CN110877800A - 测试间中的具有不同外观尺寸的被测装置的自动化搬运 - Google Patents

Abstract

公开一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的***。所述***包括机器人，所述机器人包括用于拾取DUT并将所述DUT转入和转出基块中的测试槽的末端执行器。所述***进一步包括***控制器，所述***控制器包括存储器和处理器并用于控制所述机器人。并且，所述***包括测试机架，所述测试机架包括多个基块，其中所述基块是包括用于对多个DUT进行测试的多个槽的模块化装置，并且其中所述机器人配置成使用所述末端执行器接近所述测试机架内的所述多个基块中的槽。

Description

测试间中的具有不同外观尺寸的被测装置的自动化搬运

相关申请的交叉引用

本申请涉及2017年3月9日提交的名称为“使用利用环境空气的双风扇冷却的装置测试”第15/455,103号美国专利申请，所述申请将Roland Wolff指定为发明人，且代理人案号为ATSY-0046-01.01US。所述申请出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本申请涉及自动测试设备的领域，且更具体来说，涉及关于此类设备的自动化搬运的技术。

背景技术

自动测试设备(Automated test equipment，ATE)可为对半导体晶片或裸片、集成电路(IC)、电路板或例如固态驱动器的封装装置进行测试的任何测试组合件。ATE组合件可用于执行自动化测试，所述自动化测试快速执行测量并生成随后可进行分析的测试结果。ATE组合件的范围可从耦合到计量器的计算机***到可包含定制的专用计算机控制***和能够自动测试电子部件和/或半导体晶片测试(例如，片上***(SOC)测试或集成电路测试)的多个不同测试仪器的复杂的自动化测试组合件。ATE***既减少了花费在测试装置以确保装置像所设计得那样工作上的时间量，还可用作在给定装置到达用户之前确定故障组件在所述给定装置内的存在情况的诊断工具。

当典型的ATE***对装置(通常被称为被测装置或DUT(device under test))进行测试时，ATE***向所述装置施加刺激(例如，电信号)并检查所述装置的响应(例如，电流和电压)。通常，测试的最终结果是如果装置成功提供在预先建立的容差内的特定预期响应，则为“合格”，或是如果装置没有提供在预先建立的容差内的预期响应，则为“不合格”。更复杂的ATE***能够评估发生故障的装置，以潜在地确定发生故障的一个或多个原因。

ATE***普遍包含计算机来引导ATE***的操作。通常，计算机运行一个或多个专用软件程序以提供：(i)测试开发环境，和(ii)装置测试环境。在测试开发环境中，用户通常创建测试程序，即，控制ATE***的各个部分的具有一个或多个文件的基于软件的构造。在装置测试环境中，用户通常向ATE***提供一个或多个装置以进行测试，并且根据测试程序引导ATE***对每个装置进行测试。用户可以通过简单地向ATE***提供额外装置并根据测试程序引导ATE***对所述额外装置进行测试来对额外装置进行测试。因此，ATE***使得用户能够基于测试程序以一种一致的自动化方式对多个装置进行测试。

在典型的现有技术测试环境中，DUT被放到受控制的环境箱或“烘箱”中。DUT连接到测试头的测试片。若干个DUT可连接到单个测试片，且单个测试箱可含有若干个测试片。测试片含有根据测试方案对DUT进行测试的测试电路。当DUT在烘箱中时，用户不能接触DUT，以免干扰箱内的受控制环境。当在箱内时，即使某一DUT测试结束得早，也不能在所有测试完成之前将其移除。然后，可以接近箱。

与此测试环境相关联的一个问题是环境箱的内部在测试期间不可接近，如果正在使用烘箱中的作用中的测试片进行测试，那么这种不可接近会导致某些测试片闲置。另一问题是常规的测试环境通常需要将DUT手动***测试片和从测试片手动移除DUT，这是不利的，因为它费时、易出错，且在手动搬运期间可能会损坏DUT。另外，DUT在大批量生产环境中的手动***和移除明显效率低下且容易出错。

发明内容

因此，需要一种在测试间中搬运具有不同外观尺寸的DUT的自动化方法。另外，需要的是一种使用机器人将DUT***到测试头中的基块(primitive)中和从所述基块中移除DUT的自动化方法，此方法不需要人力且在更少的时间内实现更高的产率。另外，需要的是一种测试环境，当测试在所述环境内进行时允许使用***，使得所述***可以被充分地利用。通过使用所描述的***的有益方面，而不具有它们相应的限制，本发明的实施例提供了一种解决这些问题的新的解决方案。

本文中所公开的发明利用多个基块和相关联的DUT接口板(DUT interfaceboards，DIB)来测试DUT。每一基块都是模块化的，这意味着它能够独立于其它基块进行操作。每一基块都连接到DIB，其中DIB含有用于多个DUT的多个槽。

本发明的实施例利用机器人，通过使DUT到DIB中的***和DUT从DIB的移除自动化来使测试过程在某种程度上自动化。在一个实施例中，机器人利用可更换的夹持器来搬运具有各种外观尺寸的DUT。自动化过程可编程成使得机器人辨识哪一类型的装置正在进行自动测试，并针对正进行测试的装置的外观尺寸选择适当的夹持器。另外，在其它实施例中，测试器还可编程成使得机器人还具有能智能确定装置在仓中的定向(水平或竖直)和装置位置。在另外的实施例中，机器人进一步编程为能智能通过使用相机和外部参考点在不损坏装置的情况下抓握装置。

