一种手机pcb板的测试装置及测试方法

文档序号:84727 发布日期:2021-10-08 浏览:29次 >En<

阅读说明:本技术 一种手机pcb板的测试装置及测试方法 (Testing device and testing method for mobile phone PCB ) 是由 王辉 杨鹏 于 2021-07-06 设计创作,主要内容包括:本发明涉及电路的测试领域,具体是涉及一种手机PCB板的测试装置。测试装置包括机架、治具、工业机器人;以及安装架,其设置在工业机器人的输出端;电机,其安装在安装架上;偏心轴,其一端同轴安装在电机的输出轴;第一摇臂,其一端通过转动副安装在安装架上,第一摇臂的中间部位设置有滑槽,滑槽的长度方向平行于第一摇臂的长度方向,偏心轴的另一端插设在滑槽内部并且与滑槽滑动配合;探针模块,其设置在第一摇臂的自由端;控制器,控制器用于采集探针模块的测试数据。本申请通过急回机构降低了探针模块靠近PCB板的速度,并且通过弹性材料制作第一摇臂的下半部分,实现了探针模块的慢速软着陆,并且不降低探针模块的工作频率。(The invention relates to the field of circuit testing, in particular to a testing device for a mobile phone PCB. The testing device comprises a frame, a jig and an industrial robot; and a mounting frame provided at an output end of the industrial robot; a motor mounted on the mounting bracket; one end of the eccentric shaft is coaxially arranged on an output shaft of the motor; one end of the first rocker arm is mounted on the mounting frame through a revolute pair, a sliding groove is formed in the middle of the first rocker arm, the length direction of the sliding groove is parallel to the length direction of the first rocker arm, and the other end of the eccentric shaft is inserted into the sliding groove and is in sliding fit with the sliding groove; a probe module disposed at a free end of the first rocker arm; and the controller is used for acquiring the test data of the probe module. This application has reduced the speed that the probe module is close to the PCB board through quick return mechanism to the latter half through the first rocking arm of elastic material preparation has realized the soft landing of probe module at a slow speed, and does not reduce the operating frequency of probe module.)

一种手机PCB板的测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及电路的测试领域,具体是涉及一种手机PCB板的测试装置。本发明还涉及一种手机PCB板的测试装置的测试方法。

背景技术

目前,PCB电气测试主要有两种方法:一种是针床在线测试(ICT),另一种是飞针测试。虽然飞针测试系统的测试效率略逊色于ICT测试,但飞针测试系统与针床在线测试相比,具有快速性、经济性、灵活性等优势。

受制于焊点间距的约束,对于一些高密度的PCB板,针床测试的覆盖率只能达到60%~70%,而飞针测试系统是根据PCB板的网络逻辑关系,利用可任意移动的探针来进行测试,且其探针存在一定角度,测试覆盖率能达到90%以上,灵活性高。

飞针测试技术自问世以来,自身也在不断发展变化,不断改善自身缺点,在测试效率、测试精度、测试功能多样性等方面均有了很大进步,而其主要发展方向之一是探针软着陆。

因为测试探针与通路孔和测试焊盘上的焊锡发生物理接触,可能会在焊点上留下小凹坑。而对于某些客户来说,这些小凹坑可能会被认为是外观缺陷,造成拒绝接收。不过目前已经有一些飞针测试设备厂商已经研发出新技术,采用“软着陆”即可避免在焊锡上留下明显凹坑,甚至可以在陶瓷片上进行测试。测试探针的控制系统采用软着陆方式,即在测试探针与测试点接触之前瞬间降速,把冲击减少到最低限度,例如:

专利号CN201780002575.9公开的探针;

专利号CN202020836475.5公开的一种适用于大电流高速信号测试的探针及连接器;

专利号CN201580026205.X公开的探针和使用探针的电子设备;

上述专利的改进方向均是将飞针设备的探针改进成通过弹性件连接的分体式探针,或者探针的中间部位具有弹性,或者是探针安装在弹性件上,其均是对探针的改进,从而使得探针的单价越来越高昂。而探针是损耗件,这就使得通过改进探针以实现软着陆的设计极大地增加了生产成本。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:

本申请提供一种手机PCB板的测试装置,包括,机架;治具,其设置在机架上,治具用于定位PCB板;工业机器人,其设置在机架上;飞针测试轴,其设置在工业机器人的输出端,飞针测试轴用于对PCB板进行电路测试;飞针测试轴包括,安装架,其设置在工业机器人的输出端;电机,其安装在安装架上;偏心轴,其一端同轴安装在电机的输出轴;第一摇臂,其一端通过转动副安装在安装架上,第一摇臂的中间部位设置有滑槽,滑槽的长度方向平行于第一摇臂的长度方向,偏心轴的另一端插设在滑槽内部并且与滑槽滑动配合;探针模块,其设置在第一摇臂的自由端;控制器,控制器用于采集探针模块的测试数据。

