Ботнев В.В., Иванов И.А., Сулейманов С.П., Увайсов Р.И.

ПОДСИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ДЕФЕКТОВ АППАРАТУРЫ

В работе описан программный комплекс Diaterm, предназначенный для проведения диагностирования

технического состояния печатных узлов радиоэлектронных средств и на основе теплового математическо-

го моделирования и результатов измерения температур корпусов комплектующих элементов выявлять нали-

чие и виды производственных дефектов аппаратуры.

Неотъемлемой частью большинства радиоэлектронных средств (РЭС) являются печатные узлы (ПУ). Про-

граммный комплекс (ПК) Diaterm предназначен для диагностирования дефектов ПУ на различных стадиях

жизненного цикла РЭС по их тепловому полю. ПК позволяет выявлять так называемые производственные

дефекты (ПД), связанные с нарушениями технологии производства ПУ, а также дефекты, приводящие к

нарушению тепловых режимов работы электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в ПУ. Например: отсутствие пасты меж-

ду ЭРЭ и теплоотводом, неправильная установка ЭРЭ с теплоотводом, отсутствие контакта ЭРЭ с тепло-

отводом и д.р. Ряд дефектов, которые возможно выявить с помощью Diaterm, сложно определить другими

средствами диагностирования. Поэтому метод теплового диагностирования, положенного в основу ПК до-

полняет другие широко известные методы электрического, вибрационного, визуального диагностирования

ПУ.

Суть метода теплового диагностирования, заключается в построении на этапах проектирования спра-

вочника термограмм в виде электронной базы неисправностей (БН). Отдельная термограмма отражает тот

или иной дефект. Одним из главных отличий данного метода от хорошо известного метода сравнения с

«эталонным образцом» является применение математического моделирования тепловых процессов ПУ вместо

проведения серии экспериментов для формирования искомой БН.

Таким образом, для проведения диагностирования производственных дефектов необходимо сформировать

базу неисправностей (БН). База неисправностей представляет собой множество термограмм ПУ, получен-

ных путем моделирования тепловых процессов. Каждая термограмма соответствует какому-то производ-

ственному дефекту. Формирование базы неисправностей должно проводиться на этапе обеспечения тепло-

вых режимов при проектировании ПУ. Существует возможность создать БН и на последующих стадиях жиз-

ненного цикла.

При формировании БН для ПУ необходимо реализовать следующие операции:

открытие и сканирование входного файла программы моделирования;

определение контрольных точек;

выбор видов дефектов, которые необходимо диагностировать;

сохранение в файле подробного описания выбранных дефектов;

получение из программы моделирования тепловых процессов данных по тепловым полям ПУ для различ-

ных дефектов;

ввод данных по рассчитанным тепловым полям в ПК Diaterm;

построение причинно-следственных связей;

сохранение БН.

ПК Diaterm обеспечивает гибкое взаимодействие с другими программами моделирования тепловых про-

цессов, например: АСОНИКА-Т, ТРИАНА, Pilot и др. Это возможно благодаря реализованному в Diaterm

конечному автомату. КА обеспечивает сканирование входных и выходных файлов программы моделирования.

Другими словами программа Diaterm не привязана жестко к конкретной программе моделирования.

При диагностировании накладываются требования к выбираемым контрольным точкам. Программа позво-

ляет целенаправленно выбирать места размещения контрольных точек и их количество. Выбор производит-

ся на основе данных о коэффициентах нагрузки, показателей надежности ЭРЭ, коэффициентов тепловой

нагрузки элементов.

Комплекс Diaterm позволяет автоматически формировать «список дефектов», возможных в данном ПУ.

Формирование выполняется на основе полученных данных из входного файла программы моделирования и

имеющейся в Diaterm базе неисправностей.

б)

а)

Рис.1. Окна ПК Diaterm: а) таблица базы неисправностей; б) таблица построенных причинно-

следственных связей

Далее проводится заполнение таблицы базы неисправностей (рис.1.а), где в столбцах располагаются

значения температур в контрольных точках для различных дефектов. В программе моделирования в мате-

матическую модель ПУ вносится изменение, соответствующее возможному дефекту, после чего проводится

моделирование тепловых процессов ПУ с получением термограммы и значений температур в контрольных

точках. Такие итерации выполняются для всех дефектов, описанных в «списке дефектов».

После формирования БН ПК Diaterm выполняет построение причинно-следственных связей (рис.1). Ис-

пользование причинно-следственных связей позволяет повысить достоверность диагностирования дефек-

тов, а также позволяет диагностировать кратные дефекты (в БН содержатся одиночные дефекты). Теперь

БН считается завершенной и ее можно использовать для мониторинга дефектов на последующих стадиях

жизненного цикла ПУ РЭС.

Диагностирование производственных дефектов может проводиться на основе: статистического анализа

серии измерений значений температур в контрольных точках; измерений значений температур в контроль-

ных точках; тепловизионной термограммы.

Diaterm дает возможность проводить статистический анализ измеренных значений температур наблюда-

емого ПУ, вычисляя математическое ожидание и определяя распределение измеренных значений темпера-

тур.

Диагностирование производственных дефектов можно проводить, например, используя термограмму, по-

лученную с помощью бесконтактных средств измерения температуры. На основе термограммы определяются

значения температур в контрольных точках, которые вводятся в окне ПК Diaterm (рис.2).

Рис.2. Мониторинг производственных дефектов в программе Diaterm

Измеренные значения температур исследуемого ПУ, могут передаваться из программного модуля, в ко-

тором проводился статистический анализ, или вводиться вручную при непосредственном измерении значе-

ний температур. После ввода измеренных знасений температур можно провести мониторинг дефектов,

нажав на кнопку «Диагноз» (рис.2), в результате чего появится окно с диагнозом. Для подробного ана-

лиза сложившейся в ПУ ситуации можно просмотреть значения рассчитанных критериев, на основе которых

был сформулирован диагноз.

Помимо диагностирования производственных дефектов комплекс Diaterm позволяет рассчитывать диапа-

зоны допусков на значения температур ЭРЭ для отбраковочного контроля ПУ. Расчет диапазона допусков

на значения температур ЭРЭ проводится, исходя из разброса значений электрических, геометрических и

теплофизических параметров ПУ. Допуски рассчитываются методом Монте-Карло.

Программный комплекс Diaterm может быть использован промышленными предприятиями, занимающимися

разработкой, производством, испытаниями или эксплуатацией радиоэлектронных средств. Применение ПК в

промышленной практики позволит повысить процент выхода годных РЭС и их эксплутационную надежность

за счет своевременного выявления производственных дефектов.