一種高性能產(chǎn)品功能質(zhì)量測試平臺(tái)的設(shè)計(jì)

霍淑珍

（天津職業(yè)大學(xué)，天津 300402）

1 引 言

在現(xiàn)代電子產(chǎn)品的生產(chǎn)中，普遍采用了SMT、回流焊等自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)。這些技術(shù)雖然已經(jīng)非常成熟，但是由于本身的精度限制，在生產(chǎn)過程中不可避免的會(huì)使得一些元器件的焊接出現(xiàn)問題，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。如何及時(shí)有效地分揀出這些缺陷的產(chǎn)品，對(duì)于保證消費(fèi)者利益和提高滿意度起著至關(guān)重要的作用。所以在許多現(xiàn)代化加工制造企業(yè)中使用了相當(dāng)多的測試設(shè)備，如在線測試（ICT）、自動(dòng)光學(xué)檢測（AOI）、X光射線檢測（5DX）等。經(jīng)過這些設(shè)備測試之后，通常還進(jìn)行產(chǎn)品的功能測試，所謂功能測試是指模擬產(chǎn)品使用，對(duì)產(chǎn)品的功能進(jìn)行自動(dòng)測試。由于電子產(chǎn)品的功能不同，需要對(duì)不同的產(chǎn)品使用不同的設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)架構(gòu)可以應(yīng)用于多種產(chǎn)品功能測試中，該文提供了一種用于汽車娛樂產(chǎn)品的測試系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，可以構(gòu)建其他類似的產(chǎn)品測試平臺(tái)。

2 系統(tǒng)硬件組成

如上所述，產(chǎn)品的功能測試應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的功能需求構(gòu)建不同的測試系統(tǒng)。該文所測試的產(chǎn)品為車載娛樂通訊系統(tǒng)，其組成如圖1所示，產(chǎn)品使用了Freescale公司的高性能微處理器iMX31，內(nèi)部安裝Windows CE系統(tǒng)，能夠?qū)⒉迦險(xiǎn)SB接口的U盤中多種各式的多媒體文件高保真播放，信噪比大于86dB。通過產(chǎn)品藍(lán)牙系統(tǒng)，能夠與手機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)免提通話。CAN總線將系統(tǒng)與車載其他模塊相聯(lián)接，用來監(jiān)測模塊的故障信息。在產(chǎn)品測試過程中，通過CAN總線向模塊發(fā)送命令，使其進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)。

從系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)可以看出，測試系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能有：

（1）模擬按鍵輸入。系統(tǒng)按鍵通過采樣SW+和SW-之間的電阻值實(shí)現(xiàn)不同的按鍵，當(dāng)不同阻值的電阻接入后，與內(nèi)部電路電阻的分電壓采樣值不同從而實(shí)現(xiàn)了不同的按鍵輸入。不同電阻的接入控制，需要通過繼電器的開關(guān)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)電阻的接入與斷開。

（2）輸入輸出I/O的測試。系統(tǒng)的輸入輸出是該模塊與汽車中其他模塊開關(guān)量的接口，電路如圖2所示。輸入量通過繼電器將輸入接到或斷開電源實(shí)現(xiàn)輸入動(dòng)作。輸出管腳通過上拉電阻上拉到電源，通過上位機(jī)發(fā)送命令給待測產(chǎn)品控制MOS管的通斷，同時(shí)測量產(chǎn)品端口處的電壓判斷器件的好壞。

（3）電源管理的測試。電源管理影響著整個(gè)系統(tǒng)的用電水平，產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)始終與蓄電池相聯(lián)，在睡眠時(shí)的電流對(duì)于汽車蓄電池的電量消耗非常重要。所以該電流的測試要求精確。測試睡眠時(shí)，上位機(jī)發(fā)送命令給待測產(chǎn)品使其進(jìn)入睡眠狀態(tài)，通過高精度電流表測試睡眠電流。

（4）音頻輸入輸出的測試。系統(tǒng)的音頻測試通過向音頻輸入端輸入不同頻率的正弦波，通過Codec系統(tǒng)經(jīng)iMX31還回之后從音頻輸出通道輸出。通過測量輸出端正弦波的幅值、頻率、信噪比、諧波失真等參數(shù)檢查音頻電路是否存在問題。

（5）藍(lán)牙系統(tǒng)的測試。藍(lán)牙系統(tǒng)是產(chǎn)品功能的重要組成部分，需要測試藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的大部分參數(shù)。通常包括功率、誤碼率、調(diào)制頻率等。

通過以上功能的簡介及測試要求，選擇了美國國家儀器公司的PXI系統(tǒng)[1]、N2569繼電器卡及N2575多通道卡。PXI是繼VXI之后推出的新一代測試規(guī)范，滿足該規(guī)范的板卡插入PXI機(jī)箱內(nèi)，可以靈活的構(gòu)建各種不同結(jié)構(gòu)的測試系統(tǒng)。萬用表選擇同樣遵循PXI標(biāo)準(zhǔn)的N4070 DMM，精確度達(dá)到6.5位。系統(tǒng)的電源采用安捷倫公司的N6700，其具有4路獨(dú)立程控輸出通道，能夠精確地控制并監(jiān)視系統(tǒng)的上電過程。音頻測試采用美國AP公司的ATS-2音頻測試儀器，該測試儀專為音頻測試設(shè)計(jì)，能夠分析數(shù)字模擬等音頻信號(hào)，也能夠分析SPDIF音頻信號(hào)。藍(lán)牙測試采用Agilent公司的N4010A，該設(shè)備能夠測試藍(lán)牙規(guī)范1.0和2.0的全部參數(shù)，測試精度高速度快且具有多種通訊方式，如GPIB、網(wǎng)口、USB等可以方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[2-4]。所有儀器設(shè)備通過上位機(jī)控制，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

LabWindows/CVI是美國NI公司推出的一種當(dāng)今最流行的虛擬儀器軟件開發(fā)工具[5-7]，是理想的虛擬儀器軟件開發(fā)環(huán)境，可以方便地開發(fā)出人機(jī)交互界面。許多測試儀器都提供了用于該環(huán)境的虛擬儀器面板，可以方便地控制設(shè)備[8]。軟件首先讀取系統(tǒng)的配置文件，包括本臺(tái)測試系統(tǒng)的信息、控制服務(wù)器的地址、端口號(hào)、通訊方式、每個(gè)線程的窗口顯示位置、條碼的輸入方式、系統(tǒng)需要測試的產(chǎn)品型號(hào)及信息等。這樣在系統(tǒng)出現(xiàn)變化時(shí)，只需要調(diào)整配置文件即可。然后系統(tǒng)初始化各個(gè)儀器設(shè)備，得到控制設(shè)備的句柄，在以后的查詢及控制中使用各個(gè)設(shè)備的句柄操作。讀取當(dāng)前缺省產(chǎn)品型號(hào)的測試項(xiàng)上下限文件，上下限文件包括所有測試項(xiàng)的名稱、編號(hào)、上限值、下限值、單位等。當(dāng)測量結(jié)果不在上下限范圍時(shí)，產(chǎn)品測試失敗，并且根據(jù)配置判斷是否停止測試，這樣可以很容易地調(diào)整限值，使得測試項(xiàng)目調(diào)整方便。系統(tǒng)中創(chuàng)建兩個(gè)線程，每個(gè)線程獨(dú)立工作，具有單獨(dú)的繼電器卡、多路開關(guān)卡、萬用表，共用價(jià)格昂貴的藍(lán)牙測試儀及音頻分析儀。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)線程使用藍(lán)牙測試儀時(shí)，第二個(gè)線程進(jìn)行音頻性能的測試。這樣充分利用了測試資源，節(jié)省了測試時(shí)間。當(dāng)產(chǎn)品標(biāo)簽輸入后，將產(chǎn)品放入夾具，系統(tǒng)自動(dòng)檢測到產(chǎn)品存在，詢問控制服務(wù)器該產(chǎn)品的生產(chǎn)流程是否到達(dá)本測試站，如果可以測試則開始測試，否則顯示測試路徑失敗信息。測試完成后，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，顯示測試結(jié)果。并向控制服務(wù)器報(bào)告測試狀態(tài)，控制服務(wù)器更新該產(chǎn)品的路徑信息，然后測試系統(tǒng)等待新的條碼輸入。軟件的程序流程如圖4所示，線程2的流程圖同線程1。

4 測試結(jié)果

該系統(tǒng)應(yīng)用以來，測試結(jié)果一致性好，長期運(yùn)行穩(wěn)定。圖5為產(chǎn)品測試交流音頻信號(hào)幅值時(shí)的情況。圖6為藍(lán)牙頻率信號(hào)測量情況。隨機(jī)選擇了313個(gè)不同產(chǎn)品可以看到測試結(jié)果的方差很小。對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行多次重復(fù)測試，測試結(jié)果基本相同，重復(fù)性好。使用Minitab進(jìn)行MSA分析可以看出系統(tǒng)的測試結(jié)果十分可靠，選擇了產(chǎn)品的其中一項(xiàng)進(jìn)行分析，結(jié)果如圖7所示。

5 結(jié)束語

采用多種先進(jìn)的測試設(shè)備組成了測試系統(tǒng)，開發(fā)了系統(tǒng)的測試軟件，測試系統(tǒng)運(yùn)行正常，在生產(chǎn)過程中能夠及時(shí)找出產(chǎn)品中的次品，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量起著重要的作用。

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