优选的,第一摇臂位于滑槽两侧的部位,其中靠近PCB板的部位是弹性材料,其中远离PCB板的部位是刚性材料。

优选的,滑槽呈弧形,滑槽朝向远离PCB板的方向凸出。

优选的,第一摇臂上设置有开槽,开槽的内部可拆卸地安装有板簧,开槽和板簧的长度方向均平行于第一摇臂的长度方向,板簧的顶壁与开槽内壁之间的间隙构成了滑槽。

优选的,板簧上安装有应变传感器,控制器用于采集应变传感器的信号。

优选的,测试装置还包括压力传感器,压力传感器设置在机架上,控制器用于采集压力传感器的信号。

优选的,偏心轴包括顺序连接的传动柱、盘形件和驱动柱,电机的输出轴与传动柱同轴连接,传动柱与盘形件同轴连接,驱动柱与盘形件偏心连接,驱动柱的轴线平行于盘形件的轴线,盘形件远离驱动柱的一端设置有凸块。

优选的,飞针测试轴还包括传感器,传感器设置在安装架上,传感器用于感应凸块的位置,控制器用于采集传感器传输的信号和电机的转子角位置。

优选的,飞针测试轴还包括,

第二摇臂,其一端通过转动副安装在安装架上,第二摇臂与第一摇臂平行;

连杆,其两端分别与第一摇臂的自由端、第二摇臂的自由端铰接,探针模块安装在连杆上。

本申请还提供一种手机PCB板的测试装置的测试方法,测试装置包括,机架;治具,其设置在机架上,治具用于定位PCB板;工业机器人,其设置在机架上;安装架,其设置在工业机器人的输出端;电机,其安装在安装架上;偏心轴,其一端同轴安装在电机的输出轴;第一摇臂,其一端通过转动副安装在安装架上,第一摇臂的中间部位设置有滑槽,滑槽的长度方向平行于第一摇臂的长度方向,偏心轴的另一端插设在滑槽内部并且与滑槽滑动配合,第一摇臂位于滑槽两侧的部位,其中靠近PCB板的部位是弹性材料,其中远离PCB板的部位是刚性材料,第一摇臂的弹性部位上安装有应变传感器;探针模块,其设置在第一摇臂的自由端;压力传感器,其设置在机架上,压力传感器的感应端设置有焊点;控制器,控制器用于采集探针模块的测试数据以及应变传感器和压力传感器的信号;测试方法包括以下步骤,S1,电机驱动第一摇臂向下旋转使得探针模块的检测端位于最低点;S2,工业机器人驱动探针模块的检测端与压力传感器的感应端接触;S3,工业机器人驱动探针模块的检测端向下步进,控制器统计压力传感器反馈的压力与应变传感器反馈的电阻,建立查询表;S4,工业机器人驱动探针模块的检测端移动至PCB电路板上,电机驱动偏心轴旋转以带动第一摇臂摇摆,从而检测PCB电路板上的焊点,控制器根据应变传感器反馈的电阻通过查表反求探针模块的检测端与PCB电路板之间的接触力;S5a,若接触力位于预设的阈值范围,则继续检测;S5b,若接触力超出预设的阈值范围,则停止。

本申请通过电机、偏心轴和第一摇臂构成的急回机构降低了探针模块靠近PCB板的速度,同时不降低探针模块远离PCB板的速度;并且本申请分别通过刚性材料和弹性材料制作第一摇臂的上半部分和下半部分,使得探针模块可以与PCB板弹性接触;从而实现了探针模块的慢速软着陆,并且不降低探针模块的工作频率。

附图说明

图1是一种实现本发明的测试装置的立体图;

图2是一种实现本发明的治具和转位装置的立体分解图;

图3是一种实现本发明的飞针测试轴的立体图;

图4是一种实现本发明的第一摇臂的立体图一;

图5是一种实现本发明的第一摇臂的立体图二;

图6是一种实现本发明的第一摇臂的立体分解图;

图7是图6的A处局部放大图;

图8是另一种实现本发明的飞针测试轴的立体图一;

图9是另一种实现本发明的飞针测试轴的部分结构立体图;

图10是另一种实现本发明的飞针测试轴的主视图;

图11是图10的B-B截面处立体半剖视图;

图12是另一种实现本发明的飞针测试轴的立体图二;

图13是一种实现本发明的测试方法的流程图;

图中标号为:

1-治具;1a-底板;1b-定位柱;1c-螺丝;

2-工业机器人;

3-飞针测试轴;3a-安装架;3b-电机;3c-偏心轴;3c1-传动柱;3c2-盘形件;3c3-驱动柱;3c4-凸块;3c5-螺栓;3d-第一摇臂;3d1-开槽;3d2-板簧座;3d3-板簧插槽;3d4-防脱件插槽;3d5-防脱件;3d6-板簧;3d7-应变传感器;3e-探针模块;3f-传感器;3g-第二摇臂;3h-连杆;3i-视觉检测系统;

4-压力传感器;

5-转位装置;5a-分度盘;5b-转盘。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例一:

因为探针是损耗件,所以改进探针会使得探针的单价越来越高,设备的使用成本也越来越高,为此,在如何在不改进探针的前提下,实现探针的软着陆是急需解决的问题,其中一个解决问题的方案是降低探针与PCB板的接触速度,但是降低探针的活动速度会导致探针的工作频率下降,进而影响到测试效率。

为了解决这一的技术问题,如图1-3所示,提供:

一种手机PCB板的测试装置,包括,

机架;

治具1,其设置在机架上,治具1用于定位PCB板;

工业机器人2,其设置在机架上;

飞针测试轴3,其设置在工业机器人2的输出端,飞针测试轴3用于对PCB板进行电路测试;

飞针测试轴3包括,

安装架3a,其设置在工业机器人2的输出端;

电机3b,其安装在安装架3a上;

偏心轴3c,其一端同轴安装在电机3b的输出轴;

第一摇臂3d,其一端通过转动副安装在安装架3a上,第一摇臂3d的中间部位设置有滑槽,滑槽的长度方向平行于第一摇臂3d的长度方向,偏心轴3c的另一端插设在滑槽内部并且与滑槽滑动配合;

探针模块3e,其设置在第一摇臂3d的自由端;

控制器,控制器用于采集探针模块3e的测试数据。

具体的,如图5所示,电机3b、偏心轴3c和第一摇臂3d构成了急回机构,电机3b驱动偏心轴3c环绕其轴线旋转时,偏心轴3c的偏心端在滑槽内部做圆周运动,从而使得第一摇臂3d具有急回特性。

急回特性是指:四杆机构中,当曲柄为主动件做匀速回转时,从动件摇杆的往返摆动行程和往返速度不一样,返程比往程要快。

第一摇臂3d的急回特性使得:探针模块3e靠近PCB板并且与PCB板接触的速度较慢,而探针模块3e远离PCB板的速度较快,从而解决了如何降低探针模块3e与PCB板的接触速度,同时确保探针模块3e的工作频率不至于大幅度下降。

如图1和2所示,测试装置还包括转位装置5,转位装置5包括分度盘5a和转盘5b,分度盘5a设置在机架上,转盘5b设置在分度盘5a的输出端,一共两个治具1可拆卸地安装在转盘5b的两侧,使得测试装置对一个PCB电路板进行测试的同时,工作人员可以对转盘5b上的另一个治具1进行拆装PCB电路板的工作。

治具1包括底板1a和竖直设置在底板1a上的多个定位柱1b,定位柱1b上设置有螺纹孔,定位柱1b与PCB电路板上的每个安装孔一一对应,工作可以通过螺丝1c将PCB电路板固定在定位柱1b上。

进一步的,上述技术方案虽然解决了如何使得探针模块3e软着陆的问题,但是在一定程度上对探针模块3e的工作频率造成了负面影响。为了解决这一技术问题,提供以下优选技术方案:

第一摇臂3d位于滑槽两侧的部位,其中靠近PCB板的部位是弹性材料,其中远离PCB板的部位是刚性材料。

具体的,当偏心轴3c驱动第一摇臂3d靠近PCB板时,偏心轴3c与第一摇臂3d之间弹性接触,而当偏心轴3c驱动第一摇臂3d远离PCB板时,偏心轴3c与第一摇臂3d之间刚性接触,从而使得电机3b的驱动转速可以进一步的加快,提高探针模块3e的工作频率,探针模块3e与PCB板之间通过弹性材料实现软着陆,探针模块3e复位时通过刚性材料实现急回特性。

进一步的,为了增强第一摇臂3d的弹性,如图4、5所示,提供以下优选技术方案:

滑槽呈弧形,滑槽朝向远离PCB板的方向凸出。

具体的,第一摇臂3d的弹性部位呈弧形并且朝向偏心轴3c凸出,从而增强了其弹性。

进一步的,由于弹性材料的弹性具有寿命,伴随着弹性材料的反复弹性形变,其弹性会逐渐减弱,为此,必须在第一摇臂3d的弹性部位失效之前更换第一摇臂3d,然而更换整个第一摇臂3d费时费力、成本高昂,并且更换完之后需要重新调机,以校准探针模块3e与PCB板的接触位置,为了解决这一技术问题,如图4-7所示,提供第一摇臂3d的一种优选结构:

第一摇臂3d上设置有开槽3d1,开槽3d1的内部可拆卸地安装有板簧3d6,开槽3d1和板簧3d6的长度方向均平行于第一摇臂3d的长度方向,板簧3d6的顶壁与开槽3d1内壁之间的间隙构成了滑槽。

开槽3d1的内部设置有两个板簧座3d2,板簧座3d2上开设有可从第一摇臂3d的一侧插入板簧3d6的板簧插槽3d3,板簧3d6的两端通过板簧插槽3d3分别与两个板簧座3d2连接,每个板簧座3d2上均开设有平行于板簧3d6长度方向的防脱件插槽3d4,防脱件插槽3d4内部插设有防脱件3d5,防脱件3d5用于限制板簧3d6,避免第一摇臂3d往复摇摆过程中板簧3d6从板簧插槽3d3内部脱落,防脱件3d5上设置有暴露在防脱件插槽3d4外侧的把手,从而便于工作人员插入或拔出防脱件3d5,进而便于工作人员更换板簧3d6。

进一步的,为了在板簧3d6的弹性失效之前,对其进行更换,必须要知道板簧3d6的弹性何时失效,为了解决这一技术问题,如图5所示,提供以下优选技术方案:

板簧3d6上安装有应变传感器3d7,控制器用于采集应变传感器3d7的信号。

具体的,应变传感器3d7安装在板簧3d6的底壁,应变传感器3d7的型号是120-2AA,其品牌是chengtec。安装时,选择合适的应变片传感器,对第一摇臂3d上的安装部位进行除锈、除漆、脱脂和清洁,然后使用粘贴剂将应变传感器3d7安装在第一摇臂3d上。

应变传感器3d7的工作原理是:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度、横截面积有关,将金属丝粘贴在第一摇臂3d上,当第一摇臂3d受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着第一摇臂3d一起变化,进而发生电阻变化。在第一摇臂3d弹性部位的弹性减弱时,应变传感器3d7的电阻变化也随之降低。

控制器通过采集应变传感器3d7的电阻变化,判断板簧3d6是否达到使用寿命,控制器根据其判断结果向工作人员发出更换板簧3d6的指令。

进一步的,探针模块3e的检测端与PCB电路板上的焊点接触时,探针模块3e与PCB电路板之间的接触力是由板簧3d6的回弹力决定的,也就是说,通过应变传感器3d7测量板簧3d6的形变程度即可反求出探针模块3e与PCB电路板之间的接触力。为了使得探针模块3e与PCB电路板之间的接触力处于可控状态,需要知晓应变传感器3d7的电阻变化与探针模块3e与PCB电路板的接触力之间的关系,为了解决这一技术问题,如图1所示,提供以下优选技术方案:

测试装置还包括压力传感器4,压力传感器4设置在机架上,控制器用于采集压力传感器4的信号。

具体的,压力传感器4设置在转盘5b上,压力传感器4的感应端高度与PCB电路板上焊点的高度相同。如图12所示,飞针测试轴3还包括安装在安装架3a上的视觉检测系统3i,视觉检测系统3i主要包括CCD相机、补光灯和计算机,视觉检测系统3i通过机器视觉引导探针模块3e的检测端精准地按压在压力传感器4的感应端,压力传感器4将探针模块3e的接触力反馈给控制器,控制器记录下此时应变传感器3d7的电阻变化。通过工业机器人2驱动探针模块3e靠近或者远离压力传感器4,使得压力传感器4反馈的接触力不断地变化,同时统计应变传感器3d7的电阻值。然后即可通过查表的方式,根据应变传感器3d7的电阻值查找出探针模块3e与PCB电路板的接触力。

进一步的,由于偏心轴3c是偏心的,其高速旋转时会产生振动,不仅会对电机3b造成损坏,还会对探针模块3e的探测精度产生不良影响,为了解决这一技术问题,如图11所示,提供以下优选技术方案:

偏心轴3c包括顺序连接的传动柱3c1、盘形件3c2和驱动柱3c3,电机3b的输出轴与传动柱3c1同轴连接,传动柱3c1与盘形件3c2同轴连接,驱动柱3c3与盘形件3c2偏心连接,驱动柱3c3的轴线平行于盘形件3c2的轴线,盘形件3c2远离驱动柱3c3的一端设置有凸块3c4。

具体的,传动柱3c1、盘形件3c2和驱动柱3c3构成偏心轴,驱动柱3c3上设置有螺纹孔,螺栓3c5的杆部安装在驱动柱3c3上,第一摇臂3d夹设在盘形件3c2和螺栓3c5的头部之间。凸块3c4用于平衡驱动柱3c3的重量以及第一摇臂3d施加在驱动柱3c3上的负载,使得盘形件3c2高速旋转时能够实现动平衡。

凸块3c4优选为可拆卸的,工作人员可以根据偏心轴3c的动平衡状况适应性地增减凸块3c4的重量。盘形件3c2与凸块3c4也可以是一体件,工作人员先设计出过重的凸块3c4,然后根据偏心轴3c的动平衡状况适应性地打磨凸块3c4以减轻其重量。

由于传动柱3c1与电机3b的输出轴之间是通过联轴器传动连接的,若联轴器出现打滑,则会导致偏心轴3c的偏心端不在正确的位置,进而造成第一摇臂3d无法正常的工作,为了能够及时发现传动柱3c1与电机3b的输出轴之间是否出现打滑的问题,如图3所示,提供以下优选技术方案:

飞针测试轴3还包括传感器3f,传感器3f设置在安装架3a上,传感器3f用于感应凸块3c4的位置,控制器用于采集传感器3f传输的信号和电机3b的转子角位置。

具体的,传感器3f是光电开关,当凸块3c4位于最高点时,其恰好遮挡住传感器3f的感应端,传感器3f向控制器发出信号,控制器每次接受到传感器3f发出的信号时,均采集一次电机3b的转子角位置,然后控制器对每次采集的电机3b的转子角位置进行比较,若电机3b的转子角位置发生变化,则说明电机3b的输出轴与偏心轴3c之间出现打滑。

实施例二:

由于第一摇臂3d自由端的运动轨迹是一个弧线,这就使得探针模块3e的检测端与PCB板接触时,探针模块3e检测端的角度难以计算,为了解决这一技术问题,如图8和9所示,提供以下优选技术方案:

飞针测试轴3还包括,

第二摇臂3g,其一端通过转动副安装在安装架3a上,第二摇臂3g与第一摇臂3d平行;

连杆3h,其两端分别与第一摇臂3d的自由端、第二摇臂3g的自由端铰接,探针模块3e安装在连杆3h上。

具体的,安装架3a、第一摇臂3d、第二摇臂3g和连杆3h构成了平行四边形连杆机构,第二摇臂3g始终与第一摇臂3d同步转动并且保持平行,从而使得探针模块3e的检测端始终朝向一个固定不变的方向。

本申请通过电机3b、偏心轴3c和第一摇臂3d构成的急回机构降低了探针模块3e靠近PCB板的速度,同时不降低探针模块3e远离PCB板的速度;并且本申请分别通过刚性材料和弹性材料制作第一摇臂3d的上半部分和下半部分,使得探针模块3e可以与PCB板弹性接触;从而实现了探针模块3e的慢速软着陆,并且不降低探针模块3e的工作频率。

为了解决如何使得探针模块3e可以在PCB电路板上软着陆,并且探针模块3e与PCB电路板之间的接触力可控的技术问题,如图13所示,提供:

一种手机PCB板的测试装置的测试方法,包括以下步骤,

S1,电机3b驱动第一摇臂3d向下旋转使得探针模块3e的检测端位于最低点;

S2,工业机器人2驱动探针模块3e的检测端与压力传感器4的感应端接触;

S3,工业机器人2驱动探针模块3e的检测端向下步进,控制器统计压力传感器4反馈的压力与应变传感器3d7反馈的电阻,建立查询表;

S4,工业机器人2驱动探针模块3e的检测端移动至PCB电路板上,电机3b驱动偏心轴3c旋转以带动第一摇臂3d摇摆,从而检测PCB电路板上的焊点,控制器根据应变传感器3d7反馈的电阻通过查表反求探针模块3e的检测端与PCB电路板之间的接触力;

S5a,若接触力位于预设的阈值范围,则继续检测;

S5b,若接触力超出预设的阈值范围,则停止。

具体的,预设的阈值范围由工作人员输入至控制器中,接触力超出预设的阈值范围造成测试设备停机后,工作人员应当立刻更换板簧3d6。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

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