專利名稱：一種電路板故障自動診斷系統(tǒng)及自動診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路板故障診斷裝置，尤其涉及一種通過機器人運動機構(gòu)自動進行電路板故障診斷的系統(tǒng)以及診斷方法
背景技術(shù)：
目前，電子產(chǎn)品的使用越來越多，而電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障時，往往需要對其中的電路板進行故障診斷。如公開號為“CN 101806857A”的中國專利申請文件公開了一種電路板在線故障診斷儀，包括有用于進行在線信號處理與故障診斷的上位機和用于為被測電路板提供所需信號并上傳測試信息的下位機，上位機與下位機采用串行總線連接和通信。上位機采用便攜式筆記本電腦，內(nèi)裝故障診斷專家系統(tǒng)軟件，下位機功能包括激勵信號的產(chǎn)生控制和測試數(shù)據(jù)采集與分析推理等，結(jié)合故障診斷專家系統(tǒng)進行電路板或元器件的故障診斷。當被測電路板接到下位機的接口設(shè)備上后，由上位機控制下位機向被測電路板施加各種激勵信號，然后進行響應信號的采集，根據(jù)采集結(jié)果，啟動故障診斷專家系統(tǒng)，將故障定位到可更換元器件，實現(xiàn)對電子元器件的在線故障診斷。再如專利號為“200820182844. 2”的中國專利文件中公開了一種H5型PCM智能維修檢測儀，對PCM設(shè)備電路板進行檢測和維修。其由CPU執(zhí)行存儲器中的檢測程序，控制檢測信號產(chǎn)生及控制單元、時鐘控制及交叉連接單元、鈴流產(chǎn)生器向電路板發(fā)出檢測信號，從數(shù)據(jù)采集器讀取探測筆提取的待檢測電路板的反應信號，將反應信號的幅值、頻率、占空比等參數(shù)與存儲器中檢測信號正常值進行比較，判斷是否正常，由維修專家系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫給出測試結(jié)果或進一步檢測的測試點。由上述內(nèi)容可知，目前的電路板故障診斷均是通過信號測試裝置、信號激勵裝置、調(diào)試機、測試探筆對電路板進行故障診斷，但是均需要人工使用測試探筆對目標點進行探測，從而對電路板上的元器件的引腳信號進行數(shù)據(jù)采集。這種人工使用測試探筆進行測試的方法不但浪費人力，并且還容易出現(xiàn)錯誤，非常不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電路板故障診斷系統(tǒng)以及自動診斷方法，不需要人工操作測試探筆，能夠全自動對電路板進行故障診斷。本發(fā)明采用下述技術(shù)方案一種電路板故障自動診斷系統(tǒng)，包括測試探筆、信號激勵裝置、信號測試裝置與中心控制機，測試探筆的信號輸出端連接信號測試裝置，信號測試裝置通過通信接口連接中心控制機，中心控制機通過通信接口連接信號激勵裝置，信號激勵裝置的信號輸出端用于連接電路板的信號激勵端，還包括機器人運動機構(gòu)，所述的中心控制機的控制信號通過通信接口連接機器人運動機構(gòu)的控制信號輸入端，機器人運動機構(gòu)用來控制測試探筆進行運動，測試探筆用來測試電路板故障。所述的機器人運動機構(gòu)由X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)、Z向運動機構(gòu)構(gòu)成一體，X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)、Z向運動機構(gòu)的端部均固定有用來帶動運動機構(gòu)運動的第一電機、第二電機和第三電機；所述的測試探筆通過探筆支架安裝在Z向運動機構(gòu)的下部，機器人運動機構(gòu)帶動測試探筆分別向X、Y、Z方向運動。所述的第一電機、第二電機和第三電機均為伺服電機，中心控制機通過通信接口分別通過伺服控制系統(tǒng)控制第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機運動，第一伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接Z向運動機構(gòu)，使Z向運動機構(gòu)做X向運動；第二伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接X向運動機構(gòu)，使X向運動機構(gòu)Y向運動，第三伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接探筆支架，使探筆支架Z向運動。
所述的探筆支架內(nèi)部設(shè)置有探筆保護機構(gòu)，探筆保護機構(gòu)為壓力傳感器，測試探筆頂端連接壓力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端連接到中心控制機。還包括電路板支架和電路板支撐平臺，電路板支架設(shè)置在電路板支撐平臺上，電路板支架用來放置被測電路板使被測電路板與電路板支撐平臺平行；所述的X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)與電路板支撐平臺平行，Z向運動機構(gòu)與電路板支撐平臺垂直。一種電路板故障自動診斷方法，包括以下步驟(I)、中心控制機通過信號激勵裝置對被測電路板發(fā)出激勵信號，使被測電路板處于其在正常工作狀態(tài)；(2)、中心控制機根據(jù)被設(shè)置的被測試點的坐標信息，向機器人運動機構(gòu)發(fā)出控制命令，使機器人運動機構(gòu)帶動測試探筆運動，接觸到被測目標點；(3)、測試探筆開始測量，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至信號測試裝置；(4)、中心控制機接收到信號測試裝置發(fā)送的測試數(shù)據(jù)后判斷被測電路板是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，則停止測量；若沒發(fā)生故障，則返回步驟(2)，進行下一目標點的測試。所述的步驟(2)中還包括判斷探筆接觸良好的步驟即中心控制機檢測壓力傳感器的測量值，當壓力達到設(shè)定值時，中心控制機輸出控制信號使第三伺服電機停止轉(zhuǎn)動。本發(fā)明通過中心控制機控制機器人運動結(jié)構(gòu)帶動測試探筆進行運動到目標測試點，從而實現(xiàn)電路板故障診斷的全自動測試，用機器人運動機構(gòu)代替人工操作，節(jié)省人力，定位準確，能夠進行準確的測試，使用非常方便；通過在測試探筆頂端設(shè)置探筆保護機構(gòu)，保證了測試探筆既良好接觸到被測點，又不破壞被測電路板和測試探筆；電路板支架和支撐平臺保證電路板處于被穩(wěn)定支撐的狀態(tài)。


圖I為本發(fā)明的電路原理框 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式如圖I、圖2所示，本發(fā)明一種電路板故障自動診斷系統(tǒng)，包括測試探筆、信號激勵裝置、信號測試裝置，還包括中心控制機、機器人運動機構(gòu)，其中中心控制機采用計算機。所述的機器人運動機構(gòu)由X向運動機構(gòu)21、Y向運動機構(gòu)22、Z向運動機構(gòu)23構(gòu)成一體，X向運動機構(gòu)21、Y向運動機構(gòu)22、Z向運動機構(gòu)23的端部均固定有用來帶動運動機構(gòu)運動的第一伺服電機11、第二伺服電機12和第三伺服電機13，中心控制機通過伺服控制系統(tǒng)控制第一伺服電機11、第二伺服電機12和第三伺服電機13運動。第一伺服電機11通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接Z向運動機構(gòu)23，使Z向運動機構(gòu)23帶動探筆在X方向運動；第二伺服電機12通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)平動裝置連接X向運動機構(gòu)21，使X向運動機構(gòu)21在Y方向運動；第三伺服電機13通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)平動裝置連接轉(zhuǎn)接板5，探筆支架3安裝在轉(zhuǎn)接板5上，所述的測試探筆4由探筆支架3固定，探筆的探針露出在探筆支架3的底部，從而使轉(zhuǎn)接板5帶動測試探筆4在Z方向運動。因此機器人運動機構(gòu)保證了測試探筆4可在X方向、Y方向、Z方向上運動。其中本實施例中所述的轉(zhuǎn)動平動變換裝置為把伺服電機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為直線平動的裝置，采用滾珠絲杠完成。以X向運動機構(gòu)21在Y方向運動為例進行說明第二伺服電機12轉(zhuǎn)動帶動Y向運動機構(gòu)22內(nèi)部的滾珠絲杠進行旋轉(zhuǎn)，從而帶動滾珠絲杠上的螺母進行Y向運動，螺母通過轉(zhuǎn)接板10與X向運動機構(gòu)21固定連接，從而帶動X向運動機構(gòu)21也進行Y向運 動。Z向運動機構(gòu)23在X方向的運動和轉(zhuǎn)接板5在Z方向的運動原理同上，在此不再贅述。所述的探筆支架3內(nèi)部設(shè)置有探筆保護機構(gòu)，探筆保護機構(gòu)為壓力傳感器，測試探筆4的探針接觸到電路板時壓力傳感器的壓力產(chǎn)生變化，達到設(shè)定值時，中心控制機接收到信號輸出控制信號使第三伺服電機13停止轉(zhuǎn)動。因此壓力傳感器確保測試探筆4既良好接觸被測點，又不破壞被測電路板6和測試探筆4。電路板支撐平臺8是電路板故障自動診斷系統(tǒng)的底座，電路板支架7設(shè)置在電路板支撐平臺8上，電路板支架7用來放置被測電路板6，電路板支架7確保把被測電路板6穩(wěn)定支起并與電路板支撐平臺8平行，X向運動機構(gòu)21、Y向運動機構(gòu)22與電路板支撐平臺8平行，Z向運動機構(gòu)23與電路板支撐平臺8垂直。所述的中心控制機輸出控制信號控制機器人運動機構(gòu)進行運動，從而帶動測試探筆4進行運動，測試探筆4用來測試電路板故障，測試探筆4的信號輸出端通過信號傳輸線9傳輸?shù)叫盘枩y試裝置，信號測試裝置通過通訊接口與中心控制機連接，中心控制機控制激勵裝置輸出激勵信號，信號激勵裝置的信號輸出端連接電路板的信號激勵端。信號激勵裝置對被測電路板發(fā)送激勵，從而使電路板處于正常工作狀態(tài)，信號激勵裝置根據(jù)用戶需要配置，如直流電源、信號源、任意波發(fā)生器、數(shù)字信號產(chǎn)生等設(shè)備。信號測試裝置接受探筆采集的數(shù)據(jù)，進行分析和處理，可根據(jù)用戶需要配置，如多用表、示波器、頻譜儀等。如圖I、圖2所示，本發(fā)明電路板故障自動診斷的方法，包括以下步驟(1)、中心控制機控制信號激勵裝置對被測電路板發(fā)出激勵信號，中心控制機也可對被測電路板發(fā)出命令，使被測電路板處于測試時的正常工作狀態(tài)；
(2)、中心控制機根據(jù)被測試點的坐標信息，向機器人運動機構(gòu)發(fā)出控制命令，使測試探筆4運動并接觸到被測目標點；其中還包括判斷測試探筆4接觸良好的步驟即中心控制機檢測壓力傳感器的測量值，當壓力達到設(shè)定值時，中心控制機輸出控制信號使第三伺服電機13停止轉(zhuǎn)動，達到使探針既良好接觸電路板又不損害電路板的目的；
(3)、測試探筆4開始測量，將采集的數(shù)據(jù)傳輸至信號測試裝置；信號測試裝置將測試數(shù)據(jù)處理后發(fā)送至中心控制機；
(4)、中心控制機接收到信號測試裝置發(fā)送的數(shù)據(jù)后判斷被測電路板是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，則停止測量；若沒發(fā)生故障，則返回步驟(2)，進行下一目標點的測試。
權(quán)利要求
1.一種電路板故障自動診斷系統(tǒng)，包括測試探筆、信號激勵裝置、信號測試裝置與中心控制機，測試探筆的信號輸出端連接信號測試裝置，信號測試裝置通過通信接口連接中心控制機，中心控制機通過通信接口連接信號激勵裝置，信號激勵裝置的信號輸出端用于連接電路板的信號激勵端，其特征在于還包括機器人運動機構(gòu)，所述的中心控制機的控制信號通過通信接口連接機器人運動機構(gòu)的控制信號輸入端，機器人運動機構(gòu)用來控制測試探筆進行運動，測試探筆用來測試電路板故障。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電路板故障自動診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的機器人運動機構(gòu)由X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)、Z向運動機構(gòu)構(gòu)成一體，X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)、Z向運動機構(gòu)的端部均固定有用來帶動運動機構(gòu)運動的第一電機、第二電機和第三電機；所述的測試探筆通過探筆支架安裝在Z向運動機構(gòu)的下部，機器人運動機構(gòu)帶動測試探筆分別向X、Y、Z方向運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路板故障自動診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的第一電機、第二電機和第三電機均為伺服電機，中心控制機通過通信接口分別通過伺服控制系統(tǒng)控制第一伺服電機、第二伺服電機和第三伺服電機運動，第一伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接Z向運動機構(gòu)，使Z向運動機構(gòu)做X向運動；第二伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接X向運動機構(gòu)，使X向運動機構(gòu)Y向運動，第三伺服電機通過轉(zhuǎn)動平動變換裝置連接探筆支架，使探筆支架Z向運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路板故障自動診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的探筆支架內(nèi)部設(shè)置有探筆保護機構(gòu)，探筆保護機構(gòu)為壓力傳感器，測試探筆頂端連接壓力傳感器，壓力傳感器的信號輸出端連接中心控制機的信號輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一所述的電路板故障自動診斷系統(tǒng)，其特征在于還包括電路板支架和電路板支撐平臺，電路板支架設(shè)置在電路板支撐平臺上，電路板支架用來放置被測電路板使被測電路板與電路板支撐平臺平行；所述的X向運動機構(gòu)、Y向運動機構(gòu)與電路板支撐平臺平行，Z向運動機構(gòu)與電路板支撐平臺垂直。
6.一種電路板故障自動診斷方法，其特征在于包括以下步驟(1)、中心控制機通過信號激勵裝置對被測電路板發(fā)出激勵信號，使被測電路板處于其在正常工作狀態(tài)；(2)、中心控制機根據(jù)被設(shè)置的被測試點的坐標信息，向機器人運動機構(gòu)發(fā)出控制命令，使機器人運動機構(gòu)帶動測試探筆運動，接觸到被測目標點；(3)、測試探筆開始測量，將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至信號測試裝置；(4)、中心控制機接收到信號測試裝置發(fā)送的測試數(shù)據(jù)后判斷被測電路板是否發(fā)生故障，若發(fā)生故障，則停止測量；若沒發(fā)生故障，則返回步驟(2)，進行下一目標點的測試。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路板故障自動診斷系統(tǒng)，其特征在于所述的步驟(2)中還包括判斷探筆接觸良好的步驟即中心控制機檢測壓力傳感器的測量值，當壓力達到設(shè)定值時，中心控制機輸出控制信號使第三伺服電機停止轉(zhuǎn)動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電路板故障自動診斷系統(tǒng)，包括測試探筆、信號激勵裝置、信號測試裝置與中心控制機，中心控制機控制信號激勵裝置，信號激勵裝置連接電路板的信號激勵端，測試探筆采集電路板被測點數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫盘枩y試裝置，信號測試裝置處理后送入中心控制機，還包括機器人運動機構(gòu)，所述的中心控制機控制機器人運動機構(gòu)，機器人運動機構(gòu)用來控制測試探筆進行運動，測試探筆用來測試電路板故障。本發(fā)明通過中心控制機控制機器人運動結(jié)構(gòu)帶動測試探筆進行運動到目標測試點，從而實現(xiàn)電路板故障診斷的全自動測試，用機器人運動機構(gòu)代替人工操作，節(jié)省人力，且能夠進行準確的測試，使用非常方便。
文檔編號G01R31/28GK102621481SQ201210121609
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者周東方, 林競羽, 生擁宏, 白棟, 白榮光 申請人:河南正泰信創(chuàng)新基地有限公司