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Funktionstestsysteme

Industrieller Funktionstest

Industrieller Funktionstest

Der Bereich Industrieller Funktionstest der Firma GÖPEL electronic GmbH erstellt auf Kundenanforderungen Funktionstestlösungen für elektronische Komponenten aus dem Bereich der industriellen Elektronik. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei der zu prüfenden Komponente um eine speicherprogrammierbare Steuerung, einen Temperatursensor oder eine andere elektronische Komponente handelt, die einem Funktionstest unterzogen werden soll.

Ein Team von Ingenieuren und Technikern steht zur Verfügung, um das Funktionssystem zugeschnitten auf die Kundenanforderungen zu realisieren. Das Spektrum der Funktionstestlösungen reicht von Systemen für kleine Stückzahlen bis hin zu Systemen, welche eine Integration in eine Massenfertigungen erlauben.

Basis für diese Funktionstestlösungen ist das Systemkonzept TESSY der Firma GÖPEL electronic GmbH.

Modulares Systemkonzept TESSY

Systemkonzept TESSY
Systemkonzept TESSY

TESSY, ein Systemkonzept auf einer flexiblen modularen Basis beantwortet die Frage, wie kann mit effizienten Mitteln eine anstehende Prüfaufgabe optimal gelöst werden. Dabei wird in der Regel die Aufgabe in einzelne Komplexe, sprich Module geteilt, diese Module einzeln gelöst und am Ende wieder zu einem Ganzen zusammen gesetzt. Genau diesen Weg verfolgt das modulare Systemkonzept.

TESSY  ist ein Konzept für ein modular konfigurierbares Funktionstestsystem, das den spezifischen Anforderungen an die jeweilige geforderte Prüfaufgabe mit einer optimal ausgestatteten Hard- und Software gerecht wird. Für das System ist es dabei unerheblich, ob es sich um elektronische Komponenten in der industriellen Elektronik oder um andere elektronische Produkte handelt. Auch ist es möglich nicht elektrische Tests in dieses Konzept einzubinden. So zum Beispiel optische Tests oder auch den Test von integrierter Haptik in den zu prüfenden Komponenten.

TESSY stellt beim Funktionstest der zu prüfenden Komponente reale oder mögliche elektrischen Betriebsbedingungen zur Verfügung. Für die Qualität des Prüfergebnisses ist dabei entscheidend, wie exakt das Testsystem die Originalumgebung des Prüflings zu simulieren vermag. Alle hierfür notwendigen Hardware- und Softwaremodule stellt das System aus einem so genannten „Baukasten“ zur Verfügung.

TESSY benutzt diesen „Baukasten“, welcher natürlich modular aufgebaut ist in der Hardware und Software. Bei der Hardware ist der Kern des Systems in der Regel ein PXI-Rack. In diesem Rack befinden sich alle notwendigen Hardwaremodule, um die Prüfaufgabe perfekt zu lösen. Bei der Software ist der Testsequenzer „PROGRESS“ von GÖPEL electronic auf Basis von Teststand der Fa. National Instrument  oder Teststand pur, das zentrale Element. Modularität erreicht die Software durch den Einsatz von LabVIEW-Makros oder StepTypes in der Testsequenzersoftware.

TESSY ist nicht nur ein modulares Konzept, sondern auch ein ein offenes Konzept. Steht einmal eine Hardware nicht als PXI-Baugruppe zur Verfügung, so ist es möglich das System mit einem anderen Bussystem, wie Ethernet, USB, GPIB usw. zu erweitern. Auf diesem Wege können alle Hardwarevoraussetzungen für den benötigten Funktionstest erfüllt werden. Gleiches gilt auch für die Software. Externe Softwaremodule können sehr einfach in die Systemsoftware integriert werden.

Systemsoftware

In den Funktionstestsystemen kommen zwei Softwaresysteme zum Einsatz je nach Kundenwunsch. Einmal die von GÖPEL electronic selbst erstellte Testsequenzersoftware PROGRESS und zum anderen TestStand® von National Instruments®.

