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基于PXI的FCT无人值守测试系统

现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板,除了要进行ICT测试外,还要做*终打包出厂前的功能测试FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW软件构建的一套完整的包含音频、视频及各种电压,电流,频率,开关量等等的综合性全自动功能测试平台。该平台实现了对各种不同的 PCB电路板的FCT功能测试。通过该平台无需频繁更换测试硬件,新产品加入时,只需更换一个ATE测试夹具,按照PXI板卡的硬件资源分配,对测试夹具的插针进行连线到其界面接口,*后修改相应的测试软件即可实现对PCB板的全自动测试。

FCT无人值守测试系统


该系统综合了音频,视频的自动测试,包含了GPIB,RS232,RS485, Ethernet等多种接口和通讯方式,测试方法简单,操作工人测试时只需要将测试夹具压下、观察上位机软件画面提示,测试完成后抬起测试把柄即可实现全功能测试,测试效率大幅提高。


FCT功能测试现状


现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板,通常要进行ICT和FCT的测试。


ICT:IN Circuit test,ICT通常是生产中**道测试工序,主要运用ICT测试设备在线检查单个元器件以及各电路网络的开、短路情况。


���在大多数的PCB板都会下载相应的Firmware来对板卡进行程序控制,通过ICT的PCB板虽然能够准确定位电子元器件的优劣,却无法对整个电路板的功能好坏作出判断。这就需要测试工程师搭建一个适合PCB板的模拟电路环境,对电路板的TP(TestPoint)点进行FCT功能测试。


FCT:Functional Circuit test,主要是模拟成品的功能,运用测试治具测试产品的功能是否实现的测试系统


现有的工厂产线对PCB的FCT功能测试,大多实现的是一对一的方式,即一种PCB对应一个FCT功能测试台。


该种测试台由测试工程师自己设计控制电路底板,连接I/O口到测试治具的针盘,然后编写底板Firmware模拟成品运行环境,实现对待测PCB板电压、电流检测、以及相应时序控制。一对一的方式虽然对测试工人是一种方便,但同时也意味着资源浪费,在该类产品出厂后,该FCT测试台也往往被束之高阁了。对测试工程师不断的制版,编程,接线等等重复劳动也是一个不小的工作压力。


PXI测试系统构想


随着产品种类越来越多,测试功能越来越复杂PCB板来说,普通的FCT功能测试台已经无法实现一些特殊的功能测试,例如:音频,视频等功能测试。能不能构建一个统一的测试平台来实现大部分的FCT功能测试呢?首先我们设想的测试平台必须具有如下测试功能:


1)多路双向高速I/O可以实现对测试治具状态监测的同时,能够模拟I2C等协议实现对PCB板的多数芯片的时序控制。


2)多路模拟量输入输出,可以模拟一些波形信号作为PCB板的的输入信号。


3)多通道可控制继电器阵列,方便实现对信号通断控制。


4)RS232, RS485串口卡,实现串口协议通信。


5)采集电压,电流的程序控制万用表功能。


6)可实现频率,波形采集的示波器。


7)视频产生和采集分析功能。


8)音频采集分析功能。


9)可编程电源


10)统一编程的软件。


针对如此多的功能实现,倘若都采用仪器设备,单从费用上来说构建这样一个复杂的FCT测试系统会是一个不小的开支,这时我们想到了NI。NI作为测试测量业内的专家,为我们提供了很好的技术服务,经过仔细的需求分析,帮我们推荐了上面的产品清单,我们仅花费了*初一半费用就*终实现了我们的系统构想。


系统构架组成


以往一个简单的FCT功能测试台,测试治具是必须的,然后根据PCB板的不同功能需求,设计制作各种功能的电路底板,然后接线到针盘底座,*后对单片机进行编写Firmware软件。大多通过液晶屏显示测试结果,复杂一些的还需要通过串口与上位机编写的PC软件进行通信控制,以实现各种测试功能。


基于PXI的FCT功能测试台让测试工程师从频繁的设计制作各种电路板,无休止的编写Firmware软件,不断的连接布线中解脱出来。

PXI通讯模块

FCT功能测试平台的系统构架主要有如下优势:


1)统一的硬件资源分配


将各种型号的PXI板卡插入PXI-1045 18槽3U机箱后,按照各种


板卡的接口地址,进行统一资源分配。通过SCSI接口电缆将端口线引出到我们称之为“InteRFace Receiver”的机架侧面上。


2)统一的测试治具接口


“Interface Receiver”的顶端是一个固定尺寸的针床底座。通过统一尺寸的测试治具底座接口,从而进一步实现了将待测PCB板的TP(TestPoint)的信号引入到PXI板信号采集端。


3)可编程电源控制。


通过GPIB控制可编程电源,实现了对各种待测PCB板一定范围内任意电压,电流的稳定供给。


4)统一的上位机软件控制界面。


利用LabVIEW8.2.1的图形化编程软件,规范统一了上位机软件编程界面,对各个板卡的操作实现了模块化编程,大大提高了编程效率。


5)合理的机柜布局。


因为是一个综合的FCT测试系统,必然要对设备有个合理的布局,我们采用了2m×1.2m×1.4m的机柜,分5层布局,由下往上依次设备是可编程电源,PXI设备,测试夹具, PC机,视频监视器,PC显示器。


基于NI公司先进的PXI技术,能够准确而快速地对硬件进行控制和数据采集;同时PXI驱动库DAQmx与LabVIEW软件开发平台的无缝连接,利用PXI构建的FCT功能测试台,虽然结构复杂,信号量较多,但是结构调理,功能强大,易于修改,同时实现了资源共享,经过大量的实验,测试,我们非常成功的运用多台这样的FCT功能测试台到了工厂的产线中,并且稳定可靠。每次新产品释放的时候,研发工程师只需要添加一个治具,根据资源分配表压针,连线,修改软件即可;大大减少了测试工程师的工作负荷。相信NI的产品在该行业会有更加深入的应用。