CN113985113A - 一种电路板电压的检测装置以及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电路板电压的检测装置以及检测方法，属于电路板性能检测技术领域，解决了现有电路板电压检测的检测针无法以一定的角度探测电路板的检测点、价格昂贵的问题。装置包括姿态调整器、检测单元、控制器以及具有多自由度的机械臂；控制器用于获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器调节机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的检测单元对准待检测点，采集待检测点的电压值。该装置和方法可用于电路板电压的检测。

Description

一种电路板电压的检测装置以及检测方法

技术领域

本发明属于电路板性能检测技术领域，尤其涉及一种电路板电压的检测装置以及检测方法。

背景技术

电压检测是指检测电路板上电后各个检测点的电压是否在正常范围。

其中，采用在线检测仪进行电压检测，需要为每种电路板定制专用检测夹具，导致设备的价格昂贵。采用飞针检测进行电压检测同样存在价格非常昂贵的问题。

此外，上述两种检测设备的检测针均为垂直于电路板下压，无法做到以一定的角度探测电路板的检测点。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种电路板电压的检测装置以及检测方法，解决了现有技术中电路板电压检测的检测针无法做到以一定的角度探测电路板的检测点、价格昂贵的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种电路板电压的检测装置，包括姿态调整器、检测单元、控制器以及具有多自由度的机械臂；控制器用于获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器调节机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的检测单元对准待检测点，采集待检测点的电压值。

进一步地，还包括坐标对准器和差值扣除模块，坐标对准器对准待检测点，姿态调整器获取坐标对准器的实际坐标数据和实际姿态数据并发送至控制器，坐标对准器的实际坐标数据作为待测电的坐标信息；

差值扣除模块获取控制器发送的坐标对准器的实际姿态数据，并扣除坐标对准器与采集模块之间的姿态差值，得到机械臂的姿态信息。

进一步地，坐标定位器为十字激光定位器，十字激光定位器产生的十字激光的交叉点对准待检测点。

进一步地，控制器包括用于显示电压值的显示单元。

进一步地，控制器还包括变化率计算模块，变化率计算模块实时获取测试单元发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，认定电压值逼近最终值，变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

进一步地，测试单元包括低档位、中档位和高档位；采集开始时，测试单元处于低档位，档位判断模块实时获取测试单元采集的电压值，判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向控制器发送档位切换指令，控制器根据档位切换指令控制测试单元切换至下一档位。

本发明还提供了一种电路板电压的检测方法，包括如下步骤：

控制器获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器调节具有多自由的机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的检测单元对准待检测点，采集待检测点的电压值。

进一步地，控制器获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息之前还包括如下步骤：

步骤11：将坐标对准器对准待检测点；

步骤12：姿态调整器获取坐标对准器的实际坐标数据和机械臂的实际姿态数据并发送至控制器，坐标对准器的实际坐标数据作为待测试点的坐标信息；

步骤13：差值扣除模块获取控制器发送的坐标对准器的实际姿态数据，并扣除坐标对准器与测试单元之间的姿态差值，得到机械臂的姿态信息。

进一步地，采集待检测点的电压值之后还包括如下步骤：

变化率计算模块实时获取测试单元发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，认定电压值逼近最终值，变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

10.根据权利要求7的电路板电压的检测方法，其特征在于，采集待检测点的电压值包括如下步骤：

检测开始时，测试单元处于低档位，档位判断模块实时获取测试单元采集的电压值，判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向控制器发送档位切换指令，控制器根据档位切换指令控制测试单元切换至下一档位。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的电路板电压的检测装置，将机械臂的自由运动属性应用于电路板的电压检测中，通过控制多自由度的机械臂的姿态，能够调整检测模块使其处于任一角度，从而能够以任一角度对电路板上的检测点进行电压检测，解决了现有技术中电路板电压检测的检测针无法做到以一定的角度探测电路板的检测点的问题。

b)本发明提供的电路板电压的检测装置不需要对电路板定制专用检测夹具，检测前无需进行编程，只需要根据检测点坐标表进行定位，即可对某种型号电路板进行电压检测，成本低，价格仅为现有电压检测设备的十分之一左右。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明提供的电路板电压的检测装置的结构示意图；

