АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОМПЛЕКС КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ (ВАРИАНТЫ)

Изобретение относится к средствам автоматизированного контроля и диагностики радиоэлектронной аппаратуры сложных объектов, в состав которых входят сменные функциональные узлы.

Комплекс может использоваться на различных стадиях жизненного цикла сложных объектов от разработки сменных функциональных узлов до технического обслуживания и ремонта сложных объектов в процессе их эксплуатации.

Известны устройства автоматизированного контроля радиоэлектронной аппаратуры, используемые для контроля качества радиоэлектронной аппаратуры по принципу “годен - негоден”.

Известные устройства содержат источники стимулирующих воздействий (тестовых сигналов), устройства контроля сигналов отклика (измерители выходных параметров) и компьютер.

Примерами могут служить устройства автоматизированного контроля радиоэлектронных изделий по авт. свид. СССР №1383306, патент RU №2106677, патент RU №2150730, 2157559.

Недостатком известных устройств контроля является их ограниченные функциональные возможности, не позволяющие осуществить точную диагностику неисправности в составе контролируемой радиоэлектронной аппаратуры.

Известна автоматизированная система контроля по патенту RU №2015622 (Н 04 В 17/00), содержащая коммутатор, преобразователь аналог-код, два блока согласования, буферный запоминающий блок, преобразователь параллельного кода в последовательный, дешифратор, блок электронных ключей, ЦВМ, блок ввода-вывода, блок синхронизации, блок сопряжения, два оптических приема-передатчика, волоконно-оптическую линию связи, персональную ЭВМ (ПЭВМ), блок сопряжения, местную магистраль обмена, общую магистраль обмена, магистраль обмена мультиплексорного канала “Манчестер-2”, объект контроля.

Недостатками этой автоматизированной системы контроля являются:

избыточность и сложность реализации контроля сменных функциональных узлов радиоэлектронной аппаратуры;

отсутствие возможности осуществления точной диагностики неисправности сменных функциональных узлов.

Наиболее близким к изобретению из уровня техники является изобретение по авт. свид. СССР №1513418 “Устройство для контроля параметров” 1988, G 05 В 23/02, содержащее блок вывода информации, управляющую вычислительную машину, терминал, блок регистров адреса, два коммутатора, блок управления режимами, блок синхронизации, регистр входной информации, блок сравнения, блок анализатора, регистр выходной информации, блок стимулирующих сигналов и блок измерительных преобразователей, входы-выходы УВМ соединены с блоком вывода информации, терминалом, выходы блока синхронизации подключены к синхронизирующим входам регистров, блока управления режимами, блока анализатора, блока стимулирующих сигналов, выход которого соединен с соответствующим входом коммутатора.

Недостатками этого устройства являются: избыточность структуры и сложность реализации контроля сменных функциональных узлов радиоэлектронной аппаратуры, отсутствие возможности осуществления точной диагностики неисправности сменных функциональных узлов, недостаточная достоверность контроля аналого-цифровых и цифроаналоговых схем.

Технический результат от использования изобретения заключается в:

обеспечении возможности создания на основе заявленного комплекса компактных автоматизированных рабочих мест по контролю, диагностике неисправности и ремонту широкой номенклатуры сменных функциональных узлов (в том числе - в условиях подвижных ремонтных мастерских);

обеспечении более высокой точности контроля качества широкой номенклатуры сменных функциональных узлов РЭА, содержащих в своем составе цифровые, аналого-цифровые и цифроаналоговые схемы;

обеспечении глубокой диагностики неисправности сменных функциональных узлов РЭА (с глубиной выявленных неисправностей до конкретного отказавшего активного элемента схемы).

