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針對質(zhì)量控制等非生產(chǎn)部門，我們不能為一種產(chǎn)品而單獨開發(fā)一套測試設(shè)備，而必須能在一套測試系統(tǒng)上完成絕大多數(shù)的汽車電子模塊的測試。同時，測試程序的開發(fā)必須十分快速，這樣才能應(yīng)對測試產(chǎn)品種類多、要求高、時間緊的特點。由于我們的測試系統(tǒng)主要運(yùn)用于首件產(chǎn)品檢驗、故障件診斷和EOL系統(tǒng)的驗證這三大方面，因此，這種系統(tǒng)必須具有測試序列可配置，既可實現(xiàn)自動測試又可以實現(xiàn)手動分析。并且對測試結(jié)果具有追溯能力(Traceability)，即具有在數(shù)據(jù)庫中記錄自動測試結(jié)果的功能。針對以上的要求，我們基于National Instrument PXI系統(tǒng)，利用LABVIEW、CVI、Java等軟件開發(fā)出了TVS(Test and Verification System)測試系統(tǒng)。此系統(tǒng)很好地解決了實際設(shè)計和生產(chǎn)中的一系列問題。 本系統(tǒng)采用NI PXI硬件平臺，使用LABVIEW、NISWITCH EXECUITEIVE、CVI等軟件編寫程序，實現(xiàn)了基于虛擬儀器的汽車電子綜合測試平臺。 NI PXI平臺構(gòu)架的KTVS系統(tǒng)具有靈活、可配置、可快速開發(fā)等特點，十分適合用在汽車電子行業(yè)的產(chǎn)品分析、首件測試、功能實驗等方面。它不同于EOL系統(tǒng)，可以提供全面、快速、準(zhǔn)確的產(chǎn)品測試和分析能力，并且系統(tǒng)操作界面簡單、清晰，使用方便。 汽車電子模塊的功能測試要求綜合利用CAN、LIN、KLINE等通信協(xié)議，并且測試的通道較多。功能測試除需要測試電壓、電流、電阻、電容等參數(shù)外，還要測試管腳波形、響應(yīng)時間。 針對以上傳統(tǒng)的測試參數(shù)，我們利用NI PXI模塊中的PXI 4071可以精確測試電壓、電流和電阻值。這塊板卡具有7位半的精度和1.8MS／S的采樣速率，能夠滿足汽車電子對信號精度和變化率的苛刻要求。如需多通道測量．利用NI PXI 2532可以實現(xiàn)測量通道的切換。在我們的應(yīng)用中，我們使用TB2641將矩陣接成8×64型式，可以實現(xiàn)8路儀表對64路通道的切換測量。由于NI PXI 2532切換速率高，且允許通過0.5A的電流，所以可以滿足測試通道多和切換速率快的要求。 對于無線的產(chǎn)品如RKE(遠(yuǎn)程無鑰匙系統(tǒng))、PKE(被動無鑰匙系統(tǒng))、TPS(胎壓檢測)等，還需要進(jìn)行射頻通信的測試。在RKE的測試中，使用了NI的射頻測試解決方案。我們使用NI PXI 5661和NI PXI 5671，并結(jié)合與硬件配套的調(diào)制解調(diào)工具包和頻譜測量工具包組建了一個完整的射頻信號調(diào)制、接收、解調(diào)的測試平臺。由于Nl的射頻測試系統(tǒng)中自帶了ASK、FSK、QAM等常用的調(diào)制解調(diào)方法，與其他儀器相比不僅節(jié)省了大筆購買調(diào)制解調(diào)附件的成本，同時使程序的開發(fā)和調(diào)試變得方便快捷。 利用這兩個測試模塊，我們對RKE、PKE的載波偏移、功率、BER、EVM進(jìn)行了測試和控制，并對產(chǎn)品發(fā)出的射頻信號進(jìn)行了解調(diào)比對，同時模擬RKE tag發(fā)射預(yù)定義的信號，對接收模塊的靈敏度和可接收的載波偏移等參數(shù)進(jìn)行了測量。通過NI PXI射頻測試系統(tǒng)，使產(chǎn)品PPM值大大下降。同時發(fā)現(xiàn)了很多設(shè)計中潛在的問題。 