JP5587036B2 - プローブ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、測定工具の制御装置に関し、特にプローブのスタイラスの間の距離を調整することによって信号を測定するプローブ制御システムに関する。

プローブは、電子部品の電気的特性を測定することに広く用いられる。一般的に、プローブの先端は、電子部品に接触する導電スタイラスである。例えば、前記プローブの先端がマザーボードのチップのピンに接触され、末端がオシロスコープのような信号分析装置に接続されると、電子部品の測定ポイントの信号は、前記プローブによって信号分析装置に表示され、使用者によって分析される。前記プローブのスタイラスの数量は、測定ポイントの信号接触点の数量によって確定される。現在、電子部品の測定は電子部品の小型化を制限している。特に、１つの測定ポイントは、信号接触点及び前記信号接触点との距離が非常に短いアース接触点を含むため、手動でプローブのスタイラスを測定ポイントの２つの接触点に接触させると、操作が非常に困難になり、且つ測定の誤差が大きくなる。また、測定ポイントにリードを溶接してから、前記リードをプローブのスタイラスに接続する必要がある。前記リードは信号伝送の品質を低下し、且つ溶接する時、電子部品が損傷を受け易い。

本発明の目的は、前記問題を解決するために、プローブのスタイラスの間の距離を微調整してスタイラスを測定ポイントに精確に接触させるプローブ制御システムを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係るプローブ制御システムは、回動可能な連接部と、前記連接部から湾曲して延伸されて形成された回動アームと、前記連接部に平行するように前記回動アームから延伸されて形成された接触部と、をそれぞれ備える一方、対称に装着される第一スタイラス及び第二スタイラスを備えるプローブと、マニピュレーターと、前記回動アームの長さ、前記２つの連接部の間の距離及び前記２つの接触部の間の予定距離に基づいて、前記マニピュレーターで前記２つのスタイラスのうちの１つのスタイラスの連接部を回動軸として他のスタイラスの回動角度を確定して、前記第一スタイラス及び前記第二スタイラスの接触部の間の距離を予定距離に調整する制御装置と、を備える。

本発明に係るプローブ制御システムにおいて、制御装置がマニピュレーターを制御してそれぞれスタイラスを連動させることによって前記スタイラスを定位し、前記接触部の間の距離を、測定する２つの隣接設置されている信号端の距離と同じにする。前記プローブ制御システムは、専用のプローブを変換する必要がなく、操作が簡単で、且つ人為的操作による誤差及び操作の不便を免れるため、前記スタイラスの接触部の間の距離を精確に調整し、且つ前記スタイラスの接触部を精確に測定する信号端に接触させることができる。

本発明に係るプローブ制御システムのブロック図である。 図１に係るプローブを示す図である。 図２に係る位置初期調整装置を示す図である。 図１、図２に係るプローブと図３に係る位置初期調整装置との組立体の上面図である。 図２に係るプローブが第二位置まで移動した平面分析図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２を参照すると、本発明に係るプローブ制御システム１は、制御装置１２と、マニピュレーター１４と、位置初期調整装置４と、プローブ２０と、を備える。前記制御装置１２は、順に接続される入力手段１２４、演算手段１２６及び命令手段１２８を備える。

前記プローブ２０は、本体２３及び同じ構造を有し且つ前記プローブ２０の信号入力端となる２つのスタイラス２１、２２を備える。前記スタイラス２１、２２は、一体成型される回動可能な連接部２１０、２２０と、回動アーム２１１、２２１と、接触部２１２、２２２と、を備える。前記連接部２１０の自由端は、前記本体２３の端面２３０に垂直に挿入されている。前記回動アーム２１１は、前記連接部２１０から湾曲して延伸されて形成される。前記接触部２１２は、前記連接部２１０に平行するように前記回動アーム２１１から延伸されて形成される。前記連接部２１０と前記回動アーム２１１との夾角は、０°より大きく且つ１８０°より小さい。

前記プローブ２０は、前記プローブ２０の内部のリード（図示せず）によって前記スタイラス２１、２２に接続される信号出力端２４をさらに備える。前記スタイラス２１、２２を電子装置５の測定ポイントに接触することによって、前記測定ポイントからの信号を前記信号出力端２４に伝送する。前記プローブ２０は、前記信号出力端２４によってオシロスコープのような信号分析装置３に接続される。前記信号分析装置３は、前記測定ポイントの信号をシミュレーションする一方分析して前記電子装置５の性能を測定する。

前記スタイラス２１、２２の接触部２１２、２２２は、差動信号対や信号端及びアース端などのような前記電子装置５の回路の２つの信号端に接触される。

前記プローブ制御システム１は、前記スタイラス２１、２２の接触部２１２、２２２の相対位置を制御して前記電子装置５を測定する。前記制御装置１２は、前記マニピュレーター１４を制御し、前記マニピュレーター１４は、前記連接部２２０（又は連接部２１０）を回動軸として前記連接部２１０（又は連接部２２０）及び前記本体２３を回動させる。これによって、前記接触部２１２と接触部２２２との間の距離は、２つの信号端の間の距離と同じになり、且つ前記接触部２１２及び接触部２２２をそれぞれ２つの信号端に接触させる。

図３乃至図５をさらに参照すると、前記プローブ制御システム１は、先ず、前記位置初期調整装置４を利用して前記スタイラス２１、２２の回動アーム２１１、２２１を初期位置（図２に示した回動アーム２１１、２２１の位置）から第一位置（図４に示した回動アーム２１１、２２１の位置）に変化させる。次に、前記スタイラス２１、２２を定位して、前記回動アーム２１１、２２１を前記第一位置から第二位置（図５に示した回動アーム２１１、２２１の位置）に変化させて、前記スタイラス２１の接触部２１２と前記スタイラス２２の接触部２２２との間の距離を予定値Δｄに調整する。

前記位置初期調整装置４は、三角柱であり、操作平面６に設置される。本実施形態において、前記制御装置１２は、コンピューターであり、前記制御装置１２の操作インターフェースを操作して前記マニピュレーター１４の前記プローブ２０に対する動作を制御する。
前記回動アーム２１１、２２１を三角柱（位置初期調整装置４）の稜４１に移動させてから、前記回動アーム２１１、２２１が前記第一位置に位置するように、前記接触部２１２及び接触部２２２を前記三角柱の側面４２、４３に沿って前記三角柱の底面４４へ移動させて前記回動アーム２１１、２２１を回動させる。前記接触部２１２及び接触部２２２を分離するため、前記プローブ制御システム１の前記回動アーム２１１、２２１の回動に対する制御が利用される。
本実施形態において、前記位置初期調整装置４によって分離された前記接触部２１２と接触部２２２との間の距離が最大距離である。勿論、前記回動アーム２１１、２２１が前記第一位置に位置する場合、前記接触部２１２と接触部２２２との距離が前記最大距離より小さくてもよい。前記位置初期調整装置４は、前記プローブ制御システム１が前記回動アーム２１１、２２１の前記初期位置から前記第一位置までの動作を自動的に制御できるようにするため、人為的操作を必要としない。

図５を参照すると、前記回動アーム２１１、２２１が前記位置初期調整装置４によって前記第一位置まで回動した場合、前記プローブ制御システム１は、前記マニピュレーター１４を制御して前記プローブ２０を前記位置初期調整装置４から分離し、且つ前記マニピュレーター１４で前記連接部２１０を挟んで前記スタイラス２１を固定する一方、前記連接部２１０を回動軸として前記本体２３及び前記スタイラス２２を（１８０−α）°回動させてから、前記連接部２１０を解除し且つ前記本体２３を元の状態に回復させる。次に、前記マニピュレーター１４で前記連接部２２０を挟んで前記スタイラス２２を固定する一方、前記連接部２２０を回動軸として前記本体２３及び前記スタイラス２１を反対方向に（１８０−α）°回動させてから、前記連接部２２０を解除し且つ前記本体２３を元の状態に回復させる。回復過程において、前記スタイラス２１、２２は、前記本体２３に対して相対的に停止されている。この時、前記回動アーム２１１、２２１は、前記第二位置に位置し、図５に示した夾角（１８０−α）°は、前記回動アーム２１１、２２１の回動角度である。

図５において、Ｆ２及びＦ１は、前記連接部２１０、２２０とそれぞれ対応する回動アーム２１１、２２１との間の連接点である。Ｇ２及びＧ１は、前記回動アーム２１１、２２１とそれぞれ対応する接触部２１２、２２２との間の連接点である。ｄ１は、前記２つの連接部２１０、２２０の間の距離であり、即ち連接点Ｆ１とＦ２との距離である。ｄ２は、前記回動アーム２１１、２２１の長さである。αは、前記第二位置に位置した時の前記回動アーム２１１又は２２１と前記連接点Ｆ１及びＦ２の連結線との夾角である。Δｄは、前記接触部２１２、２２２の間の距離の予定値であり、即ち前記連接点Ｇ１、Ｇ２の間の予定距離である。

図５を参照すると、前記夾角α、回動アーム２１１、２２１の長さｄ２、連接点Ｆ１とＦ２との間の距離ｄ１、連接点Ｇ１、Ｇ２の間の距離の予定値Δｄは、以下の式を満足する。

