TWI394949B - 動態測試裝置及方法 - Google Patents

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Chih Chieh Yang
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Description

動態測試裝置及方法
本發明係有關動態測試，特別是有關一種適用於運動感測器(motion sensor)之板層次(board level)動態測試裝置及方法。
運動感測器(motion sensor，或稱動態感測器)係一種可將運動狀態(例如傾斜角度)轉換為相對應電子訊號的元件，其逐漸普遍應用於現代的電子或機電裝置中，例如遊戲控制器、行動電話、數位音樂播放器(MP3)、照相機、個人數位助理(PDA)，可實施各種運動(例如翻轉、加速、旋轉等)相關的應用，以促進使用上的真實性或便利性。
現今的運動感測器一般係以半導體製程技術再配合機電技術(例如微機電系統(micro-electro-mechanical system)技術)製作為積體電路。如同一般的積體電路，對已封裝完成之運動感測器需進行最終測試(final test)，以確保其功能的正確性。除了進行功能及電氣參數的測試外，還要測試其運動狀態(例如傾斜角度)的正確性。
然而，傳統測試系統通常僅能對運動感測器作靜態(static)狀態(例如傾斜角度)的測試，至於其他動態(dynamic)的運動測試，例如直線加速度或向心加速度(一般又稱為g力(g-force)或g值加速度，其代表一物體相對於重力加速度之加速度大小，一單位g力大約等於9.8米/秒平方)，傳統測試系統無法動態地即時(real time)測試得到。鑑於此，因此亟需提出一種可動態且即時測試運動感測器之運動狀態(特別是加速度)的動態測試裝置及方法。
本發明的目的之一在於提出一種動態測試裝置及方法，用以即時測試運動感測器的動態運動狀態(例如直線加速度或向心加速度等)。
根據本發明實施例，動態測試裝置包含一元件介面板(DIB)，其上設有容置裝置及控制器。其中，容置裝置係用以暫時容置受測元件，而控制器則是用以動態(dynamically)測試受測元件的運動狀態。於測試時，首先以控制器啟動驅動裝置，用以對受測元件進行運動。接著，控制器等待直到收到一觸發訊號，代表驅動裝置所進行之運動已趨於穩定。於收到觸發訊號後，控制器開始擷取受測元件的輸出訊號，並根據所擷取之輸出訊號以得到動態運動狀態，例如g值加速度。
第一圖之系統方塊圖顯示本發明實施例之動態測試系統1，用以動態地測試封裝後的運動感測器(motion sensor，或稱動態感測器)之運動狀態。特別的是，藉由動態測試系統1，可以即時(real time)測試得到運動感測器的加速度值(例如直線加速度或向心加速度)或者g力(g-force，又稱為g值加速度)。在本說明書中，「動態」或「動態測試」一詞係指運動感測器於運動過程進行當中，進行測試以得到相關的運動狀態，例如直線/向心加速度。此係相對於傳統的「靜態」或「靜態測試」，其係指運動感測器於運動過程完成後，或者運動當中的停頓期間所測試到的運動狀態，例如翻轉角度。
動態測試系統1主要包含運動測試模組10、檢選分類機台(handler)12及測試機台(tester)14。其中，運動測試模組10主要包含元件介面板(device interface board,DIB)103(一般又稱為受測元件板(DUT board)、功能板(performance board)或載板(load board))，其上設有一或多個容置裝置100(例如插槽)，用以暫時容置一或多個受測元件(device under test,DUT)。藉由元件介面板(DIB)103所提供之電氣介面，使得受測元件的訊號得以傳送至運動測試模組10的其餘部分。設於元件介面板(DIB)103上的還有一控制器(controller)110，例如微控制器(micro controller,Micro-C)，係用以動態測試受測元件的運動狀態，特別是直線加速度或向心加速度(一般又稱為g力(g-force)或g值加速度)。此外，元件介面板(DIB)103上還可包含類比至數位轉換器(ADC)111，用以將受測元件的類比輸出訊號轉換為相對應的數位訊號，以利控制器110的接收及處理。當然，如果受測元件本身即可輸出數位訊號，則可以省略此類比至數位轉換器111。運動測試模組10還包含一運動機構101，用以對受測元件進行各種的運動。關於運動機構的型態及細節，可參閱本案申請人同時申請的專利申請案(題為「翻轉測試模組及其測試系統」)，其揭露一種翻轉運動機構；專利申請案(題為「直線往復測試模組及其測試系統」)，其揭露一種直線往復運動機構；及專利申請案(題為「旋轉測試模組及其測試系統」)，其揭露一種旋轉運動機構，這些運動機構的詳細內容不在此贅述。
第一圖所示的動態測試系統1中，檢選分類機台12主要係用以拾取及置放受測元件至運動測試模組10以進行測試，並於測試完成後取回受測元件並根據測試結果將受測元件加以分類(bin)。測試機台14主要包含測試頭(test head)等測試相關的電路，經由傳輸線16、18用以分別控制上述之運動測試模組10及檢選分類機台12。關於運動測試模組10、檢選分類機台12及測試機台14之間的操作說明，可參考前述本案申請人同時申請的其他專利申請案，其細節因而不在此贅述。
第二A圖的系統方塊圖顯示本發明實施例之動態測試裝置2，由於其係設於元件介面板(DIB)103上，因此又稱為板層次(board level)動態測試裝置。第二B圖的側視示意圖顯示固設於元件介面板(DIB)103上的容置裝置100(例如插槽)、控制器(例如微處理器(Micro-C))110及類比至數位轉換器(ADC)111。
第三圖的流程圖顯示本發明實施例之動態測試方法。以下說明係以直線加速運動感測為例(例如本案申請人於另一專利申請案所揭露者，題為「直線往復測試模組及其測試系統」)，然而，第三圖之流程也可適用於其他的運動測試。首先，於步驟30，控制器110設定驅動裝置(例如步進馬達)的驅動參數，例如馬達的轉速。此參數可以為預設值，也可以視應用所需而隨時予以調整。接下來，於步驟31，控制器110通知(或控制)以啟動馬達，用以開始驅動運動機構101之運動(在本實施例中為直線往復運動)。由於運動機構101本身具有物體慣性，所以於一開始時，自受測元件(例如運動感測器)19所得到的輸出訊號(或其相對應的數位訊號)還未能達到穩定運動狀態。因此，控制器110需要等待一段時間(步驟32)。在本實施例中，馬達在到達一特定角度時，此時預期運動機構101會達到穩定運動狀態(此時稱為觸發點(trigger point))，因而馬達回傳一相關觸發訊號給控制器110(步驟33)。於一較佳之實施例中，馬達可為伺服馬達或步進馬達，而伺服馬達或步進馬達可配合內建之編碼器(Encoder)或偵測器(Detector)，藉以回傳如馬達特定角度之相關觸發訊號給控制器110。於接收到此觸發訊號後，控制器110進入步驟34開始擷取受測元件的輸出訊號(否則，控制器110需繼續等待轉速的穩定)。在本實施例中，更進一步以類比至數位轉換器(ADC)111將所擷取的類比輸出訊號轉換為相對應的數位訊號。根據此擷取輸出訊號(或其相對應的數位訊號)，控制器110即可據以測試(或經計算)得到加速度值(或g值加速度)(步驟35)。上述步驟30-35可重複執行以動態測試得到不同或相同的運動狀態。第四圖例示擷取訊號數值(或g值加速度)與馬達角度的關係曲線。於圖式中，觸發點TP開始的期間t2為穩定運動狀態期間，因此在此期間內進行訊號的擷取及測試；期間t1及期間t3為非穩定運動狀態期間，因此在這些期間內不進行訊號的擷取及測試。
上述所述之實施例可用以即時測試運動感測器的動態運動狀態(例如直線加速度或向心加速度等)，以補足傳統感測系統僅能靜態測試運動狀態之缺點，以因應現今運動感測器的功能多樣性。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
1．．．動態測試系統
10．．．運動測試模組
100．．．容置裝置(插槽)
101．．．運動機構
103．．．元件介面板(DIB)
110．．．控制器(Micro-C)
111．．．類比至數位轉換器(ADC)
12．．．檢選分類機台(handler)
14．．．測試機台(tester)
16．．．傳輸線
18．．．傳輸線
19．．．受測元件(運動感測器)
2．．．動態測試裝置
30-35．．．動態測試方法之步驟
第一圖之系統方塊圖顯示本發明實施例之動態測試系統。
第二A圖的系統方塊圖顯示本發明實施例之動態測試裝置。
第二B圖的側視示意圖顯示本發明實施例之動態測試裝置。
第三圖的流程圖顯示本發明實施例之動態測試方法。
第四圖例示擷取訊號數值(或g值加速度)與馬達角度的關係曲線。
2．．．動態測試裝置
100．．．容置裝置(插槽)
101．．．運動機構
103．．．元件介面板(DIB)
110．．．控制器(Micro-C)
111．．．類比至數位轉換器(ADC)
14．．．測試機台(tester)
19．．．受測元件(運動感測器)

