Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站的技術(shù)分析及問(wèn)題解決方案

摘要：該文提出了一種技術(shù)方案，即通過(guò)絲桿托盤機(jī)構(gòu)及夾爪拉桿機(jī)構(gòu)將整盤Wi-Fi小板放置在上料區(qū)，采用工業(yè)相機(jī)對(duì)Wi-Fi小板進(jìn)行視覺(jué)定位，并由4軸機(jī)器人帶動(dòng)吸盤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的取放作業(yè)。機(jī)器人根據(jù)專用測(cè)試箱的測(cè)試結(jié)果將產(chǎn)品按照PASS/NG進(jìn)行打包及廢料處理，并在測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了NG物料快速換箱重測(cè)功能，進(jìn)一步提高產(chǎn)品測(cè)試良率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化測(cè)試；視覺(jué)定位；換箱重測(cè)

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.10.038

中圖分類號(hào)：TN 92 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2024）10-0-04

Technical Analysis and Problem Solution of Wi-Fi Automatic Testing Workstation

Abstract： This article proposes a technical solution， the entire Wi-Fi board is placed in the loading area through a screw tray mechanism and a clamp rod mechanismVr+D9xt9sdo8QXqLSp7hozxUOIG+M/TGrZkY0v0vvXI=. An industrial camera is used to visually locate the Wi-Fi small board， and a 4-axis robot is used to drive the suction cup mechanism to achieve product picking and placing operations. The robot packages and disposes the products according to PASS/NG based on the test results from the dedicated testing box. And the function of quickly changing boxes and retesting NG materials was implemented in the testing， further improving the product testing yield.

Keywords： automated testing; visual positioning; change the box and retest

本文提出了用于Wi-Fi小板批量測(cè)試的自動(dòng)化控制的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法，不僅可用于Wi-Fi小板的自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域，而且還可用于其他需要以非接觸方式定位的小型電子元件批量化自動(dòng)化測(cè)試領(lǐng)域。

1 Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站的技術(shù)分析

1.1 主要解決的技術(shù)問(wèn)題

Wi-Fi模塊自動(dòng)化測(cè)試采用專用頂針式屏蔽箱進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試通過(guò)率僅能達(dá)到80%～90%，而實(shí)際產(chǎn)品良品率應(yīng)為99.5%。現(xiàn)有測(cè)試邏輯為屏蔽箱測(cè)試一次判定壞板即將產(chǎn)品丟棄到廢料區(qū)，批量化生產(chǎn)可產(chǎn)生近千塊假壞板，一般采用人工重復(fù)測(cè)試，并丟棄到廢料區(qū)，且不會(huì)整齊擺放，需人工重新擺放，方可再次進(jìn)入自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，極大降低了生產(chǎn)效率[1]。

1.2 Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站的技術(shù)分析

針對(duì)上述問(wèn)題，本自動(dòng)化測(cè)試模式采用6種技術(shù)方案來(lái)提高生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)品適配柔性以及防止異常產(chǎn)品混淆出廠。

（1）設(shè)備作業(yè)布局采用未測(cè)、OK物料、NG物料專用區(qū)域分布實(shí)現(xiàn)區(qū)域防混淆。

（2）取放料吸盤按照未測(cè)/已測(cè)進(jìn)行邏輯區(qū)分實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)防混淆。

（3）對(duì)測(cè)試NG物料換箱重測(cè)，并通過(guò)三種標(biāo)識(shí)實(shí)時(shí)展示測(cè)試狀態(tài)，提高產(chǎn)品測(cè)試良率。

（4）取放產(chǎn)品采用包裝吸塑盒直接取放模式，無(wú)須人工輔助，測(cè)試OK物料可直接出廠打包，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省人工。

（5）取料區(qū)采用視覺(jué)定位產(chǎn)品輪廓重心及最佳偏移方案適配多種形態(tài)產(chǎn)品，提高設(shè)備柔性適配能力及取放精度。

（6）整體運(yùn)行邏輯按照異常優(yōu)先、效率最佳原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保設(shè)備產(chǎn)出良率及設(shè)備測(cè)試效率。