Этот технический результат достигается тем, что автоматизированный комплекс контроля и диагностики, включающий блок синхронизации, блок формирования тестов, блок сопряжения и управляющий компьютер, блок сопряжения установлен на свободный слот системной магистрали управляющего компьютера, коммутатор, группа выходов и группа входов которого являются соответственно группой выходов и группой входов автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к объекту контроля, первый выход блока формирования тестов соединен с первым входом коммутатора, первый выход блока синхронизации подключен к синхронизирующему входу блока формирования тестов, отличающийся тем, что дополнительно содержит логический анализатор, сигнатурный анализатор, блок цифровых осциллографов, блок программируемых источников питания, блок программируемых генераторов сигналов специальной формы и локальную магистраль обмена данными, через которую блок сопряжения соединен с блоком формирования тестов, логическим анализатором, сигнатурным анализатором, блоком цифровых осциллографов, блоком синхронизации, блоком программируемых источников электропитания, блоком программируемых генераторов сигналов специальной формы, коммутатором, второй, третий, четвертый и пятый выходы блока синхронизации соединены с синхронизирующими входами соответственно сигнатурного анализатора, блока цифровых осциллографов, логического анализатора и блока программируемых источников электропитания, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, третий вход которого подключен к выходу блока программируемых генераторов сигналов специальной формы, выход коммутатора подключен к первому входу логического анализатора, второй вход которого и входы сигнатурного анализатора и блока цифровых осциллографов являются соответствующими входами автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к объекту контроля, выходы блока формирования тестов и блока программируемых источников электропитания являются соответствующими выходами автоматизированного комплекса контроля и диагностики, для подключения к объекту контроля, а информационный выход управляющего компьютера является информационным выходом комплекса.

Этот автоматизированный комплекс контроля и диагностики предназначен, как и все известные из уровня техники, для контроля и диагностики цифровых, цифроаналоговых и аналого-цифровых схем аппаратуры объекта контроля.

Однако на практике возникает потребность в контроле и диагностике объектов, содержащих не только цифровые, цифроаналоговые, аналого-цифровые, но и высокочастотные схемы. Для решения этой задачи предназначен вариант автоматизированного комплекса, приведенный на фиг.2.

Технический результат от использования данного автоматизированного комплекса контроля и диагностики заключается в достижении технического результата от использования первого варианта автоматизированного комплекса контроля и диагностики и дополнительно обеспечивается расширение области применения комплекса за счет возможности контроля и диагностики высокочастотных частей объекта контроля.

Этот технический результат достигается тем, что автоматизированный комплекс контроля и диагностики, включающий блок синхронизации, блок формирования тестов, блок сопряжения и управляющий компьютер, блок сопряжения установлен на свободный слот магистрали системного компьютера, коммутатор, группа выходов и группа входов которого являются соответственно группой выходов и группой входов автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к объекту контроля, первый выход блока формирования тестов соединен с первым входом коммутатора, первый выход блока синхронизации подключен к синхронизирующему входу блока формирования тестов, отличающийся тем, что дополнительно содержит логический анализатор, сигнатурный анализатор, блок цифровых осциллографов, блок программируемых источников питания, блок программируемых генераторов сигналов специальной формы, блок формирования высокочастотных тестовых сигналов, блок измерения параметров высокочастотных сигналов и локальную магистраль обмена данными, через которую блок сопряжения соединен с блоком формирования тестов, логическим анализатором, сигнатурным анализатором, блоком цифровых осциллографов, блоком синхронизации, блоком программируемых источников электропитания, блоком программируемых генераторов сигналов специальной формы, коммутатором, блоком формирования высокочастотных тестовых сигналов и блоком измерения параметров высокочастотных сигналов, второй, третий, четвертый, пятый выходы блока синхронизации соединены с синхронизирующими входами соответственно сигнатурного анализатора, блока цифровых осциллографов, логического анализатора и блока программируемых источников электропитания, первый выход которого подключен к второму входу коммутатора, третий вход которого подключен к выходу блока программируемых генераторов сигналов специальной формы, выход коммутатора подключен к первому входу логического анализатора, второй вход которого и входы сигнатурного анализатора, блока цифровых осциллографов и блока измерения параметров высокочастотных сигналов являются соответствующими входами автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к объекту контроля, выходы блока формирования тестов, блока программируемых источников электропитания и блока формирования высокочастотных тестовых сигналов являются соответствующими выходами автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к объекту контроля.