Claims (15)

  1. 一種動態測試裝置，包含：一元件介面板(DIB)；至少一容置裝置，設於該元件介面板上，用以暫時容置至少一受測元件；一控制器，設於該元件介面板上，並在收到代表該受測元件之運動已經穩定之一觸發訊號後擷取該受測元件之輸出訊號，用以動態(dynamically)測試該受測元件包含直線往復、翻轉及旋轉之動作，以獲取該受測元件包含直線加速度及向心加速度之運動狀態；以及一類比至數位轉換器(ADC)，設於該受測元件與該控制器之間，用以將該受測元件的輸出訊號由類比形式轉換為數位形式，以利該控制器的接收及處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，其中上述之容置裝置包含一插槽。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，其中上述之受測元件為運動感測器(motion sensor)。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，其中上述之控制器包含微控制器(micro controller)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，更包含一運動機構，用以對該受測元件進行各種的運動。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之動態測試裝置，其中上述之運動機構包含一馬達。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，更包含一檢選分類機台(handler)，用以拾取及置放該受測元件至該容置裝置以進行測試，並於測試完成後取回該受測元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之動態測試裝置，更包含一測試機台(tester)，其經由傳輸線控制該控制器。
  9. 一種動態測試方法，包含：以一控制器啟動一驅動裝置，用以對一受測元件進行運動；該控制器等待直到收到一觸發訊號，代表該驅動裝置所進行之運動已趨於穩定；於收到該觸發訊號後，該控制器擷取該受測元件的輸出訊號； 以一類比至數位轉換器(ADC)將該受測元件的輸出訊號由類比形式轉換為數位形式，以利該控制器的接收及處理；以及該控制器根據該擷取輸出訊號以動態測試該受測元件包含直線往復、翻轉及旋轉之動作，以得到包含直線加速度及向心加速度之動態運動狀態。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，其中上述之控制器係設於一元件介面板(DIB)上。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，其中上述之驅動裝置包含一馬達。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，於啟動該驅動裝置之前，更包含以該控制器設定該驅動裝置之驅動參數。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，其中上述之控制器包含一微控制器(micro controller)。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，其中上述之觸發訊號係由該驅動裝置所發出。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之動態測試方法，其中上述之受測元件為運動感測器(motion sensor)。
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