Способ тепловизионной диагностики радиоэлектронных элементов на печатной плате



 


Владельцы патента RU 2530315:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры. Техническим результатом является повышение эффективности диагностики радиоэлектронной аппаратуры или его отдельных элементов неконтактным способом. Способ заключается в получении тепловизионного изображения радиоэлектронных элементов на печатной плате и сравнении его с эталонным тепловизионым изображением. На тепловизионном изображении элементов на диагностируемой печатной плате определяют относительные координаты и значения радиационной температуры элементов на печатной плате по относительным координатам элементов на диагностируемой печатной плате; выбирают эталонное тепловизионное изображение печатной платы из заранее сформированного банка данных, вычисляют функцию сходства S между радиационными температурами соответствующих элементов на диагностируемой и эталонной печатных платах; проводят диагностику работоспособности каждого элемента на диагностируемой плате путем проверки условия (Tmin jk≤Tjk≤Tmax jk), где Tjk - радиационная температура j-го элемента на диагностируемой печатной плате, °С; Tmin jk - минимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате; Tmax jk - максимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате.

 

Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к диагностике состояния и диагностике неисправностей радиоэлектронной аппаратуры.

Известен способ-аналог диагностики состояния и диагностики неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, основанный на сличении электрических параметров тестируемых изделий и эталонных изделий данного типа. При этом данный способ основан на поочередной подаче на входы контролируемого устройства предварительно сформированных совокупностей входных тестовых сигналов и использовании в качестве критериев исправности схемы устройства эквивалентных им совокупностей сигналов отклика на выходах контролируемого устройства, измеренных контактным способом (Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т., т.9. Техническая диагностика. Под редакцией В.В.Клюева. М.: Машиностроение, 1987 г., с.177-179).

Недостатком данного способа является необходимость проведения специальных мероприятий, связанных с подачей на диагностируемое устройство тестовых электрических сигналов, и контактное измерение сигналов отклика, что позволяет провести диагностику устройства в целом и не позволяет локализовать неисправность с точностью до отдельно взятого элемента. Кроме того, в современных условиях при высокой плотности монтажа радиоэлектронных элементов на печатных платах применение диагностики на основе технологии контактных измерений требует временного вывода из работоспособного состояния диагностируемого устройства с целью проведения диагностики на специальных измерительных стендах.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ-прототип, описанный в методике [С.А.Бажанов, А.В.Кузьмин, М.А.Вихров. Основные положения методики инфракрасной диагностики электрооборудования и высоковольтных линий РД 153-34.0-20.363-99, стр 104] и на Интернет-сайте [http://www.mrsk-ural.ru/ru/content/files/diagelek5.doc].

Способ диагностики электрооборудования основан на методе оценки теплового состояния электрооборудования и токоведущих частей в зависимости от условий их работы и конструкции путем сравнения измеренных значений температуры элементов электрооборудования с заведомо исправными элементами. При этом для количественной оценки состояния диагностируемого элемента электрооборудования допустимые значения температуры приводятся в виде табличных значений.

Недостатком способа-прототипа является проведение диагностики на основе выводов о дефектности элементов электрооборудования по результатам анализа численного значения превышения измеренного значения температуры элемента по сравнению с заведомо исправным. Так, например, при неисправном радиоэлектронном элементе возможно отсутствие выделения тепловой энергии, и как следствие, на тепловизионном изображении неисправный радиоэлектронный элемент будет иметь температуру ниже, чем исправный. Кроме того, предложенный способ диагностики, основанный на сравнении измеренных значений температуры элементов электрооборудования с заведомо исправными элементами, приводит к снижению эффективности диагностики за счет необходимости поиска и получения тепловизионных изображений заведомо исправных элементов, что практически лишает данную процедуру элементов автоматизации процесса диагностики и возможности ее применения при конвейерных производствах.

Техническим результатом изобретения является существенное повышение эффективности диагностики радиоэлектронной аппаратуры или ее отдельных элементов неконтактным способом за счет применения алгоритма, позволяющего автоматизировать идентификацию неисправных элементов.

Указанный результат достигается тем, что в способе тепловизионной диагностики радиоэлектронных элементов на печатной плате, заключающемся в получении тепловизионного изображения радиоэлектронных элементов на печатной плате и сравнении его с эталонным тепловизионым изображением из заранее созданной базы данных эталонных образов. При этом сравнение полученного и эталонного тепловизионных изображений осуществляют на основе двухэтапной процедуры. На первом этапе находят наиболее похожее (близкое) тепловизионное изображение из заранее созданной базы данных эталонных образов путем идентификации на основе расчета значения Евклидовых расстояний элементов векторов признаков из базы данных эталонных и исследуемых образов объектов, рассчитываемых по формуле [1]:

d j ( P j , M ) = q = 1 g W q | P j q m q | 2 ,                        (1)

где j - номер объекта в библиотеке образов, g - количество элементов вектора признаков объекта, рjq - q-й элемент вектора признаков Pj из библиотеки образов, mq - q-й элемент вектор признаков наблюдаемого объекта, Wq - весовой коэффициент q-гo элемента вектора признаков объекта, удовлетворяющий условию ΣWq=1.

В качестве вектора признаков включены такие геометрические и энергетические параметры, как относительные координаты энергетических центров излучения в прямоугольной системе координат (Xji, Yji) и энергетические параметры в виде значения радиационной температуры соответствующего центра излучения Tjk.

На основе минимальных значений dj идентифицируется наиболее похожее (близкое) тепловизионное изображение из базы данных эталонных образов.

На втором этапе для наиболее похожего (близкого) из эталонных тепловизионных изображений и исследуемого объекта рассчитывается функция сходства S вида:

S = A n ,                           (2)

где А - число случаев, когда наблюдаемый элемент на тепловизионном изображении, описанный соответствующим элементом вектора признаков, обладает признаками, аналогичными объекту из базы данных эталонных образов, n - суммарное количество элементов признаков.

Если выполняется условие S=1, то принимается решение, что устройство исправно, для случая S<1 - устройство неисправно, проводят диагностику работоспособности каждого элемента на диагностируемой плате путем проверки условия (Tmin jk≤Tjk≤Tmax jk), где Tjk - радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате, °С; Tmin jk - минимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате, отражающая нижнюю границу теплового режима элемента, при котором он сохраняет свои технические и эксплуатационные характеристики, °С; Tmax jk - максимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате, отражающая верхнюю границу теплового режима элемента при котором он сохраняет свои технические и эксплуатационные характеристики, °С, если условие выполняется, элемент на диагностируемой печатной плате исправен, в противном случае - неисправен.

Сущность изобретения заключается в том, что обнаружение неисправных радиоэлектронных элементов или работающих в режиме, характерном для низкого уровня надежности, например когда температурный режим элемента превышает допустимые значения, осуществляется путем получения тепловизионного изображения печатной платы с расположенными на ней радиоэлектронными элементами, сравнение его с эталонным тепловизионным изображением из заранее созданной базы данных эталонных образов на основе расчета функции сходства S, и если выполняется условие S=l, то принимается решение, что устройство исправно, для случая S<1 - устройство неисправно, проводят диагностику работоспособности каждого элемента на диагностируемой плате путем проверки условия (Tmin jk<Tjk<Tmax jk), т.е. работает соответствующий радиоэлектронный элемент на печатной плате в заданном температурном режиме или нет.

Предлагаемое техническое решение характеризуется новизной, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что осуществление тепловизионной диагностики элементов на печатной плате радиоэлектронных средств, заключающейся в получении тепловизионного изображения радиоэлектронных элементов на печатной плате и сравнении его с эталонным тепловизионым изображением по алгоритму, предполагаемому идентификацию наиболее близкого тепловизионного изображения из базы данных эталонных образов, и поэлементной диагностике работоспособности каждого элемента на диагностируемой плате, путем проверки условия соответствия существующих тепловых режимов радиоэлектронных элементов эталонным значениям позволяет существенно повысить эффективность диагностики радиоэлектронной аппаратуры и его отдельных элементов неконтактным способом.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, поскольку для его реализации могут быть использованы стандартные тепловизионные устройства, радиоэлектронное оборудование и другие приспособления, выпускаемые промышленностью и имеющиеся на рынке.

Таким образом, применение тепловизионной диагностики неконтактным методом позволит реализовать неконтактный способ контроля неисправностей и проводить локализацию неисправностей с точностью до отдельно взятого радиоэлектронного элемента.

Способ тепловизионной диагностики радиоэлектронных элементов на печатной плате, заключающийся в получении тепловизионного изображения радиоэлектронных элементов на печатной плате и сравнении его с эталонным тепловизионым изображением, отличающийся тем, что на тепловизионном изображении элементов на диагностируемой печатной плате определяют относительные координаты и значения радиационной температуры элементов на печатной плате по относительным координатам элементов на диагностируемой печатной плате, затем выбирают эталонное тепловизионное изображение печатной платы из заранее сформированного банка данных, вычисляют функцию сходства S между радиационными температурами соответствующих элементов на диагностируемой и эталонной печатных платах, после чего проводят диагностику работоспособности каждого элемента на диагностируемой плате путем проверки условия (Tmin jk≤Tjk≤Tmax jk), где Tjk - радиационная температура j-го элемента на диагностируемой печатной плате, °С; Tmin jk - минимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате, отражающая нижнюю границу теплового режима элемента, при котором он сохраняет свои технические и эксплуатационные характеристики, °С; Tmax jk - максимально возможная радиационная температура j-гo элемента на диагностируемой печатной плате, отражающая верхнюю границу теплового режима элемента, при котором он сохраняет свои технические и эксплуатационные характеристики, °С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам моделирования и оценивания факторов, затрудняющих восприятие информации операторами сложных технических систем. Технический результат заключается в обеспечении предобработки информации в ситуациях сложного (произвольного) воздействия на моделируемый объект дестабилизирующих факторов посредством применения однотипных фрагментов оснащаемого интеллектуального стенда.

Изобретение относится к контролю и диагностике систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является уменьшение вычислительных затрат, связанных с реализацией моделей с пробными отклонениями параметров или анализом знаков передач сигналов.

Группа изобретений относится к планированию нагрузки электростанции. Техническим результатом является оптимизация планирования нагрузки в электростанции с целью минимизации эксплутационных затрат.

Изобретение относится к области техники контроля авиационного двигателя летательного аппарата, в частности к стандартизации данных, используемых для контроля авиационного двигателя.

Изобретение относится к области техники контроля авиационного двигателя, в частности к идентификации отказов и к обнаружению неисправных компонентов в авиационном двигателе.
Изобретение относится к корабельному вооружению и судовому радиооборудованию. Способ заключается в проведении натурных испытаний комплекса средств вооружения корабля, в процессе которых в каждом испытании постоянно измеряют и фиксируют параметры состояния внешней среды и испытуемого комплекса.

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в динамической системе с произвольным их соединением, а также улучшение помехоустойчивости способа диагностирования непрерывных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов.

Изобретение относится к управлению траекторией движения судна, выполняющего сложное маневрирование при швартовке, динамическом позиционировании или дрейфе. Способ характеризуется тем, что перед выполнением сложного маневрирования судно выполняет вращение под воздействием средств активного управления, например подруливающего устройства, при этом измеряют величину угловой скорости судна ω и рассчитывают вращающий момент Mpr, образуемый подруливающим устройством.

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа путем применения рабочего диагностирования (без использования тестового воздействия), увеличение помехоустойчивости способа диагностирования дискретных систем автоматического управления путем улучшения различимости дефектов и уменьшение аппаратных затрат на вычисление весовой функции.

Областью применения является область контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - расширение функциональных возможностей способа для нахождения одного или сразу нескольких неисправных блоков (кратных дефектов) в дискретной динамической системе с произвольным соединением блоков, а также расширение функциональных возможностей способа путем применения рабочего диагностирования (без использования тестового воздействия) и уменьшение аппаратных затрат на вычисление весовой функции.

Изобретение относится к техническим системам, а именно к способам оптимального моделирования устройств электронной техники. Технический результат - упрощение определения выходной реакции линейного устройства на входной сигнал в виде функции времени и расширение функциональных возможностей за счет возможности моделирования линейного устройства в виде дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами. Заявленный способ включает моделирование работы линейного устройства в виде линейного дифференциального уравнения n-го порядка с постоянными коэффициентами, определение n собственных параметров линейного устройства λi (i=1, 2, …, n), последующее собственно определение реакции линейного устройства на входной сигнал. В котором собственно определение реакции линейного устройства на входной сигнал осуществляют для каждого i-го собственного параметра линейного устройства путем умножения входного сигнала на экспоненциальную функцию времени с отрицательным знаком при i-м собственном параметре линейного устройства, полученное произведение интегрируют по времени, результат интегрирования по времени умножают на экспоненциальную функцию времени с положительным знаком при каждом i-м собственном параметре, далее полученные произведения для каждого i-го собственного параметра линейного устройства суммируют с соответствующими весовыми множителями по всем n собственным параметрам линейного устройства. 1 ил.

