电路板测试系统及方法
专利名称：电路板测试系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种测试系统及方法，特别是关于一种电路板测试系统及方法。
背景技术：
电路板(例如主板)成品检测是生产流程中的重要环节。成品检测包括信号电气 特性的测试，例如，对信号的周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、上升时间及下降时间等进行测量。传统的电路板测试需要依靠作业员的手工操作。对于那些电路比较简单、测试信 号比较少的电路板来说，手工操作尚能满足要求。但随着电子技术的进步，电路越来越复 杂，测试信号越来越多，产品的生命周期越来越短，小批量、多品种的产品生产任务比较多， 手工操作的电路板测试方法不仅效率低，而且容易出错，已不能满足快速高质量生产的竞
争需求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电路板测试系统，能够对电路板进行自动测试。此外，还有必要提供一种电路板测试方法，能够对电路板进行自动测试。一种电路板测试系统，运行于主机中，该系统通过控制机械手臂及示波器对待测 的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连， 该电路板测试系统包括参数设置模块，用于设置所述电路板的测试参数，所述测试参数包 括待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系 下的坐标及每个测试信号的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保 证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转 换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的 测试信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择 的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该 选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该 选择的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量， 及接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。—种电路板测试方法，该方法通过主机控制机械手臂及示波器对待测的电路板进 行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，该方法包括 步骤设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号 序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目；对机 械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；确定电路板坐标系到机械手臂坐 标系的转换关系；从待测元件序列中选择一个待测元件；从选择的待测元件的测试信号序 列中选择一个测试信号；根据电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，将选择的测试 信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标；根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的 测试信号的测试点；控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量；接收示 波器返回的测量数据并储存该测量数据；若选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的 测试信号，则返回选择测试信号的步骤；及若待测元件序列中还有其他的待测元件，则返回 选择待测元件的步骤。本发明电路板测试系统及方法利用主机控制机械手臂定位到电路板上测试信号 的测试点，控制示波器对测试信号进行测试，从而提高测试设备的利用率，提高测试效率及 精确度，减少人工测试可能带来的误差及错误。
图1为本发明电路板测试系统的系统架构图。图2为本发明电路板测试系统的功能模块图。图3为本发明电路板测试方法的流程图。
具体实施例方式参阅图1所示，是本发明电路板测试系统较佳实施例的系统架构图。所述电路板测试系统10主要包括待测的电路板101、机械手臂102、机械手臂控制 器103、示波器104及主机105。所述电路板101平放在测试台106上。电路板101包括裸板 及其上安装的多个元件。所述元件包括各种分离元件(例如电阻、电容、电感)以及各种集 成电路。主机105上安装有测试程序11。主机105通过串行接口、通用接口总线(General PurposeInterface Bus, GPIB)接口、以太网接口或者其他适用的接口与机械手臂控制器 103及示波器104相连。机械手臂控制器103与机械手臂102相连。机械手臂102前端安 装有测试探针107。示波器104通过探头108与机械手臂102相连。探头108的一端连接 到示波器104的输入端，另一端(以下称探头头部)连接到测试探针107。在本实施例中，预先为电路板101的每个测试信号指定一对测试点。例如，对于一 个单端信号，指定一个信号测试点及一个接地测试点。又如，对于一个差分信号，指定一对 差分信号测试点。相对应地，机械手臂102包括一对测试探针107，探头108包括一对探头 头部，每个测试探针107分别与一个探头头部相连。也就是说，探头108的两个探头头部通 过测试探针分别连接到测试信号的两个测试点。当测试开始后，主机105通过机械手臂控 制器103控制机械手臂102，使测试探针107定位到电路板101上待测元件的测试信号的测 试点。例如，对于一个单端信号，将一个测试探针107定位到该单端信号的信号测试点，将 另一个测试探针107定位到该单端信号的接地测试点。当测试探针107定位到测试点后， 示波器104通过探头108接收测试信号，根据主机105设置的测量项目对测试信号进行测 量，并将测量数据返回主机105。主机105接收示波器104返回的测量数据并存储到与之相 连的存储设备109。最后，主机105对返回的测量数据进行分析处理。在上述实施例中，主机105通过机械手臂控制器103连接并控制机械手臂102。在 其他的实施例中，主机105可以直接与机械手臂102相连。主机105安装有机械手臂控制 程序，主机通过该机械手臂控制程序控制机械手臂102，使得机械手臂102将测试探针107 定位到电路板101上待测元件的测试信号的测试点。
参阅图2所示，是图1中测试程序11的功能模块图。所述测试程序11包括参数设置模块200、校正模块201、坐标系转换模块202、信号 测试模块203及数据分析模块204。所述参数设置模块200用于设置电路板101的测试参数。所述测试参数包括电路 板101的待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板 101的坐标系(以下称电路板坐标系)下的坐标、每个测试信号的测试项目及每个测试项目 的理论值等。在本实施例中，所述测试信号的测试点包括电路板101上的过孔、焊盘和引脚。所 述测试信号的测试项目包括过冲、下冲、直流高电压、直流低电压、周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间等。所述测试项目的理论值可以是一个数值，例如，将某一测 试信号的周期的理论值设置为25，单位纳秒。所述测试项目的理论值还可以是一个取值范 围，例如，将某一测试信号的上升时间的理论值设置为[10，12]，单位纳秒。所述校正模块201用于通过机械手臂控制器103对机械手臂102进行初始位置校 正，以保证机械手臂102的定位精度。所述坐标系转换模块202用于确定电路板坐标系到机械手臂102的坐标系(以下 称机械手臂坐标系)的转换关系。在本实施例中，坐标系转换模块202计算一个电路板坐标 系到机械手臂坐标系的过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系。一个 点在电路板坐标系下的坐标左乘该过渡矩阵，即可得到该点在机械手臂坐标系下的坐标。所述信号测试模块203用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，以及从选择的 待测元件的测试信号序列中逐一选择测试信号。根据选择的测试信号的测试点在电路板坐 标系下的坐标以及电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，信号测试模块203计算该 选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，并将该选择的测试信号的测试点在 机械手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器103，使得机械手臂控制器103控制机械 手臂102将测试探针107定位到该选择的测试信号的测试点。此外，信号测试模块203控 制示波器104对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，接收示波器104返回的测 量数据并储存到存储设备109。在本实施例中，信号测试模块203将该选择的测试信号对应的两个测试点在电路 板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试 信号对应的两个测试点在机械手臂坐标系下的坐标。此外，在本实施例中，信号测试模块 204按照指定的存储路径存储所述测量数据。例如，将所述测量数据储存至F:\PCBTest\ Result。所述数据分析模块204用于对测量数据进行分析，并将分析结果储存至存储设备 109。数据分析模块204对测量数据的分析包括判断测试数据是否符合要求。举例来说，时 钟信号的周期的理论值设置为25纳秒，如果示波器104检测到的时钟信号的周期为24纳 秒，则数据分析模块205判断该测量数据不符合要求。在本实施例中，数据分析模块205按 照指定的存储路径存储分析结果，例如，将分析结果储存至F:\PCBTest\Analysis。参阅图3所示，是电路板测试方法较佳实施例的流程图。步骤S301，参数设置模块200设置电路板101的测试参数。所述测试参数包括电 路板101的待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标、每个测试信号的测试项目及每个测试项目的理论值等。在本实施例中，所述测试信号的测试点包括电路板101上的过孔、焊盘和引脚。所 述测试信号的测试项目包括过冲、下冲、直流高电压、直流低电压、周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间等。所述测试项目的理论值可以是一个数值，例如，将某一测 试信号的周期的理论值设置为25，单位纳秒。所述测试项目的理论值还可以是一个取值范 围，例如，将某一测试信号的上升时间的理论值设置为[10，12]，单位纳秒。步骤S302，校正模块201通过机械手臂控制器103对机械手臂102进行初始位置 校正，以保证机械手臂102的定位精度。步骤S303，坐标系转换模块202确定电路板坐标系与机械手臂坐标系的转换关 系。在本实施例中，坐标系转换模块203计算一个过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手 臂坐标系的坐标系的转换关系。一个点在电路板坐标系下的坐标左乘该过渡矩阵，即可得 到该点在机械手臂坐标系下的坐标。步骤S304，信号测试模块203从待测元件序列中选择一个待测元件。步骤S305，信号测试模块203从选择的待测元件的测试信号序列中选择一个测试信号。步骤S306，信号测试模块203根据该选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下 的坐标以及电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，计算该选择的测试信号的测试点 在机械手臂坐标系下的坐标。例如，信号测试模块203将该选择的测试信号的测试点在电 路板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试 信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标。步骤S307，信号测试模块203将该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下 的坐标发送给机械手臂控制器103，使得机械手臂控制器103控制机械手臂102将测试探针 107定位到该选择的测试信号的测试点。步骤S308，信号测试模块203控制示波器104对该选择的测试信号所设置的测试 项目进行测量。例如，对一个时钟信号的周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、上升时间及下降时 间进行测量。步骤S309，信号测试模块203接收示波器104对该选择的测试信号的每个设置的 测试项目的测量数据，并将测量数据储存到存储设备109。在本实施例中，信号测试模块 203按照指定的存储路径存储该测量数据。例如，将所述时钟信号的周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间的测量值储存至F:\PCBTest\Result。步骤S310，数据分析模块204对测量数据进行分析，例如，判断测试数据是否符合 要求，并将分析结果储存至存储设备109。举例来说，时钟信号的周期的理论值设置为25纳 秒。如果示波器104检测到的时钟信号的周期为24纳秒，则数据分析模块204判断该测量 数据不符合要求。在本实施例中，数据分析模块204按照指定的存储路径存储分析结果，例 如，将分析结果储存至F:\PCBTest\Analysis。步骤S311，判断该选择的待测元件的测试信号序列中是否有其他的测试信号。如 果该选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的测试信号，则返回步骤S305，从该选择 的待测元件的测试信号序列中选择下一个测试信号。如果该选择的待测元件的测试信号序列中的没有其他的测试信号，则步骤S312，判断待测元件序列中是否有其他的待测元件。如果待测元件序列中有其他的待测元件，则 返回步骤S304，从待测元件序列中选择下一个待测元件。如果待测元件序列中的所有待测 元件都已测试完毕，则流程结束。 需要说明的是，在开始正式测试之前，可以控制机械手臂102对预先设定的电路 板101上的检验点进行定位，以验证机械手臂102是否定位正确。若对检验点的定位正确， 则开始正式测试。否则，若对检验点的定位错误，则执行步骤S302-S303，重新对机械手臂 102进行初始位置校正及重新确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系。
权利要求
一种电路板测试系统，运行于主机中，其特征在于，该系统通过控制机械手臂及示波器对待测的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，该电路板测试系统包括参数设置模块，用于设置所述电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的测试信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，及接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。
2.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，该系统还包括数据分析模块，用 于对测量数据进行分析，并储存分析结果。
3.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，所述校正模块通过机械手臂控 制器对机械手臂进行初始位置校正，所述信号测试模块将选择的测试信号的测试点在机械 手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器，使得机械手臂控制器控制机械手臂将测试探 针定位到该选择的测试信号的测试点。
4.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，所述坐标系转换模块计算一个 电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手臂坐标系的转 换关系，所述信号测试模块将该选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标左乘电 路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐 标系下的坐标。
5.一种电路板测试系统，其特征在于，该系统包括机械手臂、示波器及主机，所述机械 手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，所述主机分别与机械手臂及示波 器相连，其中所述机械手臂用于根据主机的控制对电路板上测试信号的测试点进行定位；所述示波器用于根据主机的控制对测试信号进行测量；及所述主机用于控制机械手臂及示波器实现电路板上测试信号的测量，所述主机包括测 试程序，该测试程序包括参数设置模块，用于设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待 测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号 的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的测试 信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该选择 的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择 的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，及接 收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。
6.一种电路板测试方法，其特征在于，该方法通过主机控制机械手臂及示波器对待测 的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连， 该方法包括步骤设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号 序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目； 对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度； 确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系； 从待测元件序列中选择一个待测元件； 从选择的待测元件的测试信号序列中选择一个测试信号；根据电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路 板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标；根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探 针定位到该选择的测试信号的测试点；控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量； 接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据；若选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的测试信号，则返回选择测试信号的步 骤；及若待测元件序列中还有其他的待测元件，则返回选择待测元件的步骤。
7.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，该方法在接收示波器返回的测 量数据并储存该测量数据的步骤之后还包括对测量数据进行分析，并储存分析结果。
8.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述对机械手臂进行初始位置 校正是通过机械手臂控制器对机械手臂进行初始位置校正，所述根据该选择的测试信号的 测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的 测试点是将选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器， 使得机械手臂控制器控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的测试点。
9.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述确定电路板坐标系到机械 手臂坐标系的转换关系的方法是计算一个电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，所 述计算该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标的方法是将该选择的测试 信号的测试点在电路板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵， 得到该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标。
10.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述测试信号的测试点可以是 所述电路板上的过孔、焊盘和引脚。
全文摘要
一种电路板测试系统及方法，该方法控制机械手臂定位到电路板上测试信号的测试点，控制示波器对测试信号进行测试，从而提高测试设备的利用率，提高测试效率及精确度，减少人工测试可能带来的误差及错误。
文档编号G01R31/28GK101900787SQ20091030259
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者李昇军, 许寿国 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司
技术领域：
本发明涉及一种测试系统及方法，特别是关于一种电路板测试系统及方法。
背景技术：
电路板(例如主板)成品检测是生产流程中的重要环节。成品检测包括信号电气 特性的测试，例如，对信号的周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、上升时间及下降时间等进行测量。传统的电路板测试需要依靠作业员的手工操作。对于那些电路比较简单、测试信 号比较少的电路板来说，手工操作尚能满足要求。但随着电子技术的进步，电路越来越复 杂，测试信号越来越多，产品的生命周期越来越短，小批量、多品种的产品生产任务比较多， 手工操作的电路板测试方法不仅效率低，而且容易出错，已不能满足快速高质量生产的竞
争需求。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种电路板测试系统，能够对电路板进行自动测试。此外，还有必要提供一种电路板测试方法，能够对电路板进行自动测试。一种电路板测试系统，运行于主机中，该系统通过控制机械手臂及示波器对待测 的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连， 该电路板测试系统包括参数设置模块，用于设置所述电路板的测试参数，所述测试参数包 括待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系 下的坐标及每个测试信号的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保 证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转 换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的 测试信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择 的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该 选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该 选择的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量， 及接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。—种电路板测试方法，该方法通过主机控制机械手臂及示波器对待测的电路板进 行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，该方法包括 步骤设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号 序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目；对机 械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；确定电路板坐标系到机械手臂坐 标系的转换关系；从待测元件序列中选择一个待测元件；从选择的待测元件的测试信号序 列中选择一个测试信号；根据电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，将选择的测试 信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标；根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的 测试信号的测试点；控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量；接收示 波器返回的测量数据并储存该测量数据；若选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的 测试信号，则返回选择测试信号的步骤；及若待测元件序列中还有其他的待测元件，则返回 选择待测元件的步骤。本发明电路板测试系统及方法利用主机控制机械手臂定位到电路板上测试信号 的测试点，控制示波器对测试信号进行测试，从而提高测试设备的利用率，提高测试效率及 精确度，减少人工测试可能带来的误差及错误。
图1为本发明电路板测试系统的系统架构图。图2为本发明电路板测试系统的功能模块图。图3为本发明电路板测试方法的流程图。
具体实施例方式参阅图1所示，是本发明电路板测试系统较佳实施例的系统架构图。所述电路板测试系统10主要包括待测的电路板101、机械手臂102、机械手臂控制 器103、示波器104及主机105。所述电路板101平放在测试台106上。电路板101包括裸板 及其上安装的多个元件。所述元件包括各种分离元件(例如电阻、电容、电感)以及各种集 成电路。主机105上安装有测试程序11。主机105通过串行接口、通用接口总线(General PurposeInterface Bus, GPIB)接口、以太网接口或者其他适用的接口与机械手臂控制器 103及示波器104相连。机械手臂控制器103与机械手臂102相连。机械手臂102前端安 装有测试探针107。示波器104通过探头108与机械手臂102相连。探头108的一端连接 到示波器104的输入端，另一端(以下称探头头部)连接到测试探针107。在本实施例中，预先为电路板101的每个测试信号指定一对测试点。例如，对于一 个单端信号，指定一个信号测试点及一个接地测试点。又如，对于一个差分信号，指定一对 差分信号测试点。相对应地，机械手臂102包括一对测试探针107，探头108包括一对探头 头部，每个测试探针107分别与一个探头头部相连。也就是说，探头108的两个探头头部通 过测试探针分别连接到测试信号的两个测试点。当测试开始后，主机105通过机械手臂控 制器103控制机械手臂102，使测试探针107定位到电路板101上待测元件的测试信号的测 试点。例如，对于一个单端信号，将一个测试探针107定位到该单端信号的信号测试点，将 另一个测试探针107定位到该单端信号的接地测试点。当测试探针107定位到测试点后， 示波器104通过探头108接收测试信号，根据主机105设置的测量项目对测试信号进行测 量，并将测量数据返回主机105。主机105接收示波器104返回的测量数据并存储到与之相 连的存储设备109。最后，主机105对返回的测量数据进行分析处理。在上述实施例中，主机105通过机械手臂控制器103连接并控制机械手臂102。在 其他的实施例中，主机105可以直接与机械手臂102相连。主机105安装有机械手臂控制 程序，主机通过该机械手臂控制程序控制机械手臂102，使得机械手臂102将测试探针107 定位到电路板101上待测元件的测试信号的测试点。
参阅图2所示，是图1中测试程序11的功能模块图。所述测试程序11包括参数设置模块200、校正模块201、坐标系转换模块202、信号 测试模块203及数据分析模块204。所述参数设置模块200用于设置电路板101的测试参数。所述测试参数包括电路 板101的待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板 101的坐标系(以下称电路板坐标系)下的坐标、每个测试信号的测试项目及每个测试项目 的理论值等。在本实施例中，所述测试信号的测试点包括电路板101上的过孔、焊盘和引脚。所 述测试信号的测试项目包括过冲、下冲、直流高电压、直流低电压、周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间等。所述测试项目的理论值可以是一个数值，例如，将某一测 试信号的周期的理论值设置为25，单位纳秒。所述测试项目的理论值还可以是一个取值范 围，例如，将某一测试信号的上升时间的理论值设置为[10，12]，单位纳秒。所述校正模块201用于通过机械手臂控制器103对机械手臂102进行初始位置校 正，以保证机械手臂102的定位精度。所述坐标系转换模块202用于确定电路板坐标系到机械手臂102的坐标系(以下 称机械手臂坐标系)的转换关系。在本实施例中，坐标系转换模块202计算一个电路板坐标 系到机械手臂坐标系的过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系。一个 点在电路板坐标系下的坐标左乘该过渡矩阵，即可得到该点在机械手臂坐标系下的坐标。所述信号测试模块203用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，以及从选择的 待测元件的测试信号序列中逐一选择测试信号。根据选择的测试信号的测试点在电路板坐 标系下的坐标以及电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，信号测试模块203计算该 选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，并将该选择的测试信号的测试点在 机械手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器103，使得机械手臂控制器103控制机械 手臂102将测试探针107定位到该选择的测试信号的测试点。此外，信号测试模块203控 制示波器104对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，接收示波器104返回的测 量数据并储存到存储设备109。在本实施例中，信号测试模块203将该选择的测试信号对应的两个测试点在电路 板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试 信号对应的两个测试点在机械手臂坐标系下的坐标。此外，在本实施例中，信号测试模块 204按照指定的存储路径存储所述测量数据。例如，将所述测量数据储存至F:\PCBTest\ Result。所述数据分析模块204用于对测量数据进行分析，并将分析结果储存至存储设备 109。数据分析模块204对测量数据的分析包括判断测试数据是否符合要求。举例来说，时 钟信号的周期的理论值设置为25纳秒，如果示波器104检测到的时钟信号的周期为24纳 秒，则数据分析模块205判断该测量数据不符合要求。在本实施例中，数据分析模块205按 照指定的存储路径存储分析结果，例如，将分析结果储存至F:\PCBTest\Analysis。参阅图3所示，是电路板测试方法较佳实施例的流程图。步骤S301，参数设置模块200设置电路板101的测试参数。所述测试参数包括电 路板101的待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标、每个测试信号的测试项目及每个测试项目的理论值等。在本实施例中，所述测试信号的测试点包括电路板101上的过孔、焊盘和引脚。所 述测试信号的测试项目包括过冲、下冲、直流高电压、直流低电压、周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间等。所述测试项目的理论值可以是一个数值，例如，将某一测 试信号的周期的理论值设置为25，单位纳秒。所述测试项目的理论值还可以是一个取值范 围，例如，将某一测试信号的上升时间的理论值设置为[10，12]，单位纳秒。步骤S302，校正模块201通过机械手臂控制器103对机械手臂102进行初始位置 校正，以保证机械手臂102的定位精度。步骤S303，坐标系转换模块202确定电路板坐标系与机械手臂坐标系的转换关 系。在本实施例中，坐标系转换模块203计算一个过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手 臂坐标系的坐标系的转换关系。一个点在电路板坐标系下的坐标左乘该过渡矩阵，即可得 到该点在机械手臂坐标系下的坐标。步骤S304，信号测试模块203从待测元件序列中选择一个待测元件。步骤S305，信号测试模块203从选择的待测元件的测试信号序列中选择一个测试信号。步骤S306，信号测试模块203根据该选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下 的坐标以及电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，计算该选择的测试信号的测试点 在机械手臂坐标系下的坐标。例如，信号测试模块203将该选择的测试信号的测试点在电 路板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试 信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标。步骤S307，信号测试模块203将该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下 的坐标发送给机械手臂控制器103，使得机械手臂控制器103控制机械手臂102将测试探针 107定位到该选择的测试信号的测试点。步骤S308，信号测试模块203控制示波器104对该选择的测试信号所设置的测试 项目进行测量。例如，对一个时钟信号的周期、正脉冲宽度、负脉冲宽度、上升时间及下降时 间进行测量。步骤S309，信号测试模块203接收示波器104对该选择的测试信号的每个设置的 测试项目的测量数据，并将测量数据储存到存储设备109。在本实施例中，信号测试模块 203按照指定的存储路径存储该测量数据。例如，将所述时钟信号的周期、正脉冲宽度、负脉 冲宽度、上升时间及下降时间的测量值储存至F:\PCBTest\Result。步骤S310，数据分析模块204对测量数据进行分析，例如，判断测试数据是否符合 要求，并将分析结果储存至存储设备109。举例来说，时钟信号的周期的理论值设置为25纳 秒。如果示波器104检测到的时钟信号的周期为24纳秒，则数据分析模块204判断该测量 数据不符合要求。在本实施例中，数据分析模块204按照指定的存储路径存储分析结果，例 如，将分析结果储存至F:\PCBTest\Analysis。步骤S311，判断该选择的待测元件的测试信号序列中是否有其他的测试信号。如 果该选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的测试信号，则返回步骤S305，从该选择 的待测元件的测试信号序列中选择下一个测试信号。如果该选择的待测元件的测试信号序列中的没有其他的测试信号，则步骤S312，判断待测元件序列中是否有其他的待测元件。如果待测元件序列中有其他的待测元件，则 返回步骤S304，从待测元件序列中选择下一个待测元件。如果待测元件序列中的所有待测 元件都已测试完毕，则流程结束。 需要说明的是，在开始正式测试之前，可以控制机械手臂102对预先设定的电路 板101上的检验点进行定位，以验证机械手臂102是否定位正确。若对检验点的定位正确， 则开始正式测试。否则，若对检验点的定位错误，则执行步骤S302-S303，重新对机械手臂 102进行初始位置校正及重新确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系。
权利要求
一种电路板测试系统，运行于主机中，其特征在于，该系统通过控制机械手臂及示波器对待测的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，该电路板测试系统包括参数设置模块，用于设置所述电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的测试信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，及接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。
2.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，该系统还包括数据分析模块，用 于对测量数据进行分析，并储存分析结果。
3.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，所述校正模块通过机械手臂控 制器对机械手臂进行初始位置校正，所述信号测试模块将选择的测试信号的测试点在机械 手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器，使得机械手臂控制器控制机械手臂将测试探 针定位到该选择的测试信号的测试点。
4.如权利要求1所述的电路板测试系统，其特征在于，所述坐标系转换模块计算一个 电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵来表示电路板坐标系到机械手臂坐标系的转 换关系，所述信号测试模块将该选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标左乘电 路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，得到该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐 标系下的坐标。
5.一种电路板测试系统，其特征在于，该系统包括机械手臂、示波器及主机，所述机械 手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连，所述主机分别与机械手臂及示波 器相连，其中所述机械手臂用于根据主机的控制对电路板上测试信号的测试点进行定位；所述示波器用于根据主机的控制对测试信号进行测量；及所述主机用于控制机械手臂及示波器实现电路板上测试信号的测量，所述主机包括测 试程序，该测试程序包括参数设置模块，用于设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待 测元件的测试信号序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号 的测试项目；校正模块，用于对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度；坐标系转换模块，用于确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系；及信号测试模块，用于从待测元件序列中逐一选择待测元件，从选择的待测元件的测试 信号序列中逐一选择测试信号，根据坐标系转换模块确定的坐标系转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标，根据该选择 的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择 的测试信号的测试点，控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量，及接 收示波器返回的测量数据并储存该测量数据。
6.一种电路板测试方法，其特征在于，该方法通过主机控制机械手臂及示波器对待测 的电路板进行自动测试，所述机械手臂安装有测试探针，该测试探针与示波器的探头相连， 该方法包括步骤设置电路板的测试参数，所述测试参数包括待测元件序列、每个待测元件的测试信号 序列、每个测试信号的测试点在电路板坐标系下的坐标及每个测试信号的测试项目； 对机械手臂进行初始位置校正，以保证机械手臂的定位精度； 确定电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系； 从待测元件序列中选择一个待测元件； 从选择的待测元件的测试信号序列中选择一个测试信号；根据电路板坐标系到机械手臂坐标系的转换关系，将选择的测试信号的测试点在电路 板坐标系下的坐标转换成在机械手臂坐标系下的坐标；根据该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探 针定位到该选择的测试信号的测试点；控制示波器对该选择的测试信号所设置的测试项目进行测量； 接收示波器返回的测量数据并储存该测量数据；若选择的待测元件的测试信号序列中还有其他的测试信号，则返回选择测试信号的步 骤；及若待测元件序列中还有其他的待测元件，则返回选择待测元件的步骤。
7.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，该方法在接收示波器返回的测 量数据并储存该测量数据的步骤之后还包括对测量数据进行分析，并储存分析结果。
8.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述对机械手臂进行初始位置 校正是通过机械手臂控制器对机械手臂进行初始位置校正，所述根据该选择的测试信号的 测试点在机械手臂坐标系下的坐标，控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的 测试点是将选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标发送给机械手臂控制器， 使得机械手臂控制器控制机械手臂将测试探针定位到该选择的测试信号的测试点。
9.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述确定电路板坐标系到机械 手臂坐标系的转换关系的方法是计算一个电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵，所 述计算该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标的方法是将该选择的测试 信号的测试点在电路板坐标系下的坐标左乘电路板坐标系到机械手臂坐标系的过渡矩阵， 得到该选择的测试信号的测试点在机械手臂坐标系下的坐标。
10.如权利要求6所述的电路板测试方法，其特征在于，所述测试信号的测试点可以是 所述电路板上的过孔、焊盘和引脚。
全文摘要
一种电路板测试系统及方法，该方法控制机械手臂定位到电路板上测试信号的测试点，控制示波器对测试信号进行测试，从而提高测试设备的利用率，提高测试效率及精确度，减少人工测试可能带来的误差及错误。
文档编号G01R31/28GK101900787SQ20091030259
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者李昇军, 许寿国 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司
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