TWI412754B - 特性阻抗測試系統及方法 - Google Patents

Description

特性阻抗測試系統及方法

本發明涉及一種測試系統及方法，尤其是一種特性阻抗測試系統及方法。

隨著電子科學技術的發展，印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)已成為各種電器設備(如電腦)不可缺少的重要組成部分。由於印刷電路板的電路中傳遞有超高頻率的微波訊號，若要保證印刷電路板在使用時的可靠性，就必須在出廠時對其零件的特性阻抗進行檢測。所述特性阻抗是指如果零件(如訊號線)無限長所具有的阻抗，單位為歐姆。

以往傳統的檢測方法需要依靠作業員的手工操作，由於檢測的範圍廣、功能多，因此，在檢測時常常忙得不可開交，不僅勞動強度大，工作效率低，而且容易產生人為錯誤，檢測的資料也不易管理。

鑒於以上內容，有必要提供一種特性阻抗測試系統及方法，其可自動測試印刷電路板上零件的特性阻抗。

一種特性阻抗測試系統，運行於測試電腦中，該測試電腦透過交換機與控制電腦和時域反射儀相連，該系統包括：文檔設置模組，用於設置不同類型的印刷電路板的測試文檔，所述測試文檔包括：待測零件在印刷電路板中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值及測試結果儲存路徑；參數獲取模組，用於當測試開始時，從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板中的座標位置；探針定位模組，用於根據待測零件在印刷電路板中的座標位置向控制電腦發出探針定位指令，由該控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到印刷電路板上的待測零件；所述探針定位模組，還用於判斷探針定位是否準確；所述測試電腦還包括：訊號測試模組，用於當探針定位準確時，獲取時域反射儀採集到的待測零件的特性阻抗；所述訊號測試模組，還用於根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內；所述訊號測試模組，還用於生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果儲存路徑中。

一種特性阻抗測試方法，應用於測試電腦中，該測試電腦透過交換機與控制電腦和時域反射儀相連，該方法包括如下步驟：於測試電腦中設置不同類型的印刷電路板的測試文檔，所述測試文檔包括：待測零件在印刷電路板中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值及測試結果儲存路徑；當測試開始時，測試電腦從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板中的座標位置；測試電腦根據待測零件在印刷電路板中的座標位置，透過交換機向控制電 腦發出探針定位指令；控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到印刷電路板上的待測零件；當探針定位準確時，時域反射儀透過交換機將採集到的待測零件的特性阻抗返回至測試電腦；測試電腦根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內；測試電腦生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果儲存路徑中。

相較於習知技術，所述的特性阻抗測試系統及方法，可以自動測試印刷電路板上零件的特性阻抗，避免了人工作業的錯誤發生，提高了測試的可靠度及效率。

1‧‧‧控制電腦

2‧‧‧測試電腦

3‧‧‧時域反射儀

4‧‧‧交換機

5‧‧‧機械手臂

6‧‧‧印刷電路板

7‧‧‧測試機台

20‧‧‧特性阻抗測試系統

50‧‧‧探針抓取裝置

201‧‧‧文檔設置模組

202‧‧‧參數獲取模組

203‧‧‧探針定位模組

204‧‧‧訊號測試模組

S1‧‧‧設置不同類型的測試文檔

S2‧‧‧從測試文檔中獲取待測零件的位置

S3‧‧‧將時域反射儀的探針定位到待測零件的位置

S4‧‧‧定位是否準確

S5‧‧‧獲取待測零件的特性阻抗

S6‧‧‧對待測零件的特性阻抗進行分析

S7‧‧‧生成測試報告

圖1係本發明特性阻抗測試系統較佳實施方式的硬體架構圖。

圖2係圖1中所示特性阻抗測試系統的功能模組圖。

圖3係本發明特性阻抗測試方法較佳實施方式的流程圖。

參閱圖1所示，係本發明特性阻抗測試系統較佳實施方式的系統架構圖，該特性阻抗測試系統20運行於測試電腦2中。其中，所述測試電腦2透過交換機4與控制電腦1和時域反射儀3相連，所述控制電腦1與機械手臂5相連。所述機械手臂5上安裝有探針抓取裝置50，該探針抓取裝置50用於抓取時域反射儀3的探針。所述印刷電路板6放置於測試機台7上，在其他實施方式中，所述印刷電路板6也可以用其他電子設備替代。

當測試開始後，特性阻抗測試系統20向控制電腦1發出探針定位指令，所述控制電腦1根據該探針定位指令控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到印刷電路板6上的待測零件。然後，時域反射儀3將測試到的資料透過交換機4返回至測試電腦2。測試電腦2中的特性阻抗測試系統20對該測試資料進行分析處理。

