PCB Testing based on ILS Technology
Abstract: With the rapid development of electronic equipment technology, ILS(Integrated Logistics Support) plays a more and more important role in testing. Testing system face the challenge of  balancing technology ,period and budget. There are rich PCB testing cases based on ATS-2000. The key feature is Simulation and testing in one system, parallel test, flexible test resources routing, test fixture interchangeable ,etc.

引言

隨著電子裝備技術(shù)復(fù)雜程度的日益提高，裝備的保障問題已經(jīng)成為制約戰(zhàn)斗力形成的重要因素，迫切需要一套綜合性的電子裝備保障平臺(tái)。其中，電路板測試是最為典型的的小批量，多型號(hào)共平臺(tái)測試的應(yīng)用，ATS-2000電子裝備綜合保障平臺(tái)基于開放COTS的硬件架構(gòu)與資源管理軟件后臺(tái)引擎，使得測試序列集（TPS）的編輯開發(fā)與并行執(zhí)行具有良好的適應(yīng)性與擴(kuò)展性，提高了電路板診斷測試的智能化與通用化水平。

平臺(tái)化測試技術(shù)滿足多種電路板測試需求

在“十二五”規(guī)劃中指出：我國高端裝備要沖擊6萬億，這里的高端裝備，并不單純地意味著指標(biāo)的領(lǐng)先，而更加注重的是一系列高性能設(shè)備組合在一起形成一套完整的裝備，裝備能夠即刻完成任務(wù)，解決問題的能力與效率。具體就測試而言，綜合運(yùn)用各種技術(shù)完成實(shí)際測試任務(wù)的能力在今后會(huì)變得愈發(fā)重要。如何能夠快速搭建測試系統(tǒng)的同時(shí)又能夠保證系統(tǒng)的即刻可用性？針對(duì)測試測量中被測對(duì)象復(fù)雜多變這一特點(diǎn)，幾乎每套測試系統(tǒng)都是根據(jù)被測對(duì)象和測試需求而量身定制的，既然是定制的系統(tǒng)，系統(tǒng)的成熟性和穩(wěn)定性勢必是薄弱環(huán)節(jié)。于是，平臺(tái)化技術(shù)成為了一種趨勢，本文介紹的電子裝備綜合保障平臺(tái)基于三層產(chǎn)品架構(gòu)而專為電子裝備測試和診斷而優(yōu)化的,尤其適用于軍工領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)需求,可用于提高軍工產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、使用維修過程中測試診斷整體的質(zhì)量與速度，適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭多軍種協(xié)同作戰(zhàn)環(huán)境的武器系統(tǒng)戰(zhàn)場維護(hù)的需要。三層產(chǎn)品貨架（如圖1所示）包括：系統(tǒng)平臺(tái)、大量可選商用貨架產(chǎn)品和軟件管理測試資源三個(gè)層次。

1 系統(tǒng)平臺(tái)：

用標(biāo)準(zhǔn)化可拆解機(jī)柜結(jié)構(gòu)，可劃分為電源分配、激勵(lì)與負(fù)載、數(shù)據(jù)采集、總線通訊、矩陣路由、海量互聯(lián)和應(yīng)用軟件等幾大功能模塊。根據(jù)測試任務(wù)的復(fù)雜程度靈活選擇所需的功能模塊進(jìn)行組合，具有良好擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)多工位并行測試，甚至能夠?qū)Χ囝惍a(chǎn)品的并行測試。滿足民用、軍用等不同領(lǐng)域的需求，如圖，是三個(gè)機(jī)柜的結(jié)構(gòu)，平臺(tái)最高可以支持8個(gè)子機(jī)柜系統(tǒng)的擴(kuò)展能力。整個(gè)測試系統(tǒng)基于PXIe總線實(shí)現(xiàn)，每個(gè)槽位可擴(kuò)展到2GB/s的帶寬能夠滿足射頻、雷達(dá)等電路板的實(shí)時(shí)測試需求。

2 大量可選商用貨架產(chǎn)品：

由于采用了模塊化的設(shè)計(jì)理念，使得平臺(tái)所用到的儀器能夠更為方便地利用標(biāo)準(zhǔn)的商用或軍用產(chǎn)品，以保證較高的可靠性和兼容性，只需要通過不同功能的選型配搭就能夠?qū)崿F(xiàn)不同的測試需求，從信號(hào)源，通信設(shè)備、電源與負(fù)載、信號(hào)測量等等，通過選型更快地搭建系統(tǒng)。并且，同類型硬件是可更換以實(shí)現(xiàn)不同級(jí)別的測量功能，例如，安捷倫34401A為6位半萬用表可無縫更換為3458A  8位半萬用表，以實(shí)現(xiàn)檢測測量向計(jì)量級(jí)的擴(kuò)展。
由于大量地采用COTS技術(shù)，勢必要有混合總線設(shè)備實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備之間的通信與互聯(lián)，混合總線即兼容PXI、VXI、PCI、GPIB、LXI、RS232/RS485等通信形式，可進(jìn)行各類儀器的資源擴(kuò)展，其中通信和控制（資源調(diào)度和分配在無特殊需要的情況下全部采用LAN總線）即基于TCP/IP，具備總線和觸發(fā)擴(kuò)展能力。

