手機自動測試線的硬件設計與實現

河源職業技術學院 黃 舒

引言

近幾年，在聯發科公司（MTK）的帶領下，中國手機行業更是發展迅速。中國手機不斷地蠶食全球6大手機制造商的市場。隨著手機生產規模的不斷擴大，如何解決人力成本在生產總成本的不斷增高的問題，是當前手機生產廠商首要解決的問題。目前的測試線基本上是手工或是半自動，因此設計一個手機自動測試線，是提高生產，降低人力成本，推動手機制造業的技術革新的必不可少的一部分。

1.手機測試線流程簡介

測試線主要的任務是將SMT貼片好的PCBA進行分板、下載軟件、寫SN號、校準終測、點膠、過爐、QC。測試線的主要設備是綜合測試儀、精密數字電源、電腦、數據線、夾具。根據這些任務，國內主流的手機生產廠商現有的測試線一般可以采用以下生產流程。

如圖1-1所示，分板設在第二個步驟，主要原因是手機主板貼片時，一般都是采用四塊PCBA組合成一拼板，測試線需要對貼片后的手機PCBA進行操作，因為目前的測試線基本上是手工或是半自動，只能同時生產一塊PCBA，因此，需要將SMT貼片后的手機拼板分板為一塊塊PCBA。方便測試線及手機組裝線的生產。目前所用的分板機都是半自動的分板機，先對機器進行程序編輯，然后由員工操作進板、按開始開關、出板。

2.手機自動測試線的研究與實現

2.1 自動測試線流程

自動測試線的生產流程必須在現有的生產流程基礎之上進行修改。自動測試線的流程確定為以下流程。將分板工位從第一個工位移動倒數第二個工位。

2.2 測試線自動化可行性研究

測試線加工的對象是PCBA，通過統計和觀察，這些PCBA形狀各異且上面貼滿了高低不平的各種器件。PCBA上無專門用于定位的Mark點。這樣，如果用機械來操作PCBA，則傳動、定位等都很困難，只能用人手來操作。

通過研究手機拼板及SMT線后，發現拼板基本上都是規則的長方形，而且四周都預留有板邊，上面有用于定位的Mark點。這樣，可以用傳送帶與板邊接觸來傳動拼板，并且利用Mark點定位，從而實現拿板、放板、出板動作。

2.3 自動測試線指標要求及關鍵技術

產能要求：每條測試線的產能要達到137PCS/H。

圖1-1 手機測試線一般生產流程

圖2-1 半自動測試線生產流程

人員要求：人員由目前4人/線降到O.5人/線。

平均無故障時間：5OOOO小時。

平均故障修復時間：小于2小時。

更換機型換線時間：小于1小時。

體積要求：長＜7米，寬＜1.2米，高＜2米。

圖2-2 自動測試線總體架構

圖2-3 接駁臺設計圖

關鍵技術：

（1）防止四聯板同時校準測試時相互干擾。

（2）防止四聯板掃號時混掃。

（3）測試線進板、出板、良板、不良板等邏輯控制。

（4）手機下載平臺、校準平臺與全自動測試線的接口對接。

（5）機械的可靠性、防呆及自動恢復。

2.4 自動測試線總體架構

根據企業現有的狀況，已經擁有上板機（Loader）、自動點膠機及自動分板機。因此需要設計自動下載機、自動寫號機及自動校準機，然后將這些設備集成為一個系統。自動測試線總體架構如圖2-2。

自動測試線前面用接駁臺與自動上板機相接，經過3個夾具的下載工位，下載工位的每個夾具都是獨立的，可同時工作。下載工位之后是寫號工位，它們之間也是通過接駁臺相連。寫號工位之后是校準工位，校準工位之后是點膠工位。

2.5 自動測試線硬件設計

根據自動測試線的總體架構，對每個單元進行設計。

2.5.1 接駁臺設計

接駁臺主要實現的功能有：（1）將待生產的板子通過接駁臺流入下一工序；（2）當下一工序正在進行生產時，將待生產的板子阻攔在接駁臺上，使得板子一塊塊地按順序進入下一道工序；（3）當下一道工序異常時，能阻止繼續傳送板子。

通過接駁臺的功能描述，我們可以采用PLC或單片機、直流電機、傳送帶、絲桿及其他機械結構來設計這個接駁臺。PLC或單片機起到控制作用，控制直流電機的轉動或停轉，是接駁臺的核心。直流電機是接駁臺的動力，為傳送帶提供動力。傳送帶則是為板子的傳動提供路徑。絲桿的作用主要是調節接駁臺的寬度，使得接駁臺可以傳送不同寬度的產品。接駁臺的設計如圖2-3。

2.5.2 下載和寫號夾具設計

下載和寫號的夾具設計是一模一樣，這樣可以節省硬件投入，也增加了自動測試線的通用性，減少維護成本和轉拉時間。

圖2-4 夾具的設計圖

圖2-5 校準夾具

下載和寫號夾具主要實現的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產板子接收進夾具；（2）將接收進來的板子進行定位、固定；（3）通過頂針將電源、數據線連接到手機板上，另一端與電源及電腦相連；（4）生產完成后將手機板傳送到下游接駁臺。

下載和寫號的夾具的功能描述，我們可以采用PLC或單片機、直流電機、傳送帶、夾具、氣缸、頂針、定位柱、絲桿及其他機械結構來設計這個夾具。夾具的設計圖如圖2-4。

2.5.3 機械臂設計

在下載工位，下載的夾具有三個，上下分布。而接駁臺傳送帶的高度是固定的，因而需要通過某一種能上下運動的機械來將手機板傳送到下載各夾具中。并且將完成下載的手機板子從下載夾具傳送到下一接駁臺。我們可以采用單軸機械臂來實現這一功能。

單軸機械臂主要實現的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產板子傳送到空閑的下載夾具；（2）將下載完成后的手機傳送到下游接駁臺。

2.5.4 校準夾具設計

校準夾具基本功能同下載、寫號夾具。但是校準夾具有另一特殊要求，就是要求能夠屏蔽外界的射頻信號，以免影響手機本身的射頻信號的測試。這就需要對校準夾具進行屏蔽設計。

校準夾具主要實現的功能有：（1）將上游接駁臺傳送過來的待生產板子接收進夾具；（2）將接收進來的板子進行定位、固定；（3）通過頂針將電源、數據線連接到手機板上，另一端與電源及電腦相連；（4）對夾具外的射頻信號進行屏蔽；（5）生產完成后將手機板傳送到下游接駁臺。

校準夾具的設計圖如圖2-5。

3.全文總結與展望

在手機自動測試線設計過程中，根據全自動測試線的特點，重新調整了手機測試線的生產流程。根據拼板的特點，設計了合理的拼板傳動、定位、固定方法。在測試線的生產動作中，設計機械臂來代替人工動作。

手機自動測試線已投入到商用生產，在使用過程中，發現還有等解決的問題，主要有：

（1）當生產出現壞板時，沒有對這些板子做標志和記錄，使得壞板分板后找不出來。

（2）轉拉換線時間比較長，需要優化結構，減少螺絲固定等時間。

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