ｃｏｓα＝（｜ｄ１−Δｄ｜／２）／ｄ２・・・（１）
以上の式（１）に基づいて以下式（２）得ることができる。

α＝ｃｏｓ^−１「（｜ｄ１−Δｄ｜／２）／ｄ２」・・・（２）

前記式（２）は前記制御装置１２の演算手段１２６に記憶され、ｄ１、ｄ２は、固定値であり、Δｄは、測定される信号端の間の距離によって確定される。本実施形態において、前記予定値Δｄは、使用者によるキーボード、マウス等のような入力手段１２４に対する操作によって前記演算手段１２６に伝送されて演算される。前記予定値Δｄは、キーボードによってコンピューターに直接に入力されるか、又はコンピューターのインターフェースを通してマウスで複数の予定値から選択されることができる。前記演算手段１２６は、式（２）に基づいて前記夾角αを演算し、且つ演算した結果を前記命令手段１２８に伝送する。前記命令手段１２８は、受信した夾角αの値に基づいて前記マニピュレーター１４を制御してそれぞれ前記スタイラス２１、２２を連動させることによって前記スタイラス２１、２２を定位し、前記接触部２１２、２２２の間の距離を、測定する２つの隣接する信号端の距離と同じであるようにする。

前記位置初期調整装置４は、前記スタイラス２１、２２を初期調整して、後続の前記マニピュレーター１４による前記スタイラス２１、２２の微調整に役立つようにする。前記スタイラス２１、２２が初期位置に位置している場合、前記接触部２１２、２２２の間に一定の距離を有するため、前記制御装置１２は、前記マニピュレーター１４を直接的に制御して前記スタイラス２１、２２を微調整することができる。従って、前記位置初期調整装置４は省略することもできる。

前記プローブ制御システム１において、前記入力手段１２４で予定値Δｄを入力し、前記演算手段１２６は前記入力手段１２４によって入力される値に基づいて前記夾角αを演算して、前記接触部２１２、２２２を必要な距離に調整するため、電子部品の信号端の間の距離が変化する場合、専用のプローブを変更する必要なく、操作が簡単で、且つ人為的操作による誤差及び操作の不便を免れることができる。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって決まる。

１ プローブ制御システム
３ 信号分析装置
４ 位置初期調整装置
５ 電子装置
６ 操作平面
１２ 制御装置
１４ マニピュレーター
２０ プローブ
２１、２２ スタイラス
２３ 本体
２４ 信号出力端
４１ 稜
４２、４３ 斜面
４４ 底面
１２４ 入力手段
１２６ 演算手段
１２８ 命令手段
２１０、２２０ 連接部
２１１、２２１ 回動アーム
２１２、２２２ 接触部
２３０ 端面

Claims (5)

1. 回動可能な連接部と、前記連接部から湾曲して延伸されて形成された回動アームと、前記連接部に平行するように前記回動アームから延伸されて形成された接触部と、をそれぞれ備える一方、対称に装着される第一スタイラス及び第二スタイラスを備えるプローブと、
   マニピュレーターと、
   前記回動アームの長さ、前記２つの連接部の間の距離と前記２つの接触部の間の予定距離との差に基づいて、前記マニピュレーターで前記２つのスタイラスのうちの１つのスタイラスの連接部を回動軸として他のスタイラスの回動角度を確定して、前記第一スタイラス及び前記第二スタイラスの接触部の間の距離を予定距離に調整する制御装置と、を備える
   ことを特徴とするプローブ制御システム。
2. 前記制御装置は、その内部に記憶されている下記の式によって回動角度を確定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ制御システム。
   式：α＝ｃｏｓ^−１「（｜ｄ１−Δｄ｜／２）／ｄ２」
   （ただし、αは、前記回動角度の補角を示し、ｄ１は、前記２つの連接部の間の距離を示し、ｄ２は、前記回動アームの長さを示し、Δｄは、前記２つの接触部の間の予定距離を示す。）
3. 前記制御装置は、コンピューターであり、
   前記式が記憶される演算手段と、前記２つの接触部の間の距離の予定値を前記演算手段に入力する入力手段と、前記演算手段からの受信に基づいて前記マニピュレーターの動作を制御する命令手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載のプローブ制御システム。
4. 前記プローブは、前記第一スタイラス及び前記第二スタイラスが装着される本体をさらに備え、
   前記２つの連接部の各自由端は、前記本体の端面に垂直に挿入され、
   前記マニピュレーターが、前記第二スタイラスの連接部を回動軸として前記本体及び前記第一スタイラスを回動させ、且つ、前記第一スタイラスの連接部を回動軸として前記本体及び前記第二スタイラスを回動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ制御システム。
5. 前記プローブ制御システムは、三角柱である位置初期調整装置を備え、
   前記制御装置は、前記２つの接触部を三角柱の稜から三角柱の２つの側面に沿って三角柱の底面へ移動するように前記マニピュレーターを制御して、前記２つの接触部の間の距離を最大距離にする
   ことを特徴とする請求項１に記載のプローブ制御システム。
   

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