向海堂， 權(quán)亞強(qiáng)， 梁永增

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1 概述

智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒遄鳛橹悄苋細(xì)獗淼闹匾布M成部分，為智能燃?xì)獗淼募呻娐芳案鞣N電子元器件提供機(jī)械支撐，實(shí)現(xiàn)集成電路與各種電子元器件之間的布線(xiàn)、連接以及電絕緣。主控電路板組成結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，組成電子元器件較多，在裝配完成后，主控電路板上電子元器件可能存在缺失、偏移、錯(cuò)件以及短路等現(xiàn)象，直接影響智能燃?xì)獗淼漠a(chǎn)品性能。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要對(duì)每個(gè)主控電路板進(jìn)行檢測(cè)，以確保智能燃?xì)獗砟軌蛘９ぷ鳌?/p>

2 檢測(cè)項(xiàng)目及傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)

① 檢測(cè)項(xiàng)目

智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒逯饕ㄓ?jì)量脈沖模塊、閥門(mén)控制模塊、第二電源模塊以及第二擴(kuò)展功能接口模塊，智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒骞δ苣K見(jiàn)圖1。計(jì)量脈沖模塊具有計(jì)量功能，閥門(mén)控制模塊具有閥門(mén)控制功能，第二電源模塊具有異常電壓和異常電流保護(hù)功能，第二擴(kuò)展功能接口模塊具有功能擴(kuò)展功能。

圖1 智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒骞δ苣K

a.計(jì)量功能檢測(cè)

能夠準(zhǔn)確計(jì)量是對(duì)智能燃?xì)獗淼淖罨疽螅虼四な饺細(xì)獗砘碛?jì)量數(shù)據(jù)是否能夠準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為電子脈沖信號(hào)并被接收，對(duì)于計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確性至關(guān)重要。而智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒遄鳛榻邮针娮用}沖信號(hào)的核心部件，必須對(duì)其計(jì)量功能進(jìn)行檢測(cè)。計(jì)量功能檢測(cè)包括電子脈沖信號(hào)接收、識(shí)別功能檢測(cè)和抗磁干擾功能檢測(cè)。

b.閥門(mén)控制功能檢測(cè)

智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒迨欠衲軌驅(qū)﹂y門(mén)行使有效的控制是主控電路板功能的重要標(biāo)志。

c.異常電壓和異常電流保護(hù)功能檢測(cè)

智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒宕嬖谧罴压ぷ麟妷汉碗娏?，電壓和電流無(wú)論是過(guò)高還是過(guò)低均會(huì)對(duì)智能燃?xì)獗淼姆€(wěn)定性和可靠性產(chǎn)生影響。因此主控電路板均設(shè)有異常電壓和電流保護(hù)功能，無(wú)論是從計(jì)量方面考慮還是燃?xì)馐褂冒踩矫婵紤]，都需要對(duì)主控電路板的異常電壓和異常電流保護(hù)功能進(jìn)行檢測(cè)。

d.擴(kuò)展功能檢測(cè)

為了滿(mǎn)足智能燃?xì)獗聿煌氖褂脠?chǎng)景需求，主控電路板設(shè)置有第二擴(kuò)展功能接口模塊以實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，如燃?xì)庑孤﹫?bào)警器功能接口、地震傳感器功能接口等。因此，在對(duì)智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒暹M(jìn)行檢測(cè)時(shí)其擴(kuò)展功能檢測(cè)同樣必不可少。

② 傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)

a.人工目測(cè)檢測(cè)法

人工目測(cè)檢測(cè)法是依靠工作人員肉眼對(duì)主控電路板電路及其電子元器件進(jìn)行檢測(cè)。由于智能燃?xì)獗懋a(chǎn)品和功能的多樣性，主控電路板的檢測(cè)往往需要多套人工檢測(cè)程序才能完成，帶來(lái)了生產(chǎn)設(shè)備管理成本的增加。同時(shí)，人工目測(cè)檢測(cè)主觀性太強(qiáng)，隨意性大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，眼睛易疲勞，漏檢率很高，易造成誤檢測(cè)，不僅效率低，而且功能檢測(cè)不夠全面[1]。隨著主控電路板生產(chǎn)工藝的不斷提高，主控電路板正在向電子元器件封裝微型化、數(shù)字化、高密度化方向發(fā)展，主控電路板故障也呈現(xiàn)出復(fù)雜化，人的肉眼已經(jīng)無(wú)法有效分辨主控電路板上電子元器件的細(xì)節(jié)輪廓。

