使用NI LabVIEW對手機(jī)LCD組件進(jìn)行靈活可靠的自動(dòng)化測試

"我們選擇了美國國家儀器公司的即成可用的硬件模塊，并使用LabVIEW和NI TestStand軟件開發(fā)應(yīng)用程序，我們只用了12天就搭建了功能完備的測試系統(tǒng)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了客戶對我們的期望。"
挑戰(zhàn)：

在14天內(nèi)，必須搭建一個(gè)自動(dòng)化測試系統(tǒng)，對手機(jī)LCD各個(gè)配件，包括LCD屏幕，LCD屏幕背光燈，揚(yáng)聲器，感應(yīng)磁鐵，麥克風(fēng)，和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池進(jìn)行完備的功能性測試，以及針對不同類型的所需測試搭建一個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)
解決方案：
 

我們使用美國國家儀器公司的PXI平臺(tái)開發(fā)了一個(gè)高可靠和 靈活的測試系統(tǒng)，我們使用圖像采集（IMAQ）模塊來完成對LCD屏幕的檢測，使用數(shù)字I/O模塊生成LCD測試所需的圖形信號(hào)，使用模擬輸出模塊檢測麥 克風(fēng)，使用模擬輸入模塊測試測試實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池，揚(yáng)聲器和屏幕背光燈（對電流損耗進(jìn)行測試）。
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使用PXI開發(fā)測試系統(tǒng)
 

我們使用NI PXI平臺(tái)開發(fā)了一套高可靠和靈活的測試系統(tǒng)。NI LabVIEW程序可以完成多種測試功能——視覺檢測，聲音測試，電流電壓測量、揚(yáng)聲器激振等。系統(tǒng)的主要測試項(xiàng)目是使用數(shù)字I/O模塊（NI PXI-6508）對LCD屏幕生成多種圖形信號(hào)然后對它進(jìn)行視覺檢測。Pulnix工業(yè)相機(jī)使用圖形采集卡（NI PCI-1411）采集圖像，采集到的圖像將由LabVIEW調(diào)用的NI顯示測試系統(tǒng)進(jìn) 行測試。如果被測元件通過視覺檢測和其他的測試，該元件將會(huì)被送去做最后的組裝；未通過測試的元件將被貼上一個(gè)供追蹤的序列號(hào)標(biāo)簽并記錄其未通過的測試， 然后被送返至組裝產(chǎn)線。通過LabVIEW，NI顯示測試系統(tǒng)