基于霍尔传感器列阵的pcb短路检测方法及检测装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及故障检测【技术领域】，公开了基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法及检测装置。其方法包括：霍尔传感器列阵中各传感器按周期旋转并采集周期采集磁场数据。上位分析机通过调整检测台与霍尔传感器列阵的水平位置分别采集正常工作的PCB板的冷板磁场数据、激励时的磁场数据、以及待测PCB板激励时的磁场数据，并进行图像的合成处理，获得三种情况下的磁场分布矩阵图，再对磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得故障位置磁场灰度图，最后对灰度图上的点作阈值差，获得故障位置分布图，以判定PCB板上故障位置出现的概率。应用该方案可解决多个地方出现故障时准确判断故障位置，提高检测的效率，降低成本与制作工艺。
【专利说明】基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法及检测装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及故障检测【技术领域】，特别涉及一种基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法及检测装置。
【背景技术】
[0002]随着大规模集成电路技术的发展，各种电子设备的结构越来越精密复杂，印制电路板(PCB)的集成化程度也越来越高。在PCB印制的过程上，必然涉及PCB的故障检测，利用传统的机械探针对电路板进行接触式检测，已越来越难以满足实际的需要，一般情况下很难依靠人的感官和经验把故障因素检查出来。而基于磁场映像的故障诊断技术渐渐被人们所重视。
[0003]由于电路板在通电激励状态下，线路上的电流及被磁化的电路板元器件如电阻、集成芯片等都将产生电磁辐射，在空间形成特定的磁场。电路的磁场分布特性与电路的电流分布特性，具有一一对应关系。当电路板某元器件或线路出现故障时，必引起电流的大小和方向发生变化，而电路板近场区内任何点处的磁场强度主要取决于电流的大小及其分布情况，从而使得其近场磁场分布也同时发生相应的改变。通过检测电路或系统工作时的磁场分布情况来判断电路板的工作状态，就能够实现对电路板非接触式的检测与诊断，这种根据检测电路近场磁场分布状态，从而实现对电路板的故障诊断的技术，称之为基于磁场映像的故障诊断技术。
[0004]目前的基于磁场映像的故障诊断技术中，采用H场探头配合频谱分析仪的形式实现磁场映像的获取(采用此种方法的成本较高)，或有的采用单个霍尔传感器进行磁场映像的获取，由于霍尔传感器只能测量单个方面的磁场强度，在检测时检测人员需要对熟悉该被检测的电路结构，检测效率低下，而且无法解决多个地方出现故障时难以准确判定位置的问题。
【发明内容】
[0005]本发明实施例目的在于提供基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法及检测装置，应用该技术方案可以解决多个地方出现故障时准确判断故障位置，提高检测的效率，降低成本与制作工艺。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法，包括:
[0007]A、将工作正常的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，将霍尔传感器列阵对准所述工作正常的PCB电路板，记录所述霍尔传感器列阵当前的位置为初始位置；
[0008]B、开启所述霍尔传感器列阵，所述霍尔传感器列阵中各传感器按照预设的周期旋转并采集磁场数据，通过调整所述检测台与所述霍尔传感器列阵的水平位置，并根据所述米集的磁场数据，依次获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图、第三偏移的磁场分布矩阵图；
[0009]C、叠加合成所述未偏移的磁场分布矩阵图、所述第一偏移的磁场分布矩阵图、所述第二偏移的磁场分布矩阵图以及所述第三偏移的磁场分布矩阵图，获得第一磁场分布矩阵图；
[0010]D、对所述工作正常的PCB电路板添加激励信号，重复步骤B至C，获得第二磁场分布矩阵图；
[0011]E、将待测的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，并添加所述激励信号，再将所述霍尔传感器列阵恢复至所述初始位置，重复步骤B至C，获得第三磁场分布矩阵图；
[0012]F、将所述第二磁场分布矩阵图减去所述第一磁场分布矩阵图，获得第四磁场分布矩阵图，对所述第四磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第一磁场分布灰度图；
[0013]G、将所述第三磁场分布矩阵图减去所述第一磁场分布矩阵图，获得第五磁场分布矩阵图，对所述第五磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第二磁场分布灰度图；
[0014]H、将第二磁场分布灰度图减去第一磁场分布灰度，获得所述待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对所述故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，以便于检测人员根据所述故障位置分布图，获得所述待测的PCB电路板的检测结果。
[0015]进一步的，步骤B具体包括:B1、开启所述霍尔传感器列阵，所述霍尔传感器列阵中各所述传感器按照预设的周期旋转并采集周期采集磁场数据，获得所述未偏移的磁场分布矩阵图；
[0016]B2、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向右平移一个预设的单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第一偏移的磁场分布矩阵图；
[0017]B3、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个所述单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第二偏移的磁场分布矩阵图。
[0018]B4、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个所述单位长度，再向右平移一个预设的单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第三偏移的磁场分布矩阵图。
[0019]进一步的步骤C具体包括:叠加所述未偏移的磁场分布矩阵图、所述第一偏移的磁场分布矩阵图、所述第二偏移的磁场分布矩阵图和第三偏移的磁场分布矩阵图，在叠加时，对所述霍尔传感器列阵中央未采集到数据的地方，根据所述中央周围四个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，对处于边界位置的点，根据边界周围三个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，从而获得所述第一磁场分布矩阵图。第二方面，本发明实施例提供了一种基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，包括:用于固定PCB电路板的检测台；用于固定霍尔传感器列阵的霍尔列阵固定板，所述霍尔列阵固定板上设置有多个网格，每一所述网格交点都固定一个由传送带连接成一行的旋转轮，其中所述旋转轮用于旋转固定在其上的一霍尔传感器；用于带动所述传送带，以便于带动所述旋转轮旋转的步进电机，所述步进电机与所述传送带连接，固定在所述霍尔列阵固定板上；用于在预设的采集周期内，控制所述霍尔传感器列阵采集磁场数据，并对所述磁场数据进行处理最终获得故障位置分布图的上位分析机；用于发射射频信号并导入到PCB电路板上以产生磁场，以便霍尔传感器阵列可以接收到PCB磁场分布信息的激励信号源产生器；
[0020]其中，所述检测台与所述霍尔列阵固定板通过固定支架连接，所述上位分析机与所述霍尔传感器列阵上各所述霍尔传感器通信连接，所述激励信号源产生器与所述检测台连接。
[0021]进一步的，所述步进电机为四相步进电机。
[0022]进一步的，所述PCB短路检测装置，还包括:用于对准所述霍尔列阵固定板与所述检测台的位置、以及确认所述霍尔列阵固定板位置的激光定位器，所述激光定位器与所述霍尔列阵固定板连接。
[0023]进一步的，所述激光定位器为至少4个激光笔，所述激光定位器与所述霍尔列阵固定板连接，具体包括:各所述激光笔分别固定在所述霍尔列阵固定板的四个顶点。
[0024]进一步的，所述霍尔传感器列阵包括:用于采集磁场数据的多个霍尔传感器。