采用具有高可靠性的NI PXI系統(tǒng)，借助其編程簡單、快捷的特性和強(qiáng)大的功能，為開發(fā)一個基于配置的汽車電子產(chǎn)品測試分析系統(tǒng)KTVS提供了強(qiáng)有力的保證。 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車電子產(chǎn)業(yè)正在逐漸壯大。汽車電子行業(yè)的質(zhì)量、設(shè)計等部門十分需要一種具有電子產(chǎn)品測試分析的系統(tǒng)，來幫助他們應(yīng)對設(shè)計和生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。 由于部門的特殊性，這種系統(tǒng)將承擔(dān)各種不同產(chǎn)品的測試和分析，所以要求能在該平臺上迅速切換不同產(chǎn)品，并能快速開發(fā)出產(chǎn)品的測試軟件。為此必須設(shè)計一種軟件模版原型。通過簡單配置就可以實現(xiàn)對各種產(chǎn)品的測試。 通過精心的設(shè)計和不斷的實踐，我們在KOSTAL中首先實現(xiàn)了一種能夠通過配置文件實現(xiàn)產(chǎn)品測試軟件開發(fā)的原型。通過它，我們基本不用修改LABVIEW程序，而只要調(diào)用配置文件進(jìn)行配置就可以實現(xiàn)對新產(chǎn)品測試程序的開發(fā)。圖1為TVS系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。 TVS使用NI PXI系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，通過接口箱可以靈活、快速地實現(xiàn)負(fù)載的配置和測試通道的選擇。 LABVIEW編寫的測試程序控制整個測量的進(jìn)行，測試的結(jié)果通過MYSQL API上傳到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)服務(wù)器，并通過Web服務(wù)進(jìn)行發(fā)布。用戶只要通過瀏覽器就可以在公司任何一臺聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)中進(jìn)行測試結(jié)果的查詢和分析。 為了更清楚地進(jìn)行介紹，以下把系統(tǒng)分為軟件和硬件兩個方面進(jìn)行介紹。系統(tǒng)硬件的結(jié)構(gòu)如圖2所示： TVS系統(tǒng)采用Agilent 6652A電源，此電源最大電流25A，最大電壓20V，可以滿足汽車電子產(chǎn)品電流大的特點。電源通過Mini GPIB與PXI 8106控制其相連，PXI8106使得用戶可以通過筆記本來作為PXI系統(tǒng)的控制器，節(jié)省成本的同時增加了系統(tǒng)的靈活性。特定型號的筆記本BIOS支持特定的PCI橋個數(shù)，選擇時根據(jù)NI的測試列表來選擇。 為了實現(xiàn)多產(chǎn)品測試和負(fù)載可配置，我們對該系統(tǒng)的接口箱進(jìn)行了精心的設(shè)計和規(guī)劃。從而使其可以實現(xiàn)多個產(chǎn)品的切換測試和配置功能。 在接口箱的上面板上，通過接頭和跳線可以任意地配置各個輸入和輸出通道的負(fù)載電阻，非常快捷高效，從而可以迅速實現(xiàn)多個產(chǎn)品切換測試，而不需要重新進(jìn)行負(fù)載的制作，所有負(fù)載都是通過配置來實現(xiàn)的。 接口箱中的多路通道由NI 6251的數(shù)字量輸出通道進(jìn)行控制。NI 6251DAQ具有24路數(shù)字量輸入輸出通道和1.6路模擬量輸入輸出通道。1.25M／s的采用率可以用來測量±10V的電壓信號，具有參考地、非參考地和差分多種方式。用它的數(shù)字量輸出實現(xiàn)繼電器的控制可以實現(xiàn)電源在三路產(chǎn)品間的切換。其目的是實現(xiàn)三個產(chǎn)品的輪回測試，從而節(jié)省測試時間。 對于產(chǎn)品的連接，我們采用了三個37針的接口，并且在每個接口上都分配了電源、輸入和輸出口，從而可以應(yīng)對最多37×3個輸入輸出通道的產(chǎn)品。 接口箱是整個系統(tǒng)的中樞環(huán)節(jié)。TVS的接口箱很好地解決了負(fù)載可配置、多路切換、多點測量等一系列問題，從而使系統(tǒng)具有快速、高效、簡單等特點。 在軟件方面，該系統(tǒng)最大的特點就是模塊化、可配置、手動與自動結(jié)合。正因為這些特點，所以可以快速地開發(fā)出針對不同產(chǎn)品的測試程序。軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。 該系統(tǒng)有一個非常強(qiáng)大軟件系統(tǒng)，綜合利用了LAB-VIEW、CVI、XML、WEB SERVICE、MYSQL、TOMCAT、Java等技術(shù)，實現(xiàn)了一個可以快速進(jìn)行對新產(chǎn)品開發(fā)(通過配置文件)的軟件模版。其主要的目標(biāo)和思想是實現(xiàn)對用戶透明的編程，即只要通過配置文件和稍微改動模版就可以實現(xiàn)新產(chǎn)品測試程序的編制，非常簡單、快捷。 下面就具體介紹每個模塊的工作原理和實現(xiàn)方法。 ·配置文件子模塊 這個模塊用來與用戶交互，生成XML配置文件。它分為兩個文件，其中main.xmI用來配置通信參數(shù)(CAN、LIN、KLINE)的波特率、數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)、通道口、產(chǎn)品的信息(產(chǎn)品號、產(chǎn)品名、客戶號、客戶名、變種)和輸入輸出的通道，包括輸出端口的測量方式、上限及下限等參數(shù)。 auto．xml是自動測試的配置文件。為了方便此文件的編寫，所有的輸入和輸出相關(guān)配置都采用對話框的形式來完成。其內(nèi)容則來自于maln.xml中的配置，從而實現(xiàn)了最方便的配置方式。 ·KOSTIA通信模塊 該模塊包含了豐富的內(nèi)容，包括LIN、CAN、KLINE模塊。這些模塊都是汽車電子產(chǎn)品的典型應(yīng)用。所有的模塊都針對KOSTIA協(xié)議進(jìn)行了封裝，并且做成了LABVIEW的用戶自定義庫。用戶自定義庫是通過LABVIEW中的call library function調(diào)用DLL來實現(xiàn)的，然后將其導(dǎo)入到VI編程面板上，因此可以十分方便地調(diào)用。 CANOE是汽車電子網(wǎng)絡(luò)分析、開發(fā)、測試的常用工具。在我們的系統(tǒng)中，我們通過CANOE提供的COM組件，使用其自動化服務(wù)器，在LABVIEW中控制CANOE，并進(jìn)行總線的仿真和測試，十分方便。 由此可見LABVIEW軟件在與外部程序交互中顯示出的強(qiáng)大功能。 ·自動測試子模塊 該子模塊實現(xiàn)了從auto.xml中取出測試序列，實現(xiàn)自動測試的功能。它采用了用戶自定義事件的方式實現(xiàn)，即測試序列形成一個測試事件發(fā)送序列，根據(jù)auto.xmI的定義形成此序列，發(fā)送測試事件。事件結(jié)構(gòu)接收到測試事件后，就從此事件中取出相應(yīng)的參數(shù)，然后進(jìn)行測試。利用這一結(jié)構(gòu)可以使用很少的代碼量實現(xiàn)自動測試。具有程序結(jié)構(gòu)清晰、代碼量少、執(zhí)行迅速等優(yōu)點。 ·輸入輸出掃描模塊 主要利用了NI4071和NI SWITCH，通過main.xml中的輸出配置進(jìn)行逐個輸出掃描。這樣可以達(dá)到很高的掃描速率，從而實現(xiàn)了在手動分析功能下的各個輸出同時顯示的能力。另外，可以在手動分析的同時觀察到所有管腳的電壓，從而具有了分析、檢測的能力。這種功能特別適合于失效產(chǎn)品的分析和檢測。我們曾經(jīng)利用這一功能，成功地分析出了如J60N座椅記憶模塊等在內(nèi)的很多產(chǎn)品的質(zhì)量問題和缺陷。 ·信號模擬子模塊 該模塊主要是利用了NI6251的模擬量輸出通道，實現(xiàn)了兩路信號輸入功能。它可以模擬車速等信號，也可以實現(xiàn)頻率、占空比、幅度的調(diào)節(jié)。通過此模塊，用戶可以使用LABVIEW程序快速地產(chǎn)生需要的信號，從而模擬整車信號，實現(xiàn)測試。 ·手動分析子模塊 該模塊可以實現(xiàn)產(chǎn)品的分析功能，實現(xiàn)所有輸入，測量輸出量，并實現(xiàn)KOSTIA診斷、輸入口波形觀察等功能。 ·數(shù)據(jù)庫模塊 本模塊采用了自行編寫的MYSQL C API進(jìn)行封裝的庫來實現(xiàn)自動測試時數(shù)據(jù)的上傳。實際證明，該模塊運(yùn)行非常穩(wěn)定，上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)后將由Web發(fā)布系統(tǒng)做處理并發(fā)布。該模塊實現(xiàn)了LAB-VIEW和數(shù)據(jù)庫的無縫連接，使上層的Web系統(tǒng)和底層的測試控制系統(tǒng)相結(jié)合。 ·EOL測試信息發(fā)布子模塊 這部分模塊又是本系統(tǒng)的一大特點。整個系統(tǒng)通過使用J2EE開源構(gòu)架，服務(wù)器使用TOMCAT，數(shù)據(jù)庫使用MYSQL，Web應(yīng)用使用IBATIS作為持久層。并且使用STRUTS作為引擎。 本模塊可以實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的查詢，并根據(jù)多種字段進(jìn)行搜索，對結(jié)果生成報表。 通過這些數(shù)據(jù)源，我們還可以進(jìn)行SPC、MSA等分析。從而把數(shù)據(jù)的采集、存儲到發(fā)布、分析、報表系統(tǒng)連接成了一整套完整的體系。 ·初始化和資源關(guān)閉子模塊 主要是對使用過的數(shù)據(jù)采集卡、萬用表卡、矩陣等的資源進(jìn)行分配和回收。 ·NI SWITCH模塊 主要利用NI的開關(guān)工具包實現(xiàn)了繼電器和routes之間的映射，從而通過routes來控制多個繼電器的通斷，實現(xiàn)通道控制。 NI SWITCH EXECUITIVE軟件包功能強(qiáng)大。它將繼電器組與路徑的概念相結(jié)合。矩陣中的一組繼電器閉合相當(dāng)于一條路徑，各種可能的組合就可以建立起許多條路徑。 整個軟件的設(shè)計全面考慮了各種測試的要求和可能的需要，在軟件的模塊化、可配置等方面做了很大努力，從而使系統(tǒng)在快速、穩(wěn)定的同時實現(xiàn)了高效、精確的測量效果。 以上是對TVS整個硬件和軟件平臺的一個簡單介紹。目前此系統(tǒng)在首件測試、質(zhì)量分析、EOL系統(tǒng)驗收等方面發(fā)揮著重要的作用。下面結(jié)合實際產(chǎn)品的測試過程，對本系統(tǒng)作一個介紹。 使用實例： 我們使用TVS系統(tǒng)對中華A1轎車的BCM模塊進(jìn)行了功能檢測。 測試系統(tǒng)主界面包括產(chǎn)品相關(guān)信息。這些信息在文件中配置后，當(dāng)程序運(yùn)行之后會從main.xml中自動獲取，并顯示在界面上。 KOSTIA診斷部分主要是對于有KOSTIA的診斷功能的產(chǎn)品，可以通過這一模塊實現(xiàn)KOSTIA所定義的所有功能，包括登陸、同步、讀SENSOR、寫Actua-tor、讀寫EEPROM、讀寫參數(shù)文件、參數(shù)文件對比、導(dǎo)入等功能，從而與firmware中的診斷程序交互實現(xiàn)產(chǎn)品診斷。當(dāng)前此模塊支持CAN、LIN、KLINE三種通信方式下的KOSTIA診斷。 管腳波形顯示部分主要針對某些產(chǎn)品的特殊要求，需要獲取輸出端的上升時間、超調(diào)等特性，從而分析機(jī)械和電性能的問題。在波形顯示區(qū)域。我們可以通過多路AI的同時監(jiān)測來實現(xiàn)這一功能。 在自動測試過程中，界面右上角的部分是自動測試過程中每一步執(zhí)行的信息，包括步號測試內(nèi)容、測試結(jié)果、上限值、下限值、是否測試通過以及合格和不合格產(chǎn)品的計數(shù)情況。 對于開發(fā)新的電子產(chǎn)品測試程序只要完成下列步驟： 步驟1：根據(jù)測試說明上的產(chǎn)品管腳，在開關(guān)量工具包中定義輸入，輸出點 我們?yōu)橹腥ABCM的所有輸入輸出腳定義了名稱，對于可能的輸入輸出路由進(jìn)行了定義。 步驟2：根據(jù)路由配置．編寫線束連接說明文檔，并且制作線束 步驟1完成后，可以打印出各個繼電器通道與產(chǎn)品測試相關(guān)的信息，然后根據(jù)這些內(nèi)容，為每個產(chǎn)品編寫一份用以說明線束連接的說明文檔。該文檔主要說明輸入輸出管腳以及各種資源的分布。這份文檔對線束的制作、故障的診斷和以后系統(tǒng)的查錯等都有重要意義。文檔定義好之后就可以根據(jù)文檔來制作線束。 對于需要連接負(fù)載的產(chǎn)品，我們還需要一份負(fù)載配置連接圖，以便可以在接口箱上為輸入輸出端配置上特定的負(fù)載。 步驟3：進(jìn)行main．xml的配置 主配置文件用來配置產(chǎn)品的顯示信息，包括產(chǎn)品名、產(chǎn)品號、客戶名、客戶號，通信參數(shù)包括各種通道號、波特率、版本、ID、數(shù)據(jù)長度等信息。根據(jù)在NI開關(guān)量執(zhí)行軟件中的設(shè)置，對輸入和輸出通道進(jìn)行配置，這些信息將成為在Auto.xmI中選擇的數(shù)據(jù)源，從而十分靈活方便地實現(xiàn)編程。 步驟4：進(jìn)行auto.xmI的配置 如果測試程序中有自動測試的要求，可以進(jìn)行自動測試步驟的配置。每一步都有如下信息，包括步驟號、是否執(zhí)行、步驟類型、輸入激勵、時間間隔、測量輸出端等。如果是設(shè)置了步驟為KOSTIA診斷，那么還要設(shè)置發(fā)送信息診斷信息和診斷反饋值的上限和下限值。 步驟5：對界面和程序稍作調(diào)整和修改 主要是在界面修改一些標(biāo)簽，對于有KOSTIA診斷的程序則要修改KOSTlA部分。 步驟6：自動測試開始或手動分析 本系統(tǒng)擁有可以支持多次測試的功能，即對一個產(chǎn)品可以多次反復(fù)自動測試也可以單次測試。只需要輸入產(chǎn)品序列號，并且選擇測試結(jié)果是否上傳到數(shù)據(jù)庫中，然后就可以開始自動測試了。當(dāng)選擇保存數(shù)據(jù)后，每次的測試結(jié)果通過MYSQL API自動上傳到數(shù)據(jù)庫中，便于追溯。 步驟7：打開EOL系統(tǒng)。查詢測試結(jié)果，生成測試報表 如果進(jìn)行了自動測試，并且選擇了保存數(shù)據(jù)，那么就可以進(jìn)入EOL測試技術(shù)管理系統(tǒng)中的首件鑒定模塊中的測試結(jié)果項目。用戶可以通過產(chǎn)品編號和產(chǎn)品序號來查詢某種產(chǎn)品或某個產(chǎn)品的各步具體測試結(jié)果。 上傳的數(shù)據(jù)包括測試產(chǎn)品名、產(chǎn)品序列號、步驟號、每步的開始時間和結(jié)束時間、測試的結(jié)果和上下限、是否通過以及解釋步驟作用的備注數(shù)據(jù)。最后，如果出現(xiàn)錯誤還會有錯誤代碼。這些錯誤代碼。都是根據(jù)歷史經(jīng)驗總結(jié)出來的錯誤。 |