Изобретение относится к области диагностики технического состояния систем с электрическим приводом. Технический результат заключается в обеспечении контроля технического состояния системы управления электроприводом. Для этого предложен способ автоматической диагностики системы с электроприводом, включающей управляющее устройство, соединенное посредством каналов связи с электроприводом, содержащим блок управления и электродвигатель, основанный на последовательной подаче тестирующих сигналов, при этом систему переводят в режим диагностики, при котором сначала диагностируют информационные каналы связи блока управления путем подачи тестовых сигналов с выходов блока управления на входы управляющего устройства и анализа управляющим устройством поступления тестовых сигналов на своих входах, при этом исправными информационными каналами связи блока управления считаются те каналы, через которые прошли все тестовые сигналы в течение заданного времени и в заданной последовательности, затем при условии признания исправными информационных каналов связи блока управления диагностируют управляющие каналы связи блока управления путем подачи тестовых сигналов с выходов управляющего устройства на входы блока управления и анализа блоком управления поступления тестовых сигналов на своих входах, при этом исправными управляющими каналами связи блока управления считаются те каналы, через которые прошли все тестовые сигналы в течение заданного времени и в заданной последовательности, и завершают режим диагностики. 7 ил.

Изобретение относится к области судовождения - автоматическому управлению движением судна. Система определения гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна содержит задатчик идентификационных маневров управления движением судна, объект управления, а также блок формирования коэффициентов усиления в процессе идентификации гидродинамических коэффициентов судна. Блок измерения включает датчики: бокового ускорения, боковой скорости судна, продольной скорости, угловой скорости, угла перекладки руля, углового ускорения. Блок памяти содержит текущие оценки гидродинамических коэффициентов судна и элементы ковариационной матрицы. Достигается уточнение гидродинамических коэффициентов математической модели движения судна, повышение качества автоматического управления движения, повышение безопасности проводки судна в узкостях, снижение нагрузки рулевого привода при сильном волнении. 3 ил.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Техническим результатом является расширение полноты контроля объекта контроля. Дополнительно к формированию инициирующих воздействий и контролю реакций объекта в дополнительных сеансах контролируется система электропитания объекта. Для осуществления способа в систему контроля включен блок измерительных токов, дополнительные связи в объекте контроля и системе контроля, обеспечивающие контроль целостности цепей системы электропитания объекта контроля и параметров его источников питания. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при техническом обслуживании сложных технических объектов. Технической результат заключается в расширении полноты контроля объекта контроля. Дополнительно к формированию инициирующих воздействий и контролю реакций объекта в отдельных сеансах контроля проверяется встроенная в объект система телеизмерений его параметров. Для осуществления способа предлагается три варианта системы контроля. В первом варианте включен блок приема телеметрического сигнала и дополнительные связи на объекте контроля и в системе контроля, обеспечивающие доступ системы контроля к дополнительным датчикам параметров компонентов объекта контроля. Во втором варианте, дополнительный выход объект контроля соединен с промежуточным выходом его системы телеизмерений. В третьем варианте дополнительный выход соединен с промежуточным выходом системы телеизмерений через блок согласования телеметрического сигнала. 4 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к контролю и диагностированию систем автоматического управления и их элементов. Технический результат заключается в уменьшении аппаратных и вычислительных затрат, связанных с уменьшением числа измеряемых сигналов объекта диагностирования. Он достигается тем, что предложен способ поиска неисправного блока в непрерывной динамической системе, в котором в отличие от прототипа определяют число групп динамических блоков N=2 так, что каждая группа имеет один входной и один выходной сигналы, назначают две контрольные точки для измерения выходных сигналов каждой группы, создают модели с пробными отклонениями для двух контрольных точек, для чего вводят пробное отклонение параметров в один из блоков каждой группы, вычисляют диагностические признаки наличия неисправной группы блоков, по минимуму значения диагностического признака определяют дефектную группу блоков, дефектную группу разбивают на две подгруппы путем назначения контрольной точки на выходе одного из динамических блоков дефектной группы так, чтобы каждая новая подгруппа содержала только один вход и один выход, контрольную точку на выходе группы блоков, не содержащих неисправность, удаляют, фиксируют контрольные точки на выходах подгрупп блоков, определяют модели с пробными отклонениями для каждой подгруппы, вычисляют диагностические признаки для каждой подгруппы блоков, определяют дефектную подгруппу блоков по минимуму диагностического признака, операции разбиения дефектной подгруппы блоков и определения пробных отклонений продолжают до тех пор, пока дефектная подгруппа не будет содержать только один блок, который принимается за неисправный. 2 ил.

Изобретение относится к области контроля и диагностирования систем автоматического управления и их элементов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа за счет возможности поиска топологических дефектов. Технический результат достигается тем, что регистрируют реакцию заведомо исправной системы на интервале в контрольных точках и определяют и регистрируют интегральные оценки выходных сигналов системы; определяют и регистрируют интегральные оценки выходных сигналов модели для каждой из контрольных точек и каждого из пробных отклонений; определяют деформации интегральных оценок выходных сигналов модели; определяют нормированные значения деформаций интегральных оценок выходных сигналов модели; замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный входной сигнал, определяют интегральные оценки выходных сигналов контролируемой системы; определяют отклонения интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы для контрольных точек от номинальных значений; определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок выходных сигналов контролируемой системы; определяют диагностические признаки; по минимуму диагностического признака определяют топологический дефект. 1 ил.

Изобретение относится к контролю и диагностированию систем автоматического управления и их элементов. Технический результат - поиск неисправностей. Предварительно регистрируют реакцию заведомо исправной дискретной во времени системы для дискретных тактов регистрации сигнала с дискретным постоянным шагом на интервале наблюдения в контрольных точках, и многократно определяют (одновременно) интегральные оценки выходных сигналов дискретной системы для значений параметра дискретного интегрирования, для чего в момент подачи тестового сигнала на вход дискретной системы с номинальными характеристиками одновременно начинают дискретное интегрирование сигналов системы управления с шагом для параметров интегрирования в каждой из контрольных точек с весами с шагом, путем подачи на первые входы блоков перемножения сигналов системы управления, на вторые входы блоков перемножения подают дискретные экспоненциальные сигналы с шагом для блоков дискретного интегрирования, выходные сигналы блоков перемножения подают на входы блоков дискретного интегрирования с шагом, интегрирование завершают в момент времени, полученные в результате дискретного интегрирования оценки выходных сигналов регистрируют, фиксируют число рассматриваемых одиночных дефектов блоков. Определяют элементы знаков передач сигналов каждого блока, входящего в состав системы для каждой контрольной точки. Элементы знаков передач сигналов используют в заявляемом способе вместо изменений интегральных оценок сигналов модели для всех контрольных точек, полученные для пробных отклонений параметров блоков. Затем определяют нормированные значения вектора знаков передач сигналов для каждого блока, замещают систему с номинальными характеристиками контролируемой, на вход системы подают аналогичный тестовый сигнал, определяют интегральные оценки сигналов контролируемой дискретной системы для контрольных точек и для параметров дискретного интегрирования, определяют отклонения интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы для контрольных точек и параметров дискретного интегрирования от номинальных значений, определяют нормированные значения отклонений интегральных оценок сигналов контролируемой дискретной системы для параметров дискретного интегрирования, определяют диагностические признаки при параметрах дискретного интегрирования, по минимуму значения диагностического признака определяют неисправный блок. 1 ил.

Изобретение относится к контрольному устройству распределительного шкафа, которое через промышленную сеть соединено с различными датчиками и/или исполнительными устройствами для контроля и управления различными функциями распределительного шкафа, такими как кондиционирование, регулирование влажности, контроль доступа. Технический результат заключается в создании контрольного устройства распределительного шкафа с надежной передачей данных и возможностью приспособления к разным случаям применения распределительных шкафов. Для этого предложены контрольное устройство и способ, в которых по меньшей мере часть датчиков и/или исполнительных устройств в качестве датчиков прямого подключения и/или исполнительных механизмов прямого подключения оснащены собственными схемами подключения к шине и через них подсоединены к промышленной сети, и устройство управления имеет блок инициализации или выполнено с возможностью соединения с подобным блоком, через который датчики прямого подключения и/или исполнительные механизмы прямого подключения являются инициализируемыми перед их запуском в работу и при этом автоматически адресуемыми, а затем на основании индивидуально присвоенных адресов посредством устройства управления являются соединенными с обменом данными для их работы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам контроля, управления и к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в системах управления и контроля эксплуатации сложных технических объектов. Технический результат - повышение оперативности принятия решений при отклонениях от нормального хода операций с объектом. Способ позволяет визуализировать контролируемые параметры объекта, ход работ с объектом и оперативно формировать. В систему в дополнение к блоку визуализации контролируемых параметров и блокам хранения плановых, фактических и архивных графиков операций с объектом включены элементы формирования управляющих и информационных сообщений. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх