Способ и устройство для контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате Российский патент 2024 года по МПК G01R31/69 G01R31/28 H05K1/11 

Область техники

Группа изобретений относится к области производства и контроля радиоэлектронной аппаратуры с применением межплатного соединителя, такого как СП388, устанавливаемого на печатную плату методом «пресс-фит», контакты которого необходимо тщательно контролировать из соображений высокой точности позиционирования при сочленении вилки и розетки.

Уровень техники

Из уровня техники (RU 12470 U1, G01R 31/02, опубл. 10.01.2000, приоритет от 15.06.1999) известно устройство контроля соединений многослойных печатных плат, содержащее контактный блок, который через блок сопряжения подсоединяется в ПЭВМ, в которую введено унифицированное программное обеспечение. При этом проверяемая плата в контактном блоке прижимается к подпружиненным контактам, установленным в шаблоне в соответствии с топологией внешних слоев платы. Недостатком данного устройства является невозможность оценки технического состояния соединителей с высокой плотностью контактов, таких как СП388, так как в устройстве отсутствуют необходимые для этого средства контроля и выявления дефектов контактных вилок.

Из уровня техники (RU 2569911 C2, G01R 31/02, опубл. 10.12.2015, приоритет от 10.02.2014) известна автоматизированная система контроля и диагностики электрических цепей сложных технических изделий, содержащая компьютер и подключенные к компьютеру через интерфейсную магистраль измерительный прибор и коммутатор. Коммутатор содержит два независимых поля коммутации. К контактам каналов коммутации подключены два соответствующих технологических жгута. Количество каналов каждого поля коммутатора и количество электрических цепей подключенного к нему технологического жгута соответствуют максимальному количеству контактов, которые имеет штатный разъем контролируемого изделия. Недостатком данной системы является ограниченность номенклатуры диагностируемых устройств, а также невозможность точного установления состояния контактов розеток. Недостатки обусловлены тем, что для оценки состояния устройства, жгуты подключают к соединителям. При этом если один или несколько контактов имели какие-либо повреждения (изгиб, залом, оксидная пленка и пр.), то невозможно однозначно сказать, где возникла неисправность: в контактах розетки соединителя, в радиодеталях или в плате устройства. Кроме того, попытка установки полей коммутации в розетки с загнутыми контактами может привести не только к выходу из строя отдельных розеток, но и к повреждению самих полей коммутации.

Из уровня техники (RU 2717361 C1, G01R 31/28, опубл. 23.03.2020, приоритет от 14.07.2017) известна тестовая система для контроля электрических соединений между электронными элементами контролируемой печатной платы и печатной платой. Тестовый модуль системы может содержать камеру, которая может выполнять следующие функции: выполнение ориентирования и определения положения платы относительно испытательного стола, контроль наличия элементов, которыми должна быть оснащена плата, проверка наличия пайки, а также считывание штрихкодов платы. Недостатком системы является невозможность обследования состояния контактов межплатных соединителей, так как камера не адаптирована под считывание топологии розеток и автоматизированное принятие решения о годности розеток к дальнейшему использованию. Данная система выбрана в качестве прототипа.

Сущность изобретения

Предложенное изобретение направлено на устранение недостатков прототипа и перечисленных выше аналогов.

Технической задачей настоящего изобретения является обеспечение обследования состояния контактов розеток соединителей, в частности, соединителей с высокой плотностью контактов, таких как СП338, выражающееся в создании устройства для обследования контактов и способа выявления дефектных контактов при помощи этого устройства.

Техническим результатом от применения настоящего изобретения является повышение производительности и достоверности определения работоспособности розеток.

Заявленный технический результат обеспечивается устройством для контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате. Устройство содержит основание, стол для платы, блок управления, каретку с оптико-электронным считывающим устройством (далее ОСУ) и механизмы для ее продольного и поперечного перемещения. При этом механизмы перемещения выполнены с возможностью остановки камеры в местах, соответствующих центрам контактов, а камера выполнена с возможностью автоматической фокусировки на обследуемом контакте. В качестве механизмов перемещения могут быть использованы шаговые двигатели, что обеспечит точное и простое позиционирование видеокамеры над обследуемым контактом.

При этом определение годности обследуемого контакта происходит в блоке управления посредством сравнения объемного изображения с оптико-электронного считывающего устройства (далее ОСУ) с эталонным изображением контролируемого объекта. В блоке управления также формируется протокол с указанием расположения неисправных контактов. Неисправные контакты могут быть, например, графически отмечены на схеме платы и/или розетки, или указаны в виде цифрового кода, в котором указано расположение неисправного контакта, например, в следующем виде: XX-YY-ZZ, где XX – номер розетки на плате, в которой обнаружен неисправный контакт; YY – номер ряда, в котором находится неисправный контакт; ZZ – номер неисправного контакта в ряду.

При необходимости, заявленное устройство можно использовать для контроля наполнения печатной платы компонентами. Для этого в блок управления вводится соответствующая информация о наполнении схемы и способах его контроля при помощи видеокамеры.

Кроме того, заявленный технический результат достигается в способе контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате. Способ заключается в том, что печатную плату размещают на столе. Каретку с установленной на ней камерой, по командам из блока управления, перемещают с остановками в местах, соответствующих центрам контактов. Проводят распознавание контакта и сравнение изображения контакта с изображением из памяти блока управления. После обследования всех контактов формируют протокол, в котором обозначены неисправные контакты. Протокол выводят на монитор. На основании визуальной проверки неисправных контактов, принимают решение о годности разъема и платы.

Задание на перемещение каретки формируется в блоке управления на основании изображения исправного контакта и топологии исследуемой платы, которая включает сведения о количестве исследуемых розеток, количестве контактов в розетках и расположении розеток.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен общий вид устройства для обследования контактов розеток.

На фигуре обозначены следующие позиции: 1 – основание; 2 – стол для платы; 3 – плата с розетками; 4 – розетки; 5 – механизм продольного перемещения видеокамеры; 6 – механизм поперечного перемещения видеокамеры; 7 – оптоэлектронное считывающие устройство (ОСУ); 8 – направляющие продольного перемещения; 9 – направляющие поперечного перемещения; 10 – шаговые двигатели поперечного перемещения; 11 – шаговые двигатели продольного перемещения.

Осуществление изобретения

Устройство для обследования контактов розеток состоит из основания 1, на котором размещен стол 2 для установки обследуемой платы 3 с розетками 4. ОСУ 7 установлена в направляющих поперечного перемещения 9, которые, в свою очередь, установлены на направляющих продольного перемещения 8. На направляющих установлены механизмы продольного 5 и поперечного 6 перемещения. В качестве приводов поперечного 10 и продольного 11 перемещения используются шаговые двигатели.

Производят ориентирование платы 3 на столе 2 таким образом, чтобы ОСУ 7 могла обследовать все розетки 4, расположенные на плате 3.

ОСУ содержит фронтальную камеру с объективом, направленную по оси контакта, а также несколько периферийных камер с объективом, расположенных наклонно, вокруг центрального объектива, что позволяет видеть рабочую зону контакта под разными углами зрения, при этом будут замечены все имеющиеся дефекты. При этом ОСУ выполнено с возможностью работы в режимах: только с центральным объективом, центральным и периферийными объективами, а так же отдельно периферийных камер формируя объемное изображение. Таким образом совокупность видеоинформации с нескольких объективов позволяет сформировать объемное изображение, которое сравнивается с эталонными изображениями, хранящимися в информационной базе компьютера, входящего в систему управления, что обеспечивает высокую степень достоверности анализа качества рабочих поверхностей контактов соединителей.

При необходимости, ориентирование платы 3 на столе 2 можно автоматизировать, при этом ОСУ 7 вырабатывает указания для блока управления, на основании которых манипуляторы смогут произвести точную установку обследуемой платы.

