电子装备综合保障平台在电路板诊断测试方面的应用

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

随着电子装备技术复杂程度的日益提高，装备的保障问题已经成为制约战斗力形成的重要因素，迫切需要一套综合性的电子装备保障平台。其中，电路板测试是最为典型的的小批量，多型号共平台测试的应用，ATS-2000电子装备综合保障平台基于开放COTS的硬件架构与资源管理软件后台引擎，使得测试序列集（TPS）的编辑开发与并行执行具有良好的适应性与扩展性，提高了电路板诊断测试的智能化与通用化水平。

平台化测试技术满足多种电路板测试需求

在“十二五”规划中指出：我国高端装备要冲击6万亿，这里的高端装备，并不单纯地意味着指标的领先，而更加注重的是一系列高性能设备组合在一起形成一套完整的装备，装备能够即刻完成任务，解决问题的能力与效率。具体就测试而言，综合运用各种技术完成实际测试任务的能力在今后会变得愈发重要。如何能够快速搭建测试系统的同时又能够保证系统的即刻可用性？针对测试测量中被测对象复杂多变这一特点，几乎每套测试系统都是根据被测对象和测试需求而量身定制的，既然是定制的系统，系统的成熟性和稳定性势必是薄弱环节。于是，平台化技术成为了一种趋势，本文介绍的电子装备综合保障平台基于三层产品架构而专为电子装备测试和诊断而优化的,尤其适用于军工领域内的系统需求,可用于提高军工产品研制、生产、使用维修过程中测试诊断整体的质量与速度，适应现代战争多军种协同作战环境的武器系统战场维护的需要。三层产品货架（如图1所示）包括：系统平台、大量可选商用货架产品和软件管理测试资源三个层次。

1 系统平台：

用标准化可拆解机柜结构，可划分为电源分配、激励与负载、数据采集、总线通讯、矩阵路由、海量互联和应用软件等几大功能模块。根据测试任务的复杂程度灵活选择所需的功能模块进行组合，具有良好扩展性，实现多工位并行测试，甚至能够对多类产品的并行测试。满足民用、军用等不同领域的需求，如图，是三个机柜的结构，平台最高可以支持8个子机柜系统的扩展能力。整个测试系统基于PXIe总线实现，每个槽位可扩展到2GB/s的带宽能够满足射频、雷达等电路板的实时测试需求。

2 大量可选商用货架产品：

由于采用了模块化的设计理念，使得平台所用到的仪器能够更为方便地利用标准的商用或军用产品，以保证较高的可靠性和兼容性，只需要通过不同功能的选型配搭就能够实现不同的测试需求，从信号源，通信设备、电源与负载、信号测量等等，通过选型更快地搭建系统。并且，同类型硬件是可更换以实现不同级别的测量功能，例如，安捷伦34401A为6位半万用表可无缝更换为3458A  8位半万用表，以实现检测测量向计量级的扩展。
由于大量地采用COTS技术，势必要有混合总线设备实现仪器设备之间的通信与互联，混合总线即兼容PXI、VXI、PCI、GPIB、LXI、RS232/RS485等通信形式，可进行各类仪器的资源扩展，其中通信和控制（资源调度和分配在无特殊需要的情况下全部采用LAN总线）即基于TCP/IP，具备总线和触发扩展能力。

  对于测试仪器和被测对象的快速更换，可配置的海量互联技术能够轻易实现大规模信号的快接插，支持提供广泛的连接类型，比如，功率信号、同轴信号、气动信号等，电流最大高达50A，频率高达40G。PXI板卡和海量互联模块间采用DAK（Direct Access kit）直连，如图所示，保证更好的屏蔽，隔离的电气特性，中间采用PCB板可以快速自定义调理电路，同时插拔次数高达200000次。

3 软件管理测试资源

在综合装备保障装备平台中，尤其是对电路板进行测试诊断的时候，往往面临“以一当十”的现实需求，很多时候，我们无法预先确定测试步骤，测试序列，方法，甚至是被测对象，于是，在综合装备保障平台中，除了分门别类的各种仪器与设备一应俱全，更重要的是如何通过软件把硬件灵活调动起来，如何能够友好便捷地让使用者自由配置测试序列，如何高效解析并执行这些序列，如何很好的处理测试序列执行与所需硬件资源之间的联系，以最终实现真正意义上的并行测试，最大限度利用资源，提高测试效率等等，变成了主要挑战，基于Test On Demand测试序列管理软件平台开发的电路板诊断测试软件具有如下特点：

• 遵循ATML标准的测试程序集（TPS）
• 测试流程的编辑及执行
• 广泛的驱动支持与API
• 多线程并行测试
• 二次开发功能

4 系统软件

1） 基于成熟开放的Test On Demand测试流程控制管理平台，采用专业的电路板测试工具包，可满足用户灵活性和扩展性的需求；

2） 提供自由灵活的测试流程编辑方式，如拖拽、点击、复制、粘贴、剪切等便捷操作方式，符合常规编辑习惯；

3） 提供诸如设备软面板等调试工具，可以在软面板上实现设备的调试、配置和操作，真正实现一站式测试，简化操作员测试过程，如图所示；

4） 提供多种全自动、半自动和手动测试方式，满足电路板测试过程中某些需要人工干预的测试过程的需要，如图所示；

5） 基于网络数据库统一管理各产线的测试结果，提供横向和纵向的统计功能，直观显示CPK、GRR等统计指标，实现全产线的测试监控。

5  技术指标：

应用案例：雷达电路板测试

某军工厂商要将气象雷达出口到国外，于是需要定制特定的测试保障装备，因为雷达电路板种类型号繁多，需要测试系统结构紧凑，可灵活配置与复用，开发速度快。泛华提供的电路板功能测试系统通过软件自定义功能和灵活的硬件配置使用户可自定义测试步骤测试，适用于对电路板电压、电流、电阻和频率、信噪比等信号进行测量和分析，从而实现复杂的电路板测试流程。用于电路板组件（PCBA）的功能测试（FCT），满足自动化大批量生产的要求。
    系统特点：

• 用户根据自己需要定义测试步骤，灵活方便
• 适合工业自动化大批量生产应用
• 系统测试精度高，稳定可靠

结束语

ATS 2000电子装备综合保障平台经大量实践证明能够适用于电路板诊断测试方面的应用，在实现功能，性能测试的基础上，可扩展网络诊断，故障树定位等功能，更加符合今后电路板测试与诊断的需求。

应用案例：机载电路板测试

该系统能够对机上所有电路板进行共平台测试，待测电路板达到1000种以上，其中一半电路板处于研制期间，需要系统提供相应配套的测试夹具，如图所示。由于系统实际工作的电磁环境恶劣，采用统一接口设计，测试负载电路放置于密闭空间内等一系列措施。能够对一系列专用电路芯片进行输入要信号仿真和输出信号电器参数测试，包括方波，电流信号仿真驱动，谐波，脉冲等输出信号测量。同时融合机器视觉技术，能够对电路板上的指示灯的状态进行测试，包括：常亮、常灭、快闪、慢闪，视觉检测功能增加后应能准确地判断指示灯的状态，指示灯如图所示。颜色分为3种：红黄绿灯。利用此视觉检测还能完成电路板序列号的自动读取、以及防插错齿的识别。