[0025]由上可见，应用本实施例技术方案，将工作正常的PCB电路板固定在检测台上，通过调整检测台与霍尔传感器列阵的水平位置，开启霍尔传感器列阵采集该PCB电路板的磁场数据，分别获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图与第三偏移的磁场分布矩阵图。上位分析机对获得的磁场分布矩阵图进行叠加合成的图像处理，获得第一磁场分布矩阵图。对工作正常的PCB板添加激励信号，重复上述方法获得第二磁场分布矩阵图。将检测台上的电路板换成待测的PCB电路板，重复上述方法获得第三磁场分布矩阵图。上位分析机将获得的第一、第二、第三磁场分布矩阵图进行图像处理后，分别获得第一磁场分布灰度图以及第二磁场分布灰度图，其分布对应的是工作正常PCB电路板的磁场分布灰度图以及待测PCB电路板的磁场分布灰度图。上位分析机继续对第一、第二磁场分布灰度图进行图像处理，获得该待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对该故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，检测人员可以根据故障位置分布图上的数值，直观获得待测PCB电路板的故障位置概率分布，从而获得检测结果。可见，相比于现有技术中检测人员需熟悉被检测的电路结构，检测效率低下的情况，采用本发明技术方案，检测人员能在故障位置分布图中直观获得故障位置概率分布，数值越大故障概率越高，提高检测效率，而且在多个地方出现故障时能有效的判定故障位置。另夕卜，本技术方案中不必非常精确地得到PCB电路板的完全磁场情况，在利用网格偏移后进行图像合成的方法获取高精度的同时，能降低成本以及制作工艺难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明实施例1提供的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法的流程示意图；
[0028]图2为本发明实施例1提供的磁场分布合成示意图；
[0029]图3为本发明实施例2提供了基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置的结构示意图；[0030]图4为本发明实施例2提供了该检测装置的另一种可选结构示意图；
[0031]图5为本发明实施例2提供了该检测装置的优选立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]实施例1:
[0034]参见图1，本实施例提供了一种基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法，适用于PCB电路板的短路故障检测，其主要步骤及工作原理如下:
[0035]步骤A:将工作正常的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，将霍尔传感器列阵对准该工作正常的PCB电路板，记录霍尔传感器列阵当前的位置为初始位置。
[0036]在本实施例中，霍尔传感器列阵可以但不限于采用网格的形式进行排布，网格的大小可以但不限于采用典型值3cm*3cm，霍尔传感器列阵与PCB电路板的距离可以但不限于采用典型值5cm。每一网格交点都固定一个由传送带连接成一行的旋转轮，旋转轮上固定有霍尔传感器。传送带由步进电机提供动力，该步进电机可以但不限于为四相步进电机，以提高控制精度，提高力矩，使其能带动传送带，工作时典型转速为每10秒完成一周的旋转。
[0037]在本实施例中，霍尔传感器列阵可通过激光定位器与检测台上的PCB电路板进行对准。该激光地位器可以为固定在霍尔传感器列阵四个顶点的四个激光笔，由四个激光笔组成的区域对其进行定位对准。在对准后记录霍尔传感器列阵当前的位置，并定义该位置为初始位置。
[0038]步骤B:开启霍尔传感器列阵，霍尔传感器列阵中各传感器按照预设的周期旋转并采集磁场数据，通过调整检测台与霍尔传感器列阵的水平位置，并根据该采集的磁场数据，依次获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图与第三偏移的磁场分布矩阵图。
[0039]在本实施例中，开启霍尔传感器列阵，各传感器按照预设的周期旋转并采集磁场数据，使其可以向上位机分析机发送该磁场数据。霍尔传感器阵列上的每一个霍尔传感器经由连接至传送到上的四相步进电机进行控制，以典型值每10秒完成一周的旋转，每秒完成10次的数据采样，并把每一个网络节点上由霍尔传感器采集到的磁场强度最大值传输至上位机，从而获得磁场分布矩阵图，矩阵图中的元素值可正可负。该旋转周期以及采集周期可以但不限于为典型值，譬如利用更多的相位的步进电机，以及以20秒为一个测量周期，对于每一个霍尔传感器，总共采集200次的数据，最后得到较为理想的结果。
[0040]在本实施例中，各磁场分布矩阵图的具体采集步骤可以但不限于为:B1、开启霍尔传感器列阵，霍尔传感器列阵处于初始位置，各传感器按照预设的周期旋转并采集当前的磁场数据，获得未偏移的磁场分布矩阵图；B2、将霍尔传感器列阵复位到初始位置，将霍尔传感器列阵在水平方向上，向右平移一个预设单位长度，采集当前的磁场数据，获得第一偏移的磁场分布矩阵图；B3、将霍尔传感器列阵复位到初始位置，将霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个预设单位长度，采集当前的磁场数据，获得第二偏移的磁场分布矩阵图。B4、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个所述单位长度，再向右平移一个预设的单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第三偏移的磁场分布矩阵图。
[0041]在本实施例中，由于采用典型值的网格，故该预设单位长度可以为半个网格长度，即 1.5cm。
[0042]作为本实施例的一种举例，该第一偏移磁场分布矩阵图的偏移方向可以但不限于向右或向左。该第二偏移磁场分布矩阵图的偏移方向可以但不限于向下或向上。在步骤B3中，该霍尔传感器列阵可以但不限于复位到初始位置，而是直接向下移动一个单位长度，同样可以获得第二偏移磁场分布矩阵图。譬如图2所示的磁场分布合成示意图，该采集的磁场矩阵图分别是未偏移磁场矩阵图201、向右偏移一个预设单位的右偏移磁场矩阵图202，不回到初始位置直接向下偏移一个预设单位的右下偏移磁场矩阵图203，复位到初始位置然后向下偏移一个预设单位的下偏移磁场矩阵图204各矩阵图合成时与该偏移的方向一致。
[0043]步骤C:叠加合成未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、以及第二偏移的磁场分布矩阵图，获得第一磁场分布矩阵图。
[0044]在本实施例中，叠加合成未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图和第二偏移的磁场分布矩阵图，在叠加时，对霍尔传感器列阵中央未采集到数据的地方，根据中央周围四个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，对处于边界位置的点，根据边界周围三个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，从而获得所述第一磁场分布矩阵图。该第一磁场分布矩阵图为正常工作的PCB电路板的冷板磁场分布矩阵图。
[0045]在本实施例中，该矩阵图叠加合成的方向与步骤B中偏移的方向一致。
[0046]步骤D:对该工作正常的PCB电路板添加激励信号，重复步骤B至C，获得第二磁场分布矩阵图。
[0047]在本实施例中，激励信号源对检测台上的PCB电路板添加激励信号，具体为:激励信号源发射激励信号并导入PCB电路板以产生磁场。由于霍尔传感器列阵中的传感器采集PCB电路板的磁场强度,在传感器旋转时，获取各个方向上的磁场强度并发送给上位分析机，上位分析机选取磁场强度最大的该方向以及该数值作为该传感器的值。对于网格中央未采集数据的地方，根据中央周围四点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，从而获得第二磁场分布矩阵图。该第二磁场分布矩阵图为正常工作的PCB电路板在激励时的磁场分布矩阵图。
[0048]步骤E:将待测的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，并添加激励信号，再将霍尔传感器列阵恢复至所述初始位置，重复步骤B至C，获得第三磁场分布矩阵图。
[0049]在本实施例中，将该正常工作的PCB电路板卸下，换上待测的PCB电路板，添加激励信号，重复步骤B至C，获得第三磁场分布矩阵图。该第三磁场分布矩阵图为待测PCB电路板在激励时的磁场分布矩阵图。
[0050]步骤F:将第二磁场分布矩阵图减去第一磁场分布矩阵图，获得第四磁场分布矩阵图，对第四磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第一磁场分布灰度图。[0051]在本实施例中，上位分析机获得正常工作PCB板的第二磁场分布矩阵图减去第一磁场分布矩阵图，获得第四磁场分布矩阵图，并对第四磁场分布矩阵图进行归一化处理后，映射到灰度图上，从而获得第一磁场分布灰度，即正常工作PCB的灰度图。该映射主要取其磁场最小值对应灰度0，最大值对应灰度255。
[0052]步骤G:将第三磁场分布矩阵图减去第一磁场分布矩阵图，获得第五磁场分布矩阵图，对第五磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第二磁场分布灰度图。
[0053]步骤H:将第二磁场分布灰度图减去第一磁场分布灰度，获得待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，以便于检测人员根据故障位置分布图，获得待测的PCB电路板的检测结果。