根据本发明的实施例，装置加热一般通过DUT操作它们自身来发生。因此，在允许装置进行操作之后，它们将达到设定点温度。接着，冷却方法和***(例如，在本发明的实施例内采用的DIB内部的风扇)有效冷却装置，使得它们维持在设定点温度以进行测试。因此，不需要温度受控环境箱来加热装置。其它优势在于可以成功地使用环境空气来冷却DUT，而不需要除风扇以外的额外冷却元件。因此，不需要昂贵的环境箱，因为测试可在实验室环境或测试台(test floor)中进行。这种解决方案的成本低，且DIB(DUT接口板)和测试执行模块(或基块)组合自身就可提供机械DUT操控，并且因此适用于各种电子装置的大批量测试，所述电子装置包含但不限于网络卡、图形卡、芯片、微处理器、硬盘驱动器(HDD)和固态驱动器(SSD)等。

此外，因为DUT不位于环境测试箱内，所以它们在使用机器人进行测试循环期间更易于搬运、物理操控、检验等。用于对DUT进行测试的电子电路的各方面也是模块化的(使用基块，如本文中所描述)。因此，不同模块可对不同外观尺寸和DUT类型执行不同测试，或对相同DUT类型执行不同测试(因为不再需要同步进行测试)。这提高了整体测试效率和测试灵活性。

在一个实施例中，公开一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的方法。方法包括定位待测试的被测装置(DUT)。另外，它包括在数据库中记录DUT的存在情况并查询数据库以确定基块中是否存在空槽，其中基块是包括有用于接收多个DUT并对其进行测试的多个槽的模块化装置。方法还包括使用机器人将DUT***空槽，并向数据库报告空槽已被填充。最后，方法包括开始对DUT进行测试。

在不同实施例中，呈现一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的***。***包括机器人，所述机器人包括用于拾取DUT并将DUT转入和转出基块中的测试槽的末端执行器。***进一步包括***控制器，所述***控制器包括存储器和处理器并用于控制机器人。另外，***包括测试机架，所述测试机架包括多个基块，其中基块是包括用于对多个DUT进行测试的多个槽的模块化装置，并且其中机器人配置成使用末端执行器接近测试机架内的多个基块中的槽。

在又一实施例中，公开一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的***。***包括机器人，所述机器人包括用于拾取DUT并将DUT转入和转出基块中的测试槽的末端执行器。***进一步包括输入和输出模块，所述输入和输出模块包括多个托盘并用于在测试期间从多个托盘向机器人呈现DUT。另外，***包括***控制器，所述***控制器包括存储器和处理器并用于控制机器人。并且，***包括测试机架，所述测试机架包括多个基块，其中基块是包括用于对多个DUT进行测试的多个槽的模块化装置，并且其中机器人配置成接近测试机架内的多个基块中的槽。

以下详细描述连同附图一起将提供对本发明的性质和优势的更好理解。

附图说明

在附图的各个图中借助于实例但不作为限制来说明本发明的实施例，且在附图中相似参考标号指代类似元件。

图1说明其中DUT被放到受控制环境箱中的常规测试环境。

图2说明根据本发明的实施例的与DUT接口板(DIB)400介接的基块。

图3A说明根据本发明的实施例的使用用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块的六轴工业机器人的自动化工作间。

图3B说明根据本发明的实施例的用于使测试机架在工作间中保持静止位置对准的结构焊接件。

图3C说明根据本发明的实施例的用于在测试期间向机器人臂呈现DUT的输入和输出模块。

图4说明根据本发明的实施例的使用用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块的笛卡尔(Cartesian)三轴工业机器人的自动化工作间。

图5说明根据本发明的实施例的连接到机器人臂的末端并用于抓握DUT装置(例如，固态驱动器)和将DUT装置转入和转出测试头中的测试基块的末端执行器。

图6说明根据本发明的实施例的连接到机器人臂的末端并用于抓握DUT装置(例如，固态驱动器)和将DUT装置转入和转出测试头中的测试基块的另一末端执行器。

图7说明用于客户生产设施的典型扁平塑料托盘上的固态驱动器(SSD)DUT。

图8说明放在生产间搬运箱中的固态驱动器(SSD)DUT。

图9A说明根据本发明的实施例的安装到高度可调节的Z轴矩形底座上的六轴拟人化工业机器人。

图9B说明根据本发明的实施例的呈向上完全伸展的配置的高度可调节的Z轴矩形底座的剪刀式升降机模块。

图10A、10B、10C、10D和10E说明根据本发明的实施例的笛卡尔机器人从托盘撷取DUT和将DUT***到基块的槽中的方式。

图11说明根据本发明的实施例的从PC控制器控制工作间的方式。

图12说明根据本发明的实施例的操作工作间所需的整体硬件和软件。

图13说明根据本发明的一个实施例的用于在工作间内对DUT进行测试的示例性计算机实施过程的流程图。

在图中，具有相同名称的元件具有相同或类似的功能。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的各种实施例，在附图中说明所述实施例的实例。当结合这些实施例进行描述时，应理解，它们并不意图将本公开限制在这些实施例。相反，本公开意图涵盖替代方案、修改和等效物，所述替代方案、修改和等效物可以包含在如所附权利要求书界定的本公开的精神和范围内。此外，在本公开的以下详细描述中，阐述许多特定细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，应理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践本公开。在其它情况下，未详细描述众所周知的方法、程序、组件和电路，以免不必要地混淆本公开的各方面。

下面的详细说明的一些部分就可以在计算机存储器内的程序、逻辑块、处理以及对数据位的操作的其它符号表示方面加以呈现。这些描述和表示是数据处理领域的技术人员用来将其工作的主旨最有效地传达给所属领域的其它技术人员的方法。在本申请中，程序、逻辑块、过程等等被视为产生所需结果的步骤或指令的自一致序列。步骤为利用物理量的物理操控的那些步骤。这些量通常采用能够在计算机***中存储、传递、组合、比较和以其它方式操控的电信号或磁信号的形式，但不一定如此。已证实主要出于常用的原因而时常方便的是将这些信号称为交易、位、值、要素、符号、字符、样本、像素等等。

然而，应牢记，所有这些和类似术语与适当物理量相关联，且仅为应用于这些量的方便的标签。除非另外具体陈述，否则根据以下论述将清楚的是，应了解在整个公开内容中，利用例如“配置”、“更新”、“测试”、“轮询”等术语的论述是指计算机***或类似电子计算装置或处理器的动作和过程(例如，图13的流程图1300)。计算机***或类似电子计算装置操控并转换在计算机***存储器、寄存器或其它此类信息存储、传输或显示装置内表示为物理(电子)量的数据。

可以在驻存于某一形式的计算机可读存储媒体上的计算机可执行指令的一般上下文中讨论本文中所描述的实施例，可执行指令例如是由一个或多个计算机或其它装置执行的程序模块。借助于实例而非限制，计算机可读存储媒体可包括非暂时性计算机可读存储媒体和通信媒体；非暂时性计算机可读媒体包含除暂时性传播信号以外的所有计算机可读媒体。一般来说，程序模块包含执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在各种实施例中，可视需要组合或分布程序模块的功能性。

计算机存储媒体包含在任何方法或技术中实施用于存储例如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的信息的易失性和非易失性、可移除和不可移除媒体。计算机存储媒体包含但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、快闪存储器或其它存储器技术、光盘ROM(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)或其它光学存储装置、盒式磁带、磁带、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于存储所要信息并可经存取以撷取信息的任何其它媒体。

通信媒体可实施计算机可执行指令、数据结构和程序模块，且包含任何信息递送媒体。借助于实例而非限制，通信媒体包含有线媒体，例如有线网络或直接有线连接；以及无线媒体，例如声学、射频(RF)、红外和其它无线媒体。以上各项中的任何项的组合也可以包含在计算机可读媒体的范围内。

测试间中的具有不同外观尺寸的被测装置的自动化搬运

图1说明其中DUT被放到受控制环境箱10或“烘箱”中的常规测试环境。DUT连接到测试头20的测试片。多个DUT可连接到单个测试片40。测试片含有根据测试方案对DUT进行测试的测试电路。每一测试头20可具有多个测试片。DUT在***到烘箱10中时被放到托盘30中。当DUT在烘箱10中时，用户通常不能接触DUT，以免干扰箱10的受控制环境。在典型的环境箱中，多个测试片同步操作以对多个DUT执行相同测试方案。另外，测试头通常由单个控制器计算机***(未示出)控制，所述控制器计算机***直接连接到测试头且以此方式控制测试头20中的所有测试片。

与此测试环境相关联的一个问题是环境箱的内部在测试期间不可接近，如果正在使用测试头中的其它测试片进行测试，那么这种不可接近会导致整个测试片或测试片中未占用的槽闲置。另一问题是常规的测试环境通常需要将DUT手动***测试片和从测试片手动移除DUT，这是不利的，因为它费时、易出错，且在手动搬运期间可能会损坏DUT。另外，DUT在大批量生产环境中的手动***和移除明显效率低下。

本发明的实施例提供一种在测试间中搬运具有不同外观尺寸的DUT的自动化方法。本发明的实施例进一步提供使用机器人将DUT***到测试头中的基块中和从所述基块移除DUT的自动化方法，由此消除对人力的需要且在更少的时间内实现更高的产率。另外，本发明的实施例准许在箱内正在进行测试时能够接近箱的内部，使得箱可以在同时得到充分的利用。

根据本发明的实施例，装置加热一般通过DUT操作它们自身来发生。因此，在允许装置进行操作之后，它们将达到设定点温度。接着，冷却方法和***(例如，在本发明的实施例内采用的DIB内部的风扇)有效冷却装置，使得它们维持在设定点温度以进行测试。因此，不需要温度受控环境箱来加热装置。

其它优势在于可以成功地使用环境空气来冷却DUT，而不需要除风扇以外的额外冷却元件。因此，不需要昂贵的环境箱。这种解决方案的成本低，且DIB(DUT接口板)和测试执行模块(或基块)组合自身就可提供机械DUT操控，并且因此适用于各种电子装置的大批量测试，所述电子装置包含但不限于网络卡、图形卡、芯片、微处理器、硬盘驱动器(HDD)和固态驱动器(SSD)等。

此外，因为DUT不位于环境测试箱内，所以它们在使用机器人进行测试循环期间更易于搬运、物理操控、检验等。用于对DUT进行测试的电子电路的各方面也是模块化的(使用基块，如本文中所描述)。因此，不同模块可对不同或甚至相同的外观尺寸和DUT类型进行不同测试。这提高了整体测试效率和测试灵活性。

