專利名稱：阻抗元件自動分選檢測評估系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及阻抗元件自動分選檢測系統，特別涉及具有評估模塊的阻抗元件自動分選檢測評估系統。
背景技術：
在電子元件中最基礎是的阻抗元件，如電容器、電阻器在國內大規模生產并大量出口，隨著阻抗元件用途的拓展，要求的提高，生產規模的擴大，對其檢測要求也更高。目前高品質阻抗元件的發展趨勢是朝著“三高”即高溫、高頻、高壓方向，有些阻抗元器件須在頻率IkHz--IOOkHz,電壓4kV條件下的測試，并且生產廠家需要在測試后對阻抗元件的質量有一個評估，查明生產設備和工藝裝備的實際精度，以便作出正確的技術決定。在阻抗元件生產檢測技術方面領先的意大利、日本例如阿可、TOWA公司等的設備，近年即使阻抗元件生產大量轉向中國而它們的檢測設備由于價格等因素卻難以進入國內，造成生產和檢測的脫節，限制了阻抗元件生產向高水平發展。而且，國內尚無適合此要求的阻抗元件批量生產專用檢測設備可提供市場，如果使用進口設備不僅在于高昂的價格，而且很重要的是難以得到及時的售后服務，特別當整機中有部分儀器或零件損壞，整臺設備就有可能報廢。所以為了滿足國內的要求研制高精度的阻抗元件自動分選檢測評估系統是非常必要的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種阻抗元件自動分選檢測評估系統，能夠對阻抗元器件的檢測分選并對參數進行分析和處理，形成可使用戶能評估阻抗元器件質量的評估報告。為了解決上述的技術問題，本發明的技術方案如下一種阻抗元件自動分選檢測評估系統，包括一用來精確定位被測阻抗元件的 LCR分選設備；用來測量阻抗元件參數的LCR測量儀；用來控制LCR分選設備精確定位，從而協助測試單元和LCR測量儀測量被測阻抗元件參數的控制單元，其特征在于，所述系統還設有一采集并結合LCR測量儀上被測阻抗元件參數以及控制單元上輸出的數據并通過數據模型處理后得出質量評估報告的處理單元；所述處理單元內設有用來采集被測阻抗元件數據的數據采集模塊；可以將已經保存的數據讀入的歷史數據讀入模塊；可以顯示被測阻抗元件數據和處理數據結果的顯示模塊；用來保存被測阻抗元件數據的存儲模塊；負責將被測阻抗元件參數經過數據模型處理的數據評估模塊，以及負責將數據評估模塊處理的數據以圖形方式輸出的評估報告模塊。進一步特征為，所述的數據采集模塊包括用來獲取可編程控制器數據和LCR測量儀數據同步信號的采集分選設備同步信號模塊，采集LCR測量儀數據模塊，采集可編程控制器數據模塊，用來查看數據是否異常的分析數據模塊。進一步特征為，所述數據評估模型實現讀入至少100個LCR元器件的參數；將讀入的數據進行分組，每5個一組，不滿5個的不參與統計；計算各子組樣本的平均數Xi =(Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；計算各子組樣本極差Ri = max (xi j)-min (xi j)；計算各樣本子組平均值的總平均值X與各樣本子組極差值的總平均值R ；計算控制圖的上限UCLR，中心值 CLR,下限LCLR ；計算過程能力指數Cp，偏移過程能力指數Cpk。進一步特征為，所述數據評估模塊讀入100個LCR元器件的參數，找出所有數據中的最大值Xmax和最小值Xmin;算出所有數據中最大值與最小值之間的差值R = Xmax-Xmin ；計算分組組距h = R/k，k為分組數；計算各分組數據范圍；計算各分組數據范圍內的包含數據個數；計算每組數據；計算樣本標準偏差值S ；計算過程能力指數Cp和偏移過程能力指數Cpk。進一步特征為，所述LCR分選設備包括機械傳動機構，給機械傳動機構中的分度機構采用間歇分度機構，所述控制單元包括可編程控制器、可編程角度計數器、旋轉編碼器，在機械傳動部分主軸上設置傳感器，該傳感器輸出電脈沖信號給旋轉編碼器，該旋轉編碼器發出信號觸發可編程角度計數器，根據擬定好的時序圖輸出低電平信號給可編程控制
ο進一步特征為，所述的間歇分度機構為馬歇爾間歇機構。進一步特征為，所述測量阻抗原件數據的檢測單元要完成包括低電平開路容量檢測單元、直流跳火單元、直流耐壓單元、交流耐壓檢測單元、絕緣電阻測試單元；LCR測量儀要完成損耗檢測及容量分選單元的測試。并且所述LCR分選設備包括測試夾具，該測試夾具的測試觸點采用合金材料，LCR 測量儀在IOOkHz下，通過處理器對經計量的標準件的參數進行運算、分段校正、設計補償表；可編程控制器利用時序嚴格控制，錯時啟動在4kv高壓下測量；可編程控制器為PLC控制器。本發明的優點為不僅能分析其電參數檢測的共性需求，結合對電容器、電阻、電感檢測的研究，使其能對阻抗元件的生產起更大的作用。進行檢測數據的采集后，建立數據庫，管理檢測數據的記錄、統計，并繪制相應圖形，通過數據模型處理后得出質量評估報告， 方便質量檢查，跟蹤。還能精確測量阻抗元器件的電性能參數，并且在高頻、高壓的情況下也能精確測量。
圖1為本發明的結構示意圖。圖2為本發明中數據采集原理示意圖。圖3為本發明數據采集模塊的工作流程圖。圖4為本發明數據采集模塊算法示意圖。圖5為本發明中評估報告模塊輸出的元器件標準差和極差控制圖樣圖。圖6為本發明中評估報告模塊輸出的元器件電容量直方圖樣圖。圖7為本發明中機械傳動結構分度機構在轉動時的結構示意圖。圖8為本發明中機械傳動結構分度機構在靜止時的結構示意圖。圖9為本發明中機械傳動結構示意圖。圖10為本發明LCR分選設備中測試單元中直流跳火測試單元電路原理圖。圖11為本發明LCR分選設備中測試單元中直流耐壓測試單元電路原理圖。
圖12為本發明LCR分選設備中測試單元中交流耐壓測試單元電路原理圖。圖13為本發明LCR分選設備中測試單元中絕緣電阻測試單元電路原理圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。如圖1所示，阻抗元件自動分選檢測評估系統包括LCR分選設備1，用來測量阻抗元件參數的LCR測量儀6 ；用來控制LCR分選設備正確定位，從而協助測試單元和LCR測量儀測量被測阻抗元件參數的控制單元5 ；數據處理單元；所述的LCR分選設備包括測試單元 2、機械傳動機構4和測試夾具3，所述的數據處理單元包括數據采集模塊、可以顯示被測阻抗元件數據和處理數據結果的顯示模塊、用來保存被測阻抗元件數據的存儲模塊、負責將被測阻抗元件參數經過數據模型處理的數據評估模塊、以及負責將數據評估模塊處理的數據以圖形方式輸出的評估報告模塊。在LCR分選設備1完成各個測試單元2包括低電平開路容量檢測單元(CO)、直流跳火單元(FO)、直流耐壓單元(DCTV)、交流耐壓檢測單元(ACTV)、絕緣電阻測試單元的測試(IR)，每個元器件經過測試后所得合格或不合格的信號傳輸給PLC控制器5，如圖2所示，PLC控制器5通過RS232通訊協議輸入給處理單元中的數據采集模塊；同時LCR測量儀 6測試各個元器件損耗檢測參數(主參數C)及容量分選單元參數(副參數D)還有LCR元器件等級品參數(ACl，AC2)，這些參數檢測合格與否的信號傳輸給PLC控制器5，通過PLC 控制器5輸入給數據采集模塊，參數的具體數值LCR測量儀6通過RS232通訊協議輸入給數據采集模塊，也就是說數據采集模塊負責實時監控阻抗元器件和LCR測量儀測試結果。處理單元的數據采集模塊的工作流程圖參見圖3，數據開始采集后，PLC控制器5 和LCR測量儀6給出同步信號，保證采集到的數據是同一個阻抗元器件的，如果超過時間沒有獲得同步信號，就回到采集分選設備同步信號模塊等待，當獲得了同步信號以后，就啟動采集LCR測量儀數據模塊子線程和采集PLC控制器數據模塊子線程，如果超時沒有采集到數據，就會到數據異常報錯單元，沒有超時就分析采集到的各監測點的數據，并顯示已完成所有檢測的阻抗元器件到用戶界面，達到設定的采集數量，采集就完成了。對采集LCR測量儀數據模塊和采集PLC控制器數據模塊的算法原理參見圖4，對數據的采集是通過節點鏈表循環保存，鏈表節點為一個比較大的數據結構體，該鏈表節點對應LCR分選設備上的每個夾具，保存了該夾具上的阻抗元器件在分選過程中所有檢測的數據及該元器件的分選狀態。因分選設備所有檢測點在分選設備運行時同時對相應的夾具進行檢測，故需對所有的檢測結果進行排序，以保證夾具進行所有檢測后的能夠獲知對應的正確數據。例如當一個元器件(標號No. 1)通過CO的檢測點后，把檢測結果存入節點1，同時FO檢測點也獲得了元器件數據，按分選設備的運行機制，FO檢測點的數據是對應第一個元器件往前數的第12 個元器件(假設CO工位是第1個工位的話，FO工位為第13個工位的話，夾具需走12個工位才能到達FO工位，每個工位可以理解為一個夾具)，因此把FO檢測結果保存到相應的節點13，與之對應。當標號No. 1元器件通過CO檢測后，后面的標號No. 2的元器件也到達CO 檢測工位進行檢測，并有檢測數據產生，上位機獲得該數據后把該數據存入節點1前的一個節點(可以把節點的保存變化理解為設備上的夾具，朝后走了一個工位)，因鏈表為循環鏈表，所以節點1前的節點為節點觀2(對應了 282個夾具)。以此類推可知其它檢測工位的數據保存方式。用戶可以使用一個工控機，在工控機內嵌入該處理單元，便于人機交互。處理單元的軟件系統考慮采用Wndows平臺下的VC++與MATLAB軟件的混合編程。目前，Matlab廣泛的應用于自動控制、數學運算、信號分析、圖像處理、財務分析等各行各業，特別是在數據統計、計算、分析方面擁有強大的優勢。但Matlab是一種解釋性語言，其特點是以矩陣為基本數據結構，導致其執行效率相對低于C或C++語言；同時因為Matlab程序不能脫離其環境運行，故不能直接用于該處理單元軟件的開發。與此相反，VC++由于其豐富的人機界面，高效的執行效率已經成為基于Windows平臺下開發軟件的必備工具。因此將VC++與Matlab 結合，發揮各自的優勢將是本系統的亮點所在。本系統另一特點就是適應性強。現在阻抗元器件行業的質量標準有多種，有國際標準，有國內標準，甚至每個生產廠家都有自己廠家內部的標準。基于這一現象，本處理單元在開發時設計出用戶輸入質量標準的界面，然后由本軟件系統根據用戶提供的質量標準用于分析所采集的數據，最后得出一份符合生產廠家要求的質量評估報告。下面對數據處理單元中的數據評估模塊處理數據，提供評估報告模塊輸出標準差和極差圖的評估報告以及輸出控制直方圖的評估報告的工作原理進行闡述。1、標準差和極差控制圖的計算過程及過程能力指數的計算。1)讀入至少100個LCR元器件的參數(例如電容器的容量值或損耗值)；2)將采集到的數據進行分組，每5個一組，不滿5個的不參與統計；3)計算各子組樣本的平均數 Xi = (Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；4)計算各子組樣本極差 Ri = max (xij) -min (xij)；5)計算各樣本子組平均值的總平均值X與各樣本子組極差值的總平均值R ；6)計算控制圖的上限(UCLR)，中心值(CLR)，下限(LCLR)；a)標準差控制圖計算公式上限UCLR = 2. 114*R中心值 CLR = R下限LCRR = Ob)極差控制圖計算公式上限UCLX = X+0. 577*R中心值 CLX = X下限LCRX = X-0. 577*R7)計算過程能力指數Cp，偏移過程能力指數Cpkd2 = 2. 326 ； δ = R/d2 ；Cp = (Tu-TL)/(6* δ ) (Tu, TL規范值，既生產工藝上的產品合格范圍)；
K = 2* I (Tu-TL) /2-X | / (Tu-TL)；Cpk= (I-K)^Cp樣圖參見圖5。2、過程控制直方圖的繪制及過程能力指數的計算。1)采集100個LCR元器件的參數(例如電容器的容量值或損耗值)；
2)找出所有數據中的最大值Xmax和最小值Xmin ；3)計算所有數據中最大值與最小值之間的差值R = Xmax-Xmin ；4)計算分組組距h = R/k，k為分組數，確定組數的原則是分組的結果能正確地反映數據的分布規律。組數應根據數據多少來確定。組數過少，會掩蓋數據的分布規律；組數過多，使數據過于零亂分散，也不能顯示出質量分布狀況。按用戶需求取分組數為7即h = R/7 ；5)計算各分組數據范圍(組限)第一組[Xmin，Xmin+h)；第二組[Xmin+h，Xmin+2*h)；第三組[Xmin+2*h，Xmin+3*h)；第四組[Xmin+3*h，Xmin+4*h)；第五組[Xmin+4*h，Xmin+5*h)；第六組[Xmin+5*h，Xmin+6*h)；第七組[Xmin+6*h，Xmin+7*h)；(第一組下限aO= Xmin第一組上限al = aO+h第二組下限al 第二組上限 a2 = al+h …)6)計算各分組數據范圍內的包含數據個數(頻數f)；第一組Xfl e [Xmin, Xmin+h)獲得第一組分組內的數據頻數(個數)Π ；第二組Xf2 e [Xmin+h, Xmin+2*h)獲得第一組分組內的數據頻數(個數)f2 ；..........第七組Xf7 e [Xmin+6*h，Xmin+7*h)獲得第一組分組內的數據頻數(個數)f7 ；7)計算各組數據，為后面的樣本標準偏差值計算做準備
權利要求
1.一種阻抗元件自動分選檢測評估系統，包括一用來精確定位被測阻抗元件的LCR 分選設備，用來測量阻抗元件參數的LCR測量儀；用來控制LCR分選設備正確定位，從而協助測試單元和LCR測量儀測量被測阻抗元件參數的控制單元，其特征在于，所述系統還設有一采集并結合LCR測量儀上被測阻抗元件參數以及控制單元上輸出的數據并通過數據模型處理后得出質量評估報告的處理單元；所述處理單元內設有用來采集被測阻抗元件數據的數據采集模塊；可以將已經保存的數據讀入的歷史數據讀入模塊；可以顯示被測阻抗元件數據和處理數據結果的顯示模塊；用來保存被測阻抗元件數據的存儲模塊；負責將被測阻抗元件參數經過數據模型處理的數據評估模塊，以及負責將數據評估模塊處理的數據以圖形方式輸出的評估報告模塊。
2.根據權利要求1所示的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述的數據采集模塊包括用來獲取可編程控制器數據和LCR測量儀數據同步信號的采集分選設備同步信號模塊，采集LCR測量儀數據模塊，采集可編程控制器數據模塊，用來查看數據是否異常的分析數據模塊。
3.根據權利要求1所示的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述數據評估模型實現讀入至少100個LCR元器件的參數；將讀入的數據進行分組，每5個一組，不滿5 個的不參與統計；計算各子組樣本的平均數Xi = (Xil+Xi2+Xi3+Xi4+Xi5)/5 ；計算各子組樣本極差Ri =max (xij)-Hiin(Xij)；計算各樣本子組平均值的總平均值X與各樣本子組極差值的總平均值R ；計算控制圖的上限UCLR，中心值CLR，下限LCLR ；計算過程能力指數Cp， 偏移過程能力指數Cpk。
4.根據權利要求1所示的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述數據評估模塊讀入100個LCR元器件的參數，找出所有數據中的最大值Xmax和最小值Xmin ；算出所有數據中最大值與最小值之間的差值R = Xmax-Xmin計算分組組距h = R/k，k為分組數；計算各分組數據范圍；計算各分組數據范圍內的包含數據個數；計算每組數據；計算樣本標準偏差值S ；計算過程能力指數Cp和偏移過程能力指數Cpk。
5.根據權利要求1所示的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述LCR分選設備中機械傳動機構中的分度機構采用間歇分度機構，所述控制單元包括可編程控制器、 可編程角度計數器、旋轉編碼器，在機械傳動機構主軸上設置傳感器，該傳感器輸出電脈沖信號給旋轉編碼器，該旋轉編碼器發出信號觸發可編程角度計數器，根據擬定好的時序圖輸出低電平信號給可編程控制器。
6.根據權利要求5所述的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述的間歇分度機構為馬歇爾間歇機構。
7.根據權利要求1所述的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述LCR分選設備中測量阻抗原件數據的測試單元要完成包括低電平開路容量檢測單元、直流跳火單元、直流耐壓單元、交流耐壓檢測單元、絕緣電阻測試單元；LCR測量儀要完成損耗檢測及容量分選單元的測試。
8.根據權利要求1所述的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，所述LCR分選設備中測試夾具的測試觸點采用合金材料。
9.根據權利要求1所述的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，LCR測量儀在 IOOkHz下，通過處理器對經計量的標準件的參數進行運算、分段校正、設計補償表。
10.根據權利要求1所述的阻抗元件自動分選檢測評估系統，其特征在于，可編程控制器利用時序嚴格控制，錯時啟動在4kv高壓下測量。
全文摘要
本發明公開了一種阻抗元件自動分選檢測評估系統，該系統包括阻抗元器件自動分選檢測部分，還設有一采集并結合LCR測量儀上被測阻抗元件參數以及控制單元上輸出的數據通過數據模型處理后得出質量評估報告的處理單元；所述處理單元內設有用來采集被測阻抗元件數據的數據采集模塊；可以將已經保存的數據讀入的歷史數據讀入模塊；可以顯示被測阻抗元件數據和處理數據結果的顯示模塊；用來保存被測阻抗元件數據的存儲模塊；負責將被測阻抗元件參數經過數據模型處理的數據評估模塊，以及負責將數據評估模塊處理的數據以圖形方式輸出的評估報告模塊。解決了對阻抗元器件的檢測參數進行分析和處理，形成可使用戶能直接評估阻抗元器件質量的評估報告。
文檔編號G01R31/00GK102193035SQ201010120310
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月9日 優先權日2010年3月9日
發明者滕華強, 陳德宏, 韓之文, 黃永慶 申請人:上海儀器儀表研究所