HIL​テスト​で​高​品質・​時間​短縮​を​さらに​加速​した​汎用​車載​用​メータ​ECU​自動​テスト​装置​の​開発

- カ​ル​ソニック​カン​セイ​株式会社  開発​本部 開発​信頼​性​統括​グループ 実験​技術​開発​チーム, 西田 尚史氏

"本​システム​の​完成​により、​手動​で​テスト​する​場合​と​比較​すると​1/2​以下​の​時間​短縮・​コスト​削減​(当社​比)​となり​ま​した。"

- カ​ル​ソニック​カン​セイ​株式会社  開発​本部 開発​信頼​性​統括​グループ 実験​技術​開発​チーム, 西田 尚史氏

課題:

エラー​の​可能性​が​高い​Man-​in-​the-​Loop Test​から​の​脱却​や​多​機種​の​メータ​テスト​へ​の​対応、​高​解像度​の​画像​処理​が​可能​な​ECU​テスタ​を​開発​が​求め​ら​れ​てい​ま​した。

ソリューション:

PXI​システム​を​採用​する​こと​により、​テスト​の​自動化​を​実現​しま​した。​また、​多​機種​へ​の​対応​を​『カメラ​を​移動​する​XY​ステージ​制御』​という​アイデア​により、​さらに​暗箱​の​中​に​インジケータ​テスト​用​カメラ​と​マイク​を​設置​する​こと​により、​必要​な​すべて​の​テスト​を​可能​と​する​システム​を​構築​する​こと​が​でき​ま​した。

作成​者:

カ​ル​ソニック​カン​セイ​株式会社  開発​本部 開発​信頼​性​統括​グループ 実験​技術​開発​チーム - 西田 尚史氏
​Hisafumi Nishida - CalsonicKansei Corporation

 

背景

  • 自動車​業界​では、自動車​の​電子​化​が​急速​に​進​んで​い​ます。​環境​に​配慮​した​CO2、​NOx​の​削減​や​安全​性​を​高める​技術​に​は、​電子​化​が​不可欠​と​な​って​い​ます。​電子​化​の​基本​と​なる​マイクロ​コントローラ​を​搭載​した​『ECU』​の​開発​が、​自動車​の​性能​や​乗り​心地​を​決める​と​さえ​言​われ​てい​ます。
  • 車載​ネットワーク​も​進化​の​一途​を​た​ど​って​おり、​LIN、​CAN、​FlexRay​など​の​通信​技術​は、​機械​的​な​伝達​機構​を​電気​的​に​制御​する​「X-​by-​Wire」​に​置き換わる​技術​として​注目​さ​れ​てい​ます。
  • 弊社、​カ​ル​ソニック​カン​セイ​㈱​は、​さいたま​市​に​研究​開発​センター​を​設立​し、​佐野​地区​を​実験​設備​の​拡充​した​テスト​センター​として​強化​し​てい​ます。​今回、​弊社​で​開発​し​て​いる​車載​用​メータ​ECU(以下、​メータ)​の​自動​テスト​装置​を​開発​する​にあたり、​ECU​テスタ​で​実績​の​ある​㈱​ペ​リ​テック​様​を​パートナー​として​汎用​メータ​自動​テスト​装置​の​開発​に​着手​しま​した。

 

課題

  1. Man-​in-​the-​Loop Test​から​の​脱却
    ​人的​オペレーション​+​目視​による​テスト​(Man-​in-​the-​Loop Test)​では、​人​による​エラー​が​介入​する​可能性​が​高い​ので​テスト​ループ​を​自動化​する​必要​が​あり​ます。​但し​メータ​は​表示​装置​で​あり、​通常、​テスト​する​ため​の​フィード​バッグ​が​ありま​せん。
  2. 多​機種​へ​の​対応
    ​信頼​性​評価​部門​では、​多​機種​の​メータ​を​テスト​する​必要​が​あり​ます。​メータ​は​製品​毎​に、​針・​インジケータ・​LCD​の​位置​や​有無​が​異​なり​ます。​汎用​の​テスト​装置​と​する​ため​に​は、​画像​を​取得​する​位置​や​テスト​の​内容​を​製品​毎​に​変更​する​必要​が​あり​ます。​この​問題​を​克服​する​こと​が​最大​の​課題​です。
  3. 高​解像度​の​画像​処理
    ​メータ​指針​の​角度​や​LCD​表示​を​テスト​する​ため​に​は、​フレーム​レート​と​解像度​の​高い​カメラ​を​使用​し​て​画像​を​取得​し、​画像​処理​を​施す​必要​が​あり​ます。
  4. インジケータ​テスト​と​ブザー​テスト
    ​メータ​内​の​インジケータ​表示​と​ブザー​鳴動​パターン​を​テスト​する​必要​が​あり​ます。
  5. ドライ​ビン​グ​シナリオ
    ​ドライビング/​ユーザ​操作​の​シナリオ​を​作成​し​て​実車​動作​シミュレーション​も​実施​し​ます。

 

ソリューション

【Hardware-​in-​the-​Loop​システム​の​構築】
​NI​製​の​PXI​システム​【NI PXI-7833R (FPGA DAQ)、​NI PXI-4070 (DMM)、​NI PXI-5402 (波形​発生​器)、​NI PXI-8464 (CAN​通信)、​NI PXI-2569 (Switch)、​NI PXI-6251 (DAQ)】​を​基本​ハードウェア​として​採用​し、​画像​入力​装置​(カメラ)​と​NI LabVIEW​の​画像​処理​+​テスト​プログラム​を​ループ​と​した​HIL (Hardware-​in-​the-​Loop)​Auto Test​システム​を​構築​し​て​目視​による​テスト​(Man-​in-​the-​Loop Test)​の​問題​を​解決​しま​した。

 

【多​機種​へ​の​対応】
​メータ​の​製品​による​違い​は、​カメラ​の​位置​を​移動​する​ステージ​を​設け、​テスト​前​に​ティーチング​と​予備​試験​を​実施​し、​設定​ファイル​を​作成​し​て​から​テスト​を​繰り返す​こと​で​問題​を​解決​しま​した。
​図​3-1​が​XY​ステージ​を​採用​した​システム​構成、​図​3-2​が​設定​ファイル​作成​画面​です。

 

【高​解像度​の​画像​処理】
​メータ​指針​の​角度・​LCD​表示​の​テスト​は、​高​解像度​カメラ​を​テスト​可能​な​位置​へ​ステージ​を​移動​する​こと​によって​詳細​画像​を​取得​し​ます。​取得​した​画像​を​LabVIEW​の​画像​処理​関数​を​使用​し​て​処理、​判定​し​ます。

 

【インジケータ​テスト​と​ブザー​テスト】
​インジケータ​の​テスト​は、​暗箱​の​中​に​メータ​を​設置​し、​インジケータ​テスト​用​カメラ​を​使用​し​て​テスト​を​行い​ます。​ブザー​の​鳴動​は、​暗箱​の​中​に​マイク​と​アンプ​を​設置​し、​DMM​の​デジタイザ​機能​を​使用​し​て​音​を​集録​し、​周波数​と​パターン​を​テスト​し​ます。

 

【ドライ​ビン​グ​シナリオ】
​ドライビング/​ユーザ​操作​の​シナリオ​は、​LabVIEW​で​作成​した​HIL​標準​関数​を​NI TestStand​の​シーケンス​ファイル​を​作成​する​こと​によって​機種​毎​に​作成​し​ます。

 

結果

多​機種​へ​の​対応​を​『カメラ​を​移動​する​XY​ステージ​制御』​という​アイデア​により​問題​を​解決​する​こと​が​でき​ま​した。​さらに​暗箱​の​中​に​インジケータ​テスト​用​カメラ​と​マイク​を​設置​する​こと​により、​必要​な​すべて​の​テスト​を​可能​と​する​システム​を​構築​する​こと​が​でき​ま​した。​テスト​を​実現​する​基本​構成​として、​豊富​な​計測​モジュール​が​揃​って​いる​NI​製品​と​カスタマイズ​可能​な​LabVIEW、​TestStand​の​採用​が​必要​不可欠​で​あっ​た​こと​は​言う​まで​も​ありま​せん。

 

本​システム​の​完成​により、​手動​で​テスト​する​場合​と​比較​すると​1/​2​以下​の​時間​短縮・​コスト​削減​(当社​比)​となり​ま​した。

 

No

課題

解決​方法

有効​な​NI​製品

1

MIL-​Test​から​の​脱却

HIL-​Auto Test​システム​の​構築

CAN​通信​ボード​を​基軸​と​する​PXI​型​モジュール​計測​器​全般

2

多​機種​へ​の​対応

XY​ステージ​制御​と​設定​ファイル​の​作成

IEEE 1394​画像​集録​ボード

3

高​解像度​の​画像​処理

XY​ステージ​制御​と​専用​カメラ​の​使用

LabVIEW​画像​処理​関数

4

インジケータ​テスト​と​ブザー​テスト

暗箱・​専用​カメラ・​マイク・​波形​集録​ボード​の​使用

Camera Link​画像​集録​ボード

LabVIEW​周波数​解析​関数

5

ドライ​ビン​グ​シナリオ

HIL​標準​関数​の​作成、​テスト​管理​ソフトウェア​の​使用

LabVIEW、​TestStand

 

まとめ

今回​の​開発​により​NI​製品​が、​自動車​業界​の​製品​に対する​HIL (Hardware-​in-​the-​Loop)​システム​の​構築​に​たいへん​有効​で​ある​こと​が​確認​でき​ま​した。


​開発​した​メータ​自動​テスト​システム​は、​弊社​取引​先​で​ある​国内​大手​自動車​メーカ​様​の​車両​に​搭載​さ​れる​メータ​の​開発​に​使用​し​て​おり​ます。


​私​達、​開発​信頼​性​統括​グループ​は、​自動車​の​急速​な​電子​化​に​対応​すべ​く、​さらに​テスト​の​自動化​を​強力​に​推進​し​てい​き​ます。​今回​開発​した​システム​は、​バッテリー​電圧​テスト・​暗​電流​テスト​など​ECU​テスト​用​HIL​標準​関数​が​揃​って​おり、​他の​ECU​テスト​に​も​応用​可能​です。​現在、​エアコン​ECU​や​エアバッグ​ECU​へ​の​展開​を​考え​てい​ます。​NI​様​に​は、​さらに​自動車​業界​に​マッチ​した​計測​ソリューション​の​提供​を​大いに​期待​し​てい​ます。

 

著者​情報:

カ​ル​ソニック​カン​セイ​株式会社  開発​本部 開発​信頼​性​統括​グループ 実験​技術​開発​チーム
​西田 尚史氏