如上文所指出，本发明的实施例有利地利用机器人，通过使DUT到DIB中的***和DUT从DIB的移除自动化来使测试过程在某种程度上自动化。在一个实施例中，机器人利用可更换的夹持器来搬运具有各种外观尺寸的DUT。自动化过程可编程成使得机器人能智能辨识哪一类型的装置正在进行自动测试、灵活性和强度，并针对正进行测试的装置的外观尺寸选择适当的夹持器。另外，在其它实施例中，测试器还可编程成使得机器人还能智能确定装置在仓中的定向(水平或竖直)和装置位置。在额外实施例中，机器人进一步编程为能智能通过使用相机和外部参考点在不损坏装置的情况下抓握装置。

图2说明根据本发明的实施例的与DUT接口板(DIB)400介接的基块410。类似于图2中示出的测试片40，图4的基块为适配到测试头20中且包括测试电路的离散测试模块类型，所述测试电路根据测试方案对DUT进行测试。基块在某种程度上是图1的测试片40的改进，这是因为它包括外壳450，在所述外壳450内容纳所有各种电子器件(例如，站点模块、电源等)。DIB 400可含有多个DUT 420，所述DUT 420使用大小针对DUT 420设定的定制连接器。DIB400还可包括外壳470。DIB 400通过装载板(未示出)与基块410的通用背板(未示出)介接，以获得高速信号和功率。基块410含有用于对DUT 420执行测试方案的测试电路。基块410可独立于任何其它基块进行操作，且连接到控制服务器。

本发明的实施例利用多个基块(类似于图2中示出的基块)和相关联的DIB来对DUT进行测试。每一基块都是模块化的，这意味着它能够独立于其它基块进行操作。因此，设置在机架中的多个基块可各自根据不同测试方案进行操作。

在一个实施例中，如以引用的方式并入本文中的2017年3月9日提交的名称为“使用利用环境空气的双风扇冷却的装置测试(DEVICE TESTING USING DUAL-FAN COOLINGWITH AMBIENT AIR)”(在本文中被称作“双风扇冷却申请(Dual-Fan CoolingApplication)”)的第15/455,103号美国专利申请中所解释的，如果测试***使用图4中示出的基块，那么在对与基块的机架相关联的DUT进行测试时不再需要环境箱，因为基块被设计成以高效方式进行分割。

如双风扇冷却申请中所提到，利用环境空气***的双风扇冷却的优势在于环境空气被有效且成功地实施用于冷却被测装置(DUT)，而不需要除风扇以外的额外冷却元件。因为使用从DUT自身产生的热来达到测试温度设定点，所以通过使用图4中示出的基块消除了对环境箱的需要。接着，风扇维持所述设定点。另外，利用环境空气的双风扇冷却的成本低，与机械DUT(被测装置)操控相容，且适用于不同类型的装置(或DUT)的大批量测试，如上文所指出。

在此实施例中，用于基块的本申请的图2的外壳450使得来自DUT的热能够被保持在外壳内部，且因此不需要单独的加热箱。因此，允许用户在任何时间对DUT和基块进行直接操控。换句话说，DUT供应在较高温度下测试DUT所需要的热(当在外壳内通电长达较长的持续时间时)。另外，风扇和/或通风口允许空气在基块内部循环，以便冷却DUT并因此降低基块的内部温度。

典型的测试头包括多个基块和相关联的DUT接口板(DIB)以对DUT进行测试。每一基块都是模块化的，这意味着它能够独立于其它基块进行操作。每一基块都连接到DIB400，其中DIB含有用于多个DUT 420的多个槽。测试模块410是模块化的，且能够***到支撑多个模块的机架中，其中通信和功率信号从模块背部被载送到一个或多个中央控制计算机或测试台(未示出)。个别DUT测试基块410和DIB 400可***到相应的机架槽中，以在环境空气环境(例如，测试台或实验室)中形成具有可定制的列和行的机架，从而消除对环境测试箱的需要。

如在双风扇冷却申请中详细描述，基块410用于通过向DUT 420传送功率、指令、信号、数据、测试结果和/或信息来对DUT 420进行测试。测试执行模块410包含处理、通信和存储电路，以对DUT 420进行测试。另外，基块或测试执行模块410通过从DUT 420附近的温度传感器接收输入信号并通过调节适当的底部和顶部风扇的旋转速度来控制DUT 420的冷却。并且，测试执行模块410包含空气导管490，以将气流从DIB 400释放到周围环境中。

图3A说明根据本发明的实施例的使用用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块的六轴工业机器人的自动化工作间。

工业机器人可具有各种轴线配置。通常，大多数铰接式机器人具有六个轴线，也称为六个自由度。六轴机器人提供更大的灵活性，并且可执行种类比具有更少轴线的机器人更广泛的应用。

图3A说明用于在驱动器的性能和功能测试期间将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试基块的六轴机器人310。图3还示出包括五个机架320和每机架六个基块330的整体自动化工作间。机器人310在工作间的中心处工作。应注意，尽管图3A中的图示包括每机架具有六个基块的五个机架，但是工作间可经缩放以包含任何数量的机架和基块，且数量可缩放成生产间的多个工作间。因此，本发明的实施例有利地通过使装置到基块中的***或从基块的移除自动化而在更少的时间内实现更高的产率。另外，机器人臂的高度可高于普通人，并且因此，本发明的实施例允许工作间中的基块堆叠得高于使用手动劳动的配置中的基块。

自动化工作间还可包括大型铝板311，所述大型铝板311放在生产间的地面上并为所有硬件组件提供单一基础。在一个实施例中，铝板可包括1英寸厚的铝坯，所述铝坯经机械加工和钻孔以容纳钢焊接件和测试机架的倒栓。

