技术领域

本发明涉及电子产品信号釆集及测试领域， 尤其涉及示波器和信号波形 釆集及显示的方法及系统。 背景技术

当前电子产品的硬件测试领域所釆用的示波器 ， 无论是中端、 高端还是 低端示波器， 对被测信号都是釆用传统的手持探头人工方式 进行釆集。

随着技术的发展， 电子产品内的印刷电路板（PCB, Print Circuit Board ) 的密度及其复杂度越来越高， 工作速度越来越快， 信号完整性、 时序以及电 源完整性的裕度越来越小。 为了保证产品的质量， 往往在产品的设计和开发 阶段就需要对电源时钟以及关键信号进行全面 的测试。

对于连有几千甚至上万个网络（Net, 其数目表示了电路板的复杂度）的 电路板， 如果用手工和人眼来完成测试信号的甄别、 探头接触和测试， 不仅 工作量及其浩大， 而且会因为手工操作探头的不可靠接触而 ^ I入测试错误或 者误差， 甚至测试探头会由于手工操作按压力不当而导 致损坏。 另一方面， 由于手工测试效率低下， 如果测试所有的关键信号， 在测试时间上往往让人 不可忍受， 故只能在关键信号中选择一部分有代表性的信 号进行测试， 这样 容易导致遗漏关键测试。 由于测试数据繁多， 整理测试报告也是一项非常繁 重的工作， 这是因为报告往往无法与 PCB图对应， 因此人们在看测试报告的 时候不得不经常查阅 PCB图和原理图， 由此使得报告的可读性也比较差。

由此可见， 釆用传统的手持探头人工方式的示波器及其波 形釆集方法， 已经远远不能适用于高端产品电路板上的信号 波形釆集了， 必须针对性地提 供一种能够适用于高端产品全面测试的高可靠 性、 高速以及高效的示波器及 其信号波形釆集及显示的方法。

发明内容 本发明所要解决的技术问题是提供一种示波器 及其信号波形釆集及显示 的方法及系统， 能够自动控制被测对象待测点的定位、信号波 形釆集及显示。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种信 号波形釆集及显示的方法， 涉及控制测量单元及自动釆集单元， 该方法包括：

控制测量单元根据被测对象上测试点的选取确 定相应的测试命令和测试 参数， 计算各测试点的位置坐标， 并向自动釆集单元下达测试命令和测试参 数；

自动釆集单元根据测试命令和测试参数将釆集 探头釆集的各个测试点的 测试信号返回给控制测量单元；

控制测量单元根据自动釆集单元返回的测试信 号生成相应的波形数据， 并存储和显示波形数据。

所述控制测量单元根据被测对象上测试点的 选取确定相应的测试命令和 测试参数包括： 控制测量单元根据被测对象各测试点信号的种 类、 频率及幅 度， 选定相应类型的釆集探头， 并设定各数据通道的垂直和 /或水平以及触发 的测试参数；

所述控制测量单元计算各测试点的位置坐标的 步骤包括： 根据检测到的 被测对象的原始位置坐标计算出各测试点位置 坐标；

所述控制测量单元向所述自动釆集单元下达测 试命令和测试参数的步骤 包括： 向自动釆集单元下达至少包含测试点的位置坐 标和选定探头的测试命 令和测试参数；

所述自动釆集单元根据测试命令和测试参数将 釆集探头釆集的各个测试 点的测试信号返回给所述控制测量单元的步骤 包括： 自动釆集单元根据测试 命令中的测试点的位置坐标将选定探头送达指 定位置， 通过形成多坐标运动 轨迹将探头运载到指定位置坐标下与相应的测 试点接触， 并将探头釆集的测 试信号返回给控制测量单元；

所述控制测量单元根据所述自动釆集单元返回 的测试信号生成相应的波 形数据， 并存储和显示所述波形数据的步骤包括： 控制测量单元通过设定的 一个或多个数据通道接收自动釆集单元返回的 一个或多个测试点的测试信 号， 生成相应的波形数据并存储及显示。

所述控制测量单元计算各测试点的位置坐标的 步骤还包括： 控制测量单 元通过光学定位检测被测试对象的原始位置坐 标；

自动釆集单元形成的多坐标运动轨迹包括空间 的直角三坐标或极坐标运 动轨迹， 或者平面的直角坐标或极坐标运动轨迹中的任 意一种；

控制测量单元显示波形数据的步骤包括： 根据人机交互命令控制显示相 应通道的波形数据， 和 /或根据所述波形数据实现与被测试对象设计� �件的关 联显示。

为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种示波器， 包括控制测量单元 和自动釆集单元， 其中：

控制测量单元设置为： 根据被测对象上测试点的选取确定相应的测试 命 令和测试参数， 计算测试点的位置坐标， 并向自动釆集单元下达测试命令和 测试参数； 以及根据自动釆集单元返回的测试信号生成相 应的波形数据， 并 存储和显示波形数据；

自动釆集单元设置为： 根据测试命令和测试参数将釆集的各测试点的 测 试信号返回给控制测量单元。

控制测量单元包括综合控制单元以及信号测量 与波形数据生成单元， 自 动釆集单元包括釆集探头伺服单元以及一个或 多个釆集探头， 其中：

综合控制单元设置为： 选定被测对象的测试点， 根据被测对象的原始位 置坐标计算所述测试点的位置坐标， 并下传相应的测试命令及其测试参数； 釆集探头伺服单元设置为： 根据相应的测试命令及其测试参数， 将支撑 承载的釆集探头运载到指定的位置坐标下与相 应的测试点接触， 并将釆集探 头返回的测试信号传送给信号测量与波形数据 生成单元；

釆集探头设置为： 在釆集探头伺服单元的伺服控制下釆集测试点 的测试 信号， 并返回给釆集探头伺服单元；

信号测量与波形数据生成单元设置为： 根据相应的测试命令及其测试参 数完成测试配置， 通过一个或多个通道接收釆集探头伺服单元传 送的测试点 的测试信号， 并生成相应通道的波形数据。

控制测量单元还包括被测对象定位单元， 其中：

被测对象定位单元设置为： 根据相应的测试命令及其测试参数釆集到被 测对象的原始位置坐标， 并返回给综合控制单元。

综合控制单元还设置为： 根据所述被测对象各测试点信号的种类、 频率 及幅度中的一种或多种属性选定相应类型的釆 集探头；

釆集探头伺服单元是设置为以如下方式将支撑 承载的所述釆集探头运载 到指定的位置坐标下与相应的测试点接触： 在综合控制单元的控制下， 通过 形成的多坐标运动轨迹将综合控制单元选定的 釆集探头运载到位置坐标下， 并保证接触良好； 所述多坐标运动轨迹包括空间的直角三坐标运 动轨迹或极 种。

综合控制单元还设置为： 根据被测对象各测试点信号的种类、 频率及幅 度中的一种或多种属性设定信号测量与波形数 据生成单元各通道的垂直和 / 或水平以及触发的测试参数； 接收及存储来自信号测量与波形数据生成单元 传送的波形数据；

信号测量与波形数据生成单元还设置为： 将生成的各通道的波形数据传 送给综合控制单元。

控制测量单元还包括人机交互单元， 其中：

人机交互单元设置为： 在综合控制单元的控制下提供釆集探头的种类 和 被测对象及其测试点的信息， 并向综合控制单元传递人机交互命令； 在综合 控制单元的控制下显示相应通道的波形数据；

综合控制单元还设置为： 根据人机交互命令控制人机交互单元显示波形 数据； 和 /或根据波形数据实现与被测对象设计文件的� �联显示。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种 信号波形釆集及显示的系统， 包括计算与控制装置、 信号测量与波形数据生成装置、 釆集探头伺服装置以 及一个或多个釆集探头， 其中：

计算与控制装置设置为： 选定被测对象的测试点并计算测试点的位置坐 标 , 以及下传相应的测试命令及其测试参数；

釆集探头伺服装置设置为： 根据相应的测试命令及其测试参数， 将支撑 承载的釆集探头运载到指定的位置坐标下与相 应的测试点接触， 并将釆集探 头返回的测试信号传送给信号测量与波形数据 生成装置；

釆集探头设置为： 在釆集探头伺服单元的伺服控制下釆集测试点 的测试 信号， 并返回给釆集探头伺服装置；

信号测量与波形数据生成装置设置为： 根据相应的测试命令及其测试参 数完成测试配置， 通过一个或多个通道接收所述釆集探头伺服装 置传送的测 试点的测试信号， 并生成波形数据。

还包括被测对象定位装置， 其中：

被测对象定位装置设置为： 根据相应的测试命令及其测试参数釆集到被 测对象的原始位置坐标， 并返回给计算与控制装置；

计算与控制装置是设置为以如下方式计算所述 测试点的位置坐标： 根据 被测对象定位装置返回的被测对象的原始位置 坐标计算选定的测试点的位置 坐标。

计算与控制装置还设置为： 根据被测对象各测试点信号的种类、 频率及 幅度中的一种或多种属性选定相应类型的釆集 探头；

釆集探头伺服装置是设置为以如下方式将支撑 承载的所述釆集探头运载 到指定的位置坐标下与相应的测试点接触： 在综合控制单元的控制下， 通过 形成的多坐标运动轨迹将计算与控制装置选定 的所述釆集探头运载到所述位 置坐标下， 并通过向该釆集探头施加适当的力保证接触良 好； 所述多坐标运 动轨迹包括空间的直角三坐标运动轨迹或极坐 标运动轨迹， 或者平面的直角 坐标运动轨迹或极坐标运动轨迹中的任意一种 。

计算与控制装置还设置为： 根据所述被测对象各测试点信号的种类、 频 率及幅度中的一种或多种属性设定所述信号测 量与波形数据生成单元各通道 的垂直和 /或水平以及触发的测试参数； 以及接收、 存储来自所述信号测量与 波形数据生成装置传送的波形数据；

信号测量与波形数据生成装置还设置为： 将生成的各通道的波形数据传 送给计算与控制装置。 计算与控制装置含有人机交互装置， 其中：

人机交互装置设置为： 提供集探头的种类和所述被测对象及其测试点 的 信息， 并传递人机交互命令， 显示相应通道的波形数据；

计算与控制装置还设置为： 根据人机交互命令控制人机交互装置显示波 形数据； 和 /或根据波形数据实现与被测对象设计文件的� �联显示。

该系统还包括被测对象固定装置， 所述被测对象固定装置设置为： 在计 算与控制装置的控制下固定或解固定被测对象 。

本发明克服了上述传统示波器所存在的问题 和不足， 提供了一种示波器 及相应的系统和方法， 通过自动控制一个或多个釆集探头对被测对象 测试点 的精准定位和接触， 来自动釆集、 存储和显示测试点的信号波形； 同时， 还 可以将测试结果直接显示在相应的 PCB图上。 本发明尤其适用于高密度复杂 的 PCB的全面测试以及批量一致性测试， 并且能够节省大量的测试人力， 大 幅提高测试效率和测试的精准性及可靠性， 大大缩短硬件的开发周期。 附图概述

图 1为本发明的示波器装置实施例结构示意图；

图 2为本发明的信号波形釆集及显示方法实施例� �流程图；

图 3为本发明的信号波形釆集及显示系统实施例� �结构示意图。

本发明的较佳实施方式

以下结合附图和优选实施例对本发明的技术方 案进行详细地阐述。 以下 例举的实施例仅仅用于说明和解释本发明， 并不构成对本发明技术方案的限 制。

如图 1所示， 是本发明提供的能够自动定位、 釆集及显示测试点信号波 形的示波器装置实施例的结构， 该示波器装置包括控制测量单元和自动釆集 单元， 其中：

控制测量单元， 用于根据被测试对象上测试点的选取确定相应 的测试命 令和测试参数； 依据被测试对象的原始位置坐标计算各测试点 在被测试对象 上的位置坐标， 并向自动釆集单元下达测试命令和测试参数， 才艮据自动釆集 单元釆集的测试信号生成相应的波形数据， 并存储和显示波形数据；

自动釆集单元， 用于根据控制测量单元下达的测试命令和测试 参数将釆 集的各个测试点的测试信号返回给控制测量单 元。

控制测量单元还根据生成的波形数据实现与被 测试对象设计文件的关联 显示。

在图 1中， 控制测量单元进一步包括综合控制单元、被测 对象定位单元、 信号测量与波形数据生成单元， 自动釆集单元进一步包括釆集探头伺服单元 以及一个或多个釆集探头， 其中：

综合控制单元， 用于根据被测对象各测试点信号的种类、 频率及幅度设 定信号测量与波形数据生成单元各通道的垂直 和 /或水平以及触发等测试参 数， 分别向被测对象定位单元、 信号测量与波形数据生成单元以及釆集探头 伺服单元下达测试命令并传递测试参数；

综合控制单元根据被测对象定位单元传递的被 测对象位置坐标， 计算被 测对象上目标测试点的位置坐标， 并选定相应类型的探头； 根据计算出的测 试点的位置坐标和选定的探头分别向信号测量 与波形数据生成单元和釆集探 头伺服单元下达相应的测试命令及其测试参数 。

综合控制单元还接收及存储来自信号测量与波 形数据生成单元的测试数 据， 并将测试数据记录在相应的被测对象（比如电 路板、 电子产品棵机或半 成品等） 的 PCB图上。

被测对象定位单元， 用于根据测试命令及其测试参数釆集被测对象 的原 始位置坐标， 并传送给综合控制单元； 被测对象定位单元譬如通过光扫描方式釆集被 测对象的原始位置坐标。 信号测量与波形数据生成单元， 用于根据测试指令及其测试参数完成测 试配置， 通过一个或多个通道接收釆集探头伺服单元传 递过来的一个或多个 釆集探头探测到的测试点的测试信号， 据此生成波形数据， 同时将生成的各 通道的测试数据传递给综合控制单元；

釆集探头伺服单元， 用于支撑承载一个或多个釆集探头， 在综合控制单 元的控制下形成多坐标运动轨迹， 将釆集探头运载到指定位置坐标的测试点 下与该点接触， 并将釆集探头釆集到的测试点的测试信号传送 给信号测量与 波形数据生成单元；

釆集探头伺服单元还向釆集探头施加适当的力 以保证探头与测试点的良 好接触。

釆集探头伺服单元形成的多坐标运动轨迹为空 间的直角三坐标（ X, y, z ) 或极坐标（r, α, β )运动轨迹； 或为平面的直角坐标（X, y )或极坐标（r, α ) 运动轨迹。

一个或多个釆集探头， 用于在釆集探头伺服单元的多坐标运动轨迹控 制 支配下， 实现与被测对象（PCB ) 测试点的精准定位和接触， 并将对测试点 釆集的测试信号输出给釆集探头伺服单元。

上述示波器装置还包括人机交互单元， 用于在综合控制单元的控制下提 供釆集探头种类和被测对象及其测试点信息， 向综合控制单元传递人机交互 命令； 综合控制单元根据人机交互命令控制人机交互 单元显示相应通道的波 形。

本发明的一个或多个釆集探头， 可以适应不同频率、 不同幅度和不同接 地条件的各类测试点信号的需要， 各个釆集探头在到达指定的坐标后实现与 测试点的信号接触后， 可以依次进行测试， 也可以并行进行测试， 以提高测 试效率。

如图 2所示， 是运用本发明提供的示波器进行信号波形釆集 及显示的方 法实施例流程， 包括如下步骤： 110: 控制测量单元选取被测试对象上各测试点， 并确定相应的测试命令 及测试参数；

控制测量单元首先将被测试对象与釆集探头伺 服装置各自的位置相对固 定。

被测试对象比如印刷电路板（PCB ) 、 电子产品棵机或半成品等。

120:根据确定的被测试对象的初始位置坐标计� �获取测试点在被测试对 象上的位置坐标， 并向自动釆集单元下达含有测试点位置坐标及 选定探头等 其它测试参数的测试命令；

控制测量单元检测被测试对象的初始位置坐标 ， 选取被测试对象上的测 试点； 获取测试点的信号参数， 由此设定波形显示各通道的垂直或水平以及 触发等测试参数， 并选定相应类型的探头。

在此， 检测被测试对象的初始位置坐标是通过被测对 象定位装置的光学 定位检测被测试对象的初始位置坐标。 测试点的信号参数包括信号种类、 频 率及幅度参数中的一种或多种，是通过被测试 对象的设计文件（比如 PCB图 ) 或者通过人机界面获取。

130: 自动釆集单元根据该测试命令中的测试点位置 坐标将选定探头送达 指定位置， 并将探头釆集的测试信号返回给控制测量单元 ；

自动釆集单元在控制测量单元的控制下形成多 坐标运动轨迹将选定探头 送达指定位置， 譬如为空间的直角三坐标（X, y, z )或极坐标（r, α, β )运动 轨迹， 或者为平面的直角坐标（χ, y )或极坐标（r, α )运动轨迹。 自动釆集 单元使得探头与测试点良好地电气接触。

140:控制测量单元根据自动釆集单元返回的测� �信号生成相应的波形数 据并存储， 同时显示在相应的数据通道上；

150：控制测量单元根据生成的波形数据实现与 被测试对象设计文件的关 联显示。

控制测量单元譬如将接收的波形数据的索引记 录在相应的被测试对象的 PCB图上。

如果还需要进行下一测试点的信号釆集， 可选定下一测试点， 并重复上 述步骤 120 150即可。

上述方法还包括步骤： 由控制测量单元的人机交互单元提供釆集探头 种 类和被测对象及其测试点信息， 并向控制测量单元传递人机交互命令； 控制 测量单元根据人机交互命令控制人机交互单元 显示相应通道的波形。

如图 3所示， 是本发明提供的能够自动定位、 釆集及显示测试点信号波 形的系统实施例的结构， 该系统包括： 计算与控制装置、 信号测量与波形数 据生成装置、 被测对象定位装置、 釆集探头伺服装置以及一个或多个釆集探 头， 其中：

计算与控制装置， 用于根据被测对象各测试点信号的种类、 频率及幅度 设定信号测量与波形数据生成装置各通道的垂 直或水平以及触发等测试参 数， 分别向被测对象定位装置、 信号测量与波形数据生成装置以及釆集探头 伺服装置下达测试命令并传递测试参数；

计算与控制装置根据被测对象定位单元传递的 被测对象的原始位置坐 标， 通过测试点定位计算装置选取被测对象的测试 点并计算其位置坐标， 并 选定相应类型的探头； 根据计算出的测试点的位置坐标和选定的探头 分别向 信号测量与波形数据生成装置和釆集探头伺服 装置下达相应的测试命令及其 测试参数。

计算与控制装置还通过测试结果存储与记录装 置接收及存储来自信号测 量与波形数据生成装置的测试数据，并将测试 数据记录在相应的被测对象（比 如电路板、 电子产品棵机或半成品等） 的 PCB图上。

被测对象定位装置， 用于根据测试命令及其测试参数将釆集到的被 测对 象的原始位置坐标传递给计算与控制装置；

被测对象定位装置譬如通过光扫描方式釆集被 测对象的原始位置坐标。 信号测量与波形数据生成装置， 用于根据测试指令及其测试参数完成测 试配置， 通过一个或多个通道接收及显示釆集探头伺服 装置传递过来的一个 或多个釆集探头探测到的测试点的测试信号， 生成波形数据， 同时将生成的 各通道的测试数据传递给计算与控制装置。 釆集探头伺服装置， 用于支撑承载一个或多个釆集探头， 根据测试命令 及其测试参数形成多坐标运动轨迹， 将釆集探头运载到指定位置坐标的测试 点下与该点接触， 并将釆集探头釆集到的测试点的测试信号传送 给信号测量 与波形数据生成装置；

釆集探头伺服装置还向釆集探头施加适当的力 以保证探头与测试点的良 好接触。

釆集探头伺服单元通过一伺服控制单元形成多 坐标运动轨迹， 譬如为空 间的直角三坐标（X, y, z )或极坐标（r, α, β )运动轨迹， 或者为平面的直角 坐标（X, y )或极坐标 ( r, α )运动轨迹。

一个或多个釆集探头， 用于在釆集探头伺服装置的多坐标运动轨迹控 制 支配下， 实现与被测对象测试点的精准定位和接触， 并将对测试点釆集的测 试信号输出给釆集探头伺服装置。

上述系统通过计算与控制装置内的人机交互装 置 （图中未示， 譬如输入 键盘、 输出显示屏等）提供釆集探头种类和被测对象 及其测试点信息， 同时 传递人机交互命令； 计算与控制装置根据人机交互命令控制人机交 互装置显 示相应通道的波形。

图 3所示的系统还包括被测对象固定装置， 用于在计算与控制装置的控 制下将被测对象进行固定或解固定， 譬如通过钳形夹夹紧或解夹被测对象， 或通过按压锁锁紧或解锁被测对象， 等等。

在本实施例里，计算与控制装置可以在被测对 象的 PCB图等设计文件上 预先批量选定各个测试点， 并通过程序控制釆集探头伺服装置将釆集探头 自 动精准定位到测试点， 输入并存储信号测量与波形数据生成装置生成 的测试 点的波形数据， 并直接将测试结果记录在 PCB图上。

本发明替代了传统示波器靠人工手持探头实 现被测对象测试点信号波形 的釆集和显示方法，使被测信号能够以在 PCB图等设计文件上预先批量选定 的方式， 通过程序控制的多坐标釆集探头自动将釆集到 的信号波形输入及存 储到示波器， 并将测试结果直接记录在 PCB图上。 因此， 本发明尤其适用于 高端产品的高密度及复杂的 PCB的全面测试以及批量一致性测试， 并且能够 节省大量的测试人力， 大幅提高测试效率和测试的精准性及可靠性， 从而有 效地缩短了硬件的开发周期。

尽管为示例目的， 已经公开了本发明的优选实施例， 本领域的技术人员 将意识到各种改进、 增加和取代也是可能的， 因此， 本发明的范围应当不限 于上述实施例。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全 部或部分步骤可通过程序 来指令相关硬件完成， 所述程序可以存储于计算机可读存储介质中， 如只读 存储器、 磁盘或光盘等。 可选地， 上述实施例的全部或部分步骤也可以使用 一个或多个集成电路来实现。 相应地， 上述实施例中的各模块 /单元可以釆用 硬件的形式实现， 也可以釆用软件功能模块的形式实现。 本发明不限制于任 何特定形式的硬件和软件的结合。

工业实用性

本发明克服了上述传统示波器所存在的问题和 不足， 提供了一种示波器 及相应的系统和方法， 通过自动控制一个或多个釆集探头对被测对象 测试点 的精准定位和接触， 来自动釆集、 存储和显示测试点的信号波形； 同时， 还 可以将测试结果直接显示在相应的 PCB图上。 本发明尤其适用于高密度复杂 的 PCB的全面测试以及批量一致性测试， 并且能够节省大量的测试人力， 大 幅提高测试效率和测试的精准性及可靠性， 大大缩短硬件的开发周期。