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自动线圈匝间短路检测仪方案说明书 设备概述 背景介绍 近年来，变压器作为开关电源电路中的关键器件之一，相当大一部分采用在PCB内layout铜箔的形式来进行制作（如图1.1.1）。随着开关电源的市场日益膨胀，这类变压器的订单一直呈上升趋势。各大PCB板厂在改进工艺的同时，依然无法彻底避免在生产该类型的变压器时出现PCB内的铜箔匝间短路的情况。出现短路的变压器被视为废品，由于这种情况非常隐蔽，通过物理性的观测难以发现，因此需要专用仪器进行检测。 目前市场上这类检测仪广泛存在体积大，测试不方便的情况。我公司针对此情况研发的便携式线圈匝间短路测试仪已经解决了该问题（图1.1.2）。该仪器的使用方法非常简单，只需要将探头插入待测的PCB线圈孔即可。然而我公司研发人员在对PCB板厂的生产一线上使用该仪器的观察发现以下问题： 1.人工的测试效率低下，一个工人一分钟只能完成20～30个左右线圈的测试任务，并且很难长时间维持这个速度； 2.大量相同的PCB放置在一起容易使人产生视觉疲劳，可能造成漏检。 3.负责检测的工人会存在探头插不到位的操作，可能导致漏检。 目前，以深南电路为例，客户对该机器提出以下两点基本需求： 1.要保证效率，确保产能为第一要务 2.要求高可靠性。 针对这种情况，需要研发的自动化机器的意义在于：将大量重复的人工插入探头并进行好坏判断的工作交给机器来做。目的是：提高效率，杜绝漏检。 概念图 如图1.2.1所示，该图原本为点胶机的概念图，本方案借用这类已经很成熟的结构，将“点胶”的动作稍作变化便成为了“将探头插入电感孔”的动作。市面上具有这样结构的XY移动平台或者是点胶机类产品极为丰富，有大量例子可以模仿，对于降低研发费用提高研发速度非常有帮助。 线圈短路检测模块介绍 原理简述 本电路通过将一个磁芯电感作为传感器，该电感作为克拉波振荡器的震荡电感，将待测电感垂直套在传感器电感上，若待测电感短路则会切割震荡电感的磁路引起振荡器振幅下降甚至停震，通过将该振荡信号放大滤波以后，比较判断电路便可判断出待测线圈是否短路。该方案电路简单有效，在前面的产品里已经验证。 原理框图如图2.1.1 原理图如图2.1.2 其中传感器L是要插入PCB的探头。 图2.1.3将提供一个直观的比较，短路线圈和正常线圈不同情况的对比。图中波形为克拉波振荡器输出。 在本机器中将全部采用SMD器件整合为可以替换的模块，对外提供简单的电源、地以及错误输出逻辑的三线接口，为研发以及将来维护带来方便，提高稳定性。 运动方案 基本需求 为了完成定位-移动-插入探头的动作，在运动方向上需要3轴。由于“插入探头”的动作行程固定，因此需要精密控制运动的方向仅有X,Y 2轴。 所选购的运动方案主要包括一组X.Y移动单元以及一组Z轴移动单元。 3.1.1 X,Y移动单元 经过沟通，以深南电路提供的数据为例，电源线圈板整板大小在550*600mm以内。考虑余量和需要调整的部分， X,Y轴的行程控制在700mm～800mm以内比较合适。 目前市场上导轨和移动模组类产品的优秀厂家有THK、HIWIN等。 其中最具特色的就是THK的“LM智能组合单元”。THK的招牌产品“LM智能组合单元”是应对需要不断修改的单轴运动设计而生的。 建议选择THK GL型丝杆样式的智能组合单元 使用2套该单元组合为2轴移动单元，通过2个伺服电机进行驱动，可以实现快速的移动，定位。 3.1.2 Z轴单元 该单元主要完成将短路测试模块的探头插入PCB板孔的任务。行程固定，对精度要求不高。可供选择的方案包括以下两种：气缸驱动式以及电机驱动式。 气缸式：将探头绑定在气缸的轴端，通过控制气阀的来完成伸缩运动。 电机驱动式：探头的伸缩可以通过2种形式来完成。1.电机与丝杆结合为电动缸将转动变为直线运动 2.采用类似老式火车的活塞-推轮的机构，将转动变为直线运动，电机转一周探头完成一次伸缩运动。 方案1 探头模块与Z轴移动单元安装在依靠2组LM智能单元组成的X,Y移动系统上，待测板固定于底部夹具。当开始检测时，探头的移动、插入待测板通过3轴联合的形式进行移动。 方案2 待测板夹具上安装可控行程的皮带，探头模块与Z轴移动单元安装在依靠1组LM智能单元的2轴移动系统上。开始测试时，PCB依靠皮带进行纵向步进，2轴系统进行横向的移动与测试。 控制、用户界面方案 4.1 控制方案 为了简化设计，不使用计算机进行控制。控制工作将由一个控制器完成。 控制器的MCU可以使用Atmega系列或STM32系列。 该控制器的外设包括一个触摸屏，一个数字键盘以及对应的电机伺服器、传感器接口。 4.2 用户界面方案 采用类似向导的模式，每一类板测试之前以“下一步”的方式让用户填入以下必须的参数：每板模块数量、每模块