图2为本发明提供的电路板电压的检测装置中探针的结构示意图；

图3为本发明提供的电路板电压的检测装置中机械臂、坐标定位器和检测模块的位置示意图；

图4为本发明提供的电路板电压的检测方法的流程图。

附图标记：

1-姿态调整器；2-控制器；3-坐标对准器；4-机械臂；41-安装座；42-第一关节；43-第二关节；44-第三关节；45-第四关节；46-第五关节；47-第六关节；5-采集模块；51-针管；52-针杆；53-针尖；54-弹性件。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

在实际应用中，存在检测针需要以一定的角度(非90°)探测电路板的检测点的情况，具体如下：

第一种情况，部分的电路板装有结构散热件，对检测点造成空间干涉，无法垂向检测。

第二种情况，两块电路板垂直焊接后，需要对沿竖向设置的电路板上的检测点进行电压检测，则需要检测探针水平探测。

第三种情况，待检测网络焊盘在设计时未留全部焊盘的检测点，导致对未留检测点焊盘检测时探针无法垂向检测，只能以某角度下探。

针对检测针无法进行垂直探测的情况，本发明提供的电路板电压的检测装置，参见图1至3，包括姿态调整器1(例如，伺服控制器)、检测单元、控制器2以及具有多自由度的机械臂4；其中，控制器2包括姿态控制模块、采集控制模块和坐标姿态存储模块，检测单元包括通讯模块、继电器和采集模块5，机械臂4通过姿态调整器1与姿态控制模块信号连接，姿态调整器1与姿态控制模块之间通过网线连接，采集模块5依次通过继电器、通讯模块与采集控制模块信号连接，通讯模块通过RS232串行总线与采集控制模块连接，RS232串行总线的一端与采集控制模块的串口连接，另一端与通讯模块的串口连接；采集模块5设于机械臂4的活动端的法兰上。

实施时，姿态控制模块获取坐标姿态存储模块内存储的坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂4的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器1调节机械臂4的姿态，使得机械臂4的活动端的采集模块5对准待检测点；然后，采集控制模块发送采集信号至通讯模块，通讯模块根据采集信号控制采集模块5采集待检测点的电压值，从而完成电路板电压检测。

与现有技术相比，本发明提供的电路板电压的检测装置，将机械臂4的自由运动属性应用于电路板的电压检测中，通过控制多自由度的机械臂4的姿态，能够调整采集模块5使其处于任一角度，从而能够以任一角度对电路板上的检测点进行电压检测，解决了现有技术中电路板电压检测的检测针无法做到以一定的角度探测电路板的检测点的问题。

同时，上述电路板电压的检测装置不需要对电路板定制专用检测夹具，检测前无需进行编程，只需要根据检测点坐标表进行定位，即可对某种型号电路板进行电压检测，成本低，价格仅为现有电压检测设备的十分之一左右。

对于具有多自由度的机械臂4的结构，示例性地，机械臂4可以为具有6自由度的机械臂4，沿机械臂4的固定端至活动端，包括依次转动连接的安装座41、第一关节42、第二关节43、第三关节44、第四关节45、第五关节46和第六关节47，第一关节42、第四关节45、第五关节46、第六关节47为直筒形，第二关节43的形状为T形，第三关节44的形状为L形，第一关节42能够沿XY平面转动，第二关节43、第三关节44和第四关节45能够沿YZ平面转动，第五关节46能够沿XY平面转动，第六关节46能够沿XZ平面转动，从而能够实现将检测模块以任一角度与待检测点接触，对待检测点进行电压检测。

