CN205581266U - 一种基于原理图断言的印制电路板检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于原理图断言的印制电路板检测装置，包括：测试设备，包括指状测试单元和图像采集单元；指状测试单元包括指状测试元件和机电移动组件，通过机电移动组件驱动指状测试元件进行运动，以使指状测试元件的接触尖端连续接触电路板实体的指定位置；控制单元，用于根据接触尖端相距电路板实体上测试点的距离，通过机电移动组件来控制接触尖端的运动；调试主机，用来向控制单元发送移动接触尖端的控制命令，并用于读取数据结果并与断言比对，显示结果。本实用新型具有结构简单、操作简便、自动化程度高等优点。

Description

一种基于原理图断言的印制电路板检测装置

技术领域

本实用新型主要涉及到印制电路板的检测领域，特指一种基于原理图断言的印制电路板检测装置。

背景技术

PCB板（Printed Circuit Board,印刷电路板）是电子工业的重要部件之一，其可以提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑，实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性（如特性阻抗等），并为自动焊锡提供阻焊图形和为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形等。

现在几乎每种电子设备，如电子手表、计算器、计算机、通讯 电子设备和军用武器系统等，只要其具有集成电路等电子元器件，都需要使用到 PCB板以实现电子元器件之间的电气互连。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品PCB板的设计、文件编制和制造。PCB板的设计和制造质量会直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 因此需要对PCB板进行研制调试、生产测试以检测和提高PCB板的设计和制造质量。

测试电路板的测试器通常可以被分成两类，一类带有指状测试器，另一类带有并行测试器。指状测试器是测试无元件或者有元件电路板的测试器，它利用两个或者多个指状测试元件顺序或者连续扫描各个接触点。并行测试器是借助适配器同时接触待测试电路板的所有或者至少多数电路板测试点的测试器。利用指状测试器的连续测试慢于利用并行测试器的并行测试。

指状测试元件通常被固定在可沿横杆移动的滑块上，而横杆可被导轨引导并可沿着导轨移动。因此滑块可以被定位在通常是矩形的测试阵列的任何预期点上。同样，存在具有固定横杆的测试器，在该横杆上设有可移动滑块。指状测试元件被布置在这些滑块上，该指状测试元件具有一定长度并且其一端可转动地固定(枢接)于滑块。通过指状测试元件的旋转运动，可以扫描垂直于横杆的某些区域。利用这两种类型的指状测试器，可以接触和测试待测试电路板的电路板测试点。

有从业者提出了很多涉及指状测试器的技术方案。例如：专利EP0468153A1就公开了一种指状测试器，专利EP0853242A1公开了利用指状测试器测试电路板的方法，专利US5113133公开了快速接触待测试电路板的电路板测试点的测试探头，专利CN102967791B公开了一种判断数字电路板测试探笔的接触性的检查方法，专利WO9211541公开了用于电路板测试装置的成像系统。

在计算机中用EDA工具设计印制电路板的原理图，原理图代表了电子元器件连接的逻辑关系，所以又称逻辑图。依据原理图设计PCB图，然后依据PCB图样加工出印制电路板，并装焊元器件得到电路板实体。对电路板实体的调试和测试过程，即是获取电路板实体各个信号的运行状态与原理图设计期望一一印证的过程。

当前一般硬件工程师所采用的调试和测试过程是：

1）在电路原理图上找需要测试的逻辑信号；

2）人工在PCB图中查找到该信号对应的PCB触点位置；

3）人工在电路板实体上找到触点物理位置；

4）手工操作测试设备探头与触点接触；

5）在测试设备上观察测试结果；

6）人工与设计预期比对是否符合。

但是，按照上述传统方法的流程，即使采用了以上的自动测试方法，也不能自动检查和比对结果。仍需要在原理图、PCB和电路板实体之间进行多次人工切换，降低了调试效率，增加了出错概率，延长了研制调试时间。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作简便、自动化程度高的基于原理图断言的印制电路板检测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于原理图断言的印制电路板检测装置，其包括：

