česky english Vítejte, dnes je čtvrtek 29. září 2022

Testování při výrobě aneb DFT – 3. díl

DPS 3/2016 | Výroba - články
Autor: Roman Blahout, Ing. Tomáš Navrátil, Ryston Electronics

Úvod

V předchozích číslech tohoto časopisu byly shrnuty metody a prostředky, které se používají pro testování při elektronické výrobě. V tomto příspěvku bychom chtěli představit relativně dostupný testovací systém s jednoduchým základem, avšak rozšiřitelný pro řadu aplikačních DPS. Systém jsme vyvinuli ve firmě Ryston Electronics pro vlastní použití při výrobě jednoduchých desek. Oproti „maximalistické“ koncepci popsané minule jsme preferovali nízké pořizovací náklady a ustoupili z řady automatizovaných funkcí. Avšak zachováno bylo připojení testeru do firemního informačního systému a systému řízení jakosti v souladu s normou ISO 9001 a ISO 13485 pro automotivní a lékařskou techniku, které vyžadují naši zákazníci.

Malosériová výroba a její specifika

Výroba v malých sériích vytváří a zachovává individualitu výrobků pomocí unikátních výrobních čísel či kódů. To umožňuje individuální údržbu, servis, zpětnou vysledovatelnost v případě systematické neshody, avšak časové nároky na navazující kroky, na počítač řídící testovací zařízení a na podnikovou síť, k níž je připojen, přece jen nejsou tak vysoké, takže je adekvátní pro malé firmy s malým podílem administrativy. Při malosériové výrobě se využívá výrobní linky v kooperaci a pak se provádí ruční doosazení a testování. To ovšem musí být stejně kvalitní jako testy automatické.

Podobně jako automatické testování i ruční testování elektrických charakteristik vyžaduje precizní elektrické i mechanické připojení programovacího a testovacího zařízení. Po řadě pokusů jsme zvolili kombinovanou metodu, která umožňuje připojení jak manuálních přípravků (při vývoji), tak malé testovací fixtury. Řídicí software zůstává zhruba stejný, ale lze volit kompromis mezi rychlostí manipulace a cenou zařízení.

Testy osazené desky součástkami mohou být nejen elektrické (zdroje, baterie, vstupy/výstupy, oscilátory), ale též mechanické (tlačítka, vibrace), optické (LED, displej, čidla, čárové/QR kódy) a radiotechnické (GPS, GSM, RFID, Wifi atd.). Po nějakém úsilí se dojde ke kompromisu, co se bude konat automaticky a co lidskou obsluhou.

V každém případě o výsledcích kroku testu, naprogramování a někdy též o vytvoření unikátního kódu (zabezpečovací certifikát) pro každý kus musí být o každém vytvořen záznam do podnikové databáze systému řízení kvality, a to jak při bezchybném výsledku testu, tak zejména při nalezení neshody a její opravě a následném novém testu.

Fixtura s jehlovým polem a ruční tester

Fixtura je otevírací mechanický přípravek pro rychlé upnutí testované DPS, vybavený přesně umístěnými naváděcími kolíky nebo rohy pro navedení desky. Fixtura musí být dosti robustní, protože kromě pružinových kontaktů pro testování elektrických charakteristik často nese i testovací prvky elektromechanické (solenoidy) nebo pneumatické, pro testování tlačítek a jiných čidel, čteček optických kódů, kamer, rádiových vysílačů atd.

Fixtura po zavření zajišťuje přitlačení sady pružných jehlových kontaktů ke zlaceným testovacím ploškám na významných netech na spodní straně destičky. Shora se testují např. LED, tlačítka, rozhraní karet, baterií a další obvody. Pružné kontakty se vyrábějí ve stovkách typů podle napětí, proudu nebo i frekvence, která se testuje. Pro konkrétní desku se rozvrtá nosná deska otvory, do nichž se lisují pouzdra pružných kontaktů, a ty se propojují (pájením či ovíjením) s testovacím adaptérem, nakonfigurovaným přesně na danou desku. Fixtura a příprava nosné desky nejsou laciné, ale lze je koupit nebo zadat u specializované firmy, máte-li podklady pro výrobu DPS.