对于采集模块5的选择，可以为万用表，万用表有两个探针：接地探针和检测探针。检测探针设于机械臂4的活动端。电压检测时，接地探针与大地连接，检测探针与待检测点连接。

考虑到机械臂4的控制精度存在一定误差，一旦检测探针与待检测点刚性接触，很可能导致待检测点损害，进而导致该电路板报废，因此，对于检测探针的结构，具体来说，其包括针管51、针杆52、针尖53和弹性件54(例如，弹簧)，针尖53设于针杆52的一端，针管51套设于针杆52的另一端且通过弹性件54与针杆52连接。这样，通过弹性件54的设置能够将针尖53与待检测点之间的接触转变为弹性接触，当针尖53与待检测点接触时，待检测点对针尖53施加压力，使得弹性件54被压缩，针尖53和针杆52整体向针管51内回缩，从而能够避免针尖53损害待检测点。

为了保证上述检测探针的检测准确性，上述针尖53的表面设有镀金层，金属金的导电性和抗氧化性较好，在针尖53表面镀金能够有效提高针尖53的检测精度和使用寿命。

值得注意的是，在实际应用中，由于电路板的加工误差和热胀冷缩的影响，实际待检测点的实际坐标可能与待检测点的设计坐标可能会出现误差，此时，如果按照待检测点的设计坐标控制机械臂4的姿态，可能会出现采集模块5无法对准待测点的情况，因此，上述电路板电压的检测装置还包括坐标对准器3，这样，将坐标对准器3对准待检测点，姿态调整器1获取坐标对准器3的实际坐标数据和实际姿态数据并发送至姿态控制模块，姿态控制模块将实际坐标数据和实际姿态数据发送至坐标姿态存储模块进行存储，需要说明的是，同一批次的电路板通常情况下加工误差和热胀冷缩的情况基本一致，因此，仅需对同一批次内的一个电路板进行多个待检测点的实际坐标采集，获取多个检测点的实际坐标得到实际坐标姿态表，就能够对同一批次的多个电路板进行电压检测。

其中，坐标定位器可以为十字激光定位器，将十字激光定位器产生的十字激光的交叉点对准待检测点，进行坐标定位。

示例性地，上述十字激光定位器的两根引线焊接到航空插头HR10A-10R-12P的PIN1引脚和PIN10引脚后，插入机械臂4的活动端的法兰的插头HR10A-10R-12S中。

需要说明的是，由于坐标定位器和采集模块5均设于机械臂4的活动端，两者无法完全重合，姿态控制模块仅能够获取坐标定位器的实际坐标数据已经对应的机械臂4的实际姿态数据，而坐标定位器的实际坐标数据对应的机械臂4的实际姿态与采集模块5采集时对应的机械臂4的实际姿态存在一定的差值，因此，上述控制器2还包括差值扣除模块，姿态控制模块通过差值扣除模块与坐标姿态存储模块连接，差值扣除模块获取姿态控制模块发送的坐标对准器3的实际姿态数据，并扣除坐标对准器3与采集模块5之间的姿态差值，得到待检测点的实际姿态数据并发送至坐标姿态存储模块。

可以理解的是，为了能够使操作人员知晓的电压检测结果，上述控制器2还包括与通讯模块连接的显示单元(例如，显示器)，通讯模块获取采集模块5采集的电压值并发送至显示单元进行显示。

考虑到采集模块5在电压采集过程中，电压值是不断变化、逐渐逼近最终值的，为了能够判断何时为最终的电压值，并对最终的电压值进行显示，上述控制器2还包括变化率计算模块，通讯模块通过变化率计算模块与显示单元连接，变化率计算模块实时获取通讯模块发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，可以认定电压值逼近最终值，此时，变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

需要说明的是，当采集模块5采用万用表时，万用表具有对应的检测档位，示例性地，当电压值为5Ω时，相应地应选择0～10Ω档位，当电压值为500Ω时，相应地应选择10～1000Ω档位，当电压值为25kΩ时，相应地应选择1～50kΩ档位，为了能够选择相应的档位，示例性地，采集模块5包括低档位(例如，0～10Ω档位)、中档位(例如，10～1000Ω档位)和高档位(例如，1～50kΩ档位)，上述控制器2还包括档位判断模块和换挡提示模块，换挡提示模块依次通过通讯模块和档位判断模块与采集控制模块连接。检测开始时，采集模块5处于低档位，通讯模块实时获取采集模块5采集的电压值并发送至档位判断模块，档位判断模块判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向采集控制模块发送档位切换指令，采集控制模块根据档位切换指令通过通讯模块控制换挡提示模块发出提示，操作人员将采集模块5切换至下一档位，从而能够根据电压值调节至合适的档位，提高上述电路板电压的检测装置的自适应性。

本发明还提供了一种电路板电压的检测方法，参见图4，采用上述电路板电压的检测装置，上述检测方法包括如下步骤：

步骤1：姿态控制模块获取坐标姿态存储模块内存储的坐标姿态表中待检测点的实际坐标信息和机械臂的实际姿态信息；

步骤2：根据坐标信息和姿态信息，姿态调整器调节机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的采集模块对准待检测点；

步骤3：采集控制模块发送采集信号至通讯模块，通讯模块根据采集信号控制采集模块采集待检测点的电压值，从而完成电路板电压检测。

与现有技术相比，本发明提供的电路板电压的检测方法的有益效果与上述提供的电路板电压的检测装置的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

为了获得坐标姿态表，上述电路板电压的检测装置还包括坐标对准器时，上述步骤1之前还包括如下步骤：

步骤11：将坐标对准器对准待检测点；

步骤12：姿态调整器获取坐标对准器的实际坐标数据和实际姿态数据并发送至姿态控制模块；

步骤13：姿态控制模块将实际坐标数据和实际姿态数据发送至坐标姿态存储模块进行存储；

步骤14：重复步骤1至3，得到多个待检测点的实际坐标数据和实际姿态数据，获得坐标姿态表。

由于坐标定位器和采集模块均设于机械臂的活动端，两者无法完全重合，姿态控制模块仅能够获取坐标定位器的实际坐标数据已经对应的机械臂的实际姿态数据，而坐标定位器的实际坐标数据对应的机械臂的实际姿态与采集模块采集时对应的机械臂的实际姿态存在一定的差值，当上述控制器还包括差值扣除模块时，上述步骤13包括如下步骤：

差值扣除模块获取姿态控制模块发送的坐标对准器的实际姿态数据，并扣除坐标对准器与采集模块之间的姿态差值，得到待检测点的实际姿态数据并发送至坐标姿态存储模块进行存储。

为了能够判断何时为最终的电压值，并对最终的电压值进行显示，当上述控制器还包括显示单元和变化率计算模块时，上述步骤3中，通讯模块根据采集信号控制采集模块采集待检测点的电压值之后还包括如下步骤：

变化率计算模块实时获取通讯模块发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，认定电压值逼近最终值，变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

为了能够选择相应的档位，上述采集模块包括低档位、中档位和高档位，上述控制器还包括档位判断模块时，上述通讯模块根据采集信号控制采集模块采集待检测点的电压值包括如下步骤：采集模块处于低档位，通讯模块实时获取采集模块采集的电压值并发送至档位判断模块，档位判断模块判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向采集控制模块发送档位切换指令，采集控制模块根据档位切换指令通过通讯模块控制采集模块切换至下一档位，从而能够根据电压值调节至合适的档位，提高上述电路板电压的检测装置的自适应性。

实施例一

本实施例提供的电路板电压的检测方法，包括如下步骤：

步骤a：控制器检查机械臂是否连接正常，若否，则提示连接异常，操作人员检查机械臂的连接情况，若是，则进行步骤b；

步骤b：控制器检查采集模块是否连接正常，若否，则提示连接异常，操作人员检查采集模块的连接情况，若是，则进行步骤c；

步骤c：读取样品电路板的类别和条形码，加载相应的待检测点信息(例如，个数和坐标等)，检查待检测点信息是否完整，若不完整，则添加样品电路板的待检测点信息，若完整，则进行步骤d；