[0054]在本实施例中，上位分析机根据故障参考磁场分布灰度图，对灰度图上的每一个点作阈值差，即每一个点上的灰度减去同一个阈值，如典型值为10，生成最终的故障位置分布图。并根据故障位置分布图上的数值大小，得出故障位置产生的概率分布。若在故障参考位置分布图的数值越大，则代表该处出现短路故障的概率越大。
[0055]由上可见，应用本实施例技术方案，将工作正常的PCB电路板固定在检测台上，通过调整检测台与霍尔传感器列阵的水平位置，开启霍尔传感器列阵采集该PCB电路板的磁场数据，分别获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图与第三偏移的磁场分布矩阵图。上位分析机对获得的磁场分布矩阵图进行叠加合成的图像处理，获得第一磁场分布矩阵图。对工作正常的PCB板添加激励信号，重复上述方法获得第二磁场分布矩阵图。将检测台上的电路板换成待测的PCB电路板，重复上述方法获得第三磁场分布矩阵图。上位分析机将获得的第一、第二、第三磁场分布矩阵图进行图像处理后，分别获得第一磁场分布灰度图以及第二磁场分布灰度图，其分布对应的是工作正常PCB电路板的磁场分布灰度图以及待测PCB电路板的磁场分布灰度图。上位分析机继续对第一、第二磁场分布灰度图进行图像处理，获得该待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对该故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，检测人员可以根据故障位置分布图上的数值，直观获得待测PCB电路板的故障位置概率分布，从而获得检测结果。可见，相比于现有技术中检测人员需熟悉被检测的电路结构，检测效率低下的情况，采用本发明技术方案，检测人员能在故障位置分布图中直观获得故障位置概率分布，数值越大故障概率越高，提高检测效率，而且在多个地方出现故障时能有效的判定故障位置。另夕卜，本技术方案中不必非常精确地得到PCB电路板的完全磁场情况，在利用网格偏移后进行图像合成的方法获取高精度的同时，能降低成本以及制作工艺难度。
[0056]进一步的，在实际的检测过程中，不同的PCB电路板可能需要不同频率的激励信号，采用本发明技术方案在调节激励信号频率后，并不影响实际的检测结果，进一步提高检测的效率与准确性。
[0057]实施例2
[0058]参见图3，本实施例提供了一种基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，适用于PCB电路板的短路检测装置，其主要包括:检测台301、霍尔列阵固定板302、多个霍尔传感器303、旋转轮304、步进电机305、上位分析机306、激励信号产生器307。其中，检测台301与霍尔列阵固定板302通过固定支架308连接。霍尔传感器303与旋转轮304固定在霍尔列阵固定板302上。步进电机305与传送带连接，固定在霍尔列阵固定板302上。上位分析机306与霍尔传感列阵上的各霍尔传感器303通信连接。激励信号源产生器307与检测台301连接。
[0059]各部件的工作原理与工作流程如下:
[0060]检测台301用于固定PCB电路板，该PCB电路板可以为工作正常(无短路或者断路)、或待检测的PCB电路板。
[0061]霍尔列阵固定板302用于固定霍尔传感器列阵，霍尔列阵固定板302上设置有多个网格，每一网格交点都固定一个由传送带连接成一行的旋转轮304，其中旋转轮304用于旋转固定在其上的一霍尔传感器303。该霍尔传感器列阵包括:用于采集磁场数据的多个霍尔传感器303
[0062]旋转轮304用于带动霍尔传感器303旋转。
[0063]步进电机305用于带动传送带，以便于带动旋转轮旋转的。该步进电机与传送带连接，固定在霍尔列阵固定板302上。工作时，步进电机开始转动带动传送带，传送带带动旋转轮304转动，从而使固定在旋转轮304上的霍尔传感器303转动。
[0064]在本实施例中，为了提高控制精度，可采用四相电机，为了提高力矩，可选用转速较慢的步进电机，使其能带动传送带，工作时典型转速为每10秒完成一周的旋转。
[0065]上位分析机306用于在预设的采集周期内，控制霍尔传感器列阵采集磁场数据，并对该磁场数据进行处理，最终获得故障位置分布图。上位分析机306可装载各种分析软件，进一步提高本发明的检测精准度。
[0066]本器件更详细的工作流程及工作原理可以但不限于参见实施例1中相应的记载。
[0067]激励信号产生器307用于发射射频信号并导入到PCB电路板上以产生磁场，以便霍尔传感器阵列可以接收到PCB磁场分布信息。
[0068]在本实施例中，该固定检测台301与霍尔列阵固定板302的固定支架308可以为带刻度的固定杆，用于调节检测台301与霍尔列阵固定板302的垂直距。