b.光學(xué)檢測(cè)法

光學(xué)檢測(cè)法是通過(guò)數(shù)碼照相機(jī)或掃描儀等儀器獲取主控電路板掃描圖像信息，與標(biāo)準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路板缺陷的檢測(cè)。光學(xué)檢測(cè)法與人工目測(cè)檢測(cè)法原理是一樣的，均是將待測(cè)主控電路板與標(biāo)準(zhǔn)主控電路板進(jìn)行對(duì)比來(lái)發(fā)現(xiàn)電路板存在的問(wèn)題。光學(xué)檢測(cè)法相對(duì)于人工目測(cè)檢測(cè)法對(duì)主控電路板的檢測(cè)更微觀，更細(xì)致，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確度[2]，具有快捷迅速、故障定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)，但其缺陷也很明顯：只能識(shí)別物理缺陷，無(wú)法診斷主控電路板的動(dòng)態(tài)功能故障。

c.傳統(tǒng)的功能檢測(cè)法

傳統(tǒng)的功能檢測(cè)法是將主控電路板與擬安裝電路板的產(chǎn)品連接，通過(guò)的輸入相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，觀察產(chǎn)品響應(yīng)情況，將響應(yīng)情況與預(yù)期的正確結(jié)果進(jìn)行比較，如果一致，則認(rèn)為主控電路板滿(mǎn)足裝配要求；若不一致，則認(rèn)為電路板存在故障，需對(duì)主控電路板電路及電子元器件進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)。傳統(tǒng)功能檢測(cè)法優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)﹄娐钒暹M(jìn)行動(dòng)態(tài)功能檢測(cè)，檢測(cè)準(zhǔn)確度高，但其處于生產(chǎn)線(xiàn)的末端，是對(duì)成品整體進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后需要對(duì)主控電路板進(jìn)行拆卸修理或更換，增加了生產(chǎn)成本，因此傳統(tǒng)的主控電路板功能檢測(cè)法并不適用于生產(chǎn)線(xiàn)檢測(cè)。

3 主控電路板仿真檢測(cè)技術(shù)

為了克服傳統(tǒng)電路板檢測(cè)技術(shù)存在的不足，本文提出了一種智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒宸抡鏅z測(cè)技術(shù)(已取得國(guó)家專(zhuān)利[3])，通過(guò)對(duì)主控電路板輸入相應(yīng)的仿真信號(hào)，觀察響應(yīng)信號(hào)是否與預(yù)期的正確結(jié)果一致：如果一致，則認(rèn)為主控電路板滿(mǎn)足裝配要求；若不一致，則認(rèn)為主控電路板存在故障，需對(duì)主控電路板進(jìn)行進(jìn)一步物理缺陷和功能缺陷檢測(cè)。本技術(shù)不需要將主控電路板與燃?xì)獗砘磉B接，所有檢測(cè)信號(hào)均由電路板檢測(cè)裝置的軟件生成，一次性對(duì)電路板所有功能進(jìn)行檢測(cè)，自動(dòng)化運(yùn)行，其檢測(cè)結(jié)果與成品檢測(cè)結(jié)果一致。

① 電路板檢測(cè)裝置

本文所述電路板檢測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)主控電路板各項(xiàng)功能的檢測(cè)和驗(yàn)證，電路板檢測(cè)裝置功能模塊見(jiàn)圖2。主控模塊與各模塊之間信號(hào)相連，電壓指示模塊、電流指示模塊以及檢測(cè)模塊與主控電路板相連。