步骤d：采用十字激光定位器定位样品电路板的某一待检测点，获取该待检测点的坐标数据和机械臂的姿态数据；

步骤e：扣除十字激光器与采集模块之间距离所产生的机械臂的姿态数据差值，得到检测时实际的机械臂的姿态数据；

步骤f：重复步骤d～e，得到样品电路板所有的待检测点对应的实际的机械臂的姿态数据；

步骤g：将与样品电路板同一批次的另一个电路板安装于检测系统中；

步骤h：控制机械臂的姿态，使得采集模块对准待检测点，检查是否移动到位，若否，则进一步调整机械臂的姿态，若是，则进行步骤i；

步骤i：针尖与待检测点接触，调节万用表至合适档位，当检测的电压值逼近真实值时，显示并记录电压值，完成电路板电压检测。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电路板电压的检测装置，其特征在于，包括姿态调整器、检测单元、控制器以及具有多自由度的机械臂；

所述控制器用于获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器调节机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的检测单元对准待检测点，采集待检测点的电压值。

2.根据权利要求2所述的电路板电压的检测装置，其特征在于，还包括坐标对准器和差值扣除模块，所述坐标对准器对准待检测点，所述姿态调整器获取坐标对准器的实际坐标数据和实际姿态数据并发送至控制器，坐标对准器的实际坐标数据作为待测电的坐标信息；

所述差值扣除模块获取控制器发送的坐标对准器的实际姿态数据，并扣除坐标对准器与采集模块之间的姿态差值，得到机械臂的姿态信息。

3.根据权利要求2所述的电路板电压的检测装置，其特征在于，所述坐标定位器为十字激光定位器，所述十字激光定位器产生的十字激光的交叉点对准待检测点。

4.根据权利要求1所述的电路板电压的检测装置，其特征在于，所述控制器包括用于显示电压值的显示单元。

5.根据权利要求4所述的电路板电压的检测装置，其特征在于，所述控制器还包括变化率计算模块，所述变化率计算模块实时获取测试单元发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，认定电压值逼近最终值，所述变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

6.根据权利要求1所述的电路板电压的检测装置，其特征在于，所述测试单元包括低档位、中档位和高档位；

采集开始时，所述测试单元处于低档位，所述档位判断模块实时获取测试单元采集的电压值，判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向控制器发送档位切换指令，所述控制器根据档位切换指令控制测试单元切换至下一档位。

7.一种电路板电压的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制器获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息，并根据坐标信息和姿态信息通过姿态调整器调节具有多自由的机械臂的姿态，使得机械臂的活动端的检测单元对准待检测点，采集待检测点的电压值。

8.根据权利要求7所述的电路板电压的检测方法，其特征在于，所述控制器获取坐标姿态表中待检测点的坐标信息和机械臂的姿态信息之前还包括如下步骤：

步骤11：将坐标对准器对准待检测点；

步骤12：姿态调整器获取坐标对准器的实际坐标数据和机械臂的实际姿态数据并发送至控制器，坐标对准器的实际坐标数据作为待测试点的坐标信息；

步骤13：差值扣除模块获取控制器发送的坐标对准器的实际姿态数据，并扣除坐标对准器与测试单元之间的姿态差值，得到机械臂的姿态信息。

9.根据权利要求7所述的电路板电压的检测方法，其特征在于，采集待检测点的电压值之后还包括如下步骤：

变化率计算模块实时获取测试单元发送的电压值并计算相邻两个电压值的变化率，当变化率小于阈值时，认定电压值逼近最终值，变化率计算模块发送后一个电压值至显示单元进行显示。

10.根据权利要求7所述的电路板电压的检测方法，其特征在于，所述采集待检测点的电压值包括如下步骤：

检测开始时，测试单元处于低档位，档位判断模块实时获取测试单元采集的电压值，判断电压值是否超过当前档位测量范围，如果超过，则向控制器发送档位切换指令，所述控制器根据档位切换指令控制测试单元切换至下一档位。

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