CN207799023U - Gnss pcba自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了GNSS PCBA自动化测试系统，该系统包括PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、PC机、TF卡和RS232串口模块，在装配整机之前对PCBA数据板进行功能性能测试，包括但不限于PCBA数据板电压、电流、通讯接口稳定性、GNSS性能指标、eMMC坏块检测、传感器等功能性能，能够避免装成整机后，由于PCBA数据板出现问题而导致重新拆机、再检测、再装机而增加了工作量，降低了生产效率，能够保证GNSS PCBA数据板的质量及性能指标，提高整机装备的可靠性；且测试过程自动化程度高，不需要人工过多参与，提高产品质量和提高生产效率，实现自动化检测PCBA数据板的功能及性能，从而提高测试效率，节省人力物力成本。

Description

GNSS PCBA自动化测试系统

技术领域

本实用新型涉及测试检测技术领域及电子技术领域，尤其涉及GNSS PCBA自动化测试系统。

背景技术

随着电子技术、设备制造业的迅猛发展，对于电子装备可靠性的要求越来越高。GNSS(Global navigation satellite system)全球卫星导航系统广泛应用与军事、测绘、国土、航天航空、农牧业、通讯医疗、交通环保等领域。PCBA(英文Printed Circuit Board+Assembly的简称，即PCB空板经过SMT上件，再经过DIP插件的整个制程，简称PCBA)数据板在整个GNSS设备中起到决定性作用，GNSS设备的所有功能性能都由PCBA数据板质量决定。同时，PCBA数据板也是固件的依托，只有PCBA数据板质量有所保证，固件才能稳定良好运行，才能实现GNSS测量设备功能要求。对于管控SMT工厂PCBA质量，排查存在缺陷的PCBA数据板及检测PCBA板上关键器件，排除存在缺陷的关键器件起到关键性作用。

在GNSS行业的PCBA数据板中，主要是对各个模块之间的接口进行检测及GNSS指标检测。检测接口信号，如RS232、USB、SDIO等接口是否通讯正常；GNSS指标检测，包括但不限于卫星数量、信噪比、单点定位精度、RTK(Real-time kinematic，实时动态)精度等。接口通讯直接影响整机的功能，搜索卫星等。

大部分代工厂使用的PCBA检测方案如下：PCB经过SMT流程之后先组装成整机，然后送往质量检部门烧写响应的固件到PCBA中，并将整机开机并按照生产测试指导书对各项功能逐步进行人工检测测试并记录问题。如果在测试过程中发现某一项或者几项功能出现异常，则需将有异常的整机反馈至维修部门进行问题排查和修复，修复完成的整机再次送往质量检部门检查。直到通过检测后，才将整机包装入库。

从上述流程中可以看出，该过程繁琐，工作量大，明显降低了生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供GNSS PCBA自动化测试系统，旨在解决现有技术的GNSS PCBA自动化测试过程设置在装成整机后，如果PCBA数据板出现问题就会导致重新拆机、检测，过程繁琐、工作量大、影响生产效率的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种GNSS PCBA自动化测试系统，包括PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、PC机、TF卡和RS232串口模块；其中，

PCBA数据板为待测单元；

电源与PCBA数据板连接，为PCBA数据板提供电源；

电压电流采集卡接口板与PCBA数据板上各模块的电压电流测试点连接；电压电流采集卡接口板还与安装在PC机主板上的采集卡连接；

采集卡通过电压电流采集卡接口板分别对PCBA数据板上各模块的电压电流测试点的电压电流进行采集；采集卡还通过电压电流采集卡接口板采集电源的电压电流；

PC机中还搭载有上位机软件；上位机软件将采集卡采集到的电压电流与允许电压电流进行比对，得出结论，为测试人员判断PCBA数据板上各模块的电压电流是否正常提供依据；

TF卡中存储有用于运行PCBA数据板的系统和固件程序；TF卡与PCBA数据板连接；固件程序对PCBA数据板进行GNSS指标测试和模块通讯测试；

RS232串口模块设置于PC机和PCBA数据板之间；PCBA上各模块的性能通过RS232串口模块发送到PC机；

PC机中的上位机软件对PCBA数据板上各模块的性能进行判断处理；

GNSS天线单元与PCBA数据板连接，搜索卫星信号并发送到PCBA数据板；PC机中预先存储差分改正数据，通过RS232串口模块将差分改正数据发送到PCBA数据板；PCBA数据板进行GNSS RTK解算，测试PCBA数据板的RTK精度。

在上述实施例的基础上，优选的，所述采集卡为NI PCI-6220采集卡。

在上述任意实施例的基础上，优选的，电压电流采集卡接口板设置有多个继电器；采集卡通过电压电流采集卡接口板上的继电器分别对PCBA数据板上各模块的电压电流测试点的电压电流进行测量。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述PCBA数据板包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和eMMC模块。

在上述任意实施例的基础上，优选的，电源与PCBA数据板通过顶针连接；

电压电流采集卡接口板通过顶针与PCBA数据板上各模块的电压电流测试点连接；电压电流采集卡接口板还通过PCI接口用线缆与安装在PC机主板上的采集卡连接；

PCBA数据板上设置有SDIO接口；TF卡通过线缆和顶针与PCBA数据板上的SDIO接口连接；

GNSS天线单元通过射频同轴线缆与PCBA数据板连接。

在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括设置于电源和PCBA数据板之间的开机按键。

在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括工装夹具；PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、TF卡和RS232串口模块设置于工装夹具中。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型公开了GNSS PCBA自动化测试系统，在装配整机之前对PCBA数据板进行功能性能测试，包括但不限于PCBA数据板电压、电流、通讯接口稳定性、GNSS性能指标、eMMC坏块检测、传感器等功能性能，能够避免装成整机后，由于PCBA数据板出现问题而导致重新拆机、再检测、再装机而增加了工作量，降低了生产效率，能够保证GNSS PCBA数据板的质量及性能指标，提高整机装备的可靠性；且测试过程自动化程度高，不需要人工过多参与，可避免现有技术的GNSS PCBA自动化测试过程繁琐、工作量大的问题，并可提高产品质量和提高生产效率，实现自动化检测PCBA数据板的功能及性能，从而提高测试效率，节省人力物力成本。

具体的，本实用新型能够实现：

1、保护被测电路板不被高压或大电流烧坏；PCB经过SMT成型为PCBA数据板后，检测人员通过AOI进行人工检查原件是否有贴错、漏贴、贴反等情况，仅凭人工肉眼检测无法保证100％质量问题，一旦重要集成芯片贴错或贴反，上电时极有可能因过压过流而烧坏芯片，损失成本；本实用新型对系统的电源进行检测，降低数据板由于输入电源过高电流过大而损坏的风险；

2、测试系统简单便捷，不需额外电路板辅助测试，成本低，可靠性高；使用被测PCBA数据板本身的串口等其他通讯接口返回测试结果，不需采用额外的工控板或者单片机板对被测PCBA数据板进行信号采集或功能测试；简化了测试夹具，降低了复杂性，提高了可靠性和和便捷性；采用被测PCBA数据板本身的通讯接口进行通讯，PCBA数据板上的CPU通过读取TF卡中的测试程序到内存中运行，并将各模块的测试结果通过串口、USB等通讯接口传输至PC机，由PC机进行二次判断，从显示器中直观现实测试结果；

3、既可测量被测PCBA数据板的电源电压电流，也可测试PCBA数据板的功能性能；本实用新型不仅可以对PCBA数据板上各模块的电压电流进行检测，而且还可以测试各模块的功能和基本性能；各模块的电压电流从另一方面反应了该模块电路的稳定性；本实用新型通过采集卡采集各模块输入电源的电压和电流值，并直接在电脑上位机上显示测量值和测试结果；

4、可以对关键件进行功能性能指标测试分析；本实用新型能够特别针对GNSS指标该关键功能进行测试，保证了PCBA数据板关键件或者关键功能的性能，提高了产品质量；在测绘测量行业领域中，GNSS指标尤为重要；本实用新型特别地对该功能性能指标进行测试；主要针对卫星数、信噪比、定位精度三大方面进行测试，保证每一块PCBA数据板的GNSS性能指标都在同一个较优的水平上，基本涵盖用户测绘测量过程中的基本功能和性能；

5、全自动化测试，工作效率高，可靠性高；测试过程中无需过多的人工干预，简捷方便，操作简单；测试过程中，测试人员只需对关键过程点，如电源电压，声音，进行主要关注即可，功能性能测试完全自主测试，最后返回直观的测试结果并将测试结果保存在PC机中。

本实用新型采用了内嵌在PC机中的采集卡，用于采集PCBA数据板上各模块电压和电流，且增加了对总输入电源的电压电流采集，保护了电路板不至于被高压大电流所烧坏，同时不需要增加额外的PCB数据板即可完成采集；不仅对PCBA数据板的功能性能进行了测试，还对各模块电源的电压电流进行了测试，整个测试过程中，无需测试人员过多的人工参与，由PC机中的上位机自主控制测试并显示测试结果和生成测试报告保存于计算机中；通过PC机将同一个差分数据通过RS232串口传输给PCBA板卡，对GNSS性能进行测试，保证了GNSS指标的可靠性和一致性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种GNSS PCBA自动化测试系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种GNSS PCBA自动化测试系统，包括PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、PC机、TF卡和RS232串口模块。

PCBA数据板为待测单元，其余部分是为实现对PCBA进行全面检测设置的设备，这些设备除了PC机外可以都安装在专门的工装夹具中。

电源为PCBA数据板提供电源，该电源可以使用数码管对电压、电流进行显示。电源与待测PCBA数据板可以通过顶针相连接。检测员开机后先查看电源电压及电流是否在允许范围之内，如果不是，则认定该数据板为问题板。

GNSS天线单元可以通过射频同轴线缆与PCBA数据板连接，用于搜索卫星信号。

本实用新型实施例对采集卡不做限定，优选的，采集卡可以为NI PCI-6220采集卡。电压电流采集卡接口板可以通过顶针与PCBA数据板上各模块的电压电流测试点连接，NI PCI-6220采集卡可通过控制接口板上的继电器分别对各点的电压电流进行测量；接口板还通过PCI接口用线缆与安装在PC机主板上的NI PCI-6220采集卡连接。该接口板相当于NI PCI-6220采集卡的控制板。接口板上可以安装多个继电器，以便解决由于NI PCI-6220采集卡模数转换IO数量不足而导致不能测试PCBA数据板上全部电压电流的问题。

采集卡采集的各个测试点的电压电流发送给NI PCI-6220进行处理，上位机软件与允许电压电流进行比对，得出结论。测试人员根据结论判断数据板上各模块电源电压是否属于正常。

TF卡用于存储用于运行PCBA数据板的系统和固件程序。TF卡可以通过线缆和顶针与PCBA数据板上的SDIO接口相连接。TF卡在本测试系统中尤为重要，TF卡中的固件程序用于开启各个模块的电源以方便采集卡对各模块电源进行检测。同时，该固件程序会对PCBA数据板上各个模块的通讯接口以及性能进行测试。该固件程序可以包括评估GNSS板卡的所搜索到的卫星个数、信噪比、单点定位精度、RTK定位精度；以及各通讯模块通讯情况，例如，当PCBA数据板包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和eMMC模块时，检测GPRS模块串口通讯、蓝牙模块串口通讯、WIFI模块SDIO接口通讯和eMMC模块检测操作测试。

RS232串口模块是连接PC机和PCBA数据板的通讯通道。PCBA上各模块的性能数据通过该模块传至PC机，PC机中的上位机软件对性能进行判断处理。同时，预先存储在PC机中的差分改正数据通过该串口传输给PCBA数据板，以便进行GNSS RTK解算，达到测试RTK精度的目的。

本系统还可以包括设置于电源和PCBA数据板之间的开机按键，用于控制电源对PCBA数据板的供电。

本系统还可以用于PCBA数据板老化试验，即将生产出的PCBA数据板连同工装夹具放置于高低温老化房中对PCBA数据板进行高低温老化，通过PC机进行实时监控测试数据，暴露SMT制造缺陷。

本实用新型实施例在装配整机之前对PCBA数据板进行功能性能测试，包括但不限于PCBA数据板电压、电流、通讯接口稳定性、GNSS性能指标、eMMC坏块检测、传感器等功能性能，能够避免装成整机后，由于PCBA数据板出现问题而导致重新拆机、再检测、再装机而增加了工作量，降低了生产效率，能够保证GNSS PCBA数据板的质量及性能指标，提高整机装备的可靠性；且测试过程自动化程度高，不需要人工过多参与，可避免现有技术的GNSSPCBA自动化测试过程繁琐、工作量大的问题，并可提高产品质量和提高生产效率，实现自动化检测PCBA数据板的功能及性能，从而提高测试效率，节省人力物力成本。

本实用新型实施例的一个应用场景，可以包括以下步骤。

步骤S1、开机前先连接好RS232串口线，并在电脑上打开上位机软件并点击运行开始测试软件。

步骤S2、将装载了系统及测试固件的TF卡插入工装夹具的TF卡槽中。测试时，PCBA板上的CPU将TF卡中的测试程序读取到PCBA数据板上的内存中运行。

步骤S3、打开电源总开关，此时查看上位机软件中的总电压电流是否在允许范围之内。如果是则会直接跳转到下一步骤S4。如果超出或低于输入电压，则说明工装夹具上的电源模块有问题，需要进行问题排查。同时，在工装夹具的面板上设置了数码管，用于显示该电源模块的电源电压和电流，方便测试人员更直观的进行判断。

步骤S4、工装夹具中设置开机按键，每次PCBA数据板上电前需通过轻触开关开机。

步骤S5、开机后，上位机软件会通过电压电流采集卡接口板采集电源的电压电流，再次判断电源的电压和电流值是否在允许范围之内并得出结果。如不在允许范围之内则测试停止，电源自动断电。PCBA数据板可能存在电路短路或者其他问题，需经技术人员维修确认后方可进行第二次检测。

步骤S6、正常开机后，PCBA数据板上的语音芯片正常工作，驱动工装夹具上的喇叭播放开机音乐。该步骤用于检测数据板上的语音功能是否正常。

步骤S7、完成以上步骤之后，测试人员通过点击上位机软件上的“功能测试”按钮开始对PCBA数据板其他功能进行测试。

步骤S8、功能测试主要分为3大部分，包括模块电压电流测试、GNSS指标测试、模块通讯测试。

a)模块电压电流测试：主要测试PCBA数据板上各个模块的电源电压和电流。在PCBA数据板设计中，各个模块电压单独控制并在电压输入输出处可以设计1mm的测试点。测试点通过测试顶针与电压电流采集卡转接板相连。PC机上的NI PCI-6220通过转接板采集电压电流信息，并显示在上位机软件中。上位机软件通过比对设计人员提供的允许电压电流值与实际测量值，得出测试结论。在上位机软件中，与允许电压电流相符合的结论可以以绿色显示并提示PASS，与允许电压电流相符合不符合的结论可以以红色显示并提示FAIL。测试人员可以根据颜色直观判断该PCBA数据板各模块电压是否正常，并对不正常PCBA数据板对应模块做好记录，方便维修人员维修。

b)GNSS指标测试。该测试为PCBA数据板的重要且关键功能性测试，需特别关注该步骤的测试结论。GNSS指标测试可以包括测试GPS L1、GPS L2、B1、B2、B3、GLN L1、GLN L2三星系统7个频段的卫星数据、信噪比和精度；卫星数据可以包括可用卫星数，信噪比可以包括高低仰角卫星信噪比，精度可以包括单点定位精度和RTK定位精度。测试时需要保证GNSS天线与工装夹具连接可靠。PCBA数据板上的天线接口可以通过测试顶针与工装夹具上的射频接口相连接。可用卫星数测试每个系统每个频段的卫星数测量；信噪比测试低仰角<30°和高仰角>30°的卫星的信噪比；精度测试包括测试各卫星系统各频段的单点定位精度，同时测试三个卫星系统的RTK定位精度。卫星数、信噪比及定位精度的门限值都可以通过上位机软件进行配置。

c)模块通讯测试。主要测试WIFI、蓝牙、GPRS、eMMC等模块的通讯测试。具体做法是：读取WIFI模块固件版本号；向蓝牙模块发送相关指令；对GPRS发送指令并进行上网拨号；对eMMC存储进行格式化、写入、拷贝、删除等检测操作。对这些模块进行测试，检测是否满足设计要求。

步骤S9、功能测试过程自动完成，过程中不需要人工干预。由PCBA数据板上的CPU直接从TF卡中执行测试程序进行测试。功能测试过程中，实时将测试过程通过RS232串口反馈给PC机。功能测试完成后会显示测试结论和测试报告。测试人员根据测试结论对PCBA数据板进行问题分类，并在PCBA数据板上贴好问题标签，以方便维修人员进行维修。

本实用新型从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本实用新型以上的说明及附图，仅为本实用新型的较佳实施例而己，并非以此局限本实用新型，因此，凡一切与本实用新型构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本实用新型专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本实用新型的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本实用新型已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本实用新型的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本实用新型不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

另外，本实用新型涉及的功能、算法、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用，因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、算法、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、算法、方法，但并不包含对功能、算法、方法本身提出的改进，本实用新型对于功能、算法、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便于更好的理解本实用新型。

Claims (7)

1.一种GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，包括PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、PC机、TF卡和RS232串口模块；其中，

PCBA数据板为待测单元；

电源与PCBA数据板连接，为PCBA数据板提供电源；

电压电流采集卡接口板与PCBA数据板上各模块的电压电流测试点连接；电压电流采集卡接口板还与安装在PC机主板上的采集卡连接；

采集卡通过电压电流采集卡接口板分别对PCBA数据板上各模块的电压电流测试点的电压电流进行采集；采集卡还通过电压电流采集卡接口板采集电源的电压电流；

PC机中还搭载有上位机软件；上位机软件将采集卡采集到的电压电流与允许电压电流进行比对，得出结论，为测试人员判断PCBA数据板上各模块的电压电流是否正常提供依据；

TF卡中存储有用于运行PCBA数据板的系统和固件程序；TF卡与PCBA数据板连接；固件程序对PCBA数据板进行GNSS指标测试和模块通讯测试；

RS232串口模块设置于PC机和PCBA数据板之间；PCBA上各模块的性能通过RS232串口模块发送到PC机；

PC机中的上位机软件对PCBA数据板上各模块的性能进行判断处理；

GNSS天线单元与PCBA数据板连接，搜索卫星信号并发送到PCBA数据板；PC机中预先存储差分改正数据，通过RS232串口模块将差分改正数据发送到PCBA数据板；PCBA数据板进行GNSS RTK解算，测试PCBA数据板的RTK精度。

2.根据权利要求1所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，所述采集卡为NIPCI-6220采集卡。

3.根据权利要求1或2所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，电压电流采集卡接口板设置有多个继电器；采集卡通过电压电流采集卡接口板上的继电器分别对PCBA数据板上各模块的电压电流测试点的电压电流进行测量。

4.根据权利要求1或2所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，所述PCBA数据板包括WIFI模块、蓝牙模块、GPRS模块和eMMC模块。

5.根据权利要求1或2所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于：

电源与PCBA数据板通过顶针连接；

电压电流采集卡接口板通过顶针与PCBA数据板上各模块的电压电流测试点连接；电压电流采集卡接口板还通过PCI接口用线缆与安装在PC机主板上的采集卡连接；

PCBA数据板上设置有SDIO接口；TF卡通过线缆和顶针与PCBA数据板上的SDIO接口连接；

GNSS天线单元通过射频同轴线缆与PCBA数据板连接。

6.根据权利要求1或2所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，还包括设置于电源和PCBA数据板之间的开机按键。

7.根据权利要求1或2所述的GNSS PCBA自动化测试系统，其特征在于，还包括工装夹具；PCBA数据板、电源、GNSS天线单元、电压电流采集卡接口板、采集卡、TF卡和RS232串口模块设置于工装夹具中。