Создание робота-диагноста печатных плат на основе конструкции робота-рисовальщика представляет собой интересный проект, объединяющий технологии визуализации и диагностики неисправностей. Вот пошаговая инструкция по созданию такого устройства:

Шаг 1: Выбор базовой конструкции робота-рисовальщика

Робот-рисовальщик должен обладать достаточной точностью позиционирования и стабильностью движения. Основные компоненты:

• Шаговые двигатели: обеспечивают точное перемещение инструмента вдоль осей X и Y.
• Приводы и направляющие рельсы: обеспечивают плавное движение каретки.
• Каретка с инструментом: удерживает инструмент (например, щуп или камеру).

Шаг 2: Модификация роботизированной системы для диагностики

Для адаптации робота-рисовальщика к диагностике потребуется добавить следующие элементы:

• Камера высокого разрешения: необходима для детального осмотра платы.
• Осветительная система: обеспечивает равномерное освещение исследуемого участка.
• Щуп или датчик тока: используется для измерения напряжения и сопротивления компонентов.
• Контроллер: управляет движением камеры и щупа, обрабатывает полученные данные.

Шаг 3: Разработка программного обеспечения

Программное обеспечение должно включать алгоритмы обработки изображений и анализа сигналов. Основные модули программы:

• Алгоритм распознавания дефектов: обнаружение трещин, коротких замыканий, некачественных пайков.
• Анализ электрических характеристик: измерение напряжений и сопротивлений отдельных элементов схемы.
• Система отчетности: формирование отчетов о выявленных дефектах и рекомендациях по ремонту.

Шаг 4: Тестирование и калибровка

Перед использованием робота-диагноста необходимо провести тщательное тестирование и калибровку всех подсистем. Это включает проверку точности перемещения, качество изображения и точность измерений.

Пример реализации

Рассмотрим гипотетический пример, используя Arduino Uno и Raspberry Pi в качестве контроллеров, OpenCV для обработки изображений и Python для программирования.

Материалы и инструменты:

• Робот-рисовальщик на базе шаговых двигателей и Arduino.
• Камера с высоким разрешением (например, USB-камера с интерфейсом CSI).
• Щуп или мультиметр с цифровым выходом.
• Программируемый микроконтроллер (Raspberry Pi).
• Система управления движением (Arduino Uno).

Алгоритм работы:

1. Каретка перемещается над поверхностью платы, делая снимки каждого компонента.
2. Изображения передаются на компьютер для анализа.
3. Если обнаружены дефекты, производится дополнительное сканирование с помощью щупа.
4. Результаты сохраняются в базу данных и отображаются оператору.

Заключение

Таким образом, технология создания робота-диагноста печатных плат основана на интеграции методов машинного зрения и автоматизации тестирования. Этот подход позволяет значительно повысить эффективность выявления дефектов и сократить затраты на диагностику.

Проект Заявки на Полезную Модель

Автоматического Диагностического Робота

для Радиоизделий и Печатных Плат

Название полезной модели

Автоматический диагностический робот для проверки качества электронных схем и печатных плат

Назначение устройства

Устройство предназначено для автоматического контроля состояния электронных схем и печатных плат путем автоматизированного выявления механических повреждений, ошибок монтажа и неполадок функционирования компонентов. Оно применяется в процессе производства электроники и сервисного обслуживания аппаратуры различного назначения.

Краткое описание технического решения

Предлагаемое устройство представляет собой автоматическое решение, сочетающее механизмы точного позиционирования инструментов с возможностями оптической диагностики и электрического тестирования. Устройство способно автоматически перемещаться вдоль поверхности печатной платы, осуществлять фотосъемку участков платы и проводить электрические замеры отдельных узлов и компонентов.

Основные конструктивные особенности:

• Механизм координатного позиционирования с приводами на основе шаговых двигателей.
• Интеграция цифровых камер с возможностью масштабирования снимков и увеличения резкости.
• Контактные датчики или токопроводящие щупы для проверки целостности соединений и работоспособности компонентов.
• Микрокомпьютерная плата для управления устройством и обработки результатов измерений.

Область применения

Заявляемое техническое решение применимо в производстве электронной техники, обслуживании оборудования, системах профилактического ремонта бытовой и промышленной электроники, авиации, автомобилестроении, медицине и других отраслях промышленности.

