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双工位ICT在线测试机结构设计研究
日期：2024-05-10 05:16
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摘要：随着我国电子产品的快速发展，随之的电子测试技术也得到了长足的发展，为工厂的自动化改造提供了有力的技术支持，但月前的简单测试机占用人工，效率低下，本文中的这款双轨双工位ICT在线测试机，并对其内在的结构进行了分析和探讨。
ICT是In-Circuit Tester在线测试机的简写，它的主要作用是测试PCB中各个电了元器件的好坏。它是印刷电路板测试中一种功能非常强大的工具，使用探针针床模式的在线测试机，可以访问印刷电路板上的电路的节点，并且测量电路板上元器件的性能。如电阻，电容等电子元器件的参数和运算放大器等的参数都可以被测量。通过这种方式，使用ICT在线测试，可以进行非常**的印刷电路板测试，确保电路的制造正确并且给出很高的符合条件的机会。但是在实际生产中，由于需要测试的元器件非常多，导致测试时间变长，测试效率随之降低。本文中的双轨双工位在线测试机，则可提升在实际生产中的测试效率。
1、ICT在线测试机的组成
(1)在线电路测试仪，是整个ICT测试机中的核心测试部分，整个PCB印刷电路板上所有被测电子元器件的性能和数值均由在线测试仪将收集到的数据进行逻辑判断并反馈出被测原件好坏的信号，这些测试的驱动传感器可能有1000多个点或者更多，这些通常被方便地通过大型连接器和排线接到待测系统上。
(2)夹具，是在线测试系统连接器与在线测试仪的**部分一夹具连接，鉴于各种电路板的大小，规格，功能逻辑原理各不相同，因此每种电路板都需要设专门对应的夹具。使共充当电路板和电路测试仪之间的桥梁。它通过驱动器传感器点的连接，并使用探针直接将他们路由到电路板上的相关节点。
(3)软件，为每种可以测试的电路板编写专用的测试软件(测试程式)。它将指示测试系统执行哪些测试动作，以及反馈哪些被测电路板节点是否通过的标准与数值。
(4)机体框架，机体框架是整个测试机的骨骼结构部分，一个好的测试机结构设计，可以很好的提升测试的准确度。大大提高测试机的使用寿命，缩减生产成本，提高生产效率。
2、双轨双工位ICT在线测试机结构和工作流程
如图1所示，它是由①送入工位移载机，②测试工位1，③测试工位2，④送出工位移载机⑤NG存板机和③接驳线体组成
它的工作流程是当被测电路板从产线上游进入到送入工位移载机时，移载机由下游测试工位给出的信号判断，哪个测试工位空闲，从而移动到相应的测试前段工位通过皮带传轨道将待测印刷电路板送入ICT测试工位，然后回初始位发山要板信号，从上游要进新的待测印刷电路板，待另一个TCT测试工位测试完成工位空出后，将印刷电路板送入ICT测试工位2。此时送出工位移载机已得到上游测试工位中发出的测试完成信号，从而根据指令移动到相应，将测试完的印刷电路板接出。然后根据测试工位(在线电路测试仪)给出的NG或者OK信号，判断OK良品则将印刷电路板送入下一个流程或NG**品则将印刷电路板送入NG存板机，等待技术人员取走做二次检测或者检修。
3、双工位ICT在线测试机结构分析
(1)送入/送出移载机，其主要的动作目的是将上位的印刷电路板根据给出的信号判断送入下一工位，它的传送机构是由步进电机带动定制片基皮带，起到输送的作用，而它的移载机构则是通过底部的步进电机带动同步轮匹配同步带实现不同轨道之间的往返移载的，辅助机构是两侧的直线导轨。它的优点是用步进电机驱动同步带传送移载高速稳定，准确。不易出现不同轨道之间的卡顿问题。有的设备可能选用气缸带动实现送入送出的移载，而实际上气缸的使用寿命远远不如电机带动同步带的寿命长，而且伺服电机带动同步带传动，可以实现随时随地的停止和定位，而固定行程的气缸则无法达到这一点，只能从A的起始点到达B的终结点。在定位的灵活性和准确度上都有不小的差别，所以建议在适配左右移动的机构时，要尽量选取适合的伺服电机带同步带进行传动。
(2)测试工位1/测试工位2，这两个测试工位是测试的核心结构部分，主要由下压天板，测试升降轨道，测试夹具针床，测试阻挡位，传动皮带，感应传感器等部分组成。当移载机构将印刷电路板送入测试升降轨道后，传送步进电机启动，将印刷电路板送至测试基准点位置，到位阻挡处的光电开关感应到印刷电路板到位后，升降轨道下降，印刷电路板和针床通过探针接触，此时天板由下压气缸带动下降，将印刷电路板压紧至测试位。此时印刷电路板和在线测试仪接通，在线测试仪开始测试。当测试完成后，由在线测试仪和软件反馈出测试印刷电路板的好坏，并发出给下工位信号然后在气缸带动下天板上升，升降轨道上升至初始高度，阻挡气缸放开，步进电机启动，将印刷路板载入送出移载机。
在此结构中，天板的导杆和升降气缸的选择很重要，需要根据实际板的大小和重量选择合适的导杆和适当缸径的气缸，过大容易出现资源浪费，选型过小则会出现力度不足，达不到预期的效果，缩短了气缸的使用寿命。而底部的轨道升降结构也是如此。
(3)NG存板机，是一款存储**印刷电路板的辅助设备，一般存在于ICT在线测试机的后部，用于存储测试**的印刷电路板。当测试工位检测PCB印刷电路板存在**时，发出NG指令，送出移载机接收到指令后，将测试**的PCB送入NG存板机工位，存板机取得有板信号后将测试**PCB放入存板机。它的结构主要是步进电机带动多层的存板框，每存入一张**PCB印刷电路板，步进电机将上移一个工位。直至存满位置，发出报警信号。
4、测试探针的选取
治具的制作是个非常精密的工作，从基准点的设定，测试点的选取，到针对不同的测试焊盘和引脚选择不同的测试探针，都将影响着我们的测试结果和测试的稳定性。
测试探针一般选用英刚品牌的高品质探针，根据共不同的测试位置和测试计脚的不同，一般分为1、怀型探针，主要用于测试较长的导柱和端子及绕线柱；2、尖针，主要测试导脚及焊点：3、圆形探针，主要测试PCB金手指及焊垫；4、锯齿针，主要测试长导脚及端子；5、凿型探针，主要测试贯穿孔等部位，还有一些不经常使用的或不大批量使用的开关探计以及大电流针。
探针材质大多由合金铜或SK4组，一般探针的允许工作行程在4.2m左右，我们一般选取设计探针的压缩量为2.5mm确保与检测电路板的完全接触同时又有效的保证了探针的使用寿命。
探针的工作温度在5~120℃，适用电流大概6安培，如果客户需要更大电流的测试针，需要根据实际情况选取大电流探针，以防在实际测试中出现因为额定电流不够而导致对被测电路板和测试仪器的损坏。
5、测试机的结构框架
测试机的结构框架选择上等的电泳阳极氧化铝型材搭建，铝型材是非标工业自动化设备中常用的结构搭建材料之一，TCT在线测试机也多选用此种型材作为搭建骨架。其优点是中空的铝型材强度好，质量轻，规格统一方便裁切加工搭建，与之匹配的配件体系成熟，相对来说搭建的效果较好，费用相对较低。我们在选择型材搭建时要注意整体结构的稳定性，根据不同位置的需求可选用角码固定或者隐藏式角件固定。这个需要根据实际的生产情况来确定。
而作为整个设备的基石，脚轮的选择也很重要，脚轮一般选用带脚杯的滚轮，这种脚轮的优点是脚轮脚杯一体结构，安装方便，结构稳定。一个稳定的结构能给整个测试系统带来质的提升，将会大大减少误测率。
6、总结
虽然现在的小型TCT在线测试设备已经比较完善，但是相对来说较为大型的穿入生产线体的在线测试设备相对来说还比较少，相关的技术资料和技术参数也不是很**。我们希望通过对这款双轨双工位ICT在线测试机的研究和分析，能对行业的操作者和技术人员提供一点点的帮助，使我们的测试行业越来越好。
1、ICT在线测试机的组成
(1)在线电路测试仪，是整个ICT测试机中的核心测试部分，整个PCB印刷电路板上所有被测电子元器件的性能和数值均由在线测试仪将收集到的数据进行逻辑判断并反馈出被测原件好坏的信号，这些测试的驱动传感器可能有1000多个点或者更多，这些通常被方便地通过大型连接器和排线接到待测系统上。
(2)夹具，是在线测试系统连接器与在线测试仪的**部分一夹具连接，鉴于各种电路板的大小，规格，功能逻辑原理各不相同，因此每种电路板都需要设专门对应的夹具。使共充当电路板和电路测试仪之间的桥梁。它通过驱动器传感器点的连接，并使用探针直接将他们路由到电路板上的相关节点。
(3)软件，为每种可以测试的电路板编写专用的测试软件(测试程式)。它将指示测试系统执行哪些测试动作，以及反馈哪些被测电路板节点是否通过的标准与数值。
(4)机体框架，机体框架是整个测试机的骨骼结构部分，一个好的测试机结构设计，可以很好的提升测试的准确度。大大提高测试机的使用寿命，缩减生产成本，提高生产效率。
2、双轨双工位ICT在线测试机结构和工作流程
如图1所示，它是由①送入工位移载机，②测试工位1，③测试工位2，④送出工位移载机⑤NG存板机和③接驳线体组成
图1双轨双位1CT在线测试机结构
它的工作流程是当被测电路板从产线上游进入到送入工位移载机时，移载机由下游测试工位给出的信号判断，哪个测试工位空闲，从而移动到相应的测试前段工位通过皮带传轨道将待测印刷电路板送入ICT测试工位，然后回初始位发山要板信号，从上游要进新的待测印刷电路板，待另一个TCT测试工位测试完成工位空出后，将印刷电路板送入ICT测试工位2。此时送出工位移载机已得到上游测试工位中发出的测试完成信号，从而根据指令移动到相应，将测试完的印刷电路板接出。然后根据测试工位(在线电路测试仪)给出的NG或者OK信号，判断OK良品则将印刷电路板送入下一个流程或NG**品则将印刷电路板送入NG存板机，等待技术人员取走做二次检测或者检修。
3、双工位ICT在线测试机结构分析
(1)送入/送出移载机，其主要的动作目的是将上位的印刷电路板根据给出的信号判断送入下一工位，它的传送机构是由步进电机带动定制片基皮带，起到输送的作用，而它的移载机构则是通过底部的步进电机带动同步轮匹配同步带实现不同轨道之间的往返移载的，辅助机构是两侧的直线导轨。它的优点是用步进电机驱动同步带传送移载高速稳定，准确。不易出现不同轨道之间的卡顿问题。有的设备可能选用气缸带动实现送入送出的移载，而实际上气缸的使用寿命远远不如电机带动同步带的寿命长，而且伺服电机带动同步带传动，可以实现随时随地的停止和定位，而固定行程的气缸则无法达到这一点，只能从A的起始点到达B的终结点。在定位的灵活性和准确度上都有不小的差别，所以建议在适配左右移动的机构时，要尽量选取适合的伺服电机带同步带进行传动。
