JP2007086023A - プリント板ビアの基準点検出装置、検出方法、および検出プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、プリント板試験装置において、被試験プリント板を実装した後に、被試験プリント板座標と試験装置ロボット座標を照合するための基準点ビアを検出する方法を提供する。
【解決手段】
プリント板の基準点となるスルーホールビアの下側から発光素子により光を当て、受光素子を取り付けたアームをプリント板の上側に設け、スルーホールビアからの受光量に応じてアームをｘ／ｙ軸方向に制御することにより、基準点となるスルーホールビアの座標を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント板試験装置において、被試験プリント板を実装した後に、被試験プリント板座標と試験装置ロボット座標を照合するための基準点ビアを検出する装置、方法、およびそれを実現するプログラムに関する。

プリント板試験装置において、被試験プリント板を実装した後に、試験装置ロボットを使って、プリント板上のＸ−Ｙ軸方向の任意のポイントの信号レベルを監視する試験方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の方法では、試験対象の装置のプリント板を保持しＸ−Ｙ軸の方向に移動可能なロボットを用い、パーソナルコンピュータからの指令にしたがってプローブを移動させ、試験対象となるビアに接触させてプローブの出力を監視し、所定の信号レベルとの比較において正常か否かを判定している。

また、同様なＸ−Ｙ軸ロボットを使って、プリント板上の所定のポイントについて、ＧＮＤ（Ground）に接続したプローブと接触させ、０ボルトに強制的にクランプさせて擬似故障を試験する方法が提案されている（特許文献２）。

しかしながら、上記してきた従来の複数のプリント板が実装された情報処理装置においては、実装状態で各プリント板の所定のポイントにプローブを接触させるには、狭いプリント板間のスペースにプローブを差し込む必要がある。こうした複数のプリント板を実装した情報処理装置の実機による従来の試験方法では、実装プリント板の間隔が狭すぎ、プリント板の正確なビア位置を検出してプローブを差し込んで０Ｖにクランプさせることは、作業性が悪く不効率となっていた。

従来の基準点検索においては、図８に示すように、プリント板とＧＮＤ銅板の間にアームを挿入し、ビアがある位置まで移動させ、プローブを出して導通チェックを行う。プリント板と銅板の間隔は、極めて狭視界となっているため、目で直接見ながら、アームから出るプローブをビアに接触させることは非常に困難である。そこで、ファイバースコープやアームに実装されているカメラを使用して基準点を探し、出し入れ可能なプローブとビアの導通確認を行ないながら基準点の検出を手操作で行なっていた。
特開平１１−９４９０７号公報 特願２００４−２３４８３７号公報

以上述べてきたように、基準点のビアが、プリント板と銅板の間にあるため、狭視界となっており、ファイバスコープやカメラからの画像を見ながら、ビアを探す必要があり、また手操作でアームの移動を行なうため、目的ビアの近隣までは移動できるが、プローブとビアを接触させるためには、それ相応の熟練が必要となり相当な時間を要していた。

そこで、本発明では、試験対象のプリント板上のビアの位置にプローブを位置決めし、プローブを所定のビアに接触させ接地するプリント板試験装置において、被試験プリント板を実装した後に、被試験プリント板座標と、試験装置ロボット座標を照合するための基準点ビアの基準点検出装置、検出方法、および検出プログラムを提供する。

第一の発明は、ビアを接地クランプして疑似故障を試験するプリント板試験システムにおける基準点検出装置であって、被試験プリント板のビアに取り付けた投光部と、前記ビアに対し出し入れ可能なプローブと前記ビアを介して前記投光部からの光を検出する受光部とが先端部に取り付けられた可動アームと、前記受光部で検出した光量に応じて、前記可動アームをＸ−Ｙ軸方向に移動制御するアーム制御手段と、前記アーム制御手段により最大光量が得られる前記ビアの位置に前記可動アームを移動した時点において、前記プローブを前記ビアに挿入して接地させるプローブ挿入手段と、を有することを特徴とする基準点検出装置に関する。

