česky english Vítejte, dnes je pátek 03. prosinec 2021

Oživovanie a testovanie prototypov DPS použitím rozšírenej reality

DPS 3/2021 | CAD/CAE/CAM - články
Autor: Ivo Nemčič, Dirk Müller, FlowCAD

Pri manuálnom testovaní a oživovaní dosiek plošných spojov môže rozšírená realita výrazne zjednodušiť metodiku práce a uľahčiť odhaľovanie chýb. Pri meraní dosiek s plošnými spojmi bolo doteraz vždy potrebné prepínanie medzi rôznymi pohľadmi na schému zapojenia, opisy priradenia vývodov zložitejších komponentov, katalógové listy a samotný prototyp. Pri komponentoch s jemným rozstupom a malou vzdialenosťou medzi vývodmi býva manuálne odrátavanie vývodu, na ktorom sa má vykonať meranie náchylné na chyby. S prekrývacím prehliadačom inspectAR prichádza do oživovania dosiek plošných spojov revolučná zmena vďaka rozšírenej realite.

Augmented Reality (rozšírená realita) je počítačom podporované rozšírenie vnímania reality s vizuálnou reprezentáciou informácií, t. j. doplnenie obrázkov alebo videí o prídavné informácie alebo virtuálne objekty vytvorené počítačom superponovaním alebo prekrytím. Prekrývací prehliadač DPS inspectAR využíva takúto technológiu rozšírenej reality.

Webová kamera v reálnom čase zaznamenáva testovaný prototyp, meracie hroty a sondy a tie sa zobrazujú na displeji. Po softvérovej identifikácii rohov alebo výrazných bodov na doske plošných spojov, ak sú známe rozmery a orientácia dosky plošných spojov v priestore, sa údaje o rozložení môžu prepojiť ako prekrytie so súradnicami dosky plošných spojov a zobraziť sa na displeji. Po kalibrácii už prekrytie informácií návrhu na prototype sleduje posúvanie, otáčanie alebo obracanie pri zobrazení spodnej časti. Filtrovaním superponovaných údajov CAD a živého obrazu z kamery sa môžu zobraziť užitočné informácie ďalšieho pracovného kroku.

Virtuálny netlist

V údajoch CAD sú k dispozícii trasy vodičov na a v doske plošných spojov, spájkovacie plôšky pre vývody komponentov, prekovenia a testovacie body. Výberom a filtrovaním si možno prehľadne zobraziť len požadované informácie z údajov CAD. Vďaka takto zobrazenému rozloženiu zapojenia celého elektrického obvodu rýchlo získate prehľad o signálových charakteristikách pri oživovaní alebo analýze porúch reálnych dosiek plošných spojov. Signály sa dajú ľahko odsledovať a všetky miesta, vhodné na vykonanie meraní, prehľadne vidno už na prvý pohľad. Pozorovateľovi pomáhajú zorientovať sa aj rôzne farby prvkov v rôznych vrstvách. Keďže prekrytie údajov CAD sleduje pohyby otáčania, zrkadlenia a perspektívnych pohľadov aj na spodnej strane dosky plošných spojov, nestrácate prehľad – bez ohľadu na to, ako dosku plošných spojov otočíte alebo natočíte.

 

Obr.č. 1 Meranie (jpg)

Na hustých zapojeniach ľahko vyhľadáte prepojenia a podľa potreby ich môžete použiť ako meracie body prístupnejšie prekoveniu namiesto vývodov komponentov. Na rozvetvených topológiách s veľkým počtom prechodov medzi vrstvami sa na hornej a dolnej strane dá rýchlo skontrolovať, či je signál správne privedený na všetky kontakty príslušných komponentov.

Pri zložitejších obvodoch symboly komponentov zaberajú viac strán schémy zapojenia a navzájom sa prepájajú medzistranovými prepojeniami. Pri sledovaní signálu na vytlačených stranách sa na odsledovanie a zaškrtávanie obvodu medzi vývodmi symbolických kontaktov často používa značkovač textu. Manuálne anotovanie a odškrtávanie teraz odpadáva, pretože sa zobrazujú informácie odfiltrované systémom. Súčasťou netlistu je aj označenie vývodov jednotlivých komponentov. Používateľ si môže vybrať konkrétne informácie, ktoré sa majú zobrazovať na vývodoch: číslo vývodu, názov vývodu alebo signálu. Vďaka superpozícii virtuálnych informácií na živý obraz DPS odpadá potreba ručného odrátavania vývodov na komponentoch.

Identifikácia hľadaných SMD súčiastok veľkosti 0201 alebo 01005 je teraz hračka, hoci sa hľadaný komponent nachádza uprostred väčšieho zoskupenia malých komponentov a nie je na ňom žiadne vytlačené typové označenie. Funkcia digitálnej zmeny mierky umožňuje zreteľne zobraziť príslušnú oblasť dosky plošných spojov aj bez použitia lupy. Prípadná chyba montáže, napríklad odrušovacích diód ESD alebo TVS, sa tak dá rýchlo odhaliť.

 

Obr.č. 2 Plošné spoje (jpg)

Meracou sondou sa rýchlo a spoľahlivo vyberie správny vývod. Uľahčí to prácu, najmä na komponentoch s jemným odstupom vývodov a veľkým množstvom prípojok. Používateľ sa nemusí sústreďovať na odrátavanie a lokalizáciu a môže sa venovať svojej skutočnej úlohe – oživovaniu DPS.

 

Obr.č. 3 lokalizace (jpg)

Podpora množstva formátov CAD

Výstupné údaje návrhu vo formáte IPC-2581 dokážu vygenerovať všetky bežné programy na návrh DPS, ako sú Cadence Allegro a OrCAD, Siemens Xpedition a PADs, Altium alebo Zuken. Tieto údaje sa dajú ľahko načítať do programu inspectAR. Kliknutím na komponent na živom obraze sa zobrazia ďalšie informácie o komponente. Cez označenia komponentov možno prepojiť aj katalógový list komponentu.

Bezplatná verzia aplikácie pre smartfóny alebo tablety so systémami IOS a Android podporuje dva natívne formáty údajov: Eagle a KiCAD.

Lokálne a cloudové riešenie

Pri vývoji a používaní ako podpory pri oživovaní modulu možno k údajom CAD pristupovať na centrálnom internom serveri v sieti LAN. Podpora servera umožňuje súčasne sprístupniť údaje, komentáre, kalibrácie kamier a ďalšie informácie súvisiace s projektom na viacerých nainštalovaných zariadeniach vývojárskeho tímu.

Pre cloudové aplikácie je k dispozícii bezplatná verzia prehliadača z Apple App Store alebo Google Play Store. Ak sa údaje odovzdávajú namiesto na server do cloudu inspectAR, namiesto webovej kamery sa môže použiť smartfón alebo tablet a údaje o návrhu si možno zobraziť prakticky kdekoľvek na svete. Prihodí sa to pri inštalácii, oživovaní a v prípade potreby aj pri odstraňovaní porúch priamo v teréne pri zásahoch servisných technikov na celom svete. Tí musia analyzovať obvod po telefóne aj bez schém zapojenia a odstrániť poruchy priamo v teréne.

inspectAR je ideálny nástroj na funkčné testovanie malých sérií, vykonávané spravidla samotnými vývojármi. Môžete krok za krokom testovať umiestnenie a pripojenie komponentov a zjednodušiť tak oživovanie.

 

Obr.č. 4 přehledné zapojení (jpg)

Ako nástroje fungujú

Dnešné kamery majú vysoké rozlíšenie, výrez s obrazom je vhodný aj pre dosky plošných spojov s HDI obvodmi.

Interaktívnym ukazovaním na komponent na displeji zistíte, o ktorý komponent ide. Ďalším kliknutím sa zobrazí katalógový list komponentu. Trasovanie obvodov sa zobrazuje na všetkých použitých vrstvách rozloženia. Používateľ získava rýchly prehľad, aké komponenty sú pripojené. Tento prehliadač s rozšírenou realitou umožňuje kontrolovať, analyzovať, odlaďovať a prepracovávať dosky plošných spojov. Údaje projektu sú súčasne prístupné viacerým ľuďom. Môžu tak spolupracovať a zanechávať svoje pripomienky. Otáčanie alebo obracanie dosky plošných spojov sledujú v prenášanom videu aj virtuálne zobrazované údaje a smerovanie súradníc na doske plošných spojov.

Prístup k dokumentácii

inspectAR návrhárom DPS umožňuje vygenerovať a distribuovať sprievodnú dokumentáciu a príručky s podporou rozšírenej reality. Všetci používatelia môžu využívať ľahko dostupné dokumenty i možnosť rýchleho zobrazenia detailných informácií. Vďaka možnostiam filtrovania sú hľadané informácie k dispozícii v najkratšom možnom čase a reálny obraz na pozadí znamená, že odpadáva potreba vyhľadávania informácií, ktoré je náchylné na chyby.

Zabudovaný nástroj na anotáciu snímky obrazovky

Jeden obrázok je hodný tisícov slov. Na komunikáciu medzi kolegami alebo na dokumentáciu chýb sa fotografie DPS často anotujú v samostatnom nástroji umožňujúcom kreslenie. V inspectAR už je zabudovaný nástroj na anotáciu snímok obrazovky s typickými grafickými funkciami.

Štetcom alebo perom môžete kresliť voľnou rukou. Okrem toho tu máte funkcie ako guma, text, obdĺžniky a kruhy. Spolu so superponovanými informáciami a trasovaním prepojení sa problém zdokumentuje za pár sekúnd a môže sa odoslať ako snímka obrazovky kolegom.

Dokonalý prehľad o všetkom

Neustále prepínanie schém dosiek plošných spojov, nástrojov EDA, voľných katalógových listov a osadenej DPS už nie je nevyhnutné. inspectAR prináša všetky informácie prehľadne a na jednom mieste. Hodnoty, katalógové listy, elektrické obvody a informácie o komponentoch si možno okamžite skontrolovať. Dôležité informácie z konštrukčných údajov sa superponujú na zobrazenie skutočnej DPS. Ak v údajoch DPS nie je uložený žiadny katalógový list komponentu, nástroj môže automaticky vyhľadať katalógový list na Digikey.

Na pochopenie princípu stačia príklady v aplikácii na smartfóne a namiesto skutočnej dosky plošných spojov možno pred kamerou podržať aj vytlačený obrázok. Hneď uvidíme aj trasovanie prepojení na vnútorných vrstvách. Rozšírená realita umožňuje časovo úsporné a efektívne testovanie využitím modernej techniky.

 

Obr.č. 5 (jpg)

Ďalšie informácie: www.FlowCAD.cz

Partneři

eipc
epci
imaps
ryston-logo-RGB-web
mikrozone
mcu
projectik