  對(duì)于測試儀器和被測對(duì)象的快速更換，可配置的海量互聯(lián)技術(shù)能夠輕易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模信號(hào)的快接插，支持提供廣泛的連接類型，比如，功率信號(hào)、同軸信號(hào)、氣動(dòng)信號(hào)等，電流最大高達(dá)50A，頻率高達(dá)40G。PXI板卡和海量互聯(lián)模塊間采用DAK（Direct Access kit）直連，如圖所示，保證更好的屏蔽，隔離的電氣特性，中間采用PCB板可以快速自定義調(diào)理電路，同時(shí)插拔次數(shù)高達(dá)200000次。

3 軟件管理測試資源

在綜合裝備保障裝備平臺(tái)中，尤其是對(duì)電路板進(jìn)行測試診斷的時(shí)候，往往面臨“以一當(dāng)十”的現(xiàn)實(shí)需求，很多時(shí)候，我們無法預(yù)先確定測試步驟，測試序列，方法，甚至是被測對(duì)象，于是，在綜合裝備保障平臺(tái)中，除了分門別類的各種儀器與設(shè)備一應(yīng)俱全，更重要的是如何通過軟件把硬件靈活調(diào)動(dòng)起來，如何能夠友好便捷地讓使用者自由配置測試序列，如何高效解析并執(zhí)行這些序列，如何很好的處理測試序列執(zhí)行與所需硬件資源之間的聯(lián)系，以最終實(shí)現(xiàn)真正意義上的并行測試，最大限度利用資源，提高測試效率等等，變成了主要挑戰(zhàn)，基于Test On Demand測試序列管理軟件平臺(tái)開發(fā)的電路板診斷測試軟件具有如下特點(diǎn)：

• 遵循ATML標(biāo)準(zhǔn)的測試程序集（TPS）
• 測試流程的編輯及執(zhí)行
• 廣泛的驅(qū)動(dòng)支持與API
• 多線程并行測試
• 二次開發(fā)功能

4 系統(tǒng)軟件

1） 基于成熟開放的Test On Demand測試流程控制管理平臺(tái)，采用專業(yè)的電路板測試工具包，可滿足用戶靈活性和擴(kuò)展性的需求；

2） 提供自由靈活的測試流程編輯方式，如拖拽、點(diǎn)擊、復(fù)制、粘貼、剪切等便捷操作方式，符合常規(guī)編輯習(xí)慣；

3） 提供諸如設(shè)備軟面板等調(diào)試工具，可以在軟面板上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的調(diào)試、配置和操作，真正實(shí)現(xiàn)一站式測試，簡化操作員測試過程，如圖所示；

4） 提供多種全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)測試方式，滿足電路板測試過程中某些需要人工干預(yù)的測試過程的需要，如圖所示；

5） 基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理各產(chǎn)線的測試結(jié)果，提供橫向和縱向的統(tǒng)計(jì)功能，直觀顯示CPK、GRR等統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)線的測試監(jiān)控。

5  技術(shù)指標(biāo)：

應(yīng)用案例：雷達(dá)電路板測試

某軍工廠商要將氣象雷達(dá)出口到國外，于是需要定制特定的測試保障裝備，因?yàn)槔走_(dá)電路板種類型號(hào)繁多，需要測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靈活配置與復(fù)用，開發(fā)速度快。泛華提供的電路板功能測試系統(tǒng)通過軟件自定義功能和靈活的硬件配置使用戶可自定義測試步驟測試，適用于對(duì)電路板電壓、電流、電阻和頻率、信噪比等信號(hào)進(jìn)行測量和分析，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的電路板測試流程。用于電路板組件（PCBA）的功能測試（FCT），滿足自動(dòng)化大批量生產(chǎn)的要求。
    系統(tǒng)特點(diǎn)：

• 用戶根據(jù)自己需要定義測試步驟，靈活方便
• 適合工業(yè)自動(dòng)化大批量生產(chǎn)應(yīng)用
• 系統(tǒng)測試精度高，穩(wěn)定可靠

結(jié)束語

ATS 2000電子裝備綜合保障平臺(tái)經(jīng)大量實(shí)踐證明能夠適用于電路板診斷測試方面的應(yīng)用，在實(shí)現(xiàn)功能，性能測試的基礎(chǔ)上，可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)診斷，故障樹定位等功能，更加符合今后電路板測試與診斷的需求。

應(yīng)用案例：機(jī)載電路板測試

該系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)上所有電路板進(jìn)行共平臺(tái)測試，待測電路板達(dá)到1000種以上，其中一半電路板處于研制期間，需要系統(tǒng)提供相應(yīng)配套的測試夾具，如圖所示。由于系統(tǒng)實(shí)際工作的電磁環(huán)境惡劣，采用統(tǒng)一接口設(shè)計(jì)，測試負(fù)載電路放置于密閉空間內(nèi)等一系列措施。能夠?qū)σ幌盗袑Ｓ秒娐沸酒M(jìn)行輸入要信號(hào)仿真和輸出信號(hào)電器參數(shù)測試，包括方波，電流信號(hào)仿真驅(qū)動(dòng)，諧波，脈沖等輸出信號(hào)測量。同時(shí)融合機(jī)器視覺技術(shù)，能夠?qū)﹄娐钒迳系闹甘緹舻臓顟B(tài)進(jìn)行測試，包括：常亮、常滅、快閃、慢閃，視覺檢測功能增加后應(yīng)能準(zhǔn)確地判斷指示燈的狀態(tài)，指示燈如圖所示。顏色分為3種：紅黃綠燈。利用此視覺檢測還能完成電路板序列號(hào)的自動(dòng)讀取、以及防插錯(cuò)齒的識(shí)別。