すなわち、第一の発明によれば、発光体からの光が該ビアを介して放射するように投光部を被試験プリント板の基準となる対象ビアに貼り付ける一方、当該ビアに挿入して接地させるプローブを有する可動アーム部に前記投光部からの光を検出する受光部を設け、アーム制御手段が、前記受光部で感知した光量にしたがって可動アームをＸ軸方向およびＹ軸方向に移動させ、プローブ挿入部が、受光部での光量が最大になったビア位置に移動した時点で当該プローブを前記ビアに挿入する仕組みとすることによって、短時間に精度良く対象のビアの基準点を検出することができ、０Ｖクランプによる疑似故障を効率的に試験するプリント板試験システムが実現される。

第二の発明は、前記投光部は、発光体の放射光をガイドする光ファイバを前記被試験プリント板のビアに着脱可能に粘着材で取り付けるファイバ保持部からなることを特徴とする上記第一の発明に記載の基準点検出装置に関する。

すなわち、本発明によれば、発光体の放射光をガイドする光ファイバを被試験プリント板のビアに取り付ける際に、例えば、両面粘着テープなどの粘着素材によって貼り付けることによって投光部は着脱可能となり、複数あるプリント板の他のビアへの付け替えが簡単に可能となる。

第三の発明は、前記可動アームには、その先端部において、前記被試験プリント板のビア位置の状態を監視するカメラと、前記ビアの前記投光部からの光を検出する受光部と、前記受光部で検出した光量が最大となるビア位置においてプリント板平面に対し垂直に押し出し前記ビアに挿入するプローブと、が取り付けられたことを特徴とする上記第一または第二の発明に記載の基準点検出装置に関する。

すなわち、第三の発明によれば、可動アームの先端部は、監視カメラと、投光部からの光を検出する受光部と、ビアを接地クランプする出し入れ可能なプローブとが取り付けられた構成とすることによって、まず、監視カメラからの映像をモニタしながら投光側ファイバからビアを通った光を受光センサで検出する位置まで可動アームを手操作で移動させ、その後、受光量に応じて可動アームを自動制御し、基準点となるビア座標を検出して、プローブを当該ビアに挿入する一連の動作を効率的に行うことが可能となる。

上記した本発明によって以下の効果が生じる。

可動アームを手操作で、受光センサが光を感知する目的ビア付近まで移動させた後、受光量に応じてアームを自動制御することで、自動的に( 受光量が最大となる位置) ＝( 基準点ビアの中心) を検出することが出来る。

この発明の効果として、プリント板のビアに対し、０Ｖクランプを行なうプリント板試験装置のセッティングにおいて、プリント板上の基準となるビア座標を自動的に短時間で確実に検出することが可能となり作業時間を大幅に削減できる。

以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態になるプリント板試験システムの基本構成を示す。

本プリント板試験システムは、複数のプリント板が実装されたプリント板試験装置Ａと、プリント板の試験アイテムを管理する制御用パソコン５０、可動アーム２の動きを制御するアーム制御部５１、及び発光体と受光体の感度を制御するセンサ制御部５２からなる制御装置Ｂとで構成される。さらに、プリント板試験装置Ａにおいて、被試験プリント板１とＧＮＤ銅板３との間隙に、受光部２０を備えた可動アーム２を挿入して、Ｘ−Ｙ軸方向に移動させ、被試験プリント板１のビア１１に取り付けた投光部１０からの光を検出してビア位置を確定し、当該ビア位置において可動アーム２の先端部に配置したプローブをビア１１に接触させ、０Ｖにクランプすることにより疑似故障試験を行う。

さらに、図２〜４を用いて、本発明の構造の詳細を述べる。

図２は、本発明の実施の形態になるプリント板試験システムにおける基準点検出装置の構成を示す。また、投光部１０の詳細を図２ａに、可動アーム２の詳細を図２ｂに示す。投光部１０は、被試験プリント板１にある複数の基準となるビア１１に対し粘着材などを使って着脱可能に保持される。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode) などの発光体ユニット14からの放射光は光ファイバ１３によって投光部１０にガイドされ、光ファイバ１３が投光部取付治具１２によって固定される。また、投光部取付治具１２は、被試験プリント板１の複数のビア１１に対し、両面粘着テープなどの粘着材によって被試験プリント板１と接着され保持される構成となっている。これによって、ビア１１を介して光が放射される投光部１０が形成される。

なお、上記投光部１０は、試験する前に、実装された装置から対象とするプリント板を引き抜いて、複数のビア１１に対して予め手作業によってセットされる。

可動アーム２の先端部には、モニタで監視するためのＣＣＤ（Charge Coupled Device)カメラと結合した光ファイバ２２（取り付ける光ファイバ２２の先端部は被試験プリント板１に対し垂直に設置、一方の端部はＣＣＤに結合）、被試験プリント板１のビア１１に対し出し入れ可能なプローブ５、および受光部２０（根元の端部にてフォトカプラと結合した光ファイバの先端部を被試験プリント板１に対し垂直に設置した部分）が取り付けられている。

光ファイバ２２は、一方の端部で結合するＣＣＤカメラによって撮像した被試験プリント板１のビア１１の状態に関するモニタ映像を見ながら、大まかにビア位置の検討付けするものである。そして、受光部２０が、投光部１０からの光の最大値を検索することによってビア１１の基準点を高精度に求めることを可能とさせる。

また、導電性の出し入れ可能なプローブ２１が、受光部２０で検出したビア位置にて、当該ビア１１に挿入されることによって、ＧＮＤ銅板との接触がなされ、疑似故障試験のための０Ｖクランプを得ることができる。

図３は、本発明の実施の形態になるプローブ及び接地部の詳細を示す。なお、図３ａは、可動アーム３に取り付けられたプローブ２１が接地される前の状態を表し、図３ｂは、プローブ２１が接地された後の状態を表している。

受光部２０で最大光量の得られた位置において、プローブ２１が被試験プリント板１のビア１１に挿入されると、図３ｂのように、可動アーム２は反対側に押されて、可動アーム２の裏面に取り付けられたＧＮＤコマが、対峙するＧＮＤ銅板３と接触することによって０Ｖクランプの状態が実現される。

なお、図２ｂに示すように、可動アーム２におけるプローブ２１と受光部２０の間にはΔｘのギャップがあり、最大光量を検出した受光部２０のビア位置についてはΔｘ分の補正した位置が、プローブ２１の挿入位置となる。

図４は、本発明の実施の形態になるプリント板ビア部における投光部の形成プロセスを示す。本プロセスは、被試験プリント板１を装置筐体４に取り付ける前に行うものである。以下のプロセスによって、投光部２０が形成される。
（１）穴の開いたパイプ状の部品１に部品２を挿し込む。
（２）部品２の針の部分をプリント板のビア１１に挿し込む。
（３）両面粘着テープなどの粘着材によって、部品１を被試験プリント板１とを接着して固定する。
（４）部品２だけを抜き取る。
（５）部品１に置き換わって光ファイバ１３を挿し込む。

以上のように、光ファイバ１３が、発光部取付治具１２に挿入されることによって投光部１０が形成されることとなる。なお、接着は、両面粘着テープなどの粘着材を使用することによって、発光部取付治具１２は、簡単に取り外すことができ、他の対象プリント板への繰り返し使用を可能とする。

図５は、本発明の実施の形態になる基準点座標補正の概念図を示す。

被試験プリント板には多数のビアがあるが、プリント板上のビア１１の座標は、ＣＡＤ（Computer Aided Design ）図面から参照することが可能である。０Ｖクランプによって疑似故障を評価するプリント板試験装置では、プリント板上の多数のビア１１にプローブ２１を高精度で接触させるためには、被試験プリント板を設置した場合のプリント板試験装置におけるプリント板座標（以下、ロボット座標）をＣＡＤ図面上のプリント板座標（以下、ＣＡＤ座標）に補正する必要がある。