На фиг.1 и 2 изображены варианты автоматизированного комплекса контроля и диагностики.

Они включают коммутатор 1, управляющий компьютер 2, соединенный по входам и выходам с блоком 3 сопряжения, установленным на свободном слоте системной магистрали управляющего компьютера 1, блок 3 сопряжения через локальную магистраль 4 обмена данными подключен к блоку 5 формирования тестов, логическому анализатору 6, сигнатурному анализатору 7, блоку 8 цифровых осциллографов, блоку 9 программируемых источников электропитания, блоку 10 программируемых генераторов сигналов специальной формы, блоку 11 синхронизации, который по выходам соединен с синхронизирующими входами блока 8 осциллографов, сигнатурного анализатора 7, логического анализатора 6, блока 5 формирования тестов, блока 10 программируемых генераторов сигналов специальной формы, выход коммутатора 1 соединен с входом логического анализатора 6, а входы коммутатора 1 соединены соответственно с выходами блока 5 формирования тестов, блока 9 программируемых источников электропитания и блока 10 программируемых генераторов сигналов специальной формы.

В состав комплекса, изображенного на фиг.2, входят также блок 12 формирования высокочастотных сигналов и блок 13 измерения параметров высокочастотных сигналов. На обеих фигурах изображен объект 14 контроля и его подключение к блокам автоматизированного комплекса.

Группа выходов и группа входов коммутатора 1 является соответствующей группой выходов и группой входов комплекса для подключения к объекту контроля, отдельные входы которого соединены с выходами блока 5 формирования тестов, блока 9 программируемых источников электропитания и (фиг.2) блока 12 формирования высокочастотных тестовых сигналов, являющихся соответствующими выходами автоматизированного комплекса контроля и диагностики. Входы сигнатурного анализатора 7, блока 8 цифровых осциллографов и блока 13 измерения параметров высокочастотных сигналов являются соответствующими входами автоматизированного комплекса контроля и диагностики для подключения к соответствующим выходам объекта контроля. Блок 12 формирования высокочастотных тестовых сигналов и блок 13 измерения параметров высокочастотных сигналов через локальную магистраль 4 обмена данными соединены с блоком сопряжения, а входы синхронизации этих блоков соединены с соответствующими выходами блока синхронизации 11.

Автоматизированный комплекс контроля и диагностики имеет несколько режимов работы, в том числе:

1) режим программирования тестов;

2) режим контроля РЭА;

3) режим диагностики неисправности РЭА;

4) режим встроенного контроля работоспособности комплекса.

При работе в режиме программирования тестов на основе априорной информации об объектах контроля и диагностики, а также в соответствии с техническими условиями на контролируемую аппаратуру формируется совокупность тестовых сигналов. Каждой совокупности тестовых сигналов соответствует совокупность эталонных сигналов на выходах объектов контроля (в технике автоматизированного контроля их называют сигналами отклика на подаваемые тесты). Данные об эталонных значениях параметров совокупностей тестовых сигналов и параметров соответствующих им эталонных сигналов отклика заносят в базу данных компьютера 2. В дальнейшем (при контроле соответствующих объектов контроля) тесты перед началом контроля заносят в блок 5 формирования тестов. Затем их поочередно (по тактовым сигналам из блока 11 синхронизации) извлекают из буферной памяти блока 5 формирования тестов, выдают на объект 14 контроля, а параметры сигналов отклика (полученные с помощью блоков 6, 7, 8) сравнивают с эталонными значениями, занесенными ранее в базу данных компьютера 2 при программировании тестов. Если отклонения измеренных параметров от эталонных находятся в пределах установленных допусков, объект контроля 14 считается годным. При отклонении измеренных параметров за пределы допусков объект контроля 14 признается неисправным и производится диагностика неисправностей.

Комплекс предусматривает два варианта реализации режима программирования тестов:

1) на основе анализа схем объектов контроля и анализа прохождения сигналов по цепям схемы (рассмотрено выше);

2) на основе эталонных объектов контроля.

