标测试，不但能够测试输入输出信号类型，而且通过探针移动能够对插件任意焊点或测试点进行测试，并根据测试结果给出该数字插件可能的故障部位，协助使用人员进行故障维修，值得被推广使用。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于，包括数字插件测试台、图像采集处理模块、测试仪表模块、控制处理模块；

所述数字插件测试台，用于完成数字插件的固定及对外连接任务，使数字插件的对外接口与测试仪表模块互通，进而使待测数字插件根据输入信号产生相应的信号输出；

所述图像采集处理模块，用于进行数字插件图像的采集和其中芯片、元器件布局特征提取，并将提取的特征与特征数据库中储存的数据进行对比，识别判断待测数字插件的类型，并将识别结果输出到控制处理模块；

所述测试仪表模块，用于在所述控制处理模块的控制下，产生数字插件需要的输入信号，并采集数字插件的输出信号，同时将产生信号和采集信号输出到控制处理模块；

所述控制处理模块，用于控制完成数字插件的测试工作，判断数字插件处于正常或故障状态，对故障件给出可能的故障部位和建议维修方案。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于：所述数字插件测试台包括三维丝杆模组、控制箱、平台、信号转接单元、固定夹具、检测探针；所述三维丝杆模组带动所述检测探针做X、Y、Z轴方向的移动，使得所述检测探针与数字插件的任意位置实现良好接触；所述控制箱在所述控制处理模块的控制下驱动所述三维丝杆模组运动；所述固定夹具设置在所述平台上，并根据数字插件尺寸调整大小，在测试过程中固定数字插件；所述检测探针一端与数字插件的测试点连接或断开，另一端与测试仪表模块连接；所述信号转接单元即测试接口，设置在所述平台上，一端与待测数字插件的对外接口通信连接，另一端与测试仪表模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于：所述图像采集处理模块包括依次连接的图像采集单元、图像处理单元、特征提取单元、识别判断单元；所述图像采集单元用于采集待测数字插件的图像；所述图像处理单元用于对采集到的待测数字插件图像进行预处理；所述特征提取单元用于提取待测数字插件中芯片、元器件布局特征，与数据库中的储存的特征数据进行比对，综合得出数字插件的特征参数；所述识别判断单元用于根据待测数字插件的特征参数，与数据库中储存的数据库特征进行比对，从而判断待测数字插件的类型。

4.根据权利要求3所述的一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于：所述图像采集单元包括相机与光源，所述光源用于使待测数字插件处于一个光源充足的环境，所述相机用于对待测数字插件的图像采集，并将图像传输到图像处理单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于：所述控制处理模块包括依次连接的测试控制单元、分析判断单元、人机交互单元；所述测试控制单元用于控制检测探针位置的移动，并控制测试仪表产生必要的测试信号和采集待测数字插件的输出信号，接收图像采集处理识别结果；所述分析判断单元用于根据测试系统的输出数据判断仪器仪表状态，根据仪器仪表采集数据判断数字插件是否正常，如果数字插件处于非正常状态，则根据各个部位的数据评估插件可能故障的部位，并给出故障修理的建议；所述人机交互单元用于完成测试系统的控制和测试结果的输出，控制测试系统的开启或关闭，并将测试结果输出或打印。

6.根据权利要求4所述的一种基于图像处理的数字插件通用自动测试系统，其特征在于：所述测试仪表模块包括电源、信号发生器、信号采集器；所述电源用于为待测数字插件提供供电信号；所述信号发生器为待测数字插件提供必要的数字信号输入；所述信号采集器通过检测探针和测试接口采集待测数字插件的输出信号，并将信号传输给控制处理模块。

7.一种基于图像处理的数字插件通用自动测试方法，采用权利要求6所述的测试方法对数字插件进行测试，包括以下步骤：

S1：将待测数字插件与测试接口连接，如果测试接口与待测插件接口不匹配，则需要增加适配器进行转接；

S2：在测试系统显示器上点击启动按钮，开始自动测试；

S3：通过控制处理模块控制图像采集单元的光源打开，并控制相机进行图像采集；

S4：对采集的图像进行处理，提取图像的关键特征，分析判断待测数字插件的类型；

S5：控制测试仪表模块的电源和信号发生器产生待测数字插件需要的直流电源和数字信号；

S6：信号采集器从测试接口采集待测数字插件发出的测试信号；

S7：通过控制处理模块对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求；如果有多个信号不满足设计要求，依次从数据库中提取不满足信号的传输链路和对应的测试点；

S8：控制检测探针依次采集不满足信号的传输链路的各个测试点，控制处理模块对采集的信号进行分析，根据信号幅度及形态判断信号是否满足要求，定位信号传输处理的故障点。

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