图3B说明根据本发明的实施例的用于使测试机架在工作间中保持静止位置对准的结构焊接件。为了使机架不受与DUT在放置到测试器槽或从测试器槽取出期间的推动和拉动相关联的振动或移动影响，使用结构焊接件312使机架保持静止位置对准，如图3B中所示。结构焊接件可由紧固地锚定到坯底板311上的立式钢结构焊接件组成。每一工作间还包括为工作间中的每一个机架提供支撑的横杆。

图3C说明根据本发明的实施例的用于在测试期间向机器人臂呈现DUT的输入和输出模块。输入和输出模块是用于滑动托盘/搬运箱391的单独***，所述托盘/搬运箱391从操作者侧滑入、穿过模块并在另一侧滑出，以向机器人呈现DUT以供拾取。可在任何给定时间针对各种输入或分拣类别(sort category)对若干滑件进行编程。在一个实施例中，存在一种受微型控制器控制以向操作者示出将装载或卸载哪一搬运箱的显示器。在操作中，操作者将搬运箱或托盘放到已被推出呈现给她的滑件上。接着，她按下闪光键钮，使滑件朝内移动到模块外壳中。在相对侧上，即在机器人的工作封闭空间(work envelope)内部，具有机器人在抓放操作期间需要接近的托盘或搬运箱的滑件滑出到机器人的工作封闭空间中以供接近。一旦机器人拾取到或放好了DUT，滑件就再次快速反向移动到模块机柜中。以此方式，只有在给定时刻供机器人接近所需的滑件被允许进入机器人工作封闭空间。如图3C中所示，输入输出模块可紧靠着测试机架，且测试机架的基块330填充有DUT(例如，SATASSD)。此输入输出模块使用双端抽屉滑件，其在连接到齿条与齿轮的每个台处由步进式电机驱动以使台板表面朝向操作者滑出，或朝内滑到机器人工作封闭空间中。

图4说明根据本发明的实施例的使用用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块的笛卡尔三轴工业机器人的自动化工作间。图4的工作间包括具有五个基块496的单个机架497。

图4中示出的笛卡尔坐标机器人(也称为线性机器人)495是所控制的三个主要轴线是线性的(例如，它们以直线移动而不是旋转)且以与彼此成直角的方式排列的工业机器人。三个滑动关节对应于上下、内外和前后移动腕部。在需要低成本工作间的某些生产环境中，它可用作六轴机器人的替代。笛卡尔机器人495可编程成从托盘498撷取DUT并沿着3个线性轴线(x、y及z)移动以将DUT转入与基块496相关联的DIB的槽中。

图5说明根据本发明的实施例的末端执行器，所述末端执行器连接到机器人臂的末端并用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块。末端执行器510是连接到手部所在的机器人臂的末端的装置或工具。末端执行器是机器人中与DUT 505交互的部分。换句话说，末端执行器是用于使用夹持器的手指520抓握DUT并将它们移入和移离基块内部的槽的夹持器。

在本发明的一个实施例中，机器人臂(对于六轴和笛卡尔机器人两者)具有可更换的夹持器。所使用的夹持器取决于装置的外观尺寸，例如，SATA 2.5、M.2驱动等。机器人臂编程成接近托盘并使用夹持器从托盘拉出一个或多个DUT，随后将一个或多个DUT滑动到所要基块的测试槽中。不同类型的DUT具有不同规格和外观尺寸，所以可选择适应大小、形式和形状的差异的夹持器。并且，机器人臂可编程成使得夹持器可在所要位置处抓握DUT。例如，机器人臂可编程成使得夹持器可在某一位置处抓握DUT且抓握方式不大可能损坏DUT。

在一个实施例中，夹持器需要具有足以检测装置型式的强度和灵活性。取决于所测试的DUT的类型，机器人或测试器可编程有能智能辨识需要选择哪一夹持器，以选择适当的装置夹持器并拾取DUT，并将它***适当的槽中。

在另一实施例中，机器人或测试器进一步编程成使用夹持器来确定托盘内的DUT的定向或装置的位置。例如，DUT可在托盘内呈竖直或水平定向。在此实施例中，机器人或测试器将被编程为辨识DUT在托盘内放置的定向，并基于所确定的定向在适当的接触点处拾取装置。例如，机器人可编程成使得夹持器在其中存在供人类手指拾取DUT的凹痕的位置处接近DUT托盘，并且进一步编程成使得夹持器在***基块测试槽和从基块测试槽取出期间在装置的边缘处抓握DUT。

图6说明根据本发明的实施例的连接到机器人臂的末端并用于将DUT装置(例如，固态驱动器)转入和转出测试头中的测试基块的另一末端执行器。

图6中示出的末端执行器包括定制机械组合件，所述定制机械组合件包括夹持器610以及操作工作间所需要的仪器。夹持器可包括用于检测运动的位置传感器以及用于检测DUT的存在情况的光学传感器。

例如，图6的末端执行器包括用于测量移动深度的激光换能器630。换能器还可在自动化位置参考校准期间使用。机器人定向和机械对准特征的作用在于能够精确地测量机器人和执行器距离基块的距离，使得机器人可以使用此距离来进行位置参考的自动校正。

末端执行器进一步包括相机640，相机640用于允许夹持器正确放置在DUT上。相机在拾取DUT并将DUT放入和拿出搬运箱和托盘期间使用，以获得精确位置参考。它还可用于读取和解密DUT的所有序列号和条码。