При работе в режиме программирования тестов на основе эталонных объектов контроля эталонный объект контроля (заведомо исправный и с параметрами, находящимися в середине поля допусков) подключается в состав комплекса. На основе технических условий задаются параметры тестовых (стимулирующих) сигналов и последовательность их подачи. Далее такт за тактом производится подача на объект контроля тестов с заданными параметрами и для каждой совокупности тестов производится измерение параметров сигналов отклика с выходов объекта контроля. Измеренные параметры сигналов отклика заносятся в базу данных в качестве эталонных и в дальнейшем используются для контроля исправности объектов контроля данного типа.

После получения эталонных сигналов отклика для контроля исправности сменных функциональных узлов аналогичным образом производится автоматизированное формирование сигналов отклика для диагностики неисправностей. С этой целью (после формирования эталонных сигналов отклика для контроля исправности рассмотренным выше способом) в схеме эталонного объекта контроля поочередно имитируют наиболее вероятные неисправности. После введения каждого вида неисправности на объект контроля 14 подают входные эталонные тесты, с помощью средств контроля (логического анализатора 6, сигнатурного анализатора 7, цифрового осциллографа 8), входящих в состав комплекса, измеряют параметры эталонных сигналов отклика как с выхода объекта контроля, так и с промежуточных точек (в местах введенных неисправностей). Полученную совокупность параметров эталонных сигналов отклика идентифицируют (логически относят) введенным типом неисправности и заносят в базу данных компьютера. В дальнейшем, при совпадении сигналов отклика от контролируемого неисправного объекта контроля с соответствующей совокупностью эталонных сигналов отклика (для конкретного вида неисправности) комплекс автоматически идентифицирует (распознает) вид обнаруженной неисправности и выдает информацию о виде неисправности и о месте неисправности в схеме контролируемого объекта.

В режиме контроля комплекс работает следующим образом. Перед началом контроля очередной объект 14 контроля подключается к коммутатору 1 и к другим составным частям комплекса в соответствии со схемой фиг.1, 2. На управляющий компьютер 2 задается тип объекта контроля. На основе заданного кода типа объекта контроля из базы данных компьютера извлекается программа контроля, включая эталонные тесты, которые заносятся в буферную память блока 5 формирования цифровых тестов. Выдача тестовых сигналов производится по командам управляющего компьютера 2 комплекса, который также управляет установкой параметров сигналов специальной формы (для контроля аналоговых и аналого-цифровых схем) и высокочастотных сигналов (для контроля объектов, содержащих высокочастотные части). Вся процедура контроля производится поэтапно (шагами), при этом синхронизация работы источников подачи тестовых сигналов (блока 5 формирования тестов, блока 10 генератора сигналов специальной формы, блока 12 формирования высокочастотных сигналов) и работы измерителей сигналов отклика (логического анализатора 6, сигнатурного анализатора 7, блока 8 цифровых осциллографов, блока 13 измерения параметров высокочастотных сигналов) обеспечивается подачей тактовых сигналов заданной частоты от программируемого блока 11 синхронизации, а последовательность управления выдачей тестовых сигналов, измерением параметров сигналов отклика и их сравнением с эталонными производится по программе под управлением компьютера 2 комплекса. В каждом такте по совокупности подаваемых на объект контроля эталонных тестовых сигналов (логических и аналоговых) получают совокупность измеренных параметров сигналов отклика, которые сравнивают с эталонными параметрами сигналов отклика для данного такта. Результат сравнения (с учетом заданного поля допуска) фиксируют в памяти управляющего компьютера 2 и переходят к следующему такту. После завершения всего цикла контроля компьютер 2 анализирует результаты сравнения эталонных сигналов отклика и измеренных сигналов отклика для каждого такта. При нахождении измеренных сигналов в пределах допуска объекты контроля 14 считаются годными, и компьютер 2 выдает сообщение о положительных результатах контроля.

При выходе параметров измеренных сигналов за поле допуска компьютер 2 выдает сообщение о неисправности данного объекта контроля 14 и о необходимости диагностики неисправностей.

В режиме диагностики неисправностей комплекс работает следующим образом. На компьютер 2 задается тип диагностируемого объекта контроля 14 и из базы данных извлекается программа диагностики, включая совокупность последовательно выдаваемых диагностических тестов. В связи с необходимостью получения сигналов отклика с промежуточных точек схемы объекта контроля 14, процесс диагностики проводится поэтапно в интерактивном режиме. На первом этапе на объект контроля 14 подаются диагностические тесты, позволяющие предварительно локализовать место неисправности в схеме объекта контроля 14 (например, в выходных каскадах схемы объекта контроля 14). После предварительной локализации места отказа производится детализация места отказа. С этой целью по программе диагностики компьютер 2 выдает на экране монитора указания на подключение щупов сигнатурного анализатора 7 и цифрового осциллографа 8 в соответствующие промежуточные точки схемы. На основе анализа параметров сигналов, полученных с помощью сигнатурного анализатора 7, логического анализатора 6 и цифрового осциллографа 8 компьютер идентифицирует место неисправности или выдает уточнение на аналогичный анализ других участков электрической схемы объекта контроля 14. Процесс измерения сигналов в промежуточных точках объекта контроля 14 и последующего сравнения с соответствующими параметрами эталонных сигналов (извлекаемыми из базы данных) для тех же точек продолжается до полного завершения диагностики всей схемы объекта контроля 14.

Последовательность просмотра промежуточных точек схемы объекта контроля 14 задается при программировании тестов исходя из особенностей построения схемы объекта контроля 14, а также с учетом принципа действия схемы объекта контроля 14.

На основе результатов диагностики производится ремонт объекта контроля (устранение выявленных неисправностей), после чего повторно проводится контроль отремонтированного объекта контроля (сменного элемента РЭА) указанным выше способом. Если контроль проходит успешно, то объект контроля признается годным (отремонтированным). Если устанавливается отклонение от эталонных характеристик, что означает неустраненную неисправность, объект контроля повторно проходит диагностику для выявления неустраненной неисправности. Процесс ремонта и контроля заканчивается, когда объект контроля признается годным.

В режиме встроенного контроля работоспособности комплекс работает следующим образом. Объект контроля 14 в этом случае в состав комплекса не включается, а входы измерительных блоков комплекса (цифрового осциллографа 8, логического анализатора 6, сигнатурного анализатора 7) с помощью коммутатора 1 поочередно подключаются к выходам блоков формирования стимулирующих воздействий (блока 5 формирования тестов, блока 10 генераторов сигналов специальной формы, блока 10 программируемых источников электропитания). Последовательность подключения задается по программе встроенного контроля комплекса путем выдачи соответствующих указаний на мониторе управляющего компьютера 2. По командам от управляющего компьютера 2 соответствующие блоки формирования выдают заданные параметры тестовых сигналов, которые контролируются соответствующими измерительными блоками комплекса. Параметры измерительных сигналов сравниваются с эталонными значениями, предварительно занесенными в базу данных компьютера.

Если измеренные значения параметров стимулирующих воздействий не выходят за пределы допусков (что свидетельствует как о достоверности формирования выходных сигналов, так и о достоверности измерения параметров этих сигналов), комплекс считается годным к работе. Для реализации встроенного контроля, кроме специального пакета программного обеспечения, комплексу придается дополнительный коммутатор 1.

Составные части автоматизированного комплекса контроля и диагностики являются реализациями известных технических решений. Конкретная их схемная и конструктивно-технологическая реализация определяется существующим уровнем техники. В частности, коммутатор в простейшем случае может быть реализован в виде сменных переходных плат (адаптеров), одним разъемом устанавливаемых в локальную магистраль обмена данными, а на втором конце имеющих разъемы для подключения объектов контроля (сменных функциональных узлов РЭА). Блок 9 программируемых источников электропитания представляет собой набор регулируемых источников питания, выходное напряжение которых устанавливается с помощью входящих в их состав цифроаналоговых преобразователей по командам, подаваемым от управляющего компьютера 2 через локальную магистраль 4 обмена. Блок 11 синхронизации (в простейшем случае) представляет собой цепочку последовательно включенных генератора опорной частоты, программируемого делителя частоты и выходного формирователя тактовых импульсов. Логический анализатор 6 представляет собой (в простейшем случае) набор компараторов логического “нуля” и логической “единицы” (на соответствующее количество разрядов) и выходной регистр.

Сигнатурный анализатор 7 (в простейшем случае) представляет собой соединение двух компараторов (логического “нуля” и логической “единицы”) и сдвигового регистра, в котором формируется за несколько тактов код “сигнатуры”, отображающий реакцию схемы в точке подключения щупа на последовательность входных тестовых воздействий. Цифровой осциллограф 8 (в простейшем случае) представляет собой быстродействующий АЦП, стробируемый тактовыми синхроимпульсами, и промежуточную память, в которую такт за тактом заносятся коды сигналов, измеряемые в контрольной точке схемы (точке подключения АЦП) в каждый момент времени, задаваемый синхроимпульсами.

Блок 3 сопряжения представляет собой (в простейшем случае) набор магистральных усилителей, обеспечивающих согласование системной шины компьютера 2 и системной шины комплекса (локальной магистрали обмена данными 4).

Блок 5 формирования тестов (в простейшем случае) представляет собой последовательно соединенные линейку выходных усилителей-формирователей, промежуточный регистр, оперативную память хранения тестов и соответствующую схему управления (обеспечивающую потактовую запись тестов с магистрали обмена, потактовое считывание тестов из буферной оперативной памяти и подачу их на объект контроля).

Перед началом контроля и диагностики с базы данных управляющего компьютера в оперативную память блока 5 формирования тестов заносится совокупность кодов логических тестов в той последовательности, в которой они должны подаваться на объект контроля 14 по программам контроля и диагностики. При запуске программы контроля (диагностики) в каждом такте под воздействием синхронизирующих импульсов от блока 11 синхронизации из оперативной памяти блока 5 формирования тестов извлекается и заносится в промежуточный регистр очередной код теста. В соответствии с состоянием разрядов промежуточного регистра подключенные к выходу соответствующих разрядов регистра усилители-формирователи формируют на своих выходах параллельный логический тест (с заданными параметрами сигналов), который подается на объект контроля 14.

Управляющий компьютер 2 представляет собой комплект типовой персональной ЭВМ, включающий в себя системный блок с процессом и ОЗУ, монитор, дисковую подсистему накопителей на жестких магнитных дисках, дисковод гибких магнитных дисков, CD-ROM, принтер, клавиатуру и манипулятор типа “мышь”. В дисковой подсистеме НЖМД организуется база данных тестов и база данных результатов контроля и диагностики, а также размещается программное обеспечение, с помощью которого реализуются алгоритмы работы комплекса во всех режимах.

Таким образом, автоматизированный комплекс фиг.1 и фиг.2 реализуется на основе составных частей, принцип действия которых известен из существующего уровня техники.

В состав радиоэлектронной аппаратуры, подлежащей контролю и диагностике с помощью автоматизированного комплекса, кроме цифровых, аналого-цифровых и цифроаналоговых схем могут входить высокочастотные схемы и цепи. Для обеспечения контроля и диагностики такой аппаратуры разработан вариант комплекса (фиг.2), дополнительно содержащий блок 12 формирования высокочастотных тестовых сигналов и блок 13 измерения параметров высокочастотных сигналов, соединенных с другими составными частями комплекса в соответствии со схемой фиг.2. В качестве блока 12 формирования высокочастотных тестовых сигналов может быть использован, например, программно-управляемый синтезатор частоты соответствующего диапазона с включенным на его выходе программно-управляемым аттенюатором. В качестве блоков измерения параметров высокочастотных сигналов могут быть использованы, например, программно-управляемые анализаторы спектра, измерительные приемники и селективные микровольтметры соответствующего диапазона частот с цифровыми выходами.

Таким образом, как видно из структуры автоматизированного комплекса и описания его работы заявленный технический результат достигается.