Pokud chcete ušetřit, můžete nahradit fixturu soupravou protikusů konektorů pro ruční připojení testované desky a měřicím hrotem, kterým se „projdou“ testovací plošky na DPS v určeném pořadí s „potvrzováním“ kliknutím myši či stiskem klávesy nebo s autodetekcí signálu.

Testovací elektronika

Připojení testovací elektroniky k počítači se ukázalo být nejlepší pomocí USB rozhraní. To pracuje v režimu virtuálního COM portu, takže není problém s kompatibilitou řídicího PC. Testovací elektronika je vytvořena na základní desce s modulárními rozhraními pro testování analogových, digitálních, popř. dalších veličin.

Obr. 1 Blokové schéma malého testovacího systému

Na obr. 1 je blokové schéma elektronické části testovací fixtury a řídicího počítače ve variantě s fixturou. Elektronika pro manuální testování je prakticky stejná. Řídicí počítač ovládá přes USB rozbočovač (hub) její části:

  • ICT je zkratka pro In-Circuit-Tester, původně pro testovací adaptér s jehlovým polem anebo v ruční variantě, elektronika s omezeným počtem kontaktů v konektorech a testovacích sondách.
  • Modul PWR/ASSY je volitelný extender základní jednotky ICT, který umožňuje monitorovat mechanickou sestavu – přidání displeje, tlačítek, baterie a sestavy pouzdra, SIM kartu, nahrání finálního FW atd. V základní variantě se využívá jako řiditelný zdroj.
  • Modul OPT IF je další volitelný extender pro identifikaci průchodu desky testovacím pracovištěm, v podstatě kamera. Lze ho využít pro připojení čtečky čárových a QR kódů.
  • Moduly RADIO odpovídačů UHF RFID, DSRC, opakovače GSM a GPS, popř. další rádiová zařízení, mohou být umístěny v příslušné vzdálenosti od fixtury a mohou sloužit jako „protirozhraní“ pro test rádiové komunikace. GPS opakovač/vysílač slouží pro test přijímače GPS; běžně se kontroluje jen citlivost přijímače a fix polohy (doba do získání fixu), ale se dvěma anténami na střeše umí simulovat i změnu polohy.

Protože vše mechanické se jednou za čas porouchá, je i malá fixtura konstruována tak, aby se díl s poruchou, např. vzpříčenou jehlou, dal snadno opravit výměnným způsobem. Proto je jednotka ICT propojena vnitřní kabeláží plochými kabely do rozvodu k jehlovému poli. Ruční jednotka tohoto propojení využívá k připojení signálových testovacích sond.

Pracoviště je umístěno spolu s dalšími pracovišti podobného typu do lokální podsítě v jednom koutě výrobní haly. Tato podsíť umožňuje připojit počítače, specializovanou tiskárnu na samolepicí štítky a v případě náběhu výroby další pracoviště nebo stroje anebo počítač, který slouží jako horká záloha pro případ, že řídicí počítač bude mít poruchu (spíše pád softwaru), a tehdy se ručně přepojí jeho USB periferie (proto je výhodné mít vnější testovací elektroniku připojenou jediným USB kabelem) a spustí se příslušný software.

Závěr

Pro vývoj anebo malosériovou výrobu je možno vytvořit za přijatelnou cenu testovací pracoviště s fixturou pro jednu desku, anebo jen s konektorovými rozhraními a ručními sondami pro jednotlivé testované desky.

Příklad takového cenově dostupného pracoviště jsme pro vlastní účely vyvinuli ve firmě Ryston Electronics. Pracujeme na jeho komerční verzi.

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik