Prüfung mit PCI-Produkten von NI zur Sicherung der Qualität von Navigationssystemen und Autoradios

Eric King, Radical Systems, Inc.

"Die Bilderfassungskarte NI PCI-1409 erwies sich als ausgezeichnete, kosteneffiziente Lösung für die Implementierung mehrerer Kameras in diesem Testgerät."

- Eric King, Radical Systems, Inc.

Die Aufgabe:

Entwicklung einer durchsatzstarken Teststation für den Test der Nachrichtentechnik, die Evaluierung der physikalischen Maßeigenschaften und das Erkennen möglicher kosmetischer Fehler, elektronischer Merkmale und verschiedener Elemente für unterschiedliche Arten von Autoradios, Navigationssystemen und Kombiinstrumenten

Die Lösung:

Bereitstellung einer vollautomatischen Station für Produktionsendtests für die Automobilindustrie, die sich leicht und ohne weitere Softwareänderungen an verschiedene Prüflinge anpassen lässt

NI-Produkte verifizieren Qualität

Die Automobilindustrie stellt spezielle Anforderungen an Testverfahren in der Produktion hinsichtlich Geschwindigkeit und Durchsatz, die die Qualität der Produkte mithilfe von äußerst zuverlässigen Prüfeinrichtungen als Teil der Fertigung verifizieren. Bei Navigationsschnittstellen, Kombiinstrumenten und Audiogeräten sollen durch die Qualitätssicherung kostenaufwändige Rückrufe von Bauteilen vermieden werden. Aus diesem Grund müssen Automobilhersteller ein Verfahren einsetzen, mit dem sie die Qualität jeder produzierten Einheit überwachen und nachweisen. Wie in diesem Beispiel trug ein vielseitiges Testgerät für Produktionsendtests dazu bei, äußert zuverlässige Gütenachweise zu erbringen.

 

Wir entwickelten mithilfe der Datenerfassungs- und Bilderfassungshardware von National Instruments ein auf Windows XP basierendes, schlüsselfertiges Testgerät. Dazu werden Komponenten zur Motorsteuerung eingesetzt, um die Knöpfe auf der Vorderseite des Prüflings und unterhalb einer Reihe von CCD-Kameras für den Druckluftbetrieb zu positionieren. So wurde es möglich, den Prüflingsbetrieb zu verifizieren und mögliche kosmetische Fehler sowie Lage und Position der Knöpfe zu ermitteln. Mit der Systemsoftware lässt sich die Station über eine Reihe von Diagnosewerkzeugen und Programmen zur Generierung von Testszenarien an neue Prüflinge anpassen. Die Hilfsprogramme für die Szenariengenerierung werden nicht nur für die Bildverarbeitungsanforderungen, sondern auch für Kommunikation, Protokolle und Antworten der Prüflingsknöpfe verwendet. Mit einem auf Windows basierenden PC entwickelten wir eine Teststation, die eine sehr hohe Flexibilität aufweist, welche mit anderen Technologien nur schwer zu erreichen ist.

 

Feststellen mechanischer und Kommunikationsfehler

Die anfängliche Herausforderung beim Test dieser Einheiten hing mit dem Einspannen und korrekten Positionieren des Prüflings zusammen. Wir müssen auf den Prüfling im Laufe mehrerer Tests zugreifen, ihn mit einer CCD-Kamera prüfen und seine Knöpfe und Drehregler aktivieren können. Die Vorrichtung wird in einen elektrischen Schlitten integriert, der den Prüfling und die Kamera in verschiedene Positionen (einschließlich der Spannposition) bringt. Anschließend wird der Prüfling unterhalb der pneumatischen Antriebe platziert, die wir dazu einsetzen, automatisch verschiedene Knöpfe am Prüfling zu betätigen.

 

Das PCI-basierte Testsystem dient hauptsächlich dazu, die Reaktion auf den Knopfdruck mittels verschiedener Kommunikationsprotokolle wie CAN-Busnachrichten und J-1850 zu beobachten. Wir stellten insgesamt 42 pneumatische Antriebe bereit, um die Drücke der Knöpfe und die Reglerbetätigung an der Einheit, einschließlich eines Joysticks mit neun Positionen, zu steuern. Jeder dieser pneumatischen Antriebe wird über ein Reed-Relais aktiviert, das über die Digitalausgänge einer NI-DAQ-Karte der E-Serie gesteuert wird, welche mit einem zuvor entwickelten Relaistreiberschaltkreis verbunden ist. Außerdem steht ein Gerät zur Anzeichnung der Bauteile bereit, das jedes Teil nach Abschluss des Tests markiert.