2 Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站問(wèn)題解決方案

（1）Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站技術(shù)方案效果：80個(gè)Wi-Fi小板視覺(jué)非接觸時(shí)間可達(dá)到1 s以下，按照單個(gè)Wi-Fi小板15 s可實(shí)現(xiàn)4個(gè)專用測(cè)試箱同時(shí)測(cè)試及裝盤作業(yè)，單小時(shí)產(chǎn)出300片。

（2）將Wi-Fi自動(dòng)測(cè)試工作站應(yīng)用于Wi-Fi小板批量化測(cè)試，詳見(jiàn)設(shè)備布局方案（圖1）：通過(guò)機(jī)器人將上料區(qū)Wi-Fi小板逐一放入到專用測(cè)試箱中進(jìn)行測(cè)試，其中放入、取料采用兩個(gè)吸盤分別作業(yè)，避免異常停機(jī)導(dǎo)致混淆情況[2]。

本方案開(kāi)發(fā)換箱重測(cè)功能，當(dāng)全部治具內(nèi)的產(chǎn)品處于一次NG狀態(tài)時(shí)，選取不到空治具進(jìn)行重測(cè)，為確保設(shè)備不會(huì)停止在此狀態(tài)，故將隨機(jī)選取一個(gè)治具中的產(chǎn)品，將其狀態(tài)變更為二次NG直接取走放到NG區(qū)，此時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)空治具，用于另外的一次NG產(chǎn)品進(jìn)行重測(cè)（見(jiàn)圖2）。

3 技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)

（1）設(shè)備基于三種狀態(tài)標(biāo)識(shí)的處理方案，在此基礎(chǔ)上能夠?qū)崿F(xiàn)換箱重測(cè)、異常在線恢復(fù)、連續(xù)NG暫停使用、清場(chǎng)等功能。

（2）按照異常優(yōu)先、效率最佳原則設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)化作業(yè)邏輯流程方案，將設(shè)備取放料吸盤按照已知結(jié)果/未知結(jié)果的規(guī)劃模式及A、B、C、D、E、F節(jié)點(diǎn)的設(shè)定方式。

（3）采用視覺(jué)定位產(chǎn)品輪廓形心的取料方案，確保產(chǎn)品測(cè)試采用當(dāng)前吸塑盒包裝模式即可穩(wěn)定生產(chǎn)，而不同型號(hào)切換時(shí)除必要的屏蔽箱治具需更換外，僅切換視覺(jué)輪廓學(xué)習(xí)模板即可完成新型號(hào)生產(chǎn)兼容性[3]。

4 各模塊功能介紹

4.1 模塊組成

工作站由主控制平臺(tái)（含視覺(jué)取料、機(jī)型配置文件管理等）、全自動(dòng)料盤上料模塊，機(jī)器人執(zhí)行模塊，全自動(dòng)料盤上下料模塊，屏蔽箱治具模塊、產(chǎn)測(cè)PC燒錄及測(cè)試模塊、射頻指標(biāo)測(cè)試儀等模塊構(gòu)成（見(jiàn)圖3）。

4.2 設(shè)備功能

（1）通用現(xiàn)所有吸塑盒包裝料盤：不改變現(xiàn)有吸塑盒包裝方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。

（2）設(shè)備測(cè)試模塊整體單獨(dú)分離功能：可線下轉(zhuǎn)機(jī)調(diào)試、線下單獨(dú)測(cè)試。

（3）測(cè)試箱使能數(shù)量柔性設(shè)置功能：設(shè)備可以靈活支持1拖4-量大者，或者兩種機(jī)型的1拖2-量均等模式，或者4種機(jī)型的1拖1-量小模式。

（4）全自動(dòng)上下料功能：?jiǎn)未沃С?8盤上料、下料（單盤按40個(gè)、單個(gè)測(cè)試時(shí)間10 s，單次上料時(shí)間約為3 h），上下料自動(dòng)檢測(cè)供料及下料狀態(tài)。

