СПОСОБ И УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СЕРИАЛИЗАЦИИ ДЛЯ МАССОВОГО ПРОИЗВОДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATED SERIALISATION FOR MASS PRODUCTION OF RADIOELECTRONIC DEVICES

Область техники
Изобретение относится к испытанию радиоэлектронных устройств (РЭУ) с уникальными серийными номерами при массовом производстве, а также к контролю за количеством изготовления таких устройств.
Уровень техники
В настоящее время распространены два способа защиты РЭУ от копирования производителем:
1) на производство передаются заранее запрограммированные компоненты; или
2) после сборки выполняется программирование на плате.
При этом патентообладателю требуется самостоятельно организовать программирование компонентов устройств или смонтированных устройств с присвоением уникальных серийных номеров для работы через радиоинтерфейс и установить защиту программы от чтения. На производстве необходимо перенести серийный номер устройства на его корпус, например в случае передачи отдельных микросхем серийный номер читается из памяти устройства, а при программировании на плате номер наносится на плату, в обоих случаях номер на корпусе обычно пишется от руки. Кроме этого, применяется вариант записи произвольных серийных номеров в устройства на производстве, однако при этом требуется обеспечить не повторяемость номеров и соответствие номера в памяти устройства номеру на его корпусе.
Недостатки приведенных выше технических решений в части способа и устройства:
- отсутствует комплексное решение задачи без участия патентообладателя;
- необходимость организации патентообладателем процесса программирования микроконтроллеров с установкой серийных номеров приводит к излишним затратам на создание дополнительных рабочих мест и транспортировку;
- необходимость дополнительной маркировки запрограммированных компонентов серийными номерами или чтения серийного номера из памяти устройства в процессе тестирования;
- необходимость изготовления этикеток с серийными номерами в процессе тестирования или длительный поиск этикетки с заданным номером, повышенная вероятность ошибочной маркировки корпуса устройства;
- необходимость предварительного распределения диапазонов серийных номеров между рабочими местами регулировщиков;
- появление выпадающих номеров устройств, которые не прошли тестирование, необходимость поставки дополнительного количества запрограммированных компонентов для замещения брака или дополнительная транспортировка устройств для программирования требуемыми номерами;
- тестирование радиоинтерфейса выполняется либо по кабелю, либо с разделением по времени, что приводит к низкой производительности труда при производстве устройств с внутренней антенной.
Сущность изобретения
Задачей изобретения является разработка способа и устройства автоматизированной сериализации для массового производства радиоэлектронных устройств, которые позволят:
- исключить перемещение устройств при программировании между патентообладателем и производителем с одновременным обеспечением защиты от несанкционированного копирования;
- обеспечить возможность одновременного тестирования по радиоканалу нескольких десятков устройств на расположенных рядом технологических стендах;
- выполнять отбраковку устройств до нанесения защитного покрытия, установки в корпус, присвоения серийного номера и уменьшения счетчика;
- выполнять сквозную нумерацию устройств во время присвоения уникальных серийных номеров на нескольких технологических стендах.
Поставленная задача в части предложенного способа достигается тем, что тестирование работы РЭУ по беспроводному интерфейсу выполняют на выделенном частотном канале с использованием технологического серийного номера, причем на время тестирования устанавливают индивидуальный частотный канал для каждого РЭУ по проводному интерфейсу. В процессе тестирования через беспроводной интерфейс в РЭУ записывают программу, с помощью которой проверяют установку запрета на чтение памяти программатором, причем при снятом запрете восстанавливают технологическую программу и прекращают процесс тестирования, а при установленном запрете заменяют технологическую программу на рабочую программу РЭУ по проводному или беспроводному интерфейсу. В случае успешного тестирования уменьшают предустановленное значение, записанное в памяти счетчика, маркируют корпус РЭУ штрихкодом и уникальным серийным номером со сквозной нумерацией, сканируют упомянутый штрихкод и записывают уникальный номер, связанный со штрихкодом, во внутреннюю память контроллера управления РЭУ по проводному интерфейсу, и переводят РЭУ на рабочий частотный канал.
В частном случае перенос номеров с корпусов в память РЭУ выполняют одновременно на нескольких рабочих местах через сканеры штрихкодов и компьютеры по проводным интерфейсам.
Поставленная задача в части предложенного устройства достигается тем, что устройство автоматизированной сериализации для массового производства РЭУ содержит модуль связи с компьютером, подключенный к счетчику выполненных циклов успешного тестирования с энергонезависимой памятью, к модулю изменения программного обеспечения РЭУ, к модулю беспроводной связи с РЭУ, и к модулю проводной связи с РЭУ. Модуль беспроводной связи с РЭУ подключен к РЭУ по двунаправленному радиоинтерфейсу. Модуль проводной связи подключен к РЭУ по проводному двунаправленному интерфейсу. Модуль изменения программного обеспечения РЭУ подключен к модулю беспроводной связи с РЭУ. Устройство автоматизированной сериализации выполнено с возможностью посредством компьютера на время тестирования устанавливать индивидуальный частотный канал для каждого РЭУ по проводному интерфейсу, посредством сканера, подключенного к компьютеру, сканировать штрихкод РЭУ, и записывать уникальный номер, связанный со штрихкодом, во внутреннюю память контроллера управления РЭУ по проводному интерфейсу.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в части способа и устройства автоматизированной сериализации для массового производства радиоэлектронных устройств в отличие от прототипов существенно уменьшается суммарное время выполнения операций, обеспечивается: программирование всех устройств одинаковой технологической программой, отбраковка устройств до нанесения защитного покрытия, присвоения серийных номеров и уменьшения счетчика; выполнение одновременного тестирования нескольких десятков устройств на индивидуально задаваемых радиочастотных каналах, сквозная нумерация устройств при присвоении уникальных серийных номеров на разных технологических стендах.
Техническим результатом является повышение защиты интеллектуальной собственности от несанкционированного копирования.
Дополнительным техническим результатом является расширение функциональных возможностей в части:
- возможность программирования контроллера управления на производстве одинаковой технологической программой, что упрощает процесс программирования при массовом производстве;
- возможность отбраковки устройств до нанесения защитного покрытия, установки в корпус, присвоения серийного номера и уменьшения счетчика;
- обеспечение в процессе тестирования гарантированной записи серийного номера с этикетки через кабель и проводной интерфейс во внутреннюю память контроллера управления РЭУ;
- одновременное тестирование беспроводного интерфейса нескольких РЭУ по радиоканалу через антенну и беспроводной интерфейс;
- возможность выполнять сквозную нумерацию устройств во время присвоения уникальных серийных номеров на разных технологических стендах.
Технический результат с точки зрения защиты интеллектуальной собственности от несанкционированного копирования достигается за счет частичного изменения технологической программы в контроллере управления через проводной интерфейс и беспроводной интерфейс в процессе тестирования, уменьшения в устройстве сериализации счетчика после каждого успешного тестирования. Поскольку изменения, выполняемые в программе контроллера управления, уникальны для каждого РЭУ, перехват и воспроизведение выполняемых действий бессмысленны, т.к. каждое РЭУ калибруется индивидуально и должно иметь уникальный серийный номер.
Технический результат с точки зрения возможности использования одинаковой технологической программы достигается тем, что технологическая программа частично изменяется в процессе проверки и настройки через проводной интерфейс и беспроводной интерфейс.
Технический результат с точки зрения обеспечения отбраковки устройств до присвоения серийного номера достигается тем, что на каждом рабочем месте тестирование работы по беспроводному интерфейсу выполняется на выделенном частотном канале с использованием технологического серийного номера.
Технический результат с точки зрения обеспечения гарантированной записи серийного номера с этикетки во внутреннюю память РЭУ достигается за счет сканирования уникального штрихкода, нанесенного на этикетку РЭУ, в компьютерную систему управления с последующей записью номера во внутреннюю память контроллера управления РЭУ по проводному интерфейсу. Данный метод исключает влияние человеческого фактора.
Технический результат с точки зрения одновременного тестирования нескольких РЭУ по радиоканалу достигается за счет установки на время тестирования разных частотных каналов по проводному интерфейсу с последующим переходом всех РЭУ на рабочий частотный канал.
Технический результат с точки зрения возможности выполнять сквозную нумерацию устройств на разных технологических стендах достигается за счет маркировки корпусов РЭУ в отдельном технологическом процессе уникальными серийными номерами, которые затем автоматически переносятся с корпуса на установленную внутрь него предварительно проверенную и обработанную плату устройства.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 представлен состав радиоэлектронного устройства (РЭУ). На фиг.2 показана структурная схема, описывающая способ и устройство автоматизированной сериализации РЭУ.
Подробное описание изобретения
Одну и ту же технологическую программу записывают во все РЭУ на производстве без контроля количества записей, при этом все РЭУ имеют одинаковый технологический серийный номер; для каждого рабочего места выделяется индивидуальный частотный канал, на котором выполняется предварительное тестирование с отбраковкой, номер частотного канала передается в РЭУ по проводному интерфейсу. При неудачном тестировании РЭУ отправляют в ремонт. При удачном тестировании на плату РЭУ наносят защитное покрытие и устанавливают плату в корпус с этикеткой, содержащей уникальный серийный номер и дублирующий его штрихкод, так же выполняются дополнительные операции. Маркировка корпусов РЭУ уникальными серийными номерами выполняется отдельно, поэтому на каждое рабочее место допускается поставлять произвольное количество корпусов, что позволяет исключить выпадение номеров при разной скорости работы регулировщиков. Далее РЭУ подключают к устройству сериализации, по проводному интерфейсу передается частотный канал для тестирования и уникальный серийный номер, считанный с корпуса РЭУ сканером штрихкода. В процессе тестирования часть программы для РЭУ изменяется по радиоканалу, в результате чего РЭУ переводится в рабочий режим; после успешного тестирования в устройстве сериализации уменьшается счетчик, при уменьшении счетчика до нуля процесс тестирования блокируется. Для защиты от считывания измененной в процессе тестирования программы РЭУ в его память по радиоканалу записывается программа, проверяющая состояние битов конфигурации; если последние разрешают чтение программы штатными средствами, то процесс тестирования завершается досрочно и устройство остается в технологическом режиме.
Устройство сериализации передается на производство в виде готового продукта с аппаратной защитой от копирования его собственной программы; с предустановленным счетчиком, текущее значение которого сохраняется в энергонезависимой памяти; номер частотного канала для тестирования задается из компьютера; коды для изменения программы для РЭУ хранятся во внутренней защищенной от копирования памяти.
Далее заявляемые способ и устройство автоматизированной сериализации для массового производства радиоэлектронных устройств раскрыты подробно со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых приведены состав типового радиоэлектронного устройства и устройства сериализации.
Каждое РЭУ (фиг.1) должно иметь по крайней мере один источник питания 34, по крайней мере один контроллер управления 33, соединенный шиной 37 с по крайней мере одним беспроводным интерфейсом 31 с внешней или внутренней антенной 35; по крайней мере один проводной двунаправленный интерфейс 32 с клеммами или интерфейсным кабелем 36, соединенный шиной 38 с контроллером управления 33. Кроме этого РЭУ должно иметь этикетку 35 с уникальным серийным номером для визуального контроля и штрихкодом для автоматизированного ввода серийного номера в компьютерную систему управления.
Устройство (фиг.2) сериализации 2 управляется через компьютер 1 по интерфейсу 11, состоит из модуля связи с компьютером 5, подключенного: по шине 22 к счетчику 6 выполненных циклов тестирования с энергонезависимой памятью; подключенного по шине 21 к модулю 7 изменения программного обеспечения РЭУ; подключенного по шине 24 к модулю 8 беспроводной связи с РЭУ; подключенного по шине 25 к модулю 9 проводной связи с РЭУ; модуль 7 подключается по шине 23 к модулю 8. Модуль 8 беспроводной связи соединяется с РЭУ 3 по двунаправленному радиоинтерфейсу 13, модуль 9 проводной связи соединяется с РЭУ 3 по проводному двунаправленному интерфейсу 14. К компьютеру 1 по интерфейсу 12 подключается сканер штрихкодов 4 для считывания серийного номера РЭУ 3 по оптическому каналу 15.
Изготовителю РЭУ поставляется:
- управляющая программа для компьютера 1,
- устройство сериализации 2 с предустановленным счетчиком для выпуска заданного количества РЭУ,
- сканер штрихкодов,
- программатор с комплектом ПО (на схеме не указан),
- технологическая программа для записи в память контроллера управления 33 РЭУ 3.
После сборки РЭУ выполняется проверка качества монтажа и программирование согласно его инструкции по проверке и настройке.
Для выполнения предварительного тестирования проверяемое РЭУ подключается согласно схеме на фиг.2, подается питание, запускается программа предварительного тестирования, выполняется следующая последовательность:
- команда проверки связи по проводному интерфейсу подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 25 на модуль проводной связи 9 с РЭУ, далее по проводному интерфейсу 14 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности;
- команда установки частотного канала подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 25 на модуль проводной связи 9 с РЭУ, далее по проводному интерфейсу 14 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности;
- команда проверки связи по беспроводному интерфейсу подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 24 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности; поскольку уникальный серийный номер еще не задан, то используется технологический серийный номер, а на выбранном частотном канале должно работать только одно РЭУ.
Предварительное тестирование считается выполненным, если удалось установить связь по проводному и беспроводному интерфейсам и измеряемые параметры попали в заданный диапазон.
Далее выполняются технологические операции нанесения защитного покрытия, климатические и другие испытания, плата устанавливается в корпус, маркированный уникальным серийным номером.
Далее для присвоения серийного номера проверяемое РЭУ подключается согласно схеме на фиг.2, подается питание.
Сканер штрихкодов 4 распознает уникальный серийный номер, нанесенный на корпус РЭУ, и передает его по интерфейсу 12 в компьютер 1, который выполняет тестирование в следующей последовательности (сначала повторяются первые три пункта предварительного тестирования):
- команда проверки связи по проводному интерфейсу подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 25 на модуль проводной связи 9 с РЭУ, далее по проводному интерфейсу 14 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности;
- команда установки частотного канала подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 25 на модуль проводной связи 9 с РЭУ, далее по проводному интерфейсу 14 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности;
- команда проверки связи по беспроводному интерфейсу подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 24 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности; поскольку серийный номер еще не задан, то используется адрес по умолчанию, а на выбранном частотном канале должно работать только одно РЭУ;
- код команды изменения встроенного программного обеспечения контроллера управления 33 подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 21 на модуль 7 изменения программного обеспечения РЭУ, который по коду команды выбирает из внутренней памяти данные для программирования, далее по шине 23 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности по шине 24, минуя модуль 7; в изменяемой программе содержится код для проверки корректности запрограммированных битов конфигурации: если чтение программы программатором оказалось разрешено, то выдается сообщение об ошибке, программа РЭУ восстанавливается в первоначальный вид и процесс тестирования завершается, что позволяет эффективно бороться с несанкционированным копированием;
- код команды изменения встроенного программного обеспечения контроллера управления 33 подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 21 на модуль 7 изменения программного обеспечения РЭУ, который по коду команды выбирает из внутренней памяти данные для программирования, далее по шине 23 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности по шине 24, минуя модуль 7; в изменяемой программе содержится код для записи серийного номера в память РЭУ;
- команда установки серийного номера РЭУ подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 25 на модуль проводной связи 9 с РЭУ, далее по проводному интерфейсу 14 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности;
- команда проверки связи по беспроводному интерфейсу подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 24 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности; проверка выполняется по уникальному серийному номеру, записанному на предыдущем этапе;
- код команды изменения встроенного программного обеспечения контроллера управления 33 подается с компьютера 1 по интерфейсу 11 на модуль связи с компьютером 5, далее по шине 21 на модуль 7 изменения программного обеспечения РЭУ, который по коду команды выбирает из внутренней памяти данные для программирования, далее по шине 23 на модуль беспроводной связи 8 с РЭУ, далее по беспроводному интерфейсу 13 на РЭУ 3, ответ возвращается в обратной последовательности по шине 24, минуя модуль 7; технологическая программа заменяется на рабочую, для передачи большого объема данных команда с разными кодами может повторяться несколько раз;
- после перезагрузки РЭУ переключается на заданный частотный канал и переходит в рабочий режим, процесс тестирования завершен, к устройству сериализации подключается следующее устройство и процесс повторяется.
Результат применения заявляемой технологии.
В результате использования заявленного решения обеспечивается:
1. Отсутствие перемещения собранных РЭУ или его компонентов между патентообладателем и производителем при программировании, все процессы выполняет производитель с помощью поставляемого патентообладателем устройства сериализации.
2. Минимальное время тестирования, которое определяется скоростью механического подключения РЭУ к устройству сериализации и составляет не более одной минуты.
3. Возможность одновременного независимого тестирования нескольких десятков РЭУ на выделенных частотных каналах, устанавливаемых с компьютеров, входящих в состав рабочих мест.
4. Отсутствие ошибок при переносе серийного номера с корпуса РЭУ в его внутреннюю память.
5. Сквозная нумерация партии РЭУ уникальными серийными номерами, отсутствие двойников и выпадающих номеров.
6. Производство нескольких тысяч РЭУ за смену, и как следствие - снижение себестоимости.