После установки платы 3 на столе 2 оператор вводит в блок управления задание, содержащее топологию исследуемой платы, информацию о расположении и количестве розеток, а также указывает количество контактов в розетке, шаг между ними, выбирает эталонное изображение исправного контакта. В процессе обследования каретка с видеокамерой перемещается с остановками в местах, соответствующих центрам контактов, для выполнения распознавания объекта контроля и сравнения с изображениями, имеющимся в памяти блока управления. В результате обследования блок управления формирует протокол, где указано расположение неисправных контактов на плате. Протокол выводится на монитор оператора и сохраняется в памяти блока управления.

На основании протокола производят визуальное обследование контактов, которые обозначены неисправными, и делает заключение о работоспособности платы.

Таким образом, упрощается выявление дефектов в розетках, особенно в платах, на которых установлены соединители с высокой плотностью контактов (например, до 15000 контактов на одной плате). Снижается трудоемкость оценки состояния контактных плат и повышается скорость оценки состояния контактов. Исчезает необходимость в привлечении труда высококвалифицированных специалистов, способных обследовать плату при помощи микроскопов или иных оптических средств.

Группа изобретений относится к области производства и контроля радиоэлектронной аппаратуры с применением межплатного соединителя, такого как СП388, устанавливаемого на печатную плату методом «пресс-фит». Устройство для контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате, содержащее основание, стол для платы, блок управления, оптико-электронное считывающее устройство и механизмы его продольного и поперечного перемещения. Механизмы перемещения выполнены с возможностью остановки камеры в местах, соответствующих центрам контактов, а камера выполнена с возможностью автоматической фокусировки на обследуемом контакте. Печатную плату размещают на столе. Каретку с установленной на ней камерой перемещают с остановками в местах, соответствующих центрам контактов. Проводят распознавание контакта и сравнение контакта с изображением из памяти блока управления и формируют протокол, в котором обозначены неисправные контакты. Техническим результатом при реализации заявленной группы решений является повышение производительности и достоверности определения работоспособности розеток. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате, содержащее основание, стол для платы, блок управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит оптоэлектронное считывающее устройство, содержащее фронтальную камеру с объективом, направленную по оси контакта, периферийные камеры с объективом, установленные под наклоном вокруг центрального объектива, источники света и механизмы продольного и поперечного перемещения ОСУ, выполненные с возможностью остановки оптоэлектронного считывающего устройства (ОСУ) в местах, соответствующих центрам контактов, при этом ОСУ выполнена с возможностью автоматической фокусировки на обследуемом контакте, а также функционирования в режиме работы только центральной камеры, центральной и периферийных камер, а также отдельно периферийных камер формируя объемное изображение.

2. Устройство для контроля контактов розеток соединителей по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью сравнения объемного изображения видеокамеры с эталонным изображением контролируемого объекта.

3. Устройство для контроля контактов розеток соединителей по п. 2, отличающееся тем, что блок управления выполнен с возможностью формирования протокола с указанием расположения неисправных контактов на плате контроля, а также контроля наполнения печатной платы компонентами.

4. Устройство для контроля контактов розеток соединителей по п.1, отличающееся тем, что качестве механизмов перемещения использованы шаговые двигатели.

5. Способ контроля контактов розеток соединителей, установленных на печатной плате, заключающийся в том, что печатную плату размещают на столе, каретку с установленным на ней оптоэлектронном считывающим устройством (ОСУ) перемещают с остановками в местах, соответствующих центрам контактов, проводят распознавание контакта и сравнение изображения контакта с изображением из памяти блока управления, и формируют протокол, в котором обозначены неисправные контакты.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что протокол выводят на монитор.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что задание на перемещение каретки формируется в блоке управления.

8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что задание в блоке управления формируется на основании изображения исправного контакта и топологии исследуемой платы, которая включает сведения о количестве исследуемых розеток, количестве контактов в розетках и расположении розеток.