夹持器610移动使DUT 620保持移动的夹持器手指660。相机640可供测试器用于在精确接触点处抓握DUT，以免损坏DUT。测试器能智能使用预定参考点和来自相机的信号来拾取DUT而不损坏装置。另外，相机640还可用于确定DUT在托盘中的定向和位置。激光换能器630还可结合相机使用，以确定需要从托盘取出DUT的方式，并将DUT***基块中的槽和从所述槽中移除DUT。

在一个实施例中，末端执行器是电子的，使得夹持器手指的夹持功率能够进行调节。夹持器手指660可具有允许机器人拾取若干种具有不同类型和外观尺寸的DUT的定制夹持能力。在典型实施例中，末端执行器的并行夹持器设计成每次握持一种DUT外观尺寸。在不同实施例中，末端执行器是气动的。在一个实施例中，末端执行器可包括能够拾取平放在托盘中的DUT的气动真空吸盘。

在一个实施例中，夹持器可设计成接受卡扣式和倒栓式夹持器手指，以容纳不同类型的外观尺寸。这需要使用自动化夹持器更换机构，其允许机器人将并行机器人夹持器***到更换台中，且用于特定产品类型的机器人夹持器可在几秒内换成不同产品类型的夹持器。如上文所提及，测试器可编程有能智能确定所需夹持器类型和在没有用户干预的情况下进行此更换。

在一个实施例中，末端执行器是双末端执行器，其能够将目前在夹持器中的DUT放回原处，然后立即快速地捕获在类似夹持器中的另一DUT。机器人只需要将它的腕部扭转180°来使夹持器指向另一DUT。这使得单个夹持器的处理量几乎加倍。在一个实施例中，存在一系列1到2吸盘作为末端执行器的一部分，机器人可将1到2吸盘放到平放在扁平塑料输入托盘中的DUT上。一旦吸到所述DUT，它就将所述DUT放到中间静止的更换台上，并扭转它的最终机械关节，再次使用夹持器拾取需要放入基块或从基块拿出的DUT。

在一个实施例中，固定且稳定的夹持器更换台位于机器人前方的钢柱上。更换台包括自动化快速更换机构，以及搬运特定产品所需要的各种夹持器。在操作中，机器人简单地将现有夹持器推到台中，且夹持器更换机构捕获夹持器并将它从气动(或电气)并行装置中移除。接着，机器人取出裸露的并行夹持器组件，并将它推到不同的更换台中以拾取下一转移所需的不同产品类型的夹持器。在一个实施例中，更换台还可包括固定安装的条形码扫描器，当DUT在夹持器内部稳定时，所述扫描器读取DUT条形码标签。机器人还能够在DUT通过条形码读取器时扫描DUT。换句话说，当装置被固持在此台中时，条形码扫描器可静态地或通过使机器人不间断地扫描经过条形码扫描器的装置来读取装置的序列号。在一个实施例中，DUT已经在RAM存储器内部存储了序列号，因此序列号可以以电子方式读取(这与使用条形码读取器相反)。

在一个实施例中，固定的更换台具有数个装置与末端执行器介接，它主要用于将DUT从真空吸盘转到并行夹持器或将DUT从并行夹持器转到真空吸盘。静止的更换台还处理一种类型的产品夹持器的移除以及不同类型的产品夹持器的附接，这全都在机器人运动的几秒钟内实现。

图7说明用于客户生产设施的典型扁平塑料托盘上的固态驱动器(SSD)DUT。图7中示出的托盘可为脆弱的，且可易于弯曲和变形。它使DUT保持平面定向。本发明的机器人可有利地被编程为辨识DUT的平面定向，并且末端执行器可使用真空吸盘以在使对DUT的损坏的风险降到最低的位置处从托盘中拾取DUT。

图8说明放在生产间搬运箱中的固态驱动器(SSD)DUT。这些SSD DUT由抗静电卡纸板纸盒或硬塑料组成。它们将进行分割以布置DUT，使得连接器面向下，从而使得机器人夹持器能够接近驱动器的末端，并且在拐角进行接触。

因此，图6中示出的末端执行器能够执行多种功能。例如，末端执行器可使用真空吸盘从托盘中拾取出平放的DUT，或将相同DUT平放到传出的托盘中(如图7中所示)。另外，末端执行器可使用并行夹持器来捕获竖直站立在搬运箱槽中的装置(如图8中所示)。另外，末端执行器可使用并行夹持器将DUT推到基块槽位置中或从基块中抓握并取出DUT。例如，在使用真空吸盘拾取DUT之后，末端执行器可将DUT放到更换台处的并行夹持器中。当处于更换台处的夹持器中时，条码序列号可通过更换台处的固定的条形码扫描器读取。

图9A说明根据本发明的实施例的安装到高度可调节的Z轴矩形底座上的六轴拟人化工业机器人。为了将机器人放置成相对于工作间中的物件成正确定向，机器人901将安装到实际是高度可调节的Z轴运动装置902的矩形底座上。运动装置902由精确的剪刀式升降机组成，所述升降机具有其自身的高扭矩步进式电机和相关联的电子器件。剪刀式升降机能够向上传输整个机器人以达到更高的任选机架高度。六轴机器人901具有长伸距，因为它可安装在高度可调节的Z轴矩形底座902上，所以机器人可以有利地达到通常人类操作者可能无法达到的高度。