(2)测试工位1/测试工位2，这两个测试工位是测试的核心结构部分，主要由下压天板，测试升降轨道，测试夹具针床，测试阻挡位，传动皮带，感应传感器等部分组成。当移载机构将印刷电路板送入测试升降轨道后，传送步进电机启动，将印刷电路板送至测试基准点位置，到位阻挡处的光电开关感应到印刷电路板到位后，升降轨道下降，印刷电路板和针床通过探针接触，此时天板由下压气缸带动下降，将印刷电路板压紧至测试位。此时印刷电路板和在线测试仪接通，在线测试仪开始测试。当测试完成后，由在线测试仪和软件反馈出测试印刷电路板的好坏，并发出给下工位信号然后在气缸带动下天板上升，升降轨道上升至初始高度，阻挡气缸放开，步进电机启动，将印刷路板载入送出移载机。
在此结构中，天板的导杆和升降气缸的选择很重要，需要根据实际板的大小和重量选择合适的导杆和适当缸径的气缸，过大容易出现资源浪费，选型过小则会出现力度不足，达不到预期的效果，缩短了气缸的使用寿命。而底部的轨道升降结构也是如此。
(3)NG存板机，是一款存储**印刷电路板的辅助设备，一般存在于ICT在线测试机的后部，用于存储测试**的印刷电路板。当测试工位检测PCB印刷电路板存在**时，发出NG指令，送出移载机接收到指令后，将测试**的PCB送入NG存板机工位，存板机取得有板信号后将测试**PCB放入存板机。它的结构主要是步进电机带动多层的存板框，每存入一张**PCB印刷电路板，步进电机将上移一个工位。直至存满位置，发出报警信号。
4、测试探针的选取
治具的制作是个非常精密的工作，从基准点的设定，测试点的选取，到针对不同的测试焊盘和引脚选择不同的测试探针，都将影响着我们的测试结果和测试的稳定性。
测试探针一般选用英刚品牌的高品质探针，根据共不同的测试位置和测试计脚的不同，一般分为1、怀型探针，主要用于测试较长的导柱和端子及绕线柱；2、尖针，主要测试导脚及焊点：3、圆形探针，主要测试PCB金手指及焊垫；4、锯齿针，主要测试长导脚及端子；5、凿型探针，主要测试贯穿孔等部位，还有一些不经常使用的或不大批量使用的开关探计以及大电流针。
探针材质大多由合金铜或SK4组，一般探针的允许工作行程在4.2m左右，我们一般选取设计探针的压缩量为2.5mm确保与检测电路板的完全接触同时又有效的保证了探针的使用寿命。
探针的工作温度在5~120℃，适用电流大概6安培，如果客户需要更大电流的测试针，需要根据实际情况选取大电流探针，以防在实际测试中出现因为额定电流不够而导致对被测电路板和测试仪器的损坏。
5、测试机的结构框架
测试机的结构框架选择上等的电泳阳极氧化铝型材搭建，铝型材是非标工业自动化设备中常用的结构搭建材料之一，TCT在线测试机也多选用此种型材作为搭建骨架。其优点是中空的铝型材强度好，质量轻，规格统一方便裁切加工搭建，与之匹配的配件体系成熟，相对来说搭建的效果较好，费用相对较低。我们在选择型材搭建时要注意整体结构的稳定性，根据不同位置的需求可选用角码固定或者隐藏式角件固定。这个需要根据实际的生产情况来确定。
而作为整个设备的基石，脚轮的选择也很重要，脚轮一般选用带脚杯的滚轮，这种脚轮的优点是脚轮脚杯一体结构，安装方便，结构稳定。一个稳定的结构能给整个测试系统带来质的提升，将会大大减少误测率。
6、总结
虽然现在的小型TCT在线测试设备已经比较完善，但是相对来说较为大型的穿入生产线体的在线测试设备相对来说还比较少，相关的技术资料和技术参数也不是很**。我们希望通过对这款双轨双工位ICT在线测试机的研究和分析，能对行业的操作者和技术人员提供一点点的帮助，使我们的测试行业越来越好。