參閱圖2所示，係圖1中所示特性阻抗測試系統20的功能模組圖。所述特性阻抗測試系統20包括文檔設置模組201、參數獲取模組202、探針定位模組203和訊號測試模組204。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述中都以模組描述。

其中，所述文檔設置模組201用於設置不同類型的印刷電路板6的測試文檔，並將該測試文檔儲存在測試電腦2的記憶體中(如硬碟)。所述測試文檔中包括：待測零件在印刷電路板6中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值及測試結果儲存路徑等。用戶可以根據印刷電路板6的類型在所述測試文檔中增加、修改或刪除待測零件的種類和數量。在本實施方式中，以測試印刷電路板6上一個零件的特性阻抗為例進行說明。

所述參數獲取模組202用於當測試開始時，從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板6中的座標位置。

所述探針定位模組203用於根據待測零件在印刷電路板6中的座標 位置，計算出該待測零件到原點的偏移量，並向控制電腦1發出探針定位指令。其中，該探針定位指令包括待測零件到原點的偏移量。在本實施方式中，以印刷電路板6的中心為原點建立座標系，探針抓取裝置50的初始位置定位在座標系原點位置。

所述控制電腦1根據該探針定位指令控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到印刷電路板6上的待測零件。假設待測零件在印刷電路板6中的座標位置為(10，12)，單位為毫米(mm)，則待測零件到原點的X軸偏移量為10毫米，Y軸偏移量為12毫米。當控制電腦1接收到探針定位模組203發送過來的探針定位指令後，控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針沿X軸正方向移動10毫米，沿Y軸正方向移動12毫米，定位到待測零件在印刷電路板6中的座標位置。待測零件在座標系中的Z軸座標為零，控制電腦1將根據探針抓取裝置50相對於待測零件的高度控制時域反射儀3的探針沿Z軸方向移動。

所述探針定位模組203還用於判斷探針定位是否準確。在本實施方式中，如果測試電腦在設定的時間內(如5秒鐘)接收到時域反射儀採集到的待測零件的特性阻抗，則探針定位模組203判斷探針定位準確；如果測試電腦在設定的時間內沒有接收到時域反射儀採集到的待測零件的特性阻抗，則探針定位模組203判斷探針定位不準確，並輸出定位失敗資訊，結束測試。

在其他實施方式中，所述文檔設置模組201還可以用於在測試文檔中設定探針定位失敗後，重新定位的次數及每次定位移動的方向。

所述探針定位模組203還用於在探針定位不準確時，重新計算待測零件在印刷電路板6中的座標位置，並向控制電腦1發出探針定位指令。所述控制電腦1根據該探針定位指令控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到該重新計算得到的座標位置。其中，該探針定位指令包括重新計算得到的待測零件在印刷電路板6中的座標位置。在本實施方式中，探針定位模組203重新計算待測零件在印刷電路板6中的座標位置是指：探針定位模組203以待測零件的當前座標位置為中心，以設定的方向(正方向或負方向)在X軸和Y軸上移動固定的距離，獲得待測零件在印刷電路板6中新的座標位置。

舉例而言，假設設定重新定位的次數為兩次。第一次重新定位時，以當前座標位置(10，12)為中心，沿X軸正方向和Y軸正方向移動1毫米，得到待測零件在印刷電路板6中新的座標位置(11，13)。如果探針定位仍不準確，則進行第二次重新定位。第二次重新定位時，以當前座標位置(11，13)為中心，沿X軸負方向和Y軸負方向移動2毫米，得到待測零件在印刷電路板6中新的座標位置(9，11)。如果在設定的重新定位的次數到達後，探針定位仍不準確，則探針定位模組203輸出定位失敗資訊，結束測試。

在本實施方式中，以變數i記錄重新定位的次數，變數i的初始值等於0，每重新定位一次，將變數i的值累加1。假設重新定位的次數為N，如果i大於等於N，則探針定位模組203判斷定位失敗，並輸出定位失敗資訊，結束測試。

所述訊號測試模組204用於當探針定位準確時，獲取時域反射儀3採集到的待測零件的特性阻抗，並儲存至設定的測試結果儲存路徑中。例如，設定測試結果儲存路徑為：E：\PCB\Test。

所述訊號測試模組204還用於根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內，並將分析結果儲存至設定的測試結果儲存路徑中。例如，設定待測零件特性阻抗的標準值範圍為[5，30]，單位為歐姆。如果時域反射儀3採集到的待測零件的特性阻抗為4.5歐姆，則訊號測試模組204判斷該待測零件的特性阻抗不合格。

所述訊號測試模組204還用於生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果儲存路徑中。該測試報告包括待測零件的特性阻抗和分析結果等。

參閱圖3所示，係本發明特性阻抗測試方法較佳實施方式的流程圖。

步驟S1，文檔設置模組201設置不同類型的印刷電路板6的測試文檔，並將該測試文檔儲存在測試電腦2的記憶體中。所述測試文檔中包括：待測零件在印刷電路板6中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值及測試結果儲存路徑等。

步驟S2，當測試開始時，參數獲取模組202從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板6中的座標位置。

步驟S3，探針定位模組203根據待測零件在印刷電路板6中的座標 位置，計算出該待測零件到原點的偏移量，並向控制電腦1發出探針定位指令。其中，該探針定位指令包括待測零件到原點的偏移量。在本實施方式中，以印刷電路板6的中心為原點建立座標系，探針抓取裝置50的初始位置定位在座標系原點位置。

所述控制電腦1根據該探針定位指令控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到印刷電路板6上的待測零件。

步驟S4，探針定位模組203判斷探針定位是否準確。如果探針定位準確，執行步驟S5；如果探針定位不準確，則探針定位模組203輸出定位失敗資訊，結束測試。

步驟S5，訊號測試模組204獲取時域反射儀3採集到的待測零件的特性阻抗，並儲存至設定的測試結果儲存路徑中。例如，設定測試結果儲存路徑為：E：\PCB\Test。

步驟S6，訊號測試模組204根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內，並將分析結果儲存至設定的測試結果儲存路徑中。

步驟S7，訊號測試模組204生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果儲存路徑中。該測試報告包括待測零件的特性阻抗和分析結果等。

在本實施方式中，當探針定位不準確時，則結束測試流程。在其他實施方式中，該方法還可以包括如下步驟(1)至步驟(3)。

步驟(1)，透過文檔設置模組在測試文檔中設定探針定位失敗後，重新定位的次數及每次定位移動的方向。

步驟(2)，在探針定位不準確時，探針定位模組203重新計算待測零件在印刷電路板6中的座標位置，並向控制電腦1發出探針定位指令。所述控制電腦1根據該探針定位指令控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到該重新計算得到的座標位置。其中，該探針定位指令包括重新計算得到的待測零件在印刷電路板6中的座標位置。在本實施方式中，探針定位模組203重新計算待測零件在印刷電路板6中的座標位置是指：探針定位模組203以待測零件的當前座標位置為中心，以設定的方向(正方向或負方向)在X軸和Y軸上移動固定的距離，獲得待測零件在印刷電路板6中新的座標位置。

步驟(3)，如果在設定的重新定位的次數到達後，探針定位仍不準確，則探針定位模組203輸出定位失敗資訊，結束測試。

本實施方式是以一個待測零件為例進行說明的，如果印刷電路板6中包含兩個以上的待測零件，則當測試完一個待測零件後，探針定位模組203將根據下一個待測零件在印刷電路板6中的座標位置，計算出下一個待測零件到當前座標位置的偏移量，並向控制電腦1發出探針定位指令。其中，該探針定位指令包括待測零件到當前座標位置的偏移量。所述控制電腦1根據該偏移量控制機械手臂5的探針抓取裝置50將時域反射儀3的探針定位到印刷電路板6上的下一個待測零件，開始下一個測試流程，具體過程參閱圖3的描述，在此不在贅述。

最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

S1‧‧‧設置不同類型的測試文檔

S2‧‧‧從測試文檔中獲取待測零件的位置

S3‧‧‧將時域反射儀的探針定位到待測零件的位置

S4‧‧‧定位是否準確

S5‧‧‧獲取待測零件的特性阻抗

S6‧‧‧對待測零件的特性阻抗進行分析

S7‧‧‧生成測試報告

Claims (10)

1. 一種特性阻抗測試系統，運行於測試電腦中，該測試電腦透過交換機與控制電腦和時域反射儀相連，其中，該系統包括：文檔設置模組，用於設置不同類型的印刷電路板的測試文檔，所述測試文檔包括：待測零件在印刷電路板中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值、測試結果儲存路徑、探針定位失敗後重新定位的次數及每次定位移動的方向；參數獲取模組，用於當測試開始時，從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板中的座標位置；探針定位模組，用於根據待測零件在印刷電路板中的座標位置向控制電腦發出探針定位指令，由該控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到印刷電路板上的待測零件；所述探針定位模組，還用於判斷探針定位是否準確；所述探針定位模組，還用於在探針定位不準確時，根據不同的移動方向重新計算待測零件在印刷電路板中的座標位置，並向控制電腦發出探針定位指令，所述控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到該重新計算得到的座標位置；所述測試電腦還包括：訊號測試模組，用於當探針定位準確時，獲取時域反射儀採集到的待測零件的特性阻抗； 所述訊號測試模組，還用於根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內；及所述訊號測試模組，還用於生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果儲存路徑中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之特性阻抗測試系統，其中，所述探針定位模組根據待測零件在印刷電路板中的座標位置向控制電腦發出探針定位指令包括：根據待測零件在印刷電路板中的座標位置，計算出該待測零件到原點的偏移量，所述的座標位置是以印刷電路板的中心為原點建立座標系來確定，探針抓取裝置的初始位置定位在座標系原點位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之特性阻抗測試系統，其中：所述探針定位模組，還用於當設定的重新定位次數到達後，如果探針定位仍不準確，則輸出定位失敗資訊，結束測試。
4. 如申請專利範圍第1項所述之特性阻抗測試系統，其中，所述探針定位模組重新計算待測零件在印刷電路板中的座標位置是指：以待測零件的當前座標位置為中心，以設定的方向在X軸和Y軸上移動固定的距離，獲得待測零件在印刷電路板中新的座標位置。
5. 如申請專利範圍第1項所述之特性阻抗測試系統，其中，所述探針定位模組還用於：當印刷電路板中包含兩個以上的待測零件時，如果測試完第一個待測零件後，根據下一個待測零件在印刷電路板中的座標位置，計算出下一個待測零件到當前座標位置的偏移量；及 向控制電腦發出探針定位指令，該探針定位指令包括待測零件到當前座標位置的偏移量。
6. 一種特性阻抗測試方法，應用於測試電腦中，該測試電腦透過交換機與控制電腦和時域反射儀相連，該方法包括如下步驟：於測試電腦中設置不同類型的印刷電路板的測試文檔，所述測試文檔包括：待測零件在印刷電路板中的座標位置、待測零件特性阻抗的標準值、測試結果儲存路徑、探針定位失敗後重新定位的次數及每次定位移動的方向；當測試開始時，測試電腦從所述測試文檔中獲取待測零件在印刷電路板中的座標位置；測試電腦根據待測零件在印刷電路板中的座標位置，透過交換機向控制電腦發出探針定位指令；控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到印刷電路板上的待測零件；在探針定位不準確時，根據不同的移動方向重新計算待測零件在印刷電路板中的座標位置，並向控制電腦發出探針定位指令，控制電腦根據該探針定位指令控制機械手臂的探針抓取裝置將時域反射儀的探針定位到該重新計算得到的座標位置；當探針定位準確時，時域反射儀透過交換機將採集到的待測零件的特性阻抗返回至測試電腦；測試電腦根據設定的待測零件特性阻抗的標準值對待測零件的特性阻抗進行分析，以判斷待測零件的特性阻抗是否在設定的標準值範圍內；及測試電腦生成測試報告，並將該測試報告儲存在設定的測試結果 儲存路徑中。
7. 如申請專利範圍第6項所述之特性阻抗測試方法，其中，所述步驟測試電腦根據待測零件在印刷電路板中的座標位置，透過交換機向控制電腦發出探針定位指令包括：根據待測零件在印刷電路板中的座標位置，計算出該待測零件到原點的偏移量，所述的座標位置是以印刷電路板的中心為原點建立座標系來確定，探針抓取裝置的初始位置定位在座標系原點位置。
8. 如申請專利範圍第6項所述之特性阻抗測試方法，其中，該方法還包括如下步驟：當設定的重新定位次數到達後，如果探針定位仍不準確，則測試電腦輸出定位失敗資訊，結束測試。
9. 如申請專利範圍第6項所述之特性阻抗測試方法，其中，所述步驟重新計算待測零件在印刷電路板中的座標位置包括：以待測零件的當前座標位置為中心，以設定的方向在X軸和Y軸上移動固定的距離，獲得待測零件在印刷電路板中新的座標位置。
10. 如申請專利範圍第6項所述之特性阻抗測試方法，其中，該方法還包括步驟：當印刷電路板中包含兩個以上的待測零件時，如果測試完第一個待測零件後，測試電腦根據下一個待測零件在印刷電路板中的座標位置，計算出下一個待測零件到當前座標位置的偏移量；及向控制電腦發出探針定位指令，該探針定位指令包括待測零件到當前座標位置的偏移量。