图9B说明根据本发明的实施例的呈向上完全伸展的配置的高度可调节的Z轴矩形底座的剪刀式升降机模块。剪刀式升降机可能较重，且因此由其自身的钢焊接件结构组成。剪刀式升降机模块可内置有自己的电子器件，这主要需要电源和以太网连接。剪刀式升降机作为其自身的独立模块进行工作。它简单地将机器人上下运送到***控制器通过本地以太网所要求的指定位置。剪刀式有功动作通过高扭矩步进式电机驱动粗厚的紧密线性螺丝来产生，它能够处理在运动底部所需的重量转移的极端情况。顶部和底部均使用线性滑件来顺应剪刀式动作所需的运动。步进式电机组合件中内置有离合器和制动器，以在功率损耗期间，特别是在需要紧急断电状态时，停止任何向下缓慢移动或任何运动。具有光学激光换能器，其测量剪刀式平台相对于底座的高度以验证是否已实现所需运动。升降机的电子器件由无风扇的基于Windows的嵌入式PC以及步进式电机分度器组成。

图10A到10E说明根据本发明的实施例的笛卡尔机器人在计算机控制下从托盘撷取DUT和将DUT***到基块的槽中的方式。图10A说明在x、y和z平面中移动以接近在生产间搬运箱中布置成垂直定向的DUT的笛卡尔机器人。通常，机器人将编程为能智能确定搬运箱的位置和放在搬运箱中的DUT的定向。在一个实施例中，搬运箱的位置(例如，x、y和z坐标)可编程到测试器中。如上文所提及，DUT将被定位成连接器面向下，使得机器人夹持器能够接近驱动器的末端，并且在拐角进行接触。

图10B说明同时使用两个并行夹持器接近两个DUT的末端执行器。机器人可上下(在Z方向上)移动以接近托盘并每次拾取两个DUT。在一个实施例中，在不同时间装载每个夹持器。在不同实施例中，可同时装载两个夹持器。图10C说明围绕枢轴点1002旋转以允许机器人臂在x-y平面中移动以便将DUT***到基块槽中的笛卡尔机器人。最后，图10D和10E说明将两个DUT***基块内的打开槽中的末端执行器的不同视图。

图11说明根据本发明的实施例的从PC控制器控制工作间的方式。在一个实施例中，可为标准PC的***控制器1102可配置成管理和执行整个工作间内的所有操作。在一个实施例中，在每个工作间处的专用显示器1104可用于与***控制器1102交互。在一个实施例中，触摸屏显示器1104用于观察和控制自动化的直接操作，并且可用于调试或进一步编程以便持续改善。

***控制器确定所有DUT目前的位置、优先化和优化抓放条件，接着向控制机器人和夹持器1108的机器人控制器1106发送那些方向命令。在机器人控制器执行运动且传感器验证运动成功完成之后，它通过网络向SQL数据库发送它最新更新的位置和状态信息。

在一个实施例中，SQL数据库配置成从机器人控制器或基块接收SQL命令和查询。它格式化成表示基块、机架和所有测试器承窝位置中的每一个的一系列表格。所述信息填充有它的当前状态或DUT的存在情况、适当的序列号和测试结果信息，以及车间可以使用以确定当前状态的任何其它信息。SQL数据库提供主界面以允许基块了解机器人此刻的完成程度以及车间上的每个DUT的状态。机器人测试间自动化将关于机器人测试间中的当前状态的数据放置到此数据库中，并在基块的操作期间通过基块读出已经放置在那里的信息。它允许车间的所有物件之间进行完全异步且独立的通信。

如图11中所示，在一个实施例中，***控制器包括工作程序文件1120，其含有以所需性能运行工作间所需要的所有参数和配置值。另外，***控制器还包括存档日志文件1122，其含有工作间中的每个动作的记录。记录每一动作并对其进行时间戳记。另外，日志文件包含与DUT的所有序列号交互和与SQL数据库的所有交互。

图12说明根据本发明的实施例的操作工作间所需的整体硬件和软件。***控制器1102和显示器1104可用于与机架中的基块介接。显示器和***控制器可直接连接到机架电子器件以进行本地控制和调试。显示器可包括允许用户直接与机架中的基块交互的界面1124。

另外，显示器1104可包括针对具有机器人控制器1106的自动化封装的界面1226。另外，显示器还可提供控制和调试能力。显示器还可包括用于***控制和配置、监测、维护和调试的HTML web界面1228。此界面通常用于生产间和工厂内部，且操作可通过本地内联网1236实施。

显示器可进一步包括用于***控制和配置、监测、维护和调试的可在设施外部使用的HTML界面1230，其中用户可从远程位置登录以通过因特网1236对工作间进行操作。显示器还可包括用于***监测的在移动装置上运行的HTML web界面1232。

上文所论述的SQL数据库1234由客户安装，并且可用于在客户的测试场地处维持内部安全协议。

图13说明根据本发明的一个实施例的用于在工作间内对DUT进行测试的示例性计算机实施过程的流程图。然而，本发明不限于流程图1300所提供的描述。相反地，相关领域的技术人员根据本文所提供的教示内容将清楚的是，其它功能流程也在本发明的范围和精神内。将继续参考上文所描述的示例性实施例描述流程图1300，但是所述方法不限于那些实施例。

在步骤1302，自动化测试***定位传入的DUT并在SQL数据库中记录新DUT的存在情况。在一个实施例中，可在更换台处扫描DUT的序列号。

在步骤1304，机器人准备将DUT装载到测试机架中。自动化测试***查询SQL数据库以确定基块内部的空槽是否可用。另外，自动化***确保测试器的正确配置对于所测试的特定产品来说是正确的，以及所选择的槽在线上且可用。

在步骤1306，机器人将DUT装载到所选择的槽中。另外，测试***在SQL数据库中将DUT台板位置信息及其状态变成可用以供测试器开始测试过程。

在步骤1308，机架中的基块不断轮询SQL DUT表格以确定承窝是否已被填充。如果承窝被填充，那么测试器在SQL数据库处将状态设置成“测试中”，并开始正常测试循环。

在步骤1310，在完成测试循环后，测试器在SQL数据库中将DUT的状态更新为合格/不合格和其它信息，例如，分拣类别。

在步骤1312，自动化测试***轮询SQL数据库，以接收DUT的测试结果。一旦测试器接收到响应，它就可以从基块移除DUT，并基于接收到的信息，例如，关于分拣类别的信息，将它放置到指定的输出仓中。

出于阐释的目的，已参考特定实施例描述了前述描述。然而，以上说明性论述并不意图为详尽的或将本发明限于所公开的精确形式。鉴于以上教示，许多修改及变化是可能的。实施例经选择和描述以便最佳解释本发明的原理和其实际应用，由此使得本领域的其他技术人员能够最佳地利用可适合于所预期的特定用途的各种修改来使用本发明和各种实施例。

Claims (27)

1.一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的方法，所述方法包括：

定位并抓握待测试的被测装置(DUT)；

在数据库中记录所述DUT的存在情况；

查询所述数据库以确定基块中是否存在空槽，其中所述基块是模块化装置，包括用于对多个DUT进行测试的多个槽；

使用机器人来自动定位并将所述DUT***所述空槽；

向所述数据库报告所述空槽已被填充；以及

开始对所述DUT进行测试。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述DUT是固态驱动器(SSD)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基块是测试机架中的多个基块中的一个，其中所述机器人用于接近所述测试机架内的所述多个基块中的槽。

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

基于所述测试的结果，在所述数据库中更新所述DUT的状态。

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：

使用所述机器人来从所述基块自动撷取所述DUT并将所述DUT传回到托盘。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人是六轴机器人。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人是笛卡尔机器人。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述机器人包括末端执行器，所述末端执行器用于握持所述DUT并将所述DUT转入和转出所述基块中的测试槽。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述机器人进一步包括相机，所述相机用于便于所述DUT的准确拾取和放置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述机器人进一步包括激光换能器，所述激光换能器用于测量所述末端执行器的移动深度。

11.一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的***，所述***包括：

机器人，包括用于自动拾取DUT并将所述DUT转入和转出基块中的测试槽的末端执行器；

***控制器，包括存储器和处理器，用于控制所述机器人；以及

测试机架，包括多个基块，其中每一基块都是模块化装置，所述模块化装置包括用于对多个DUT进行测试的多个槽，并且其中所述机器人配置成使用所述末端执行器自动接近所述测试机架内的所述多个基块中的槽。

12.根据权利要求11所述的***，其中所述机器人进一步包括相机，所述相机用于便于所述DUT的准确拾取和放置。

13.根据权利要求12所述的***，其中所述机器人进一步包括激光换能器，所述激光换能器用于测量所述末端执行器的移动深度。

14.根据权利要求11所述的***，其中所述机器人是六轴机器人。

15.根据权利要求11所述的***，其中所述机器人是笛卡尔机器人。

16.根据权利要求11所述的***，进一步包括：

显示器，所述显示器耦合到所述***控制器，其中所述显示器用于观察和控制所述机器人的操作并用于调试所述机器人的问题。

17.根据权利要求11所述的***，进一步包括：

更换台，所述更换台包括多个末端执行器，其中所述机器人用于被编程为自动辨识所述DUT的外观尺寸以及在所述更换台处依据所述DUT的所述外观尺寸更换末端执行器。

18.一种用于使用自动测试设备(ATE)执行测试的***，所述***包括：

机器人，包括用于自动抓握和拾取DUT并将所述DUT转入和转出基块中的测试槽的末端执行器；

输入和输出模块，包括多个托盘并用于在测试期间从所述多个托盘向所述机器人呈现DUT；

***控制器，包括存储器和处理器，用于控制所述机器人；以及

测试机架，包括多个基块，其中每一基块都是模块化装置，所述模块化装置包括用于对多个DUT进行测试的多个槽，并且其中所述机器人配置成接近所述测试机架内的所述多个基块中的槽。

19.根据权利要求18所述的***，其中所述机器人用于被编程为在将所述DUT***指定基块内的槽之前自动从所述输入和输出模块中的托盘直接取出所述DUT。

20.根据权利要求19所述的***，其中所述机器人进一步用于被编程为在已经从所述槽进行测试之后撷取所述DUT，并将所述DUT传回到所述输入和输出模块中的托盘。

21.根据权利要求18所述的***，其中所述机器人进一步包括相机，所述相机用于便于所述DUT的准确拾取和放置。

22.根据权利要求21所述的***，其中所述机器人进一步包括激光换能器，所述激光换能器用于测量所述末端执行器的移动深度。

23.根据权利要求22所述的***，其中所述机器人进一步包括真空吸盘，所述真空吸盘用于从托盘中拾取出平放的DUT，或将DUT平放到传出的托盘中。

24.根据权利要求18所述的***，其中所述机器人是六轴机器人。

25.根据权利要求18所述的***，其中所述机器人是笛卡尔机器人。

26.根据权利要求18所述的***，其中多个结构焊接件用于使所述测试机架在工作间中保持静止位置对准。

27.根据权利要求26所述的***，其中所述多个结构焊接件将所述机器人和所述输入和输出模块固定到所述测试机架上。

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