[0069]作为本实施例的一种举例，参见图4，本装置还包括用于对准霍尔列阵固定板302与检测台301的位置、以及确认霍尔列阵固定板302位置的激光定位器409，激光定位器409与霍尔列阵固定板302连接。另外，可在霍尔传感器阵列及PCB固定板之间增加一块可拆卸的网格板310，在定位时，可以利用激光定位器409，对准网格板上的网格后再进行网格板的拆卸并测量PCB磁场分布，待测量完成后，需要测量偏移后的磁场分布前，再把网格板310安装好，利用激光定位器409，在网格板上得到准确的偏移后才进行下一次的测量。
[0070]为了更好的说明本检测装置，参见图5，图5为本装置优选实施例的简单立体示意图，如图所示，分别包括:检测台301、霍尔列阵固定板302、多个霍尔传感器303、步进电机305、固定支架308、激光笔309、可拆卸网格板310，还包括未在图中显示的旋转轮304、上位分析机306、激励信号源产生器307。在本举例中，激光定位器409为至少4个激光笔309，各激光笔309分别固定在霍尔列阵固定板302的四个顶点。示意图中的网格长度与高度均为典型值，用户可以根据实际需要进行调节。
[0071]本装置更详细的工作流程及工作原理可以但不限于参见实施例1中相应的记载。
[0072]由上可见，应用本实施例技术方案，将工作正常的PCB电路板固定在检测台301上，通过调整检测台301与霍尔传感器列阵的水平位置，上位分析机306与各霍尔传感器303通信连接，控制并开启霍尔传感器列阵采集该PCB电路板的磁场数据，分别获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图与第三偏移的磁场分布矩阵图。上位分析机306对获得的磁场分布矩阵图进行叠加合成的图像处理，获得第一磁场分布矩阵图。激励信号源产生器307对工作正常的PCB板添加激励信号，重复上述方法获得第二磁场分布矩阵图。然后将检测台上的电路板换成待测的PCB电路板，重复上述方法获得第三磁场分布矩阵图。上位分析机306将获得的第一、第二、第三磁场分布矩阵图进行图像处理后，分别获得第一磁场分布灰度图以及第二磁场分布灰度图，其分布对应的是工作正常PCB电路板的磁场分布灰度图以及待测PCB电路板的磁场分布灰度图。上位分析机继续对第一、第二磁场分布灰度图进行图像处理，获得该待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对该故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，检测人员可以根据故障位置分布图上的数值，直观获得待测PCB电路板的故障位置概率分布，从而获得检测结果。可见，相比于现有技术中检测人员需熟悉被检测的电路结构，检测效率低下的情况，采用本发明技术方案，检测人员能在故障位置分布图中直观获得故障位置概率分布，数值越大故障概率越高，提高检测效率，而且在多个地方出现故障时能有效的判定故障位置。另外，本技术方案中不必非常精确地得到PCB电路板的完全磁场情况，在利用网格偏移后进行图像合成的方法获取高精度的同时，能降低成本以及制作工艺难度。
[0073]以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0074]以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法，其特征在于，包括: A、将工作正常的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，将霍尔传感器列阵对准所述工作正常的PCB电路板，记录所述霍尔传感器列阵当前的位置为初始位置； B、开启所述霍尔传感器列阵，所述霍尔传感器列阵中各传感器按照预设的周期旋转并采集磁场数据，通过调整所述检测台与所述霍尔传感器列阵的水平位置，并根据所述采集的磁场数据，依次获得未偏移的磁场分布矩阵图、第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移的磁场分布矩阵图与第三偏移的磁场分布矩阵图； C、叠加合成所述未偏移的磁场分布矩阵图、所述第一偏移的磁场分布矩阵图、第二偏移磁场分布矩阵图以及所述第三偏移的磁场分布矩阵图，获得第一磁场分布矩阵图； D、对所述工作正常的PCB电路板添加激励信号，重复步骤B至C，获得第二磁场分布矩阵图； E、将待测的PCB电路板固定在检测装置的检测台上，并添加所述激励信号，再将所述霍尔传感器列阵恢复至所述初始位置，重复步骤B至C，获得第三磁场分布矩阵图； F、将所述第二磁场分布矩阵图减去所述第一磁场分布矩阵图，获得第四磁场分布矩阵图，对所述第四磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第一磁场分布灰度图； G、将所述第三磁场分布矩阵图减去所述第一磁场分布矩阵图，获得第五磁场分布矩阵图，对所述第五磁场分布矩阵图进行归一化处理并映射到灰度图上，获得第二磁场分布灰度图； H、将第二磁场分布灰度图减去第一磁场分布灰度,获得所述待测PCB电路板的故障磁场灰度图，对所述故障磁场灰度图上的每一个点作阈值差，获得故障位置分布图，以便于检测人员根据所述故障位置分布图，获得所述待测的PCB电路板的检测结果。