测试设备，包括指状测试单元和图像采集单元；所述指状测试单元包括指状测试元件和机电移动组件，通过机电移动组件驱动指状测试元件进行运动，以使指状测试元件的接触尖端连续接触电路板实体的指定位置；

控制单元，用于根据接触尖端相距电路板实体上测试点的距离，通过机电移动组件来控制接触尖端的运动；

调试主机，用来向控制单元发送移动接触尖端的控制命令，并用于读取数据结果并与断言比对，显示结果。

作为本实用新型检测装置的进一步改进：所述机电移动组件用来使指状测试元件沿电路板实体的表面移动，并且做升降运动调整指状测试元件的高度位置。

作为本实用新型检测装置的进一步改进：还包括安装单元，用于将电路板实体固定于一电路板安装区域内。

作为本实用新型检测装置的进一步改进：所述控制单元通过第一控制线与调试主机连接，所述图像采集单元通过图像传输线与调试主机连接。

作为本实用新型检测装置的进一步改进：所述图像采集单元包括测试探头及连接线，通过测试探头采集测试信号并将测试结果数据传输给调试主机。

作为本实用新型检测装置的进一步改进：所述测试设备通过通信线与调试主机相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1、本实用新型在电路调试领域引入软件程序测试领域使用的“断言”测试方法，在设计原理图的过程中，即在原理图中通过插件方式设置“信号断言”，即指定信号的合理范围。而后在对调试电路板实体的过程中，通过机械移动装置移动测试设备探头，实现对测试信号的自动测量，与预先设置的信号断言自动比较，实现自动调试的目的。本实用新型提高了调试效率，减少出错概率，缩短了研制调试时间。

2、本实用新型通过指状测试原件与通用测试设备的测试探头连接，实现低成本的通用测试系统，并通过电路断言方式，实现测试结果的自动比对。

3、本实用新型通过在调试主机的原理图编辑工具中实现电路板自动测试的完整控制和结果输出，将电路板测试从手工多平台操作实现为单一的自动化集成测试系统。

附图说明

图1是本实用新型检测装置的拓扑结构示意图。

图2是本实用新型在具体应用时获取测试信号数据波形以及进行断言检测的界面示意图。

图3是本实用新型检测方法在具体应用实例中的流程示意图。

图例说明：

1、电路板安装区域；2、电路板实体；3、测试探头及连接线；4、测试设备；5、通信线；6、第一控制线；7、调试主机；8、控制单元；9、EDA工具。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

在软件程序测试领域，“断言”是一种常用的程序测试方法。为保证算法的精确性，芯片设计人员经常将注释包括在程序中，以便当调度或改进算法时，芯片设计人员可以更清楚地了解算法的运作，而不用非得模拟或合成算法不可。编程人员和芯片设计人员为了保证算法的精确性使用的另一种技术是插入程序本身内的断言函数（assertion function )。虽然一些编程和硬件描述语言 (HDL)将断言函数包括在它们的库中，但仍然存在可以作为模拟程序（计算机、合成器等）的一部分运行的其它更特殊断言程序，以便更简明和更容 易地在编程语言内执行断言。更具体地说，System Verilog Assertion(SVA)、 Property Specification Language(PSL), Open Vera Assertion(OVA)可以用作HDL的一部分，以提供更全面的断言函数。

如图1和图2所示，本实用新型的基于原理图断言的印制电路板检测装置，包括：

测试设备4，包括指状测试单元和图像采集单元；指状测试单元包括指状测试元件和机电移动组件，利用指状测试元件的接触尖端连续接触电路板实体2的指定位置。机电移动组件用来使指状测试元件沿电路板实体2的表面移动，并且可以做升降运动调整指状测试元件的高度位置而使接触尖端到达电路板实体2；即能够令指状测试元件做两个维度的运动，以实时调整接触尖端的位置使接触尖端与电路板实体2接触。图像采集单元用于通过光图像的方法采集指状测试元件的接触尖端附近的图像；

控制单元8，用于根据接触尖端相距电路板实体2上测试点的距离，通过机电移动组件来控制接触尖端的运动；

调试主机7，用于运行电路图设计工具软件，包括原理图和PCB图数据；所述调试主机7向控制单元8发送移动接触尖端的控制命令，并用于读取数据结果并与断言比对；进一步还可以用于显示数据结果波形、显示图像单元采集的电路板图像、显示断言比对结果。

在具体应用实例中，作为优选方案，进一步还包括安装单元，其用于将电路板实体2（待测试电路板）固定于一电路板安装区域1内。

在具体应用实例中，控制单元8可以通过第一控制线6与调试主机7连接，图像采集单元通过图像传输线与调试主机7连接；调试主机7内设置有EDA工具9。

在具体应用实例中，作为优选方案，图像采集单元包括测试探头及连接线3，通过测试探头采集测试信号，并将测试结果数据可以传输给其它设备，如调试主机7，测试设备4通过通信线5与调试主机7相连。图像采集单元的测试探头与指状待测试元件连接，实现测试信号传输。

在具体应用实例中，机电移动组件可以根据实际需要来选择具体的机构，例如丝杆驱动机构、油缸驱动机构、电机驱动机构等等，只要能够满足平移和升降两个维度的运动即可，在此就不一一再赘述。

在具体应用实例中，参见图2和图3，本实用新型的详细工作流程为：

S1：初始化系统；

S2：用户在调试主机7中打开电路板的原理图和PCB图；

S3：用户在原理图选中某一信号，例如Net1；

S4：用户在原理图编辑器的菜单选项中选择“断言”，在弹出的对话框中设置信号的幅值等属性；然后，关闭对话框。也可以设置断言属性为空，即为不加断言。

S5：调试主机7中运行的主控软件程序在PCB图数据中搜索Net1对应的探测点Test_i,0≤i≤n；

S6：如果未搜索到可用探测点，即 n=0，则弹出提示消息，转到步骤S3，重新选择要测试的信号。

S7：如果有多个可用探测点，弹出对话框由用户选定Test_p。

S8：主控软件从PCB文件中读取Test_p的中心坐标位置。

S9：主控软件计算Test_p在电路板安装区域1中的坐标位置。

S10：主控软件通过第一控制线6，驱动机电移动组件移动指状测试元件，使指状测试元件与探测点接触。

S11：主控软件启动测试设备4，通过通信线5从测试设备4中读取测试数据。

S12：主控处理测试数据结果；如果预设了断言，则与预先设置的断言比对。

S13：主控软件调用图文框显示测试数据和比对结果。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，包括：

测试设备（4），包括指状测试单元和图像采集单元；所述指状测试单元包括指状测试元件和机电移动组件，通过机电移动组件驱动指状测试元件进行运动，以使指状测试元件的接触尖端连续接触电路板实体（2）的指定位置；

控制单元（8），用于根据接触尖端相距电路板实体（2）上测试点的距离，通过机电移动组件来控制接触尖端的运动；

调试主机（7），用来向控制单元（8）发送移动接触尖端的控制命令，并用于读取数据结果并与断言比对，显示结果。

2.根据权利要求1所述的基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，所述机电移动组件用来使指状测试元件沿电路板实体（2）的表面移动，并且做升降运动调整指状测试元件的高度位置。

3.根据权利要求1或2所述的基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，还包括安装单元，用于将电路板实体（2）固定于一电路板安装区域（1）内。

4.根据权利要求1或2所述的基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，所述控制单元（8）通过第一控制线（6）与调试主机（7）连接，所述图像采集单元通过图像传输线与调试主机（7）连接。

5.根据权利要求4所述的基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，所述图像采集单元包括测试探头及连接线（3），通过测试探头采集测试信号并将测试结果数据传输给调试主机（7）。

6.根据权利要求4所述的基于原理图断言的印制电路板检测装置，其特征在于，所述测试设备（4）通过通信线（5）与调试主机（7）相连。