一種pcba在線全自動無人測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其包括有：內部設有服務器和進板升降機的進板模塊、內部設有出板升降機的出板模塊、一臺以上的獨立測試機柜，各測試機柜的頂部通過輸入皮帶線相連，下端則通過與輸入皮帶線平行的輸出平帶線相連；各測試機柜內部分隔為多層，每層設有一測試主機以及測試模塊，測試模塊由針床、信號自動對接裝置、測試針板以及天板構成，其中，信號自動對接裝置設置于針床上，測試針板與天板相連，測試主機和測試模塊分別與服務器和信號供給模塊連接。本發(fā)明的測試系統(tǒng)采用模塊化設計、各模塊獨立控制運行、服務器集中監(jiān)控設計模式，具有測試成本低、工作效率高、結果準確可靠的特點。
【專利說明】—種PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)
【技術領域】
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[0001]本發(fā)明涉及測試設備【技術領域】，具體地說是涉及一種對PCBA板進行全功能檢測的測試系統(tǒng)。
【背景技術】
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[0002]PCBA板在SMT貼片焊接完成后，目前的PCBA板測試全部采用手工取放的PCBA板人工測試方式，存在工作效率低、人工成本高、不確定性因素多等缺點，有必要予以改進。
【發(fā)明內容】
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[0003]本發(fā)明的目的就在于針對現有技術存在的不足之處而提供一種PCBA板在線全自動無人測試系統(tǒng)，它具有測試成本低、工作效率高、結果準確可靠的特點。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明的一種PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)包括有:
[0005]一進板模塊，內部設有服務器和進板升降機，其中，進板升降機具有取板和送板兩個工作位置，其中，取板位置與PCBA板AOI檢測之后的皮帶線對應；
[0006]一出板模塊，內部設有出板升降機，出板升降機亦具有取板和送板兩個工作位置，其中，送板位置與收板機的軌道對應；
[0007]一臺以上的獨立測試機柜，位于進板模塊和出板模塊之間，各測試機柜的頂部通過輸入皮帶線相連，下端則通過與輸入皮帶線平行的輸出平帶線相連；各測試機柜內部分隔為多層，每層設有一測試主機以及測試模塊，測試模塊由針床、信號自動對接裝置、測試針板以及天板構成，其中，信號自動對接裝置設置于針床上，測試針板與天板相連，測試主機和測試模塊分別與服務器和測試模塊控制單元PLC連接。
[0008]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的測試機柜內部還設有PCBA板搬運機構，PCBA板搬運機構為由取板機械手和放板機械手構成的雙機械手結構，其中，取板機械手用于將輸入皮帶線上的待測試PCBA板向下搬運至各測試模塊處，放板機械手用于將在各測試模塊處完成測試后的PCBA板送至輸出皮帶線。
[0009]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的取板機械手和放板機械手分別設置于測試機柜內部的兩側，均由伺服電機、絲桿導軌、支架以及吸盤機構構成；其中，吸盤機構包括安裝盤、多個吸盤連接桿以及多個吸盤，其中，安裝盤固定在由伺服電機驅動的支架上，各吸盤連接桿繞安裝盤中心均勻分布，其后端與安裝盤滑動連接，前端與吸盤相連。
[0010]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的測試機柜后部對應各測試模塊的位置處設有活動門，測試主機位于活動門內側。
[0011]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的信號自動對接裝置包括驅動氣缸、接插模塊固定板、上板、下板以及信號接插件，其中，信號接插件夾持固定于上板和下板之間，上板和下板則固定在由驅動氣缸驅動的接插模塊固定板上。
[0012]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的上板和下板之間還設有定位銷。