2.根据权利要求1所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法，其特征在于，所述步骤B具体包括: B1、开启所述霍尔传感器列阵，所述霍尔传感器列阵中各所述传感器按照预设的周期旋转并采集周期采集磁场数据，获得所述未偏移的磁场分布矩阵图； B2、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向右平移一个预设的单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第一偏移的磁场分布矩阵图； B3、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个所述单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第二偏移的磁场分布矩阵图。 B4、复位所述霍尔传感器列阵到所述初始位置，将所述霍尔传感器列阵在水平方向上，向下平移一个所述单位长度，再向右平移一个预设的单位长度，采集当前的磁场数据，获得所述第三偏移的磁场分布矩阵图。
3.根据权利要求1或2所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测方法，其特征在于，所述步骤C具体包括: 叠加所述未偏移的磁场分布矩阵图、所述第一偏移的磁场分布矩阵图、所述第二偏移的磁场分布矩阵图和第三偏移的磁场分布矩阵图，在叠加时，对所述霍尔传感器列阵中央未采集到数据的地方，根据所述中央周围四个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，对处于边界位置的点，根据边界周围三个数据采集点采集到的数据，进行算术平均值的插值处理，从而获得所述第一磁场分布矩阵图。
4.基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，其特征在于，包括: 用于固定PCB电路板的检测台； 用于固定霍尔传感器列阵的霍尔列阵固定板，所述霍尔列阵固定板上设置有多个网格，每一所述网格交点都固定一个由传送带连接成一行的旋转轮，其中所述旋转轮用于旋转固定在其上的一霍尔传感器； 用于带动所述传送带，以便于带动所述旋转轮旋转的步进电机，所述步进电机与所述传送带连接，固定在所述霍尔列阵固定板上； 用于在预设的采集周期内，控制所述霍尔传感器列阵采集磁场数据，并对所述磁场数据进行处理最终获得故障位置分布图的上位分析机； 用于发射射频信号并导入到PCB电路板上以产生磁场，以便霍尔传感器阵列可以接收到PCB磁场分布信息的激励信号源产生器； 其中，所述检测台与所述霍尔列阵固定板通过固定支架连接，所述上位分析机与所述霍尔传感器列阵上各所述霍尔传感器通信连接，所述激励信号源产生器与所述检测台连接。
5.根据权利要求4所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，其特征在于，所述步进电机为四相步进电机。
6.根据权利要求4所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，其特征在于，还包`括: 用于对准所述霍尔列阵固定板与所述检测台的位置、以及确认所述霍尔列阵固定板位置的激光定位器，所述激光定位器与所述霍尔列阵固定板连接。
7.根据权利要求6所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，其特征在于，所述激光定位器为至少4个激光笔，所述激光定位器与所述霍尔列阵固定板连接，具体包括:各所述激光笔分别固定在所述霍尔列阵固定板的四个顶点。
8.根据权利要求4所述的基于霍尔传感器列阵的PCB短路检测装置，其特征在于，所述霍尔传感器列阵包括:用于采集磁场数据的多个霍尔传感器。
【文档编号】G01R31/02GK103698644SQ201310700437
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】黄书强, 马震远, 曾杰麟, 周春红, 吕双欢, 张焕明 申请人:马震远