As jigas de teste desempenham um papel crucial na fabricação de dispositivos eletrônicos. O termo "jigas de teste" deriva do inglês "Test jig," sendo a palavra "jiga" escrita com j — ao contrário de "giga," o prefixo do sistema internacional para 10 elevado a 9.
Esses equipamentos são utilizados para conduzir testes em placas eletrônicas, componentes fundamentais em qualquer dispositivo eletrônico, desde os mais simples, como calculadoras e controles de garagem, até os mais sofisticados, como smartphones e notebooks.
Após a montagem da placa, projetada para atender às exigências específicas do dispositivo ao qual está destinada, é crucial verificar se ela opera conforme o esperado. Nesse ponto, entra em cena a jiga de testes.
Placa de Circuito
As jigas representam ferramentas exclusivas projetadas especificamente para a produção de placas, com um propósito definido e em quantidade limitada. Sua função é realizar testes abrangentes nas funcionalidades da placa eletrônica. Por exemplo, em um notebook, a jiga simula todos os componentes externos, como teclado, trackpad e LCD.
O objetivo principal de uma jiga é reduzir o tempo de teste e as operações manuais realizadas por um operador, proporcionando maior eficiência à linha de produção. Quanto mais automatizados forem os testes, maior será a consistência na produção, minimizando falhas humanas.
As jigas podem ser categorizadas em dois grupos, dependendo dos testes que realizam:
Jigas ICT (In-circuit testing ou testes nos circuitos);
Jigas de testes funcionais (FCT).
Funcionamento das Jigas ICT
Nas jigas ICT, as placas são testadas sem a necessidade de energização completa ou apenas de partes específicas dos circuitos. O objetivo é assegurar que o circuito esteja operacional antes de ser totalmente ligado.
Geralmente, a jiga ICT consiste em um equipamento com uma base comum de testes, onde é encaixada uma matriz de pinos (fixture) com as conexões específicas de cada placa, comumente referida como "cama de pregos" ou "cama de agulhas". Um sistema automatizado de testes é conectado a esse fixture para realizar medições elétricas na placa.
O teste ICT verifica pontos de curto-circuito ou circuitos abertos, valores de componentes (resistores, capacitores etc.) e se um subcircuito está operando corretamente, alimentando apenas a área específica para teste.
Jigas ICT podem incluir sistemas de visão computacional para verificar o posicionamento correto de componentes na placa, inversão de componentes e outras inspeções visuais. A gravação de firmwares (software embarcado) em componentes como memórias e microcontroladores também pode ser incorporada a essa jiga.
Normalmente, a jiga ICT está posicionada imediatamente após as linhas de montagem, testando as placas antes de qualquer processo que envolva trabalho manual mais intensivo.
Esse procedimento, além de garantir a segurança dos montadores, visa minimizar o risco de danos aos componentes da placa durante a ligação, o que poderia resultar na avaria do equipamento final ou até mesmo dos dispositivos de teste nas etapas finais da produção.
Funcionamento das Jigas FCT
As jigas de testes funcionais (FCT) realizam testes sobre o funcionamento geral da placa quando totalmente energizada. Aqui, são verificadas todas as funcionalidades da placa. Por exemplo, em uma placa de TV, é essencial testar se ela exibe corretamente as imagens em uma tela semelhante à do produto final, se todas as entradas (HDMI, antena, vídeo) funcionam quando um sinal é aplicado, se as portas (USB, Ethernet) estão se comunicando corretamente, entre outras características.
Automatização das Jigas FCT
A automatização em uma jiga FCT apresenta desafios adicionais em comparação com a ICT, devido à necessidade de conexões externas, como cabos e interações com operadores. Os cabos podem precisar ser inseridos ou retirados conforme os testes, o que exige a presença de um operador.
Há também situações em que o equipamento final possui um teclado ou uma tela sensível ao toque, exigindo que um operador valide com um toque ou pressione um botão para realizar os testes.
Em casos assim, para garantir que os testes sejam conduzidos no momento adequado e evitar paradas desnecessárias, o operador precisa estar atento à jiga FCT em que está trabalhando.
Dado que a eficácia da jiga depende da atenção do operador, este não consegue operar mais de um equipamento simultaneamente, ou sua capacidade é significativamente reduzida, resultando em um aumento no tempo de teste de cada dispositivo.
Interações do operador (teclados, telas sensíveis ao toque, movimentos de mouse etc.) e inserção e remoção de cabos podem ser automatizadas com circuitos eletrônicos e dispositivos eletromecânicos específicos, desenvolvidos para cada modelo de placa a ser testada. Em casos onde é necessário simular a interação de um operador humano, robôs podem ser utilizados.
Benefícios da Automatização das Jigas FCT
Elevar o nível de automatização de uma jiga FCT proporciona vários benefícios:
Reduz danos causados por manipulação inadequada de operadores;
Aumenta a confiabilidade, tornando os testes mais uniformes;
Permite que um operador atue em várias jigas, reduzindo o tempo homem/hora, já que o operador só precisa alimentar e retirar as placas da máquina (em condições ideais de automação);
Aumenta a produção: mais placas testadas por hora, mais testes em paralelo e redução de falhas;
Melhora a rastreabilidade: a plataforma de testes pode se integrar diretamente aos sistemas da fábrica (shop floor) e registrar automaticamente os dados dos testes.
Desafios da Automação e Como Superá-los
Ao contrário das jigas ICT, para as quais já existem plataformas comerciais que demandam menos customização para cada placa, as jigas FCT requerem um desenvolvimento mais abrangente.
Cada produto (placa) possui características únicas, exigindo um projeto que envolva desenvolvimento mecânico, eletrônico e integração com a produção final.
No projeto mecânico, é necessário definir as dimensões das jigas, os suportes para as placas e circuitos de teste, bem como os acionamentos — simulações de interação do usuário — que serão necessários.
No projeto eletrônico, é preciso determinar quais funções serão testadas eletronicamente e quais tarefas do operador serão automatizadas com eletrônica embarcada.
Na integração, é fundamental compreender como será a comunicação entre o sistema de testes e os sistemas da fábrica do cliente, como os testes serão registrados e como será feito o controle de falhas para auxiliar na rastreabilidade.
Dado que as jigas de testes são indispensáveis na produção de qualquer dispositivo eletrônico, é crucial buscar maneiras de torná-las o mais eficientes possível. A automação das jigas reduz a dependência de operadores e, consequentemente, o custo horário do trabalho de teste; resultando em ganhos substanciais para toda a operação, tornando o processo produtivo de placas eletrônicas mais eficiente e competitivo no atual mercado de eletrônicos.
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