Cochlear 公司使用 NI TestStand、LabVIEW 與 PXI 開發(fā)植入式助聽器測試系統(tǒng)

Author(s):
Paul Carter - Cochlear Ltd.

Industry:
Medical

Products:
LabVIEW, PXI/CompactPCI, TestStand

The Challenge:
    使用商業(yè)可用的技術建立混合信號的自動化測試系統(tǒng)，以減少新一代植入式助聽器的成本與開發(fā)時間。

The Solution:
使用 NI LabVIEW、PXI 電腦式儀器與 NI TestStand，建立一套自動化測試系統(tǒng)，能以 70% 的開發(fā)時間提供更多更靈活的功能。

設計高效率的測試系統(tǒng)
    位于澳洲悉尼的 Cochlear Ltd. 公司是植入式助聽器業(yè)界中首屈一指的公司，讓世界各地數以千計的重度與極重度聽障人士，重新體驗美妙的聽覺感受。我們的旗艦產品是 Nucleus 人工電子耳系統(tǒng)，里面包含了一個內部的植入物與一個外部的語言處理器。語言處理器會將分析聲音并數字化成編碼訊號，然后透過 RF 信號傳送到植入物中。植入物將信號轉換成電脈沖，然后直接刺激耳蝸的神經纖維，產生聽覺。我們會針對個人的聽覺需求，對語言處理器進行特殊的程序設計，幫助配戴者過著正常的生活。

    公司注重產品的品質與安全性，這點幫助了我們在市場上維持領先的地位，所以測試系統(tǒng)在確保品質與安全性上扮演著關鍵的角色。我們的植入系統(tǒng)非常復雜，涵蓋了許多不同的部分與子系統(tǒng)。針對所有的元件發(fā)展測試系統(tǒng)的話，會花費我們大量的時間與資源，但是我們的時間非常寶貴，因此我們使用 NI 產品，為我們最新的聽力技術解決測試方面的問題。

   隨著產品的發(fā)展，它們會越來越復雜，包含越來越多的元件。同時，隨著品質標準的提高、生產與測試時間的減少，我們需要新的測試系統(tǒng)。我們習慣使用定制化的硬件與軟件在公司內部開發(fā)所有的測試解決方桉。對于比較簡單的產品來說，這樣就已足夠，但是我們在發(fā)布新產品時卻遭遇到困難，因為測試系統(tǒng)總是來不及準備好。我們知道對于目前正在研發(fā)的新產品來說，開發(fā)新的測試系統(tǒng)是一項艱巨的任務，使用傳統(tǒng)的方法根本來不及，所以，我們開始尋找別的方法，嘗試使用商用可用的技術。

    我們每年賣出數千個系統(tǒng)，我們所在的市場變化快速，從利基應用變成公認的主流醫(yī)療技術。由公司內部自行發(fā)展的測試方法已經不再適用，但是我們尚未準備好購買幾百萬元的測試系統(tǒng)。PXI 解決方案的合理價格，使其成為靈活測試系統(tǒng)的最佳解決方案，以合理的價位提供了高品質的服務、經過驗證的硬件與強大的軟件。

   我們針對內部研發(fā)使用了新的 PXI 架構功能測試系統(tǒng)，從電路板到組裝完成的產品，測試了 8 種不同的應用。我們也使用這套系統(tǒng)在公司內部以及不同的代工廠中進行生產測試。系統(tǒng)需要執(zhí)行眾多的動作，包括捕捉、儲存與分析 5 MHz 信號的波形，將電力與資料穿越皮膚，傳送到植入物中。我們使用聲音測量、電壓參數測量、在不同負載情況下的電流測量，同時通過數字 I / O及 GPIB與外部設備溝通。我們使用 USB 通訊設備來控制定制電路板上的繼電器、開關與其他的硬件。系統(tǒng)也必須能夠準確調整共振電路并測試 I2C 通訊。系統(tǒng)會自動生成測試報告，同時通過網絡進行存貯，供日后統(tǒng)計分析之用。CPE Systems 公司是本地的 NI 系統(tǒng)聯盟商，他們協(xié)助我們開發(fā)了 LabVIEW 與 NI TestStand 所需的定制界面與軟件開發(fā)程序。

   這套測試系統(tǒng)包含了 1 個具有 GPIB 接口的 PXI  Pentium 4 控制器、NI PXI-4070 FlexDMM 卡、NI PXI-6052E 多功能數據采集 (DAQ) 卡，以及 NI PXI-5112 高速數字化儀。DAQ 卡、FlexDMM 卡與高速數字化儀會提供測量混合信號與信號開關開關所需的所有數字輸入與輸出。RS232 通訊設備控制會 1 個調節(jié)放大器，而 USB 則控制另 1 個定制接口卡。這套新系統(tǒng)比以前所有的測試系統(tǒng)更輕巧，可以節(jié)省寶貴的產線空間。PXI 平臺意味著這套系統(tǒng)具有靈活、維修容易、輕松更新的優(yōu)點。

創(chuàng)造具有靈活的軟件架構

   我們使用 NI LabVIEW 與 NI TestStand 開發(fā)靈活的軟件架構，以解決目前及未來的測試需求。這套軟件的功能眾多，能夠測試不同版本的產品，以及開放式與封閉式硬件。使用 NI TestStand，我們可以利用商業(yè)可用的測試執(zhí)行功能來節(jié)省開發(fā)時間。

使用定制化的操作界面，操作員可以登陸、載入選出的測試序列，然后監(jiān)控測試過程。界面也會提供即時資料更新給操作員、生成測試報告，然后將所有的測試資訊記錄到資料庫中，供日后分析之用。我們在 LabVIEW 中撰寫個別的測試，這也可以節(jié)省開發(fā)時間，因為我們擁有龐大的函數庫可以測量、與硬件連接、分析結果，以及顯示。通過模塊化操作界面進行序列控制，并將其與個別測試模塊分開，我們便能將開發(fā)的成果使用于更多有類似測試需求的產品上。以統(tǒng)一的格式記錄所有的數據，我們的研發(fā)與生產工程師就能進行分析并找出趨勢，并制作生產收益的報告。他們也會使用數據分析失敗原因，并在設備制造的過程中找出待改進之處。記錄中擁有所有的測試資料，包含使用的序列、參數、測試儀器的校正日期、測試時間，以及產品的通過 / 失敗狀態(tài)。

NI TestStand 成果斐然

新的功能測試系統(tǒng)協(xié)助我們在緊迫的時間壓力下完成工作，將新產品的設計從概念階段帶入制造階段。NI TestStand 為我們的 LabVIEW 測試模塊制造了一個模塊化、可重復使用的測試架構，NI TestStand 對我們來說非常實用。從專業(yè)的角度來看，我們現在可以在前所未有的短時間內就開發(fā)完成測試系統(tǒng)，因為與軟硬件開發(fā)有關的大部分風險都被移除了。我們初期的訓練投資成本也因為開發(fā)這個專業(yè)的時間縮短，而且收回了成本。在未來的開發(fā)中，因為我們的工程師已經習慣使用這些工具，所以我們預期開發(fā)的時間會縮短 30 %。