 

Die Bilderfassungskarte NI PCI-1409 erwies sich als ausgezeichnete, kosteneffiziente Lösung, um mehrerer Kameras in diesem Testgerät zu implementieren. Aufgrund der vier Kameras im System können mit dem Bildverarbeitungsbestandteil der Software verschiedene Abschnitte des Prüflings analysiert werden. Mit unterschiedlichen Kameras werden LEDs an mehreren Objekten, wie etwa Knöpfe und Regler, beobachtet. Darüber hinaus nutzen wir die verschiedenen Kameras, um die jeweiligen Abschnitte des Prüflings auf kosmetische Fehler und richtige Bestückung sowie auf Ausrichtung zu untersuchen. Mit OCR und erweiterter Analysesoftware für die Bilderfassung wird Text erkannt und die Reaktion der Knöpfe an der LCD-Anzeige überprüft.

 

Wir entwickelten die Benutzeroberfläche so, dass die Teststation von Prüfingenieuren auf mehrere Prüflinge angelernt werden kann, wobei jeder Prüfling mehrere individuell relevante Bereiche (ROI) hat. Anschließend nutzen wir diese Muster, um Parameter wie die Erzeugung von LCD-Ziffern und -Buchstaben, die physikalische Position der Knöpfe (auf bis zu 1 mm), Siebdruckaufbringung und -fehler sowie die LED-Hintergrundbeleuchtung zu testen.

 

Eine benutzerspezifisch anpassbare Engine erfordert weniger Eingriffe durch den Benutzer

Außerdem entwickelten wir eine auf NI LabVIEW basierende Engine, die mehrere Testbausteine von verschiedenen Bedienfeldern für die Installation ausführt, auf die wir über eine Netzwerkumgebung Zugriff haben. So kann das Fließband auch betrieben werden, wenn das System um neue Teile ergänzt wird oder bestehende Teile verändert werden. Wir entwarfen die Software mit minimalem Aufwand. Das System tauscht dabei Informationen zwischen den Test-VIs aus. Das heißt, dass das System alle Aufgaben so schnell wie möglich durchführen kann. Zudem wurde die Zeit zwischen den einzelnen Testaufrufen verringert. Aufgrund dieser Architektur ergibt sich ein System mit sehr niedriger Prüflingstestzeit (etwa 35 Sekunden), was dem Kunden Kosteneinsparungen erlaubt.

 

Die auf LabVIEW basierende Test-Engine bietet viele Funktionen, mit denen das System die Testzeit, Statistiken zu den Einheiten und zu den Teilen verarbeiten sowie automatisch Daten aufzeichnen kann. Wir setzen Benutzerkennwörter und -berechtigungen ein, um die Aktionen des Bedienpersonals auf die entsprechenden Abschnitte des Testsystems zu beschränken. Zudem kann der Prüfleiter Datenformate wie Bilder und Diagramme nach Belieben exportieren und eingehender analysieren. Das Testgerät besitzt auch leistungsstarke Bedienfelder für die Diagnose, mit denen sowohl der Betrieb der Teststation als auch des Prüflings verifiziert werden kann.

 

Zykluszeit und Zuverlässigkeit sorgen für erhebliche Kosteneinsparungen

Weil die Zykluszeiten etwa 35 Sekunden betragen und das Testgerät nicht offline sein muss, wenn einfache Aktualisierungen und Anpassungen durchgeführt oder neue Prüflinge hinzugefügt werden, ist das Testgerät für Produktionsendtests in der Lage, bis zu 1000 Einheiten pro Tag zu testen. Da die Testsequenz zudem komplett automatisiert ist, muss der Bediener das Testgerät lediglich starten. Anschließend führt es die Tests vollautomatisch durch, so dass der Bediener inzwischen andere Aufgaben wahrnehmen kann. Beim Vergleich dieses Testgeräts mit den manuellen Tests, die wir bisher verwendeten, waren Kosteneinsparungen für den Kunden unmittelbar spürbar.


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