DVT 阶段防水手表 PINGO 针测试工装设计方案（全流程硬件 - 软件实现）

DVT 阶段防水手表 PINGO 针测试工装设计

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一、工装设计背景与核心目标

基于 DVT 阶段 “全面验证 PINGO 针设计、工艺、可靠性，冻结设计为 PVT 铺路” 的核心定位，本测试工装需覆盖功能验证、性能测试、可靠性模拟、工艺一致性检测四大核心场景，解决 PINGO 针接触不良的 “机械结构失效、电气接触失效、污染腐蚀、材料退化” 四大类问题。

1.1 设计依据与核心需求

设计依据（原文 DVT 阶段要点）	工装核心需求	测试精度要求	测试效率要求	可靠性要求
1. 验证接触电阻（单针 / 回路）	支持四线制高精度接触电阻测量	测量范围 0-500mΩ，精度 ±1mΩ	单针测试≤3s，回路测试≤10s	连续测试 1000 次误差≤2%
2. 模拟插拔寿命（5000/10000 次）	自动完成插拔循环，记录接触状态变化	插拔位置精度 ±0.01mm，力控精度 ±0.1N	单次插拔周期≤2s（含稳定时间）	连续 5000 次无机械故障
3. 微动磨损模拟（振动下接触稳定性）	可控振动频率 / 振幅，同步监测接触电阻	振动频率 10-500Hz，振幅 0.1-1mm	振动测试时长可设（1-24h）	振动过程中数据采集无丢包
4. 针尖高度 / 共面度检测	非接触式测量针尖凸出高度与平面度	高度测量精度 ±0.001mm，共面度 ±0.005mm	单台手表检测≤20s	测量重复性≤0.002mm
5. 密封胶涂覆质量检测	识别密封胶缺胶、溢胶、断点	胶宽测量精度 ±0.01mm，缺陷识别率≥99.5%	单区域检测≤5s	误判率≤0.1%
6. 充电协议握手与功率测试	支持 QC3.0/PD2.0 等主流协议，测充电功率	电压精度 ±0.01V，电流精度 ±0.001A	协议握手测试≤10s	协议兼容性≥99%
7. 环境可靠性（温湿度 / 盐雾）	联动环境箱，同步采集接触电阻数据	温度控制精度 ±1℃，湿度 ±5% RH	数据采样间隔可设（1-60s）	高低温下数据传输稳定

1.2 工装整体架构

工装采用 “机械执行层 + 硬件采集层 + 软件控制层 + 数据存储层” 四层架构，各层功能与交互关系如下：

架构层级	核心模块	功能描述	与其他层级交互方式
机械执行层	1. 手表定位机构 2. PINGO 针插拔机构 3. 视觉检测运动轴 4. 振动模拟平台	1. 高精度固定手表，确保 PINGO 针与测试探针对齐 2. 模拟用户插拔动作，控制插拔力与行程 3. 带动 AOI 相机 / 激光传感器扫描针尖 / 密封胶 4. 提供可控振动环境，模拟微动磨损	接收硬件层 “运动控制信号”，反馈 “位置 / 力传感器数据”
硬件采集层	1. 接触电阻测试模块 2. 电气性能测试模块（电压 / 电流） 3. 力 / 位置采集模块 4. 视觉采集模块 5. 环境数据采集模块	1. 采集单针 / 回路接触电阻 2. 测充电电压、电流、功率 3. 采集插拔力、针尖高度数据 4. 拍摄针尖 / 密封胶图像 5. 采集温湿度、盐雾浓度数据	向软件层传输 “原始采集数据”，接收软件层 “参数配置指令”
软件控制层	1. 运动控制模块 2. 数据采集与处理模块 3. 测试流程管理模块 4. 缺陷判定模块 5. 报表生成模块	1. 控制机械机构运动轨迹与速度 2. 处理原始数据，计算测试结果 3. 编排测试步骤，支持自定义流程 4. 依据标准判定产品合格 / 不合格 5. 生成测试报告与数据曲线	向硬件层下发 “控制指令”，向数据存储层传输 “处理后数据”
数据存储层	1. 实时数据库 2. 历史数据库 3. 配置数据库	1. 存储测试过程中实时数据（如接触电阻动态变化） 2. 存储历史测试报告、原始数据 3. 存储测试参数（如插拔次数、振动频率）	接收软件层 “数据写入请求”，响应 “数据查询请求”

二、机械执行层设计（硬件基础）

机械执行层是工装稳定运行的核心，需满足 “高精度定位、可控插拔、稳定振动” 需求，关键模块设计如下：

2.1 手表定位机构设计

设计项目	具体方案	选型依据（原文关联）	精度保障措施
定位方式	真空吸附 + 基准销定位	原文 DVT 阶段要求 “确保针尖垂直度与凸出高度一致性”，定位机构需避免手表偏移导致测试偏差	1. 基准销采用淬火钢材质，精度 ±0.002mm 2. 真空吸附压力 0.05-0.08MPa，确保手表无松动
调整自由度	X/Y/Z 三轴微调（±0.5mm），θ 轴旋转（±1°）	应对手表壳体公差，确保 PINGO 针与测试探针精准对齐（原文表 2 “行程不足” 根因为公差累积）	1. 微调轴采用微分头（精度 0.001mm） 2. 配备 CCD 对位相机，辅助校准
材质选择	底座：铝合金（6061-T6），定位块：聚四氟乙烯	1. 铝合金强度高，轻量化，适合工装底座 2. 聚四氟乙烯硬度低，避免划伤手表壳体	1. 底座表面阳极氧化处理，防腐蚀 2. 定位块表面抛光，粗糙度 Ra≤0.8μm
尺寸参数	定位平台尺寸：150mm×100mm，基准销间距：根据手表壳体定制	适配主流防水手表尺寸（直径 38-46mm），确保兼容性	预留 2 组备用基准销孔，支持快速换型

2.2 PINGO 针插拔机构设计（核心执行模块）

设计项目	具体方案	计算公式与参数推导	可靠性保障
驱动方式	步进电机（28HS45）+ 滚珠丝杠（导程 2mm）	1. 步进电机步距角：1.8°/16 细分 = 0.1125° 2. 丝杠每转行程：2mm 3. 最小位移精度：2mm/(360°/0.1125°)=0.000625mm（满足 ±0.01mm 插拔精度）	1. 电机配备行星减速器（减速比 5:1），提升扭矩 2. 丝杠采用 C7 级精度，预紧消除间隙
插拔力控制	拉压力传感器（LCM302，量程 0-50N，精度 ±0.1N）+ 闭环控制	1. 目标插拔力设定：根据 PINGO 针规格（通常 1-3N，原文表 2 “弹簧力值不足” 为失效根因） 2. 力控闭环公式： ΔF = F 目标 - F 实际电机转速调整量 = Kp×ΔF + Ki×∫ΔFdt（PID 控制，Kp=0.5，Ki=0.1）	1. 传感器采样频率 1kHz，确保实时反馈 2. 设定力值超限保护（≥5N 时紧急停止）
行程控制	光电限位开关（EE-SX672）+ 编码器（1000 线）	1. 行程计算：根据手表 PINGO 针行程（通常 0.5-1.5mm，原文表 2 “行程不足” 为失效模式） 2. 位置反馈公式：实际行程 = 编码器计数 × 丝杠导程 / 编码器线数（例：计数 500 → 500×2mm/1000=1mm，符合行程要求）	1. 限位开关触发时电机立即停止，防止过冲 2. 每次测试前执行 “原点校准”，消除累积误差
探针模组	定制弹性探针（针尖镀金，直径 0.3mm）+ 绝缘固定座	1. 探针行程：与 PINGO 针匹配（0.5-1.5mm） 2. 探针弹力：0.5-1N（避免过大压力损伤 PINGO 针）	1. 探针采用铍铜材质，疲劳寿命≥10 万次 2. 固定座采用 POM 材质，绝缘性好（避免短路）

2.3 针尖高度 / 共面度检测机构设计

设计项目	具体方案	测试原理与计算公式	精度验证方法
检测方式	激光位移传感器（KEYENCE IL-600，量程 0-10mm，精度 ±0.001mm）	1. 测量原理：激光三角反射法，传感器发射激光到针尖，接收反射光计算距离 2. 针尖高度计算公式： H = H0 - H 测量（H0 = 传感器到定位平台距离，H 测量 = 传感器到针尖距离）	1. 用标准量块（精度 ±0.0005mm）校准，误差≤0.001mm 2. 重复测量同一针尖 10 次，偏差≤0.002mm
运动控制	X/Y 轴线性模组（有效行程 200mm×100mm，定位精度 ±0.005mm）	1. 扫描路径：螺旋线（从中心到边缘），步距 0.1mm 2. 扫描时间计算：扫描面积 =πr²（r = 手表半径，例：23mm → 面积 1661mm²）步距 0.1mm → 路径长度≈1661mm/0.1mm=16610mm 移动速度 100mm/s → 扫描时间≈16610mm/100mm/s=166s（≤20s / 台？此处需优化速度至 1000mm/s，扫描时间≈16.6s）	1. 模组采用伺服电机驱动，编码器 17 位（精度高） 2. 配备光栅尺（精度 ±0.001mm），闭环补偿
共面度计算	软件算法（取多针高度数据，计算平面度）	1. 共面度定义：所有针尖最高点与最低点的差值（原文要求≤0.05mm） 2. 计算步骤： ① 采集 n 个针尖高度数据（n≥PINGO 针数量，通常 4-6 针） ② 找出最大值 Hmax、最小值 Hmin ③ 共面度 C = Hmax - Hmin ④ 判定：C≤0.05mm 为合格，否则不合格	1. 用标准平面玻璃（平面度≤0.001mm）验证算法，计算误差≤0.002mm 2. 模拟 3 个针尖高度（0.8mm、0.82mm、0.84mm），共面度 0.04mm（合格）

2.4 密封胶 AOI 检测机构设计

设计项目	具体方案	图像算法流程	缺陷判定标准（原文关联）
相机选型	工业相机（Basler acA2500-14uc，2500 万像素，帧率 14fps）+ 远心镜头（50mm，工作距离 100mm）	1. 图像分辨率：5000×5000 像素，像素尺寸 3.45μm×3.45μm 2. 视场角：根据密封胶区域大小（通常 Φ10mm）视场角计算：tan (θ/2)= (视场宽度 / 2)/ 工作距离 → θ=2×arctan (5mm/100mm)=5.7°	1. 远心镜头消除透视畸变，确保边缘测量精度 2. 配备环形光源（白色 LED，亮度可调），避免反光
光源设计	环形同轴光源（角度 45°，亮度 0-255 级可调）	1. 光源角度：45° 可照亮密封胶边缘，避免阴影 2. 亮度设定：根据密封胶颜色（黑色硅胶），亮度 180-220 级	1. 光源采用漫反射设计，光线均匀性≥90% 2. 每次测试前执行 “光源校准”，确保亮度一致
图像处理算法	1. 图像预处理（去噪→灰度化→二值化） 2. 边缘检测（Canny 算法） 3. 轮廓提取与拟合 4. 尺寸测量与缺陷识别	1. 二值化阈值：采用 Otsu 自动阈值，区分密封胶（黑色，灰度值≤50）与壳体（金属，灰度值≥150） 2. 边缘检测：Canny 阈值低 = 50，高 = 150，提取密封胶轮廓 3. 轮廓拟合：用最小二乘法拟合密封胶外轮廓为圆形 4. 尺寸计算：胶宽 W = 外轮廓半径 - 内轮廓半径（内轮廓为壳体开孔）密封胶面积 S = π(R 外 ² - R 内 ²)	1. 缺胶：密封胶轮廓不连续（断点长度≥0.5mm，原文表 7 “密封胶无断点”） 2. 溢胶：胶宽 W≥设计值 + 0.2mm（设计值通常 0.8-1mm） 3. 缺胶面积：S≤设计面积 ×90% 为不合格 4. 合格标准：无断点、胶宽 0.8±0.2mm、面积≥设计值 90%
运动控制	旋转平台（精度 ±0.01°，转速 0-30°/s）	1. 旋转角度：360°（全覆盖密封胶圆周） 2. 拍摄张数：每 10° 拍 1 张，共 36 张（确保无漏检） 3. 拍摄时间：36 张 ×(1/14fps)=2.57s（≤5s）	1. 旋转平台配备力矩电机，无累积误差 2. 采用编码器反馈（1000 线），角度精度 ±0.01°

2.5 微动磨损振动平台设计

设计项目	具体方案	振动参数计算（原文关联）	同步数据采集方案
振动源	电磁振动台（JZK-50，最大负载 5kg，频率 10-500Hz，振幅 0-1mm）	1. 频率设定：根据原文 “微动磨损诱因”（日常活动振动 10-100Hz），设定 10Hz、50Hz、100Hz 三档 2. 振幅设定：原文 “微动磨损为几微米到几十微米”，设定 0.1mm（100μm）、0.5mm（500μm）两档 3. 加速度计算：a = 4π²f²A（f = 频率，A = 振幅）例：f=50Hz，A=0.1mm → a=4×π²×50²×0.0001≈9.87m/s²（接近重力加速度，模拟日常振动）	1. 振动台配备位移传感器（精度 ±0.001mm），实时反馈振幅 2. 采用 PID 控制，振幅误差≤5%
固定方式	工装夹具（与手表定位机构兼容）+ 压块	1. 压块压力：0.5-1N（避免手表振动时移位，不损伤壳体） 2. 夹具材质：橡胶垫（避免振动传导时损伤手表）	1. 夹具与振动台刚性连接，减少振动损耗 2. 每次测试前检查夹具紧固性
同步控制	振动台控制器与工装软件通过 RS485 通信	1. 同步触发：软件发送 “开始振动” 指令，同时启动接触电阻采集（采样间隔 100ms） 2. 数据关联：每个振动周期（1/f）对应 10 个接触电阻数据点（采样间隔 100ms，f=10Hz 时周期 100ms，对应 1 个数据点；需调整采样间隔至 10ms，确保每个周期 10 个点）	1. 采用时间戳同步，振动数据与接触电阻数据时间误差≤1ms 2. 振动异常（如振幅超限）时，软件立即停止测试并报警

三、硬件采集层设计（数据采集核心）

硬件采集层负责将 “机械动作、电气性能、环境状态” 转化为数字信号，需满足 “高精度、高采样率、抗干扰” 需求，关键模块设计如下：

3.1 接触电阻测试模块（核心性能测试）

模块参数	具体方案	电路设计原理	计算公式与精度保障
核心器件	高精度万用表芯片（AD5245，分辨率 0.1mΩ，精度 ±0.01%）	1. 采用四线制测量法： → 电流端（I+、I-）：向 PINGO 针与测试探针回路注入恒定电流 I → 电压端（V+、V-）：测量回路两端电压 V → 接触电阻 R=V/I（消除导线电阻影响，原文表 4 要求 “四线制测接触电阻”）	1. 恒定电流 I 设定：100mA（根据 PINGO 针额定电流，避免过热） 2. 电阻计算： R = V / I 例：V=10mV，I=100mA → R=10mV/0.1A=100mΩ 3. 精度验证：用标准电阻（10mΩ、100mΩ、500mΩ，精度 ±0.01%）校准，测量误差≤±1mΩ
电流源设计	可编程电流源（AD5663，量程 0-200mA，精度 ±0.1%）	1. 电流源电路：基于运放反馈，确保输出电流稳定 2. 电流校准：通过软件校准，每 10mA 档位误差≤±0.1mA	1. 电流采样电阻：1Ω（精度 ±0.01%），通过测量电阻电压反馈电流值 2. 电流稳定时间：≤100μs，确保测试快速稳定
电压采集电路	仪表放大器（AD8221，增益 1000 倍，输入失调电压≤10μV）	1. 电压放大：接触电阻两端电压通常为 mV 级，放大 1000 倍至 V 级，便于 AD 采集 2. 滤波电路：1kHz 低通滤波器，消除高频干扰（如电源噪声）	1. 电压采集精度： AD 分辨率 = 参考电压 / 2^N（N=16 位 AD，参考电压 5V → 分辨率≈76μV）放大后电压误差 = 76μV/1000=0.076μV → 电阻误差 = 0.076μV/0.1A=0.76mΩ（满足 ±1mΩ 精度）
抗干扰设计	1. 电源隔离（DC-DC 模块，隔离电压 2kV） 2. 信号屏蔽（双绞线 + 金属屏蔽层） 3. 接地设计（单点接地，接地电阻≤1Ω）	1. 电源隔离：避免工装电源噪声影响测试回路 2. 信号屏蔽：减少外部电磁干扰（如电机、振动台） 3. 接地：防止共地干扰，确保电压测量准确	1. 干扰测试：在振动台工作（50Hz，0.5mm 振幅）时，测量 100mΩ 标准电阻，误差≤±0.5mΩ 2. 电源波动测试：电源电压 ±10% 波动时，电流稳定度≤±0.1%

3.2 电气性能测试模块（充电 / 数据功能）

测试项目	核心器件	电路设计	计算公式与判定标准（原文关联）
充电电压 / 电流测试	电压采集：AD7799（16 位，精度 ±0.01%）电流采集：ACS712（量程 0-5A，精度 ±1%）	1. 电压采集：并联在充电回路两端，通过分压电阻（100kΩ+10kΩ）将高压（5V）分压至 AD 量程（0-5V） 2. 电流采集：串联在充电回路，ACS712 将电流转化为电压（灵敏度 185mV/A）	1. 电压计算： V 实际 = V 采集 × (R1+R2)/R2（R1=100kΩ，R2=10kΩ → 放大 11 倍）例：V 采集 = 0.45V → V 实际 = 0.45×11=4.95V（符合 5V±0.1V 要求） 2. 电流计算： I 实际 = (V 采集 - Voffset)/ 灵敏度（Voffset=2.5V，灵敏度 185mV/A）例：V 采集 = 2.685V → I 实际 =(2.685-2.5)/0.185=1A 3. 判定标准：充电电压 5±0.1V，电流≥设计值 90%（原文表 4“充电功率≥Z W”）
充电协议握手测试	协议芯片（CH224H，支持 QC3.0/PD2.0）	1. 协议触发：工装模拟充电器，发送 QC/PD 协议指令 2. 响应检测：监测手表返回的协议握手信号（如 QC 的 D+D - 电压变化）	1. 协议握手成功率：≥99.5%（原文要求 “充电协议握手稳定”） 2. 握手时间：≤1s（从发送指令到手表响应） 3. 判定：握手成功且维持≥5s 为合格，否则不合格
数据传输测试	USB 控制器（CH340，支持 USB2.0）	1. 数据传输：工装与手表建立 USB 连接，传输 100MB 测试文件 2. 错误检测：计算传输文件的 MD5 值，对比源文件与接收文件	1. 传输速率：≥10Mbps（USB2.0 全速要求） 2. 错误率：传输 10 次，错误次数≤0（原文表 4 “数据传输稳定性”） 3. 判定：速率达标且无错误为合格

3.3 力 / 位置采集模块（机械参数监控）

采集项目	核心器件	数据传输方式	计算公式与应用场景（原文关联）
插拔力采集	拉压力传感器（LCM302，量程 0-50N，精度 ±0.1N）	485 通信，采样率 1kHz	1. 力值计算：传感器输出 4-20mA 电流信号，转化为力值 F = (I - 4mA) × 量程 / (20mA - 4mA) = (I-4)×50/16 例：I=8mA → F=(8-4)×50/16=12.5N（超限，触发保护） 2. 应用场景：监控插拔过程中力值变化，避免过大压力导致 PINGO 针变形（原文表 2“针体歪斜 / 变形” 失效模式）
针尖高度采集	激光位移传感器（KEYENCE IL-600，精度 ±0.001mm）	RS232 通信，采样率 100Hz	1. 高度计算：传感器输出距离值 H 测量，高度 H=H0-H 测量（H0 = 传感器到定位平台距离，校准后固定）例：H0=5mm，H 测量 = 4.2mm → H=0.8mm（符合设计值 0.8±0.05mm） 2. 应用场景：测量针尖高度与共面度，判定是否符合工艺要求（原文表 4“针尖高度公差 ±0.05mm”）
振动位移采集	电涡流位移传感器（KD2306，量程 0-5mm，精度 ±0.001mm）	模拟量输出（0-10V），AD 采集（16 位）	1. 位移计算： A = (V 采集 / 10V) × 量程 = V 采集 × 0.5mm/V 例：V 采集 = 2V → A=1mm（符合振幅设定） 2. 应用场景：反馈振动台实际振幅，确保微动磨损模拟精度（原文表 4 “微动磨损模拟”）

3.4 环境数据采集模块（可靠性测试联动）

环境参数	核心器件	采集原理	计算公式与控制逻辑（原文关联）
温度采集	铂电阻 PT1000（精度 ±0.1℃，量程 - 50~150℃）	采用三线制测量，消除导线电阻影响，通过 AD 采集电阻值，转化为温度	1. 电阻 - 温度公式（PT1000）： Rt = R0(1 + At + Bt²)（R0=1000Ω，A=3.9083×10^-3℃^-1，B=-5.775×10^-7℃^-2）例：Rt=1196.6Ω → 1196.6=1000 (1+3.9083e-3 t -5.775e-7 t²) → 解得 t=50℃ 2. 控制逻辑：与环境箱联动，维持目标温度（如 - 20℃、25℃、60℃，原文表 4 “温湿度循环”）
湿度采集	湿度传感器 SHT30（精度 ±2% RH，量程 0-100% RH）	电容式湿度传感器，输出数字信号（I2C 通信），直接读取湿度值	1. 采集精度：±2% RH，满足原文 “温湿度循环” 测试要求 2. 控制逻辑：环境箱湿度设定 40% RH、85% RH，传感器反馈实际值，偏差超 5% RH 时调整
盐雾浓度采集	盐雾传感器（SWS-01，量程 0-20mg/m³，精度 ±0.1mg/m³）	光学散射法，通过测量盐雾颗粒对激光的散射光强度，转化为浓度	1. 浓度计算：传感器输出电压与浓度线性相关（0-5V 对应 0-20mg/m³） C = (V 采集 / 5V) × 20mg/m³ 例：V 采集 = 2.5V → C=10mg/m³（符合盐雾测试浓度） 2. 应用场景：监控盐雾箱浓度，确保 PINGO 针镀层耐腐蚀性测试有效（原文表 4 “盐雾测试”）

四、软件控制层设计（工装大脑）

软件控制层基于 “模块化、可扩展、易操作” 原则，采用 C# 语言（上位机）+ C 语言（下位机）开发，支持 Windows 10 系统，核心功能如下：

4.1 软件整体架构

架构层级	模块名称	功能描述	技术选型
表现层	1. 登录界面 2. 主控制界面 3. 测试参数配置界面 4. 数据报表界面 5. 报警界面	1. 用户登录（权限管理：管理员 / 操作员） 2. 实时显示测试状态、数据曲线、设备状态 3. 配置插拔次数、振动参数、接触电阻阈值等 4. 查看历史测试报告、导出 Excel/PDF 5. 显示设备故障（如电机过流、传感器异常）	1. UI 框架：WinForm（简洁易用，适合工业控制） 2. 图表控件：ZedGraph（支持实时曲线绘制） 3. 报表控件：FastReport（支持自定义报表模板）
业务逻辑层	1. 测试流程管理模块 2. 运动控制模块 3. 数据采集与处理模块 4. 缺陷判定模块 5. 设备管理模块	1. 编排测试步骤（如先测接触电阻→再测插拔寿命） 2. 控制电机、振动台、线性模组运动 3. 接收硬件采集数据，计算测试结果 4. 依据标准判定合格 / 不合格 5. 管理设备参数、校准记录、维护日志	1. 设计模式：工厂模式（统一创建测试流程实例） 2. 线程管理：多线程（数据采集线程、运动控制线程分离） 3. 通信协议：自定义 Modbus-RTU 协议（与下位机通信）
数据访问层	1. 实时数据库操作模块 2. 历史数据库操作模块 3. 配置数据库操作模块	1. 写入 / 读取实时测试数据（如接触电阻动态变化） 2. 存储 / 查询历史测试报告、原始数据 3. 保存 / 读取测试参数、设备配置	1. 数据库：SQL Server（实时数据）+ SQLite（本地配置数据） 2. ORM 框架：Dapper（轻量级，效率高） 3. 数据备份：自动备份（每日凌晨）+ 手动备份
通信层	1. RS232 通信模块 2. RS485 通信模块 3. Ethernet 通信模块 4. USB 通信模块	1. 与激光位移传感器、工业相机通信 2. 与振动台、拉压力传感器通信 3. 与下位机（PLC / 单片机）通信 4. 与 USB 控制器（数据传输测试）通信	1. 串口库：SerialPort（C# 自带，稳定） 2. 以太网库：Socket（支持 TCP/UDP 协议） 3. 通信超时处理：超时重发（3 次），超时报警

4.2 核心功能模块详细设计

4.2.1 测试流程管理模块（可自定义流程）

流程功能	实现步骤	界面操作与逻辑	示例流程（DVT 阶段标准流程）
流程创建	1. 新建流程→输入流程名称（如 “PINGO 针 DVT 测试流程”） 2. 添加测试步骤（从步骤库选择） 3. 配置步骤参数（如接触电阻阈值、插拔次数） 4. 保存流程→加入流程库	1. 步骤库包含：接触电阻测试、插拔寿命测试、微动磨损测试、密封胶 AOI 检测、充电协议测试 2. 步骤顺序可拖拽调整，支持条件分支（如接触电阻不合格则跳过后续步骤）	1. 手表定位→2. 针尖高度 / 共面度检测→3. 初始接触电阻测试→4. 充电协议与功率测试→5. 插拔寿命测试（5000 次）→6. 微动磨损测试（50Hz，0.1mm，1h）→7. 密封胶 AOI 检测→8. 最终接触电阻测试→9. 合格判定→10. 生成报告
流程执行	1. 选择流程→加载参数 2. 启动流程→自动执行第一步 3. 步骤完成→判断是否合格→合格则执行下一步，不合格则报警 4. 所有步骤完成→生成测试结果	1. 执行过程中显示 “当前步骤”“剩余时间”“实时数据” 2. 支持 “暂停”（临时中断）、“继续”（恢复执行）、“终止”（停止流程） 3. 步骤执行超时（如插拔寿命测试超时）→ 报警并终止	1. 步骤 2（共面度检测）合格（C=0.03mm≤0.05mm）→ 执行步骤 3 2. 步骤 5（插拔寿命）中接触电阻超限（≥200mΩ）→ 报警→终止流程→标记 “不合格”
流程编辑	1. 选择已有流程→点击 “编辑” 2. 修改步骤参数、添加 / 删除步骤 3. 保存修改→覆盖原流程或另存为新流程	1. 管理员权限可编辑所有流程，操作员仅可编辑自己创建的流程 2. 编辑时提示 “是否备份原流程”，避免误操作	1. 将原流程 “插拔次数 5000 次” 改为 “10000 次”→ 另存为 “PINGO 针 DVT 测试流程（长寿命）”

4.2.2 数据采集与处理模块（核心算法）

数据类型	采集逻辑	处理算法	数据展示方式
接触电阻数据	1. 采集触发：软件发送 “开始采集” 指令→硬件层启动电流源→采集电压→计算电阻 2. 采集频率：常规测试 1Hz，微动磨损测试 10Hz，插拔寿命测试 5Hz	1. 异常值剔除：采用 3σ 准则（剔除超出均值 ±3σ 的数据） 2. 平滑处理：滑动平均（窗口大小 5，减少波动） 3. 趋势分析：计算电阻变化率（ΔR/Δt），判断是否劣化	1. 实时曲线：X 轴时间，Y 轴电阻值（标注合格阈值线） 2. 数据表格：显示每次采集的时间、电阻值、是否合格
针尖高度数据	1. 采集触发：线性模组移动到测量位置→发送 “采集” 指令→激光传感器返回距离值 2. 采集点数：每根 PINGO 针采集 3 个点（取平均值）	1. 平均值计算：H 平均 =(H1+H2+H3)/3（减少测量误差） 2. 共面度计算：C=Hmax 平均 - Hmin 平均 3. 偏差分析：计算每个针尖高度与设计值的偏差（ΔH=H 平均 - H 设计）	1. 3D 点云图：显示所有针尖的高度分布 2. 数值表格：显示每根针的平均高度、偏差、共面度
密封胶 AOI 数据	1. 采集触发：旋转平台旋转→每 10° 拍摄 1 张图像→共 36 张 2. 图像传输：相机将图像数据传输到软件→存储原始图像	1. 图像拼接：将 36 张图像拼接成完整的密封胶圆周图像 2. 轮廓提取：Canny 算法提取密封胶内外轮廓 3. 尺寸计算：胶宽 W=R 外 - R 内，面积 S=π(R 外 ²-R 内 ²) 4. 缺陷识别：检测轮廓断点（长度≥0.5mm）、溢胶（W≥1.2mm）	1. 图像显示：原始图像 + 处理后图像（标注轮廓、缺陷位置） 2. 缺陷报告：列出缺陷类型、位置、尺寸
插拔力数据	1. 采集触发：插拔机构运动→每 0.1mm 采集 1 次力值 2. 采集范围：从接触到完全插入（行程 1.5mm→采集 15 个点）	1. 力值曲线绘制：X 轴行程，Y 轴力值 2. 特征值提取：最大插入力、最小保持力、拔出力 3. 判定：最大插入力≤5N，保持力 1-3N 为合格	1. 力值曲线：实时绘制插拔过程力值变化 2. 特征值表格：显示最大力、最小力、合格状态

4.2.3 缺陷判定模块（依据原文标准）

缺陷类型	判定依据（源自原文表 2/4/7）	判定逻辑	处理方式
接触电阻不合格	1. 初始接触电阻：单针≥50mΩ，回路≥100mΩ（原文表 7“回路电阻≤100mΩ”） 2. 插拔寿命后：电阻变化≥20%（原文表 7“插拔后电阻变化≤20%”） 3. 微动磨损后：电阻≥200mΩ	1. 实时判定：采集到的电阻值与阈值比较→超阈值则标记 “不合格” 2. 趋势判定：计算电阻变化率→≥20% 则标记 “劣化”	1. 立即报警，显示 “接触电阻超限” 2. 终止当前测试步骤 3. 记录故障数据（时间、电阻值、测试阶段）
针尖高度 / 共面度不合格	1. 高度偏差：H 超出设计值 ±0.05mm（原文表 4“针尖高度公差 ±0.05mm”） 2. 共面度：C≥0.05mm（原文表 4“共面度≤0.05mm”）	1. 高度判定：每根针的 H 平均与设计值比较→超差则标记 “高度不合格” 2. 共面度判定：计算 C→≥0.05mm 则标记 “共面度不合格”	1. 报警显示 “针尖高度超差” 或 “共面度不合格” 2. 提示 “检查定位机构或 PINGO 针装配” 3. 支持手动复测（排除测量误差）
密封胶缺陷	1. 缺胶：断点长度≥0.5mm 或面积≤设计值 90%（原文表 7 “密封胶无断点”） 2. 溢胶：胶宽 W≥设计值 + 0.2mm（原文表 7 “胶宽符合要求”） 3. 污染：密封胶区域有异物（面积≥0.1mm²）	1. 轮廓分析：检测轮廓连续性→断点≥0.5mm 标记 “缺胶” 2. 尺寸比较：W 与设计值比较→超差标记 “溢胶” 3. 异物检测：二值化后检测非密封胶区域→异物≥0.1mm² 标记 “污染”	1. 报警显示缺陷类型（如 “密封胶缺胶”） 2. 在图像上标注缺陷位置 3. 记录缺陷图像（便于后期分析）
插拔寿命不合格	1. 插拔过程中力值超限（≥5N） 2. 插拔后接触电阻超限（≥200mΩ） 3. 插拔次数未达标（如 5000 次未完成就故障）	1. 力值监控：实时采集插拔力→≥5N 则标记 “力值超限” 2. 电阻监控：每 100 次插拔测 1 次电阻→超限则标记 “电阻不合格” 3. 次数判定：未完成设定次数则标记 “寿命未达标”	1. 紧急停止插拔动作 2. 报警显示 “插拔力超限” 或 “电阻不合格” 3. 记录故障时的插拔次数、力值、电阻值

4.3 软件工程图表

4.3.1 软件主流程流程图（Visio 绘制）

测试结束→复位设备

4.3.2 软件类图（核心类关系）

五、数据存储层设计（数据安全与追溯）

数据存储层采用 “实时 + 历史 + 配置” 三级存储架构，确保测试数据不丢失、可追溯，符合 DVT 阶段 “数据驱动决策” 需求（原文结论部分）。

5.1 数据库设计

数据库类型	用途	核心表结构	存储策略
实时数据库（SQL Server）	存储测试过程中实时数据（如接触电阻动态变化、插拔力曲线）	1. RealTime_Resistance（电阻实时表）字段：ID（主键）、TestId（测试 ID）、TimeStamp（时间戳）、ResistanceValue（电阻值）、PinNumber（针号）、IsQualified（是否合格） 2. RealTime_Force（力实时表）字段：ID、TestId、TimeStamp、Stroke（行程）、ForceValue（力值）、TestStep（测试步骤）	1. 数据写入：实时采集线程每 100ms 写入 1 条（根据采样率调整） 2. 数据清理：自动清理 3 个月前的实时数据（可配置） 3. 备份：每小时增量备份，每日全量备份
历史数据库（SQL Server）	存储测试报告、原始数据、故障记录	1. TestReport（测试报告表）字段：TestId（主键）、ProductSN（产品序列号）、ProcessName（测试流程）、StartTime（开始时间）、EndTime（结束时间）、TotalSteps（总步骤）、PassSteps（合格步骤）、FinalResult（最终结果）、Operator（操作员） 2. FaultRecord（故障记录表）字段：FaultId（主键）、TestId、FaultTime（故障时间）、FaultType（故障类型）、FaultDesc（故障描述）、FaultData（故障数据）、HandleResult（处理结果）	1. 数据写入：测试完成后自动写入报告，故障发生时写入故障记录 2. 数据保留：永久保留（满足 DVT 阶段追溯需求） 3. 索引：对 TestId、ProductSN、StartTime 建立索引，提升查询速度
配置数据库（SQLite）	存储测试参数、设备配置、校准记录	1. TestParam（测试参数表）字段：ParamId（主键）、ParamName（参数名）、ParamValue（参数值）、ProcessId（关联流程 ID）、UpdateTime（更新时间） 2. DeviceConfig（设备配置表）字段：DeviceId（主键）、DeviceName（设备名）、ComPort（串口）、BaudRate（波特率）、IpAddress（IP 地址）、CalibTime（校准时间） 3. CalibRecord（校准记录表）字段：CalibId（主键）、DeviceName、CalibItem（校准项目）、CalibValue（校准值）、CalibTime、Operator	1. 数据写入：参数配置 / 设备校准后写入 2. 数据读取：测试前加载参数 / 配置 3. 加密：对敏感配置（如串口参数）加密存储，防止篡改

5.2 数据交互流程

交互场景	数据流向	交互协议	数据安全性保障
实时数据采集	硬件层→下位机→上位机→实时数据库	Modbus-RTU（串口）、TCP/IP（以太网）	1. 数据校验：采用 CRC16 校验，确保数据完整性 2. 加密传输：敏感数据（如电阻值）采用 AES 加密 3. 超时重发：传输超时（≥1s）自动重发，最多 3 次
历史数据查询	用户→上位机→历史数据库→上位机→用户	SQL 查询（参数化查询，防止 SQL 注入）	1. 权限控制：仅管理员可删除历史数据，操作员仅可查询 2. 数据脱敏：隐藏敏感信息（如操作员身份证号，如需） 3. 日志记录：记录所有查询操作（时间、用户、查询内容）
配置数据读写	上位机→配置数据库→上位机	SQLite 本地读写（带密码保护）	1. 密码保护：数据库文件设置密码，防止非法访问 2. 版本控制：配置修改后保留历史版本，支持回滚 3. 备份：配置数据修改后自动备份到本地（路径可配置）

六、工装测试验证与校准方案

为确保工装满足 DVT 阶段测试精度要求，需制定严格的 “出厂校准→定期校准→日常验证” 三级验证方案，关联原文中 “检验标准是质量最后防线” 的核心观点（原文第五部分）。

6.1 出厂校准方案（工装交付前）

校准项目	校准工具	校准步骤	校准标准（原文关联）	校准记录
接触电阻测试模块	标准电阻箱（FLUKE 5440A，精度 ±0.001%，量程 0-1000mΩ）	1. 连接标准电阻箱到工装测试探针（四线制） 2. 设定标准电阻值：10mΩ、50mΩ、100mΩ、200mΩ、500mΩ 3. 工装执行接触电阻测试，记录测量值 4. 计算误差：误差 =（测量值 - 标准值）/ 标准值 ×100% 5. 误差超 ±1% 时，调整 AD 芯片增益或电流源精度	误差≤±1%（符合原文 “接触电阻测量精度 ±1mΩ”）	1. 填写《接触电阻模块校准记录表》 2. 附标准电阻箱校准证书复印件 3. 记录校准日期、操作员、校准结果
针尖高度 / 共面度检测模块	标准量块（精度 ±0.0005mm，量程 0-10mm）、标准平面玻璃（平面度≤0.001mm）	1. 标准量块校准：将量块放在定位平台，激光传感器测量高度→误差≤±0.001mm 2. 平面度校准：将标准平面玻璃放在平台，扫描 36 点→计算平面度→误差≤±0.002mm 3. 超差时，调整激光传感器位置或线性模组精度	高度误差≤±0.001mm，平面度误差≤±0.002mm（符合原文 “高度精度 ±0.001mm”）	1. 填写《激光位移传感器校准记录表》 2. 附标准量块 / 平面玻璃校准证书 3. 绘制校准曲线（测量值 vs 标准值）
密封胶 AOI 检测模块	标准密封胶样板（含缺胶、溢胶、正常三种状态，尺寸精度 ±0.001mm）	1. 正常样板：AOI 检测胶宽、面积→误差≤±0.01mm、±2% 2. 缺胶样板：AOI 识别断点→识别率 100%，断点长度误差≤±0.05mm 3. 溢胶样板：AOI 识别溢胶→识别率 100%，胶宽误差≤±0.01mm 4. 超差时，调整相机焦距、光源亮度或算法参数	缺陷识别率≥99.5%，尺寸误差≤±0.01mm（符合原文 “密封胶检测精度”）	1. 填写《AOI 模块校准记录表》 2. 保存标准样板检测图像 3. 记录算法参数调整前后的结果
插拔力控制模块	标准测力计（FLUKE DSP-4000，精度 ±0.01N，量程 0-50N）	1. 将标准测力计连接到插拔机构探针→执行插拔动作→记录工装显示力值与测力计值 2. 设定力值：1N、3N、5N→误差≤±0.1N 3. 超差时，调整力传感器增益或 PID 参数	力值误差≤±0.1N（符合原文 “插拔力精度 ±0.1N”）	1. 填写《插拔力模块校准记录表》 2. 附标准测力计校准证书 3. 记录 PID 参数调整值

6.2 定期校准方案（工装使用中）

校准周期	校准项目	校准频率	校准责任人	未校准处理
月度校准	接触电阻测试模块、插拔力控制模块	每月 1 次	工厂质量工程师	1. 暂停工装使用 2. 追溯未校准期间测试的产品→重新测试 3. 校准合格后方可恢复使用
季度校准	针尖高度 / 共面度检测模块、密封胶 AOI 检测模块	每 3 个月 1 次	工厂质量工程师 + 设备工程师	1. 标记工装 “待校准” 2. 使用备用工装测试 3. 校准后对比备用工装数据，确保一致性
年度校准	所有模块（含振动台、环境数据采集模块）	每年 1 次	第三方校准机构	1. 送修第三方机构，获取校准证书 2. 根据校准结果调整工装参数 3. 校准不合格的模块更换核心器件

6.3 日常验证方案（每次使用前）

验证项目	验证工具	验证步骤	合格标准	验证记录
接触电阻验证	100mΩ 标准电阻（精度 ±0.01%）	1. 连接标准电阻到测试探针 2. 执行接触电阻测试→记录测量值 3. 计算误差：误差≤±1%	误差≤±1%	1. 填写《日常验证记录表》 2. 记录验证时间、操作员、结果
针尖高度验证	1mm 标准量块（精度 ±0.0005mm）	1. 量块放在定位平台→激光传感器测量 2. 测量值与标准值误差≤±0.001mm	误差≤±0.001mm	同上
插拔力验证	3N 标准测力计	1. 测力计连接探针→执行插拔动作 2. 工装显示力值与测力计值误差≤±0.1N	误差≤±0.1N	同上
设备状态验证	工装自检功能	1. 启动工装自检→检查电机、传感器、通信是否正常 2. 自检无报错	自检通过率 100%	1. 保存自检日志 2. 自检失败时联系设备工程师维修

七、常见问题与解决预案

针对工装可能出现的故障，结合原文中 PINGO 针的失效模式，制定以下解决预案，确保 DVT 阶段测试不中断。

故障现象	可能原因（关联原文失效机理）	排查步骤	解决措施	预防措施
接触电阻测量值波动大	1. 测试探针接触不良（原文表 2 “针体歪斜”） 2. 电流源不稳定（硬件层故障） 3. 电磁干扰（工装接地不良）	1. 检查探针是否歪斜、氧化→肉眼观察 2. 用标准电阻测试→若波动仍大，排查电流源 3. 测量接地电阻→若≥1Ω，检查接地线路	1. 更换探针或清洁探针（用酒精擦拭） 2. 重新校准电流源或更换 AD 芯片 3. 重新接地，确保接地电阻≤1Ω	1. 每日清洁探针，每周检查探针磨损 2. 每月校准电流源 3. 定期检查接地线路
针尖高度测量超差	1. 激光传感器偏移（机械振动导致） 2. 定位平台松动（原文表 2 “针座固定不牢”） 3. 量块校准过期	1. 检查传感器固定螺丝→是否松动 2. 检查定位平台是否有晃动→紧固螺丝 3. 查看量块校准证书→是否过期	1. 重新调整传感器位置，校准高度 2. 紧固平台螺丝，重新定位 3. 更换在有效期内的标准量块	1. 振动台与定位平台隔离安装 2. 每周检查平台螺丝紧固性 3. 确保量块在校准有效期内
密封胶 AOI 误判（正常判为缺胶）	1. 光源亮度不足（导致图像对比度低） 2. 相机焦距偏移（导致轮廓模糊） 3. 算法阈值设置不当	1. 检查光源亮度→是否低于 180 级 2. 拍摄标准样板→查看图像是否清晰 3. 查看算法阈值→是否过低	1. 调高光源亮度至 180-220 级 2. 重新调整相机焦距，校准图像 3. 调整二值化阈值（如从 50 调整到 60）	1. 每次测试前检查光源亮度 2. 每月清洁相机镜头 3. 更换标准样板时重新校准算法
插拔机构卡顿	1. 滚珠丝杠缺油（机械磨损） 2. 电机减速器故障（扭矩不足） 3. 探针模组卡滞（原文表 2 “针体卡死”）	1. 检查丝杠表面→是否有油污、杂质 2. 断开丝杠连接→手动转动电机→是否顺畅 3. 检查探针是否能自由回弹→是否卡死	1. 清洁丝杠并添加润滑脂（锂基润滑脂） 2. 更换减速器或电机 3. 更换探针模组，检查针体是否变形	1. 每周清洁丝杠并润滑 2. 每月检查电机电流→是否超限 3. 每次测试后检查探针回弹情况
振动台振幅不达设定值	1. 振动台控制器参数错误 2. 位移传感器故障（反馈不准） 3. 负载过大（手表 + 夹具重量超 5kg）	1. 检查控制器参数→振幅设定是否正确 2. 用标准位移传感器测试→对比反馈值 3. 称重负载→是否超 5kg	1. 重新设置控制器参数，校准振幅 2. 更换位移传感器，重新校准 3. 减轻夹具重量，确保负载≤5kg	1. 每次振动测试前检查参数 2. 季度校准位移传感器 3. 设计夹具时轻量化（采用铝合金材质）

八、总结与展望

本 DVT 阶段防水手表 PINGO 针测试工装，通过 “机械执行层高精度定位与执行、硬件采集层高精准数据采集、软件控制层模块化流程管理、数据存储层全生命周期追溯”，全面覆盖原文中 DVT 阶段 “验证设计、工艺、可靠性” 的核心需求，解决了 PINGO 针接触不良的四大类失效问题（机械结构、电气接触、污染腐蚀、材料退化）。