（6）自動(dòng)二測(cè)功能（可啟用、可關(guān)閉）：屏蔽箱測(cè)試NG，設(shè)備自動(dòng)將NG的Wi-Fi小板更換另外一個(gè)屏蔽箱測(cè)試，從而減少誤判率，提升設(shè)備直通率。

（7）自動(dòng)探測(cè)屏蔽箱異常：屏蔽箱工作時(shí)間大于設(shè)置測(cè)試時(shí)間沒(méi)反應(yīng)強(qiáng)行打開(kāi)、重復(fù)測(cè)試NG超過(guò)設(shè)置次數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)屏蔽。

（8）一鍵清機(jī)功能：避免白夜班交接或斷電后疊板異常問(wèn)題。

（9）模擬仿真上料盤和下料盤狀態(tài)，能在作業(yè)過(guò)程中實(shí)時(shí)了解上料盤還有多少產(chǎn)品可用、下料盤OK產(chǎn)品還有多少裝滿[4]。

4.3 產(chǎn)測(cè)PC軟件通信協(xié)議

第一步：采用4臺(tái)winsock服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)，斷開(kāi)連接或異常自動(dòng)啟動(dòng)監(jiān)聽(tīng)，分別定義端口號(hào)8401——1號(hào)屏蔽箱、8402——2號(hào)屏蔽箱、8403——3號(hào)屏蔽箱、8404——4號(hào)屏蔽箱。

第二步：握手協(xié)議，當(dāng)雙方確認(rèn)已連接軟件啟動(dòng)時(shí)，發(fā)送初始化命令到上位機(jī)，只要執(zhí)行一次。

第三步：上位機(jī)發(fā)送start指令開(kāi)始測(cè)試，測(cè)試箱是否關(guān)閉不影響產(chǎn)測(cè)軟件是76Ux5axtm9NSWBo9A7XJ2xXWfK4+fmnUraA7hPSwuyg=否啟動(dòng)測(cè)試，即開(kāi)箱狀態(tài)start指令也有效但會(huì)影響測(cè)試結(jié)果：未關(guān)閉會(huì)直接得到FAIL指令——donen，只有測(cè)試完成才會(huì)到達(dá)第三步，中途無(wú)法停止測(cè)試，中途上位機(jī)發(fā)送start指令無(wú)效。

第四步：產(chǎn)測(cè)軟件測(cè)試完成后，發(fā)送doneo（PASS）/donen（FAIL）指令給上位機(jī)等待機(jī)器手返回received命令。產(chǎn)測(cè)軟件未接收到received命令無(wú)法重新開(kāi)始測(cè)試，并持續(xù)測(cè)試狀態(tài)一定時(shí)間后自動(dòng)停止（整體測(cè)試時(shí)間），停止前start指令無(wú)效。

4.4 整體作業(yè)邏輯

主體邏輯按照異常優(yōu)先、效率最佳原則設(shè)計(jì)，采用節(jié)點(diǎn)功能分類跳轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)主體邏輯，且還包含一些額外的邏輯：異常處理機(jī)制、數(shù)據(jù)記錄與分析、人機(jī)交互界面、自動(dòng)化調(diào)度算法、遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。

4.5 對(duì)比其他技術(shù)方案優(yōu)勢(shì)

（1）自主研發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)，S公司首次機(jī)器人組網(wǎng)集群全自動(dòng)測(cè)試線體（帶全自動(dòng)上下料）成本僅為外購(gòu)五分之一。

（2）產(chǎn)品兼容性廣，通用現(xiàn)所有吸塑盒包裝料盤機(jī)型，省了裝盤治具重新制作成本。

（3）全自動(dòng)上下料，不用專人投料，節(jié)省人工。

（4）取料視覺(jué)定位，精度更高，測(cè)試穩(wěn)定，后續(xù)產(chǎn)品型號(hào)擴(kuò)展兼容性好。

（5）模擬仿真上料盤和下料盤，后作業(yè)過(guò)程中可實(shí)時(shí)了解產(chǎn)品狀態(tài)。

（6）自動(dòng)換箱二測(cè)功能（可啟用、可關(guān)閉），將NG的Wi-Fi小板更換另外一個(gè)屏蔽箱測(cè)試，從而減少誤判率，提升設(shè)備綜合直通率。

（7）測(cè)試模塊整體單獨(dú)能快速分離，可線下轉(zhuǎn)機(jī)調(diào)試、線下單獨(dú)測(cè)試。

5 技術(shù)成果

（1）自研機(jī)器人組網(wǎng)集群全自動(dòng)Wi-Fi板測(cè)試線（帶全自動(dòng)上下料），實(shí)現(xiàn)Wi-Fi板自動(dòng)測(cè)試、裝盒，可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上節(jié)省作業(yè)人員24人，設(shè)備作業(yè)對(duì)比人工產(chǎn)能單月提升53萬(wàn)PCS，效率提升67.9%，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能1 500萬(wàn)PCS，設(shè)備實(shí)現(xiàn)批量推廣應(yīng)用（見(jiàn)圖4）。

（2）行業(yè)創(chuàng)新，采用機(jī)器人組網(wǎng)集群全自動(dòng)測(cè)試線體（帶全自動(dòng)上下料，10臺(tái)組網(wǎng)模式）自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

（3）人才梯隊(duì)培養(yǎng)：團(tuán)隊(duì)采取技術(shù)自研設(shè)備方式開(kāi)展項(xiàng)目，攻克Wi-Fi板產(chǎn)品種類、尺寸、顏色技術(shù)難點(diǎn)；攻克Wi-Fi板轉(zhuǎn)機(jī)調(diào)試、產(chǎn)測(cè)軟件等各模塊高效配合的作業(yè)邏輯關(guān)鍵技術(shù)；開(kāi)發(fā)出一種高效的新機(jī)型和老機(jī)型切換標(biāo)準(zhǔn)化建模流程軟件關(guān)鍵技術(shù)，提升設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在新工藝、新技術(shù)上的攻關(guān)開(kāi)發(fā)能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文中提出的技術(shù)方案通過(guò)視覺(jué)定位將出貨包裝吸塑盒作為產(chǎn)品取放的治具，取消人工重復(fù)更換包裝的作業(yè)動(dòng)作，并采用核心控制平臺(tái)規(guī)劃取放及NG換箱重測(cè)的路徑規(guī)劃，一方面提高綜合測(cè)試通過(guò)率，另一方面省卻人工取放作業(yè)時(shí)間，并實(shí)現(xiàn)分區(qū)防混淆，極大地提升產(chǎn)品的出貨質(zhì)量。我們自研開(kāi)發(fā)了Wi-Fi板全自動(dòng)測(cè)試、裝盒設(shè)備，通過(guò)技改機(jī)器人方式，設(shè)計(jì)、規(guī)劃測(cè)試儀、產(chǎn)測(cè)軟件、屏蔽箱、視覺(jué)上位機(jī)、自動(dòng)上下料模塊、執(zhí)行機(jī)器人等各模塊高效配合的作業(yè)邏輯，在確保設(shè)備穩(wěn)定的前提下實(shí)現(xiàn)最快節(jié)拍，替代人工測(cè)試、裝盒，減員增效，該方案已用于產(chǎn)線并作為參觀通道重要示范設(shè)備線體應(yīng)用，產(chǎn)生顯著效益。

參考文獻(xiàn)

[1] Richard Szeliski著．計(jì)算機(jī)視覺(jué)——算法與應(yīng)用[M]．艾海舟，興軍亮，等譯．北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[2] Gene H. Golub， Charles F. Van Loan著．矩陣計(jì)算（第3版）[M]．袁亞湘，等譯．北京：人民郵電出版社，2016．

[3] 徐德，譚民，李原．機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制（第3版）[M]．北京： 國(guó)防工業(yè)出版社，2016．

[4] 熊蓉，王越，張宇，周春琳．自主移動(dòng)機(jī)器人[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2021．