圖2 電路板檢測(cè)裝置功能模塊

a.主控模塊

主控模塊負(fù)責(zé)電路板檢測(cè)裝置中所有模塊的協(xié)調(diào)工作，是電路板檢測(cè)裝置的核心。主控模塊內(nèi)預(yù)置有檢測(cè)結(jié)果判定程序，能夠通過(guò)分析接收到的檢測(cè)信號(hào)，判斷主控電路板電子元器件及電路焊接等裝配是否合格。

b.觸發(fā)模塊

當(dāng)觸發(fā)模塊被啟動(dòng)時(shí)，會(huì)向主控模塊發(fā)出高低電平，主控模塊通過(guò)解讀電平信號(hào)，決定是否啟動(dòng)檢測(cè)指令。當(dāng)檢測(cè)指令被激活時(shí)，電路板檢測(cè)裝置會(huì)進(jìn)入主控電路板檢測(cè)流程，對(duì)電路板各項(xiàng)功能進(jìn)行檢測(cè)。

c.設(shè)置模塊

通過(guò)設(shè)置模塊可設(shè)置當(dāng)前被檢測(cè)主控電路板的電路板型號(hào)，以啟動(dòng)與該電路板型號(hào)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)程序。在設(shè)置模塊中儲(chǔ)存有多個(gè)與電路板型號(hào)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)程序，不同檢測(cè)程序?qū)?yīng)不同型號(hào)電路板。

d.第一電源模塊

第一電源模塊的作用在于提供穩(wěn)定的能源給電路板檢測(cè)裝置，以保證電路板檢測(cè)裝置中各功能模塊正常運(yùn)行。

e.程控電源模塊

程控電源模塊用于提供能源給主控電路板。主控模塊能夠控制程控電源模塊輸出的電壓以及電流，以驗(yàn)證主控電路板低電壓保護(hù)、高電壓保護(hù)以及掉電保護(hù)等功能。

f.電壓指示模塊

電壓指示模塊與程控電源模塊連接，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控程控電源模塊提供給主控電路板的電壓。

g.檢測(cè)模塊

檢測(cè)模塊用于接收主控電路板的響應(yīng)信號(hào)，并將響應(yīng)信號(hào)發(fā)送給主控模塊，以使主控模塊通過(guò)分析響應(yīng)信號(hào)來(lái)判斷主控電路板各項(xiàng)功能是否正常，并驅(qū)動(dòng)顯示模塊顯示。檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。檢測(cè)模塊由閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊、計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊以及擴(kuò)展功能檢測(cè)模塊組成。

圖3 檢測(cè)模塊結(jié)構(gòu)

閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊用于向主控電路板輸出閥門(mén)開(kāi)關(guān)模擬信號(hào)，檢測(cè)主控電路板輸出的閥門(mén)開(kāi)關(guān)響應(yīng)信號(hào)，并負(fù)責(zé)將閥門(mén)開(kāi)關(guān)信號(hào)發(fā)送給主控模塊，用以檢測(cè)主控電路板閥門(mén)控制線(xiàn)路和相關(guān)元器件功能是否正常。

計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊用于輸出計(jì)量信號(hào)或磁干擾信號(hào)給主控電路板，并將主控電路板的響應(yīng)信號(hào)傳輸給主控模塊。主控模塊中儲(chǔ)存有檢測(cè)判定協(xié)議，可根據(jù)該檢測(cè)判定協(xié)議對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。例如，當(dāng)計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊向主控電路板輸入磁干擾信號(hào)時(shí)，主控模塊應(yīng)能通過(guò)閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊傳輸來(lái)的信息判斷閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)主控模塊接收到的是閥門(mén)關(guān)閉信號(hào)時(shí)，則判斷檢測(cè)結(jié)果通過(guò)了驗(yàn)證，否則，則判斷主控電路板存在故障。