Testsequenzersoftware PROGRESS

Die Testsequenzer-Software PROGRESS wurde von der GÖPEL electronic GmbH zum Erstellen und Ausführen von Funktionstests und komplexen Prüfabläufen  entwickelt. Je nach Hardware- und Softwarevoraussetzungen können unterschiedliche Geräte gesteuert und erprobt werden. Grundlage für die Steuerung sind entsprechende Standardschnitt­stellen, wie z.B. der Messsystem Bus GPIB (= General Purpose Interface Bus), Ethernet oder der erweiterte PCI-Bus PXI (= PCI eXtensions for Instrumentation).

Durch die sehr einfach gehaltene Art und Weise, eigene  Prüfabläufe  zu erstellen, wird es den Anwendern leicht gemacht, Lösungen für viele  Prüfaufgaben ohne großen Aufwand eigenständig zu programmieren.

Wenn Sie PROGRESS zur Erzeugung von Prüfabläufen verwenden, ergibt sich eine erhebliche Zeitersparnis sowohl bei der Einarbeitung als auch bei der Erstellung der  Prüfabläufe  selbst auf „manuellem“ Weg.

Gekoppelt an die Prüfabläufe ist eine Protokollierung, welche in den Formaten ASCII, HTML und XML erfolgen kann.

Die  Prüfabläufe entstehen in PROGRESS durch schrittweise Zusammenstellung von Makros aus den mitgelieferten Makro Bibliotheken oder eine Nutzung von  Prüfschritten aus anderen Prüfabläufen.
Jeder Prüfablauf kann abgespeichert werden und bleibt so zum Ergänzen oder Ändern verfügbar, bis hin zur Verwendung als Teil eines übergeordneten neuen Prüfablaufs.

Basis jedes Prüfablaufs sind die Makros der bereits erwähnten Makro-Bibliotheken. Die darin enthaltenen Funktionen, Diagnose ausführenden Oberflächen und anwenderspezifischen Makros sind äußerst variabel und schaffen Möglichkeiten für ein weites Einsatzgebiet.

Der Inhalt der Makro-Bibliotheken hängt vom Hardwareaufbau des Systems und den vorgegebenen Prüfvorschriften bzw. Prüfaufgabe ab.

PROGRESS basiert auf LabVIEW® und TestStand® und ist nahezu grenzenlos erweiterbar. Die mitgelieferten (Anwender-) Makro Bibliotheken  können in späteren Arbeitsphasen durch versierte und geschulte Nutzer gezielt bearbeitet werden. So lassen sich eigene Ideen für neue Makros und zusätzlich benötigte Parameter in bereits vorhandenen Makros umsetzen.

Testsequenzersoftware PROGRESS
Testsequenzersoftware PROGRESS
Beispielmakro Stromversorgung unter PROGRESS
Beispielmakro Stromversorgung unter PROGRESS
Beispielmakro Systemmatrix unter PROGRESS
Beispielmakro Systemmatrix unter PROGRESS
Systemsoftware TestRun von PROGRESS
Systemsoftware TestRun von PROGRESS

Testmanagementsoftware TestStand der Firma National Instruments

Alternativ zu der Testsequenzersoftware PROGRESS kann bei den Funktionstestsystemen wahlweise auch TestStand® zum Einsatz kommen. Je nach Hardware- und Softwarevoraussetzungen können auch hier unterschiedliche Geräte gesteuert und erprobt werden. Grundlage für die Steuerung sind ebenfalls die entsprechende Standardschnitt­stellen, wie z.B. der Messsystem Bus GPIB (= General Purpose Interface Bus), Ethernet oder der erweiterte PCI-Bus PXI (= PCI eXtensions for Instrumentation).

Gekoppelt an die Prüfabläufe ist eine standardisierte Protokollierung, welche in den Formaten ASCII, HTML und XML erfolgen kann.

Basis jedes  Prüfablaufs sind in diesem Falle die StepTypes, welche entsprechend den notwendigen Funktionen für das Funktionstestsystem erstellt werden. Die darin enthaltenen Funktionen sind äußerst variabel und schaffen Möglichkeiten für ein weites Einsatzgebiet.

Der Inhalt der StepTypes hängt vom Hardwareaufbau des Systems und vom den vorgegebenen Prüfvorschriften bzw. Prüfaufgabe ab.

Testmanagementsoftware TestStand
Testmanagementsoftware TestStand

Prüfprozess-Analysetool

Das Prüfprozess-Analysetool (PPAT) ist ein Auswertetool, um Ergebnisdaten aus dem Funktionstest mit PROGRESS oder TestStand nach statistischen Methoden auszuwerten. Mit Hilfe dieses Tools lassen sich Prüfabläufe sehr gut beurteilen und im Weiteren optimieren.

Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 1
Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 1
Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 2
Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 2
Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 3
Prüfprozess-Analysetool (PPAT) 3

Applikationen

Abb.1 - Funktionstestsystem zur Kleinserienfertigung in der industriellen Elektronik
Abb.1 - Funktionstestsystem zur Kleinserienfertigung in der industriellen Elektronik
Abb. 2 - Funktionstestsystem zur Großserienfertigung in der industriellen Elektronik
Abb. 2 - Funktionstestsystem zur Großserienfertigung in der industriellen Elektronik

Funktionstest für Kleinserie mit Handadaptierung

Dieses Beispiel für ein Funktionstestsystem ist geeignet zur Prüfung von Kleinserien mit geringen Stückzahlen (Abb. 1). Die Adaptierung erfolgt über Nadelbett-Adapter, welcher auf die Prüflingsleiterplatte direkt kontaktiert. Eine Kontaktierung von Steckverbinder ist ebenso möglich.

Die Übergabeschnittstelle für die elektrischen Signale zum Adapter bilden Pylon-Blöcke am Testsystem. Diese sind in Signal- und Power-Leitungen unterteilt. Es stehen in dieser Konfiguration aktuell 40 bis 80 Signalleitungen und 32 Power-Leitungen zur  Verfügung.

Die Komponenten für den Funktionstester sind in einem Schaltschrank untergebracht. Seitlich am Tester befinden sich einer Halterung für ein 19″-Monitor und eine Tastatur mit Touchpad.

Kern des Systems ist ein PXI-Rack, im welchen sich alle wichtigen Messtechnikkomponenten, wie zum Beispiel DMM, analoge Messkarten und Verschaltungskarten, integriert sind. Ergänzt wird das System mit zusätzlichen Geräten, welche über Ethernet, GPIB und USB angesteuert werden. In diesem Beispiel sind dies ein Oszilloskop, Stromversorgungen im Nieder- und Hochspannungsbereich, sowie Lastbaugruppen für die Lastsimulation am Prüfling.

Funktionstest zur Großserienfertigung in der industriellen Elektronik

Das Beispiel für den Funktionstest in der Großserienfertigung zeigt die Abb. 2. Es handelt sich hierbei um ein Doppeltestsystem als integrierte Lösung in einem Handlingssystem, welches in einer vollautomatischen Linienfertigung integriert ist. In dieser Prüfzelle sind zwei autarke Funktionstestsysteme integriert.

Die beiden Funktionstester sind integraler Bestandteil des Handlingssystems in dieser Prüfzelle, welche eine automatisierte Zuführung und Kontaktierung der Prüflinge realisiert. Die Kontaktierung der Prüflinge erfolgt direkt über die User-Steckverbinder an den Außenseiten.

Die beiden Funktionstester realisieren jeweils 40*2 Prüfkontakte in einem Spannungsbereich 0…40 V.

Des Weitern stellen die beiden Funktionstestsysteme jeweils 40 Steuerleitung zur pro Prüfling zur Verfügung, um diese in die notwendigen Testmods  zu bringen.

Im Zentrum der Funktionstester stehen PXI-Racks mit dem entsprechenden Messtechnikmodulen für den digitalen, analogen und kommunikativen Funktionstest. Gleichzeitig werden über Kameras noch zusätzlich optische Tests, wie zum Beispiel eine LED-Überprüfung, durch die Funktionstester realisiert.

 

Burkhard  Tettenborn - GÖPEL electronic GmbH

Herr
Burkhard Tettenborn

Tel.: 03641 6896 550

 

GÖPEL electronic GmbH, Göschwitzer Straße 58/60, 07745 Jena
Tel. +49-3641-6896-0, Fax +49-3641-6896-944, www.goepel.com