図５における基準点補正の手順を以下に示す。
（１）直線Ｐ１Ｐ２と直線ｐ１ｐ２の間のずれによる傾きｑを求める。
（２）直線Ｐ１Ｐ３の傾きｑ３を求め、ｑ３とｑから直線ｐ１ｐ３の傾きｑ３’を求める。
（３）直線Ｐ１Ｐ３の長さＬＸを求め、（１）、（２）で求めた値とＬＸよりｘ３、ｙ３を求め、ＣＡＤ座標のＸ３、Ｙ３との整合性を検証する。

これによって、実装状態でのプリント板のビア位置のズレがＣＡＤ座標と整合して修正されることになり、Ｘ−Ｙロボットによる位置合わせの精度が向上する。

図６は、本発明の形態になるプリント板試験システムにおける基準点検出の機能ブロック図を示す。プリント板試験システムの基準点検出装置１００は、被試験プリント板１のビア１１の位置情報を入力する位置情報入力手段１１０と、基準点を求めるための可動アーム２の移動量の制御を行う基準点制御部１２０と、被試験プリンと板１のビア１１に対するプローブの出し入れを制御するクランプ制御部１３０とから構成される。

また、基準点制御部１２０は、制御受光部２０が検出した投光部１０からの放射される光量にしたがって可動アーム２の移動を制御するアーム制御手段１２１と、受光部２０において光量が最大値を示すビア位置を検索する光量最大値検索手段１２２とから構成されている。

さらに、クランプ制御部１３０は、光量最大値検索１２２によって最大光量が得られた当該ビア位置でプローブ２１をビア１１に挿入してビアを接地させるプローブ挿入手段１３１と、試験終了後、プローブ２１をビア１１から離して元の可動アーム２の所定位置に戻すプローブ取出手段１３２とから構成されている。

以上の各手段をコンピュータに機能させる基準点検出プログラムは、プリント板試験システムの制御用パソコン５０において、図示していないが、補助記憶装置に内蔵され、起動時にメモリに展開されてＣＰＵ（Central Processing Unit ）によって実行される。

また、当該プログラムは、図示していないが、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録され、内蔵あるいは外部接続された媒体読取装置にセットし、起動時にメモリにロードすることによって実行可能な状態としてもよい。

図７は、本発明の実施の形態になる基準点検索の処理フローを示す。

対象とするビア１１の中心座標を求めるに先立って、まず、被試験プリント板１の端にターゲットとなるビアのおおよその位置を示す印をつけておき、該印と受光部２１の位置を合わせを行い、受光部２１で検出する光量が所定の閾値になる位置まで手動でＹ方向に移動させる。閾値を超えた時点で、基準点検索プログラムが起動し、受光量が最大となる位置の検出処理が実行される。以下に、その処理フローを説明する。

ステップＳ１１において、予め複数の値が設定されたステップ幅（可動アーム２が一回で移動する距離）にしたがって値の大きい方から降順に検索処理を実行する。ステップＳ１２において、可動アーム２を一定ステップ幅でＸ軸方向に移動しながら光量を検出する。そして、ステップＳ１３において、得られた現在の光量Ｉｎが前回の光量Ｉｎ−１を超えたか否かを判定する。その結果、Ｎｏであれば、前回の光量を上回るまでステップＳ１２を繰り返す。また、Ｙｅｓであれば、ステップＳ１４において、Ｘ軸で行った処理と同様、可動アーム２を一定ステップ幅でＹ軸方向に移動しながら光量を検出する。そして、ステップＳ１５において、得られた現在の光量Ｉｎが前回の光量Ｉｎ−１を超えたか否かを判定する。その結果、Ｎｏであれば、前回の光量を上回るまで、Ｙ軸方向の検索処理についてステップＳ１４を繰り返す。

以上の処理によってＸ軸、Ｙ軸について、一つのステップ幅に対する最大光量の得られ
る検出位置の特定がなされる。

さらに、ステップＳ１６において、予め設定された全てのステップ幅の値が終了するまで、ステップＳ１１以降の処理が繰り返される。

そして、徐々に細かいステップ幅に対する光量最大値検索の処理が実行され、全てが終了した時点のビア位置において、プローブ２１が当該ビア１１に挿入され、本基準点検索プログラムは終了となる。

本発明の実施の形態になるプリント板試験システムの基本構成を示す図である。 本発明の実施の形態になるプリント板試験システムにおける基準点検出装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態になるプローブ及び接地部の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態になるプリント板ビア部における投光部の形成プロセスを示す図である。 本発明の実施の形態になる基準点座標補正の概念図である。 本発明の形態になるプリント板試験システムにおける基準点検出の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態になる基準点検索の処理フローを示す図である。 従来のプリント板試験装置における基準点検索システムを示す図である。

符号の説明

１ 被試験プリント板
２ 可動アーム
３ ＧＮＤ銅板
４ 装置筐体
１０ 投光部
１１ ビア
１２ 投光部取付治具
１３ 光ファイバ（投光部用）
１４ 発光体ユニット
２０ 受光部
２１ （出し入れ可能な）プローブ
２２ 光ファイバ（カメラ用）
２３ ＧＮＤコマ
１００ 基準点検出装置
１１０ 位置情報入力手段
１２０ 基準点制御部
１２１ アーム制御手段
１２２ 光量最大値検索手段
１３０ クランプ制御部
１３１ プローブ挿入手段
１３２ プローブ取出手段

Claims (5)

1. ビアを接地クランプして疑似故障を試験するプリント板試験システムにおける基準点検出装置であって、
   被試験プリント板のビアに取り付けた投光部と、
   前記ビアに対し出し入れ可能なプローブと前記ビアを介して前記投光部からの光を検出する受光部とが先端部に取り付けられた可動アームと、
   前記受光部で検出した光量に応じて、前記可動アームをＸ−Ｙ軸方向に移動制御するアーム制御手段と、
   前記アーム制御手段により、最大光量が得られる前記ビアの位置に前記可動アームを移動した時点において、前記プローブを前記ビアに挿入して接地させるプローブ挿入手段と、を有することを特徴とする基準点検出装置。
2. 前記投光部は、発光体の放射光をガイドする光ファイバを前記被試験プリント板のビアに着脱可能に粘着材で取り付けるファイバ保持部からなることを特徴とする請求項１に記載の基準点検出装置。
3. 前記可動アームには、その先端部において、前記被試験プリント板のビア位置の状態を監視するカメラと、前記ビアの前記投光部からの光を検出する受光部と、前記受光部で検出した光量が最大となるビア位置においてプリント板平面に対し垂直に押し出し前記ビアに挿入するプローブと、が取り付けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の基準点検出装置。
4. ビアを接地クランプして疑似故障を試験するプリント板試験システムにおける基準点検出方法であって、
   前記プリント板試験システムは、被試験プリント板のビアに取り付けた投光部と、前記ビアを介して前記投光部からの光を検出する受光部と前記被試験プリント板ビアに対し出し入れ可能なプローブが先端部に取り付けられた可動アームとを備え、
   前記受光部で検出した光量に応じてＸ−Ｙ軸方向に前記可動アームの移動を制御するアーム制御ステップと、
   前記受光部において光量が最大値を示すビア位置を検索する光量最大値検索ステップと、
   前記光量最大値検索ステップにおいて最大光量が得られた当該ビア位置で前記プローブを挿入して前記ビアを接地させるプローブ挿入ステップと、
   をコンピュータに実行させることを特徴とする基準点検出方法。
5. ビアを接地クランプして疑似故障を試験するプリント板試験システムにおける基準点検出プログラムであって、
   前記プリント板試験システムは、被試験プリント板のビアに取り付けた投光部と、前記ビアを介して前記投光部からの光を検出する受光部と前記被試験プリント板ビアに対し出し入れ可能なプローブが先端部に取り付けられた可動アームとを備え、
   前記受光部で検出した光量に応じてＸ−Ｙ軸方向に前記可動アームの移動を制御するアーム制御ステップと、
   前記受光部において光量が最大値を示すビア位置を検索する光量最大値検索ステップと、
   前記光量最大値検索ステップにおいて最大光量が得られた当該ビア位置で前記プローブを挿入して前記ビアを接地させるプローブ挿入ステップと、
   をコンピュータに実行させる基準点検出プログラム。
   

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