擴(kuò)展功能檢測(cè)模塊用于檢測(cè)主控電路板的各擴(kuò)展功能是否正常，如燃?xì)庑孤﹫?bào)警關(guān)閥功能等。

h.程序下載模塊

下載模塊是為了增加電路板檢測(cè)裝置的可擴(kuò)展性。程序下載模塊與主控模塊連接，可將程序代碼編譯后錄入到主控模塊中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)主控模塊中檢測(cè)程序的更新或新增。

i.電流指示模塊

電流指示模塊與主控電路板連接，用于檢測(cè)主控電路板工作過(guò)程中的電流大小以及變化情況。

j.第一擴(kuò)展功能接口模塊

第一擴(kuò)展功能接口模塊與主控模塊連接，用于對(duì)主控電路板的擴(kuò)展接口功能進(jìn)行檢測(cè)，如燃?xì)庑孤﹫?bào)警接口模塊等。第一擴(kuò)展功能接口模塊能夠模擬智能燃?xì)獗頂U(kuò)展功能信號(hào)，以對(duì)主控電路板的擴(kuò)展功能進(jìn)行檢測(cè)。

k.顯示模塊

顯示模塊用于顯示檢測(cè)過(guò)程和檢測(cè)結(jié)果。合格與不合格以指示燈不同顏色區(qū)分。如主控電路板通過(guò)檢測(cè)，則綠燈閃爍，若未通過(guò)檢測(cè)，則紅燈閃爍。

② 檢測(cè)流程

電路板檢測(cè)裝置的程控電源模塊能為主控電路板第二電源模塊提供穩(wěn)定的能源支持，以保證主控電路板對(duì)各項(xiàng)模擬檢測(cè)信號(hào)作出響應(yīng)，同時(shí)能控制主控電路板電壓和電流。電路板檢測(cè)裝置的檢測(cè)模塊與主控電路板中的計(jì)量脈沖模塊、閥門(mén)控制模塊以及第二擴(kuò)展功能接口模塊連接：其中計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊與計(jì)量脈沖模塊連接，用于接收計(jì)量脈沖模塊傳輸來(lái)的計(jì)量檢測(cè)數(shù)據(jù)；閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊與閥門(mén)控制模塊連接，用于接收閥門(mén)控制模塊傳輸來(lái)的閥門(mén)狀態(tài)信息；擴(kuò)展功能檢測(cè)模塊與第二擴(kuò)展功能接口模塊連接，用于接收第二擴(kuò)展功能接口模塊傳輸來(lái)的附加功能相關(guān)信息：電路板檢測(cè)裝置第一擴(kuò)展功能接口模塊能夠模擬擴(kuò)展功能相關(guān)信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)模塊傳輸至主控電路板，主控電路板第二擴(kuò)展功能接口模塊會(huì)將響應(yīng)信號(hào)傳輸至電路板檢測(cè)裝置主控模塊，進(jìn)而對(duì)主控電路板的擴(kuò)展功能進(jìn)行檢測(cè)。

對(duì)主控電路板進(jìn)行功能檢測(cè)時(shí)應(yīng)首先對(duì)閥門(mén)控制功能進(jìn)行檢測(cè)，以摒除檢測(cè)其他功能時(shí)閥門(mén)控制功能問(wèn)題對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，例如在進(jìn)行異常電壓和異常電流保護(hù)功能檢測(cè)時(shí)，可能主控電路板此功能是正常的，但因?yàn)殚y門(mén)控制功能存在問(wèn)題，造成對(duì)主控電路板異常電壓和異常電流保護(hù)功能誤判斷。智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒鍣z測(cè)流程見(jiàn)圖4。

圖4 智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒鍣z測(cè)流程

a.首先依據(jù)主控電路板型號(hào)，通過(guò)電路板檢測(cè)裝置的設(shè)置模塊選擇對(duì)應(yīng)的檢測(cè)程序。

b.在檢測(cè)到設(shè)置模塊設(shè)置完成后，觸發(fā)模塊啟動(dòng)相應(yīng)的檢測(cè)程序。

c.主控模塊在接收到觸發(fā)模塊傳輸來(lái)的檢測(cè)啟動(dòng)信號(hào)后，控制第一電源模塊向主控電路板第二電源模塊提供穩(wěn)定的電源。

d.閥門(mén)控制功能檢測(cè)：電路板檢測(cè)裝置主控模塊向主控電路板閥門(mén)控制模塊發(fā)出模擬的閥門(mén)控制信息，閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊通過(guò)檢測(cè)主控電路板的閥門(mén)狀態(tài)判斷主控電路板的閥門(mén)控制功能是否正常。若閥門(mén)功能異常，則需要人工介入，進(jìn)行進(jìn)一步物理缺陷檢測(cè)；若閥門(mén)功能正常，則繼續(xù)進(jìn)行下列檢測(cè)。

e.計(jì)量功能檢測(cè)：主控模塊通過(guò)計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊向主控電路板輸出頻率由低到高的脈沖信號(hào)，主控電路板中的計(jì)量脈沖模塊接收到這些信號(hào)并記錄，通過(guò)計(jì)量脈沖檢測(cè)模塊，將計(jì)量脈沖模塊記錄的脈沖數(shù)量與主控模塊發(fā)出的脈沖數(shù)量做對(duì)比，以判斷主控電路板計(jì)量功能的好壞。若計(jì)量功能異常，則需要人工介入，進(jìn)行進(jìn)一步物理缺陷檢測(cè)。

f.異常電壓和異常電流保護(hù)功能檢測(cè)：主控模塊通過(guò)程控電源模塊控制主控電路板電壓和電流。主控電路板檢測(cè)開(kāi)始后，主控模塊首先會(huì)向主控電路板提供低電壓和低電流：若主控電路板功能正常，則閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊能夠檢測(cè)到主控電路板閥門(mén)控制模塊發(fā)送來(lái)的關(guān)閥信號(hào)，若主控電路板功能異常，則無(wú)法檢測(cè)到關(guān)閥信號(hào)。當(dāng)確定主控電路板功能正常，并檢測(cè)到主控電路板發(fā)出的關(guān)閥信號(hào)后，此時(shí)主控模塊會(huì)認(rèn)為閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，為了方便后續(xù)檢測(cè)，主控模塊需先向主控電路板發(fā)出開(kāi)閥信號(hào)，在閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊接收到開(kāi)閥信號(hào)后，此時(shí)主控模塊會(huì)向主控電路板提供高電壓和大電流，以檢測(cè)主控電路板高電壓大電流保護(hù)功能。若異常電壓和異常電流保護(hù)功能異常，則需要人工介入，進(jìn)行進(jìn)一步物理缺陷檢測(cè)。

g.擴(kuò)展功能檢測(cè)：電路板檢測(cè)裝置的第一擴(kuò)展功能接口模塊可模擬不同模塊信息，如模擬燃?xì)庑孤┬畔ⅲ褐骺仉娐钒宓诙U(kuò)展功能接口模塊在接收到燃?xì)庑孤┬畔⒑?，若其功能正常，?yīng)能及時(shí)關(guān)閥并輸出相應(yīng)的報(bào)警信息。電路板檢測(cè)裝置通過(guò)閥門(mén)開(kāi)關(guān)檢測(cè)模塊能夠檢測(cè)到閥門(mén)開(kāi)關(guān)信息，通過(guò)擴(kuò)展功能檢測(cè)模塊能夠檢測(cè)到燃?xì)庑孤﹫?bào)警信息，則認(rèn)為主控電路板擴(kuò)展功能正常。若擴(kuò)展功能異常，則需要人工介入，進(jìn)行進(jìn)一步物理缺陷檢測(cè)。

h.檢測(cè)完成后，若主控電路板檢測(cè)通過(guò)，則電路板檢測(cè)裝置顯示模塊綠燈閃爍；若主控電路板檢測(cè)未通過(guò)，則顯示模塊紅燈閃爍。根據(jù)顯示模塊狀態(tài)，將通過(guò)檢測(cè)的和未通過(guò)檢測(cè)的主控電路板分別儲(chǔ)存和處理。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所述電路板檢測(cè)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)智能燃?xì)獗碇骺仉娐钒鍣z測(cè)的集成化和自動(dòng)化，只需設(shè)置一次程序，便能夠?qū)崿F(xiàn)電路板的集成化和自動(dòng)化檢測(cè)，非常適合用于電路板生產(chǎn)線(xiàn)上的檢測(cè)，能夠降低生產(chǎn)設(shè)備的管理成本以及提高對(duì)主控電路板進(jìn)行檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。