Новизна и преимущества предлагаемого устройства

Новаторством заявленного устройства является интеграция стандартных решений рисования на плоскости с технологиями диагностики электрооборудования. Преимущества:

• Высокая степень автоматизации процесса диагностики.
• Возможность одновременного визуального и электрического контроля качества изделия.
• Повышение производительности процессов диагностики и снижения затрат на обслуживание.
• Минимизация влияния человеческого фактора на процесс оценки изделий.

Подробное описание технической реализации

Конструкция и принцип работы

Диагностический робот состоит из:

1. Базового корпуса с системой привода.
2. Координатного механизма передвижения, обеспечивающего точную фиксацию положения относительно диагностируемой детали.
3. Оптико-электронного блока для захвата изображений и их последующей обработки.
4. Электрического тестирующего модуля с контактными датчиками.
5. Управляющей микропроцессорной системы.

Принцип работы заключается в следующем:

• Плата фиксируется на рабочей площадке.
• Перемещаясь по заданному маршруту, камера производит съёмку деталей платы.
• Анализ полученных изображений осуществляется посредством встроенных алгоритмов, определяющих наличие дефектов пайки, коррозии, следов перегрева и иных аномалий.
• По команде управляющей системы электрический модуль проверяет работоспособность конкретных цепей и компонентов путём подключения датчиков к контактным площадкам платы.
• Информация о результатах проверок сохраняется и выводится на экран оператора либо передается удалённо.

Элементы изобретения

• Точная механическая конструкция с двумя степенями свободы, позволяющая позиционирование зонда и камеры с микронной точностью.
• Электронная схема синхронизации работы механической части с электрическими испытаниями и обработкой изображений.
• Специализированное программное обеспечение для анализа данных и формирования отчета о состоянии объекта диагностики.

Фигуры чертежей и пояснения к ним

Фигура 1 показывает общий вид конструкции робота-диагноста. Здесь обозначены основные узлы: корпус, механические приводы, камеры и электрические контакты. Приведённые размеры являются ориентировочными и зависят от конкретной области применения.

Фигура 2 иллюстрирует последовательность операций устройства, начиная от фиксации платы, прохождения маршрута сканирования, фотографирования и заканчивая этапами анализа и вывода результата оператором.

Формула полезной модели

1. Автоматика для диагностики электронных компонентов и печатных плат, включающая механизм позиционирования, систему видеонаблюдения и контактные сенсоры, отличающаяся наличием алгоритма параллельной обработки визуальных и электрических данных с целью комплексной оценки качества изделия.
2. Устройство по пункту 1, характеризующееся способностью интегрироваться с промышленными системами автоматизированного мониторинга и контроля качества продукции.

Перечень ключевых преимуществ и экономических выгод

• Уменьшение количества брака за счёт своевременного обнаружения проблемных зон.
• Сокращение трудозатрат и увеличение пропускной способности линий сборки и обслуживания электроники.
• Улучшение ремонтопригодности за счёт быстрого выявления и локализации неисправности.

Список использованных материалов и литературы

1. ГОСТ Р ИСО 9001—2015. Системы менеджмента качества. Требования.
2. Патент RU №185356, Способ и устройство для неразрушающего контроля печатных плат.
3. Научные публикации по применению технологий автоматизации в индустрии электроники.

Резюме проекта

Настоящий проект направлен на разработку инновационного автоматического диагностического робота, способного эффективно и быстро оценивать состояние сложных радиоэлектронных устройств и печатных плат. Решение отличается простотой внедрения, экономичностью эксплуатации и высокими показателями надежности, позволяя существенно увеличить производительность и снизить издержки предприятий отрасли.

5. Условия об интеллектуальных правах

Настоящим Банк заявляет, что он является единственным обладателем всех исключительных прав на охраняемые результаты интеллектуальной деятельности, включенные в Сервис, алгоритмы, заложенные в основу функционала Сервиса, отдельные элементы Сервиса, а также на иные охраняемые результаты интеллектуальной деятельности, представляющие собой части Сервиса и/или его функционала, размещенные на Портале, и правомочен распоряжаться ими по своему усмотрению, в рамках действующего законодательства.

Пользователь с момента создания Сгенерированного Контента с Использованием Сервиса предоставляет Банку простую (неисключительную) безотзывную, безвозмездную лицензию на использование Сгенерированного Контента в течение всего срока действия исключительного права на территории всего мира следующими способами:

воспроизведение, хранение и запись в память ЭВМ Банка и его аффилированных лиц и на серверах, назначенных Банком;

распространение Сгенерированного Контента на Портале Банка;

предоставление права использования (сублицензирование) Сгенерированного Контента третьим лицам на тех же условиях и в тех же пределах, которые указаны в пункте Соглашения;

доведение до всеобщего сведения, публичный показ Сгенерированного Контента, в том числе в целях продвижения и рекламы, а также сообщение в эфир, по кабелю и ретрансляция;

переработка (модификация) Сгенерированного Контента, при этом исключительные права на результаты переработок (модификации) будут принадлежать Банку с момента создания (выражения в объективной форме) таких результатов;

использование в рекламных, маркетинговых, информационных материалах Банка, направленных на привлечение внимание к Сервису, или информирование о возможностях Сервиса неопределенного круга лиц.

Пользователь, размещая Контент Пользователя через Сервис и передавая его с использованием API в Сервис, тем самым предоставляет Банку право использования такого Контента Пользователя на условиях простой (неисключительной) безвозмездной лицензии, действующей в течение всего срока действия исключительного права Пользователя, на территории всего мира любыми способами, включая, но не ограничиваясь указанными в п. 2 ст. 1270 ГК РФ (воспроизведение, переработка, доведение до всеобщего сведения, распространение, публичный показ, импорт, прокат, публичное исполнение, сообщение в эфир, сообщение по кабелю, ретрансляция, практическая реализация проекта), а также, если Контент Пользователя представляет собой базу данных, в дополнение к вышеизложенным условиям и способам использования, в тех же пределах и на срок действия исключительного права изготовителя базы данных, Пользователь предоставляет право использования такой базы данных и право извлекать из такой базы данных материалы и осуществлять их последующее использование в любой форме и любым способом.

Пользователь может распространять Сгенерированный Контент с обязательным указанием имени и фамилии Пользователя, а также с размещением на экземплярах Сгенерированного Контента информации об использовании Сервиса при создании такого Сгенерированного Контента. Банк вправе устанавливать обязательные для Пользователя правила и инструкции по маркировке и/или атрибуции отдельных видов Сгенерированного Контента и размещать такие правила и инструкции на Портале Банка.

Пользователь признает, что Сгенерированный Контент создается при помощи технологии искусственного интеллекта и созданный Сгенерированный Контент может не отвечать оригинальности и совпадать полностью (или в части) со Сгенерированным Контентом, созданным (сгенерированным) посредством Запроса другого Пользователя. Используя Сгенерированный Контент, Пользователь принимает на себя все риски, в том числе связанные с нарушением исключительных прав третьих лиц.

Соглашение не дает Пользователю никаких прав на использование охраняемых результатов интеллектуальной деятельности, за исключением прямо указанных в Соглашении.

6. Ответственность сторон

Сервис и Продукты Банка предоставляются на условиях «как есть» («as is»). Банк не несет ответственности за точность, релевантность, корректность информации, полученной Пользователем посредством Использования Сервиса. Банк не предоставляет никаких гарантий в отношении безошибочной и бесперебойной работы Сервиса и Продуктов Банка или отдельных их функций, а также их соответствия конкретным целям и ожиданиям Пользователя.

Ни при каких обстоятельствах любая информация, содержащаяся в Сгенерированном Контенте или в ответе Пользователю на запрос информации о продуктах и услугах Банка, не может считаться позицией, заявлением или мнением Банка, его аффилированных лиц, представителей и Партнеров, а также не может расцениваться как совет, рекомендация или руководство при принятии решений или совершении каких-либо действий, предоставлением информации о продуктах и услугах Банка в соответствии с законодательством о защите прав потребителей, рекламой, соответственно, Пользователь не вправе предъявлять претензии, связанные с недостоверностью/некорректностью/недостаточностью информации, полученной в виде Сгенерированного контента.

Пользователь самостоятельно несет ответственность за надлежащую маркировку Сгенерированного Контента, содержащего информацию или Контент, требующий маркировки в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации при распространении или ином использовании такого Сгенерированного Контента.

Ни при каких условиях Банк не несет ответственности перед Пользователем (и какими-либо третьими лицами) за убытки, включая любые прямые, косвенные, умышленные, случайные или последующие убытки любого характера, проистекающие из данного Соглашения и/или из Использования Сервиса или невозможности осуществить Использование Сервиса (включая, но, не ограничиваясь убытками, возникшими в результате Использования Сервиса — потери деловой репутации, прекращения работы, технического сбоя, аварии или неисправности или любыми коммерческими убытками, издержками или потерями, а равно упущенной выгодой или неосновательным обогащением), даже если Банку было известно или должно было быть известно о возможности таких убытков или Пользователь был предупрежден о возможности таких убытков.

Ответственность Банка в любом случае ограничена суммой 1 000 (одна тысяча) рублей, при наличии вины.

Банк предпринимает все разумные меры и осуществляет любые целесообразные действия, направленные на поддержание работоспособности Сервиса. Банк не производит гарантийное обслуживание Сервиса и не оказывает услуги по техподдержке Сервиса.

Пользователь самостоятельно несет ответственность за негативные последствия, связанные с использованием нелицензированных операционных систем, несвоевременным обновлением операционной системы, отсутствием или несвоевременным обновлением антивирусного программного обеспечения. Пользователь осознает, что Сгенерированный Контент создается при помощи технологии искусственного интеллекта, и принимает на себя обязательство самостоятельно оценивать риски, связанные с использованием, в том числе распространением, Сгенерированного Контента, полученного посредством использования Сервиса, в том числе, но не ограничиваясь, оценивать достоверность, законность, надежность, полноту и полезность такой информации. Если Сгенерированный Контент содержит в себе материалы, объекты, информацию, нарушающие требования Политики допустимого использования ИИ-сервисов ПАО Сбербанк, законодательства Российской Федерации, права третьих лиц, общепринятые нормы морали и этики, Пользователь обязуется не распространять такой Сгенерированный Контент. Если содержание Сгенерированного Контента, по мнению Пользователя, нарушает требования Политики допустимого использования ИИ-сервисов ПАО Сбербанк, законодательства Российской Федерации, права третьих лиц, общепринятые нормы морали и этики, — Пользователь обязуется незамедлительно направить в техническую поддержку Банка уведомление о таком нарушении по адресу: .

Банк не несет ответственности за невозможность осуществления Использования Сервиса.

За неисполнение либо ненадлежащее исполнение обязательств, взятых на себя Пользователем по Соглашению, за нарушения условий Соглашения, а также за нарушение гарантий и заверений, предусмотренных Соглашением, Пользователь несет ответственность в соответствии с настоящим Соглашением и законодательством Российской Федерации.

В случае Использования Сервиса после прекращения действия Соглашения, Пользователь несет ответственность в соответствии с законодательством Российской Федерации.

Пользователь самостоятельно несет ответственность перед третьими лицами за свои действия, связанные с Использованием Сервиса (включая действия, совершенные третьими лицами, действующими с использованием учетных данных Пользователя, прошедшего Авторизацию на соответствующем Портале), в том числе если такие действия приведут к нарушению прав и законных интересов третьих лиц, а также за соблюдение законодательства при Использовании Сервиса.

Используя Сгенерированный Контент, Пользователь принимает на себя все риски, в том числе связанные с нарушением исключительных прав третьих лиц. При этом Пользователь, использующий Сервис на условиях Соглашения, не вправе предъявлять какие-либо претензии к третьим лицам в связи с их использованием Сгенерированного Контента, созданного в Сервисе на основании Запросов таких третьих лиц, по основаниям схожести или совпадения такого Контента со Сгенерированным Контентом Пользователя, за исключением случаев, когда Сгенерированный Контент таких третьих лиц создан с неправомерным использованием Контента Пользователя, размещенного в Запросе таких третьих лиц.

Использование Сервиса на условиях Соглашения не предназначено для получения каких-либо профессиональных консультаций и советов со стороны Банка. Сервис не является финансовой или банковской услугой Банка, не предназначен для совершения банковских операций и сделок, включая деятельность в области ценных бумаг.

Пользователь уведомлен, что функциональные возможности Сервиса находятся на стадии постоянного дополнения и обновления, форма, характер и возможности Сервиса могут время от времени меняться без предварительного уведомления Пользователя. Банк может предоставлять Пользователям доступ к отдельным функциональным возможностям Сервиса, версиям Сервиса на условиях бета-тестирования с целью выявления и устранения ошибок, сбора пожеланий Пользователей для последующей доработки и/или создания новых версий Сервиса. Условия предоставления доступа к бета-версиям Сервиса определяются дополнительно.