[0013]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的接插模塊固定板兩端設有導向導軌。
[0014]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的驅動氣缸還設有垂直和水平調整機構。
[0015]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的各測試機柜前端設有透明的防護罩。
[0016]作為上述技術方案的優(yōu)選，所述的各測試機柜連接有調整垂直和水平方向的標準大螺距絲杠。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于:其通過進板模塊、出板模塊以及多臺獨立測試機柜的組合，使得PCBA板在SMT貼片焊接完成后，即可經由進板模塊進入各測試機柜自動完成測試，之后，再由出板模塊將完成測試后的PCBA板送至NG/0K收板機，工作效率非常高，并且消除了人工測試過程中存在的各種不確定因素，測試結果準確可靠。另外，本發(fā)明整體采用模塊化設計方式，又具有組合簡單、使用靈活、產品更換迅速的優(yōu)點。
【專利附圖】
【附圖說明】
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[0018]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
[0019]圖1為本發(fā)明正面開門狀態(tài)的整體結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明背面關門狀態(tài)的整體結構示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明背面開門狀態(tài)的整體結構示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的內部通訊網絡框圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的單個測試機柜的整體結構示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的單個測試機柜正面開門狀態(tài)的結構示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明的單個測試機柜背面開門狀態(tài)的結構示意圖；
[0026]圖8為本發(fā)明的PCBA板搬運機構的結構示意圖；
[0027]圖9為本發(fā)明的上搬運機械手和下搬運機械手中部的吸盤機構的結構示意圖；
[0028]圖10為本發(fā)明的測試模塊的結構示意圖；
[0029]圖11為本發(fā)明的針床和信號自動對接裝置的組合結構示意圖；
[0030]圖12為本發(fā)明的針床和信號自動對接裝置的分解結構示意圖。
【具體實施方式】
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[0031]見圖1至圖3所示:本發(fā)明的一種PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)包括有:進板模塊10、出板模塊20以及至少一臺獨立測試機柜30。進板模塊10內部設有服務器100和進板升降機，外部設有鍵盤與鼠標110以及顯示器120。
[0032]見圖4所示:服務器100與各測試機柜30的測試模塊控制單元PLC以及測試主機40物理上實現以太網連接，組成內部局域網絡通信，完成如下工作:(A)進料條碼掃描，并內部跟蹤及邏輯分析完成各測試模塊與條碼號對應；(B)對各測試機柜中各測試站點當前狀態(tài)及測試機柜運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控顯示；(C)完成各測試模塊測試結果的統(tǒng)計、分析，并將測試結果上傳至MES系統(tǒng)；⑶MAC&HDCP分配與管理。
[0033]各測試機柜30內的測試模塊控制單元PLC完成如下工作:
[0034](A)負責整個測試系統(tǒng)結構部分動作控制，主板傳送過程、機械手控制；
[0035](B)與各測試主機通信，PLC發(fā)送啟動或停止測試信號，PC發(fā)送測試結果信號；
[0036](C)將主板傳送路徑上各關鍵節(jié)點信號按要求存儲至指定的地址內，以備服務器實時提取，進行監(jiān)控；
[0037]各測試主機完成如下動作:
[0038]⑷負責主板測試；
[0039](B)將測試結果信號實時發(fā)送給測試模塊控制單元PLC ；
[0040](C)將測試結果實時發(fā)送給服務器，利用網絡通信實現信息交互。
[0041]本發(fā)明的測試系統(tǒng)由服務器100集中監(jiān)控管理各模塊的運行狀態(tài)，用戶只需在服務器端即可掌握各模塊的運行情況。
[0042]進板模塊10的進板升降機內設有Z軸直線滑臺以及480mm長的可調整寬度的皮帶線；進板升降機具有取板和送板兩個工作位置，其中，取板位置與PCBA板AOI檢測之后的皮帶線對應；正常狀態(tài)下進板升降機的升降機構在取板工作位置(即AOI檢測之后的皮帶線)高度等待PCBA板到位，PCBA板到位后進行條碼掃描，升降機構上升到達送板位置，皮帶線轉動將PCBA板送出到測試機柜30頂部的輸入皮帶線31上，測試機柜30上的輸入皮帶線31檢測到PCBA板到位后向前輸送，升降機構則退回到初始位置，等待運輸下一塊PCBA板。
[0043]出板模塊20的出板升降機內也設有Z軸直線滑臺以及480mm長的可調整寬度的皮帶線；出板升降機具有取板和送板兩個工作位置，送板位置與NG/0K收板機的軌道對應；出板升降機的升降機構正常狀態(tài)下在測試機柜30下端的輸出皮帶線32位置處，當有完成測試的PCBA板有送板要求時，皮帶線轉動將PCBA板送至下皮帶線上，然后上升到NG/0K收板機的軌道高度處，將PCBA板送出后回到初始位置。
[0044]見圖5至圖7所示:測試機柜30位于位于進板模塊10和出板模塊20之間，各測試機柜30相互獨立，組合簡單、使用靈活、更換產品靈活快速，生產線速度提高時只需增加一臺測試機柜即可解決問題，產量減少時則推走一臺測試機柜30。如果需要在非生產線的其他場地建立一條測試線只需要將幾臺測試機柜30拼合在一起即可，真正實現模塊化生產，換線時只需更換標準的幾個模塊即可投入新產品的生產，測試機柜30的Z和Y方向的運動采用標準的大螺距絲杠，保證了設備運動的準確性、穩(wěn)定性和快速反應性。
[0045]各測試機柜30的頂部通過輸入皮帶線31相連，下端通過與輸入皮帶線31平行的輸出皮帶線32相連；其中，輸入皮帶線31負責輸送待測板，輸出皮帶線線32負責輸送已測板，兩條皮帶線在輸送PCBA板時工作效率更高；另外，輸入皮帶線線31和輸出皮帶線線32上下平行錯開，可以節(jié)省測試線的整體尺寸；此外，輸入皮帶線線31和輸出皮帶線線32采用免維護的結構(與SMT線相同)，寬度調整則采用電調諧方式，以方便操作者調整，消除人工調整的不準確性。
[0046]測試機柜30內部分隔為多層，每層設有一測試主機40以及測試模塊50，測試模塊50由針床51、信號自動對接裝置52、測試針板53以及天板54構成，其中，信號自動對接裝置52設置于針床51上，測試針板53與天板54相連，測試主機40和測試模塊50分別與服務器和測試模塊控制單元PLC連接。
[0047]本發(fā)明的每個測試模塊50都是獨立的運行機構，不會因某個測試針板損壞而導致其它部分也無法工作，在測試不同的PCBA板時只需更換測試針板53和天板54即可，非常靈活。另外，見圖7所示:測試機柜30后部對應各測試模塊50的位置處設有活動門301，測試主機40位于活動門301內側，這種結構使得更換測試針板53非常方便，不需要移動任何東西，而且可保證測試信號線與測試主機的距離最短，避免信號線過長而導致的信號失真等現象。各測試機柜30前端設有透明的防護罩，防護罩采用有機玻璃材料，方便操作人員觀察機器運行情況和進行設備維護。
[0048]見圖8和圖9所示:測試機柜30內部還設有PCBA板搬運機構，PCBA板搬運機構為由取板機械手33和放板機械手34構成的雙機械手結構，其中，取板機械手33用于將輸入皮帶線31上的待測試PCBA板向下搬運至各測試模塊50處，放板機械手34用于將在各測試模塊50處完成測試后的PCBA板送至輸出皮帶線32。
[0049]取板機械手33和放板機械手34分別設置于測試機柜30內部的兩側，取板機械手33和放板機械手34結構相同，均由伺服電機35、絲桿導軌36、支架37以及吸盤機構38構成；其中，吸盤機構38包括安裝盤381、多個吸盤連接桿382以及多個吸盤383，其中，安裝盤381固定在由伺服電機35驅動的支架37上，各吸盤連接桿382繞安裝盤381中心均勻分布，其后端與安裝盤381滑動連接，前端與吸盤383相連。通過調整吸盤連接桿382，可實現吸盤383的360度旋轉以及50?10mm的伸縮量。
