Desenvolvimento de uma Jiga de teste para validação funcional de placas controladoras de armários inteligentes

Abstract

Com a crescente complexidade dos sistemas eletrônicos e o aumento da demanda produtiva na indústria, a automação dos processos de validação torna-se fundamental para garantir confiabilidade, repetibilidade e rastreabilidade. Este trabalho apresenta o projeto e desenvolvimento de uma jiga de testes automatizada para validação funcional de placas controladoras de armários inteligentes (Smart lockers) da empresa Brametec, cujo processo de testes era anteriormente realizado de forma manual, configurando um gargalo produtivo suscetível a falhas humanas e com rastreabilidade limitada. A solução proposta integra hardware, firmware e software em uma arquitetura híbrida, utilizando um computador de placa única Raspberry Pi 4 para a orquestração do processo, interface homem-máquina e gerenciamento de dados, e um microcontrolador ATmega328PB para o controle dos sinais e execução dos testes de baixo nível. A interface física da jiga baseia-se na técnica de cama de pregos (Bed of Nails), empregando agulhas de teste retráteis de ponta serrilhada, garantindo contato elétrico confiável com a placa sob teste. A metodologia adotada concentra-se no teste funcional de circuito (FCT), abrangendo a gravação automática de firmware, a verificação dos níveis de tensão, a validação da comunicação serial e a análise lógica de 32 canais de acionamento de solenoides e respectivos sensores, por meio de simulação eletrônica de cargas. Os resultados obtidos em bancada demonstraram a eficácia da jiga na detecção de falhas de manufatura, a eliminação da subjetividade dos testes manuais e a redução do tempo de validação. Além disso, a geração automática de registros de teste assegura a rastreabilidade do processo, fornecendo subsídios para a melhoria contínua da qualidade e da eficiência produtiva.

With the increasing complexity of electronic systems and the growing production demand in the industry, the automation of validation processes has become essential to ensure reliability, repeatability, and traceability. This work presents the design and development of an automated test jig for the functional validation of controller boards used in smart lockers developed by the company Brametec, whose testing process was previously performed manually, constituting a production bottleneck susceptible to human error and limited traceability. The proposed solution integrates hardware, firmware, and software within a hybrid architecture, employing a Raspberry Pi 4 singleboard computer for process orchestration, human–machine interface, and data management, and an ATmega328PB microcontroller for signal control and execution of low-level tests. The physical interface of the test jig is based on the Bed of Nails technique, using spring-loaded test probes with serrated tips to ensure reliable electrical contact with the device under test. The adopted methodology focuses on functional circuit testing (FCT), including automatic firmware programming, voltage level verification, serial communication validation, and logical analysis of 32 solenoid actuation channels and their respective sensors through electronic load simulation. The results obtained from bench tests demonstrated the effectiveness of the test jig in detecting manufacturing defects, eliminating the subjectivity associated with manual testing, and reducing overall validation time. Furthermore, the automatic generation of test records ensures process traceability, providing valuable support for continuous improvement in product quality and production efficiency.