[0050]雙搬運機械手的設計，在測試完成之前取板機械手33會根據測試機柜30的各測試模塊的測試進度預先到取板位置等待，放板機械手34也會在最近的放入板位置等待，從而將PCBA板的搬運時間降至最少。
[0051]測試機柜30內的測試模塊在測試過程中固定不同，取板放板動作均由高精度的搬運機械手來完成，充分保證了整個測試過程中PCBA板和針床51及信號自動對接裝置52的精度。
[0052]另外，本發(fā)明采用雙機械手結構分別完成取板和放板動作，可保證自動測試節(jié)拍，令各機械手和測試系統(tǒng)無縫連接，在多層測試機柜中可根據當前測試進行的狀況提前預先通知相應的機械手移動到取放PCBA板的測試工位，工作效率非常高。
[0053]見圖10至圖12所示:信號自動對接裝置52設置于針床51上，信號對插機構52包括驅動氣缸521、接插模塊固定板522、上板523、下板524以及信號接插件(包括HDMI和FR以及耳機、RCA、Cl卡、USB等各接插頭)525，其中，信號接插件525夾持固定于上板523和下板524之間，對應不同的型號，上板523和下板524之間的開孔位置也不同；上板523和下板524之間還設有定位銷526，夾住信號接插件525后的上板523和下板524固定在由驅動氣缸521驅動的接插模塊固定板522上。
[0054]為保證信號接插件525移動的穩(wěn)定性，接插模塊固定板522兩端設有導向導軌527。另外，驅動氣缸521還可設置垂直和水平調整機構，這樣，當信號接插件525固定好后的高度與PCBA板的接口高度不一致時，可以通過垂直和水平調整機構令其對齊。
[0055]本發(fā)明的進板模塊10的工作流程如下:
[0056](A)進板升降機的下皮帶線接收到上游送板，到位后由服務器100進行條碼掃描；
[0057](B)進板升降機的升降機構抬升到高位，皮帶線轉動將PCBA板送出到測試機柜30頂部的輸入皮帶線31上；
[0058](C)測試機柜30上的輸入皮帶線31檢測到PCBA板到位后往前輸送，進板升降機的升降機構退回到初始位置，等待運送下一塊PCBA板。
[0059]本發(fā)明的出板模塊20的工作流程如下:
[0060](A)出板升降機的升降機構在低位等待PCBA板送過來；
[0061](B)出板升降機的升降機構收到PCBA板后上升至收板高度；
[0062](C)出板升降機的下皮帶線將PCBA板送出，再退回到低位等待下一塊PCBA板。
[0063]本發(fā)明的測試機柜30的工作流程如下:
[0064](A)進板模塊10的進板升降機將PCBA板送至輸入皮帶線31后，按照最前端的優(yōu)先級別最高的原則將PCBA板送到指定位置，每個位置都有氣缸擋板使PCBA板的位置與下面的測試針板53位置一致；
[0065](B)測試機柜30上的取板機械手33將PCBA板吸起，根據測試機柜30內哪個測試針板53快要結束測試，根據指令沿Z軸下降到該測試針板53的送料等待位置；
[0066](C)測試針板53測試完成，天板54抬升，放板機械手38沿Z軸上升，到位后沿Y軸前伸，將PCBA板吸起，沿Y軸收回后再沿Z軸下降；
[0067](D)放板機械手34沿Z軸下降到輸出皮帶線32位置后，吸盤383松開，PCBA板放到輸出皮帶線32上，然后在此位置等待下一下命令；
[0068](E)在放板機械手34完成取板后，取板機械手33將PCBA板送到測試針板53位置，然后再回到上面的輸入皮帶線31取板；
[0069](F)取完板后，取板機械手33和放板機械手34按照指令重復以上流程。
[0070]本發(fā)明的測試模塊50的功能測試控制流程如下:
[0071](A)機械手移出到位后給天板氣缸發(fā)出下壓指令，天板氣缸帶動天板54下壓；
[0072](B)天板氣缸下壓到位后，觸發(fā)到位開關閉合，信號傳送到測試主機40 ；
[0073](C)測試主機40根據機型設置，選擇性發(fā)出前后左右信號自動對接裝置52的驅動氣缸521工作；
[0074](D)測試主機40根據設置參數，自動控制繼電器選擇VCC、STB、5VS供給方式，并控制電源盒AC供電；
[0075](E)主板上電開機，測試系統(tǒng)檢測到主板上電，開始參數設置步驟自動測試；
[0076](F)測試完成后，測試系統(tǒng)發(fā)出信號自動斷開電源盒AC供電，退回信號自動對接裝置52的驅動氣缸521，上升天板氣缸；
[0077](G)測試主機40把測試結果傳動給服務器100，服務器100自動生成報表。
[0078]以上內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于包括有: 進板模塊(10)，內部設有服務器和進板升降機，其中，進板升降機具有取板和送板兩個工作位置，其中，取板位置與PCBA板AOI檢測之后的皮帶線對應； 出板模塊(20)，內部設有出板升降機，出板升降機亦具有取板和送板兩個工作位置，其中，送板位置與收板機的軌道對應； 一臺以上的獨立測試機柜(30)，位于進板模塊(10)和出板模塊(20)之間，各測試機柜(30)的頂部通過輸入皮帶線(31)相連，下端則通過與輸入皮帶線(31)平行的輸出平帶線(32)相連；各測試機柜(30)內部分隔為多層，每層設有一測試主機(40)以及測試模塊(50)，測試模塊(50)由針床(51)、信號自動對接裝置(52)、測試針板(53)以及天板(54)構成，其中，信號自動對接裝置(52)設置于針床(51)上，測試針板(53)與天板(54)相連，測試主機(40)和測試模塊(50)分別與服務器和測試模塊控制單元PLC連接。
2.根據權利要求1所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的測試機柜(30)內部還設有PCBA板搬運機構，PCBA板搬運機構為由取板機械手(33)和放板機械手(34)構成的雙機械手結構，其中，取板機械手(33)用于將輸入皮帶線(31)上的待測試PCBA板向下搬運至各測試模塊(50)處，放板機械手(34)用于將在各測試模塊(50)處完成測試后的PCBA板送至輸出皮帶線(32)。
3.根據權利要求2所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的取板機械手(33)和放板機械手(34)分別設置于測試機柜(30)內部的兩側，均由伺服電機(35)、絲桿導軌(36)、支架(37)以及吸盤機構(38)構成；其中，吸盤機構(38)包括安裝盤(381)、多個吸盤連接桿(382)以及多個吸盤(383)，其中，安裝盤(381)固定在由伺服電機(35)驅動的支架(37)上，各吸盤連接桿(382)繞安裝盤(381)中心均勻分布，其后端與安裝盤(381)滑動連接，前端與吸盤(383)相連。
4.根據權利要求1所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的測試機柜(30)后部對應各測試模塊(50)的位置處設有活動門(301)，測試主機(40)位于活動門(301)內側。
5.根據權利要求1所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號自動對接裝置(52)包括驅動氣缸(521)、接插模塊固定板(522)、上板(523)、下板(524)以及信號接插件(525)，其中，信號接插件(525)夾持固定于上板(523)和下板(524)之間，上板(523)和下板(524)則固定在由驅動氣缸(521)驅動的接插模塊固定板(522)上。
6.根據權利要求5所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的上板(523)和下板(524)之間還設有定位銷(526)。
7.根據權利要求5所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的接插模塊固定板(354)兩端設有導向導軌(527)。
8.根據權利要求5所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的驅動氣缸(521)還設有垂直和水平調整機構。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的各測試機柜(30)前端設有透明的防護罩(302)。
10.根據權利要求9所述的PCBA在線全自動無人測試系統(tǒng)，其特征在于:所述的各測試機柜(30)連接有調整垂直和水平方向的標準大螺距絲杠。
【文檔編號】G01R31/28GK104049198SQ201410209974
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月17日 優(yōu)先權日:2014年5月17日
【發(fā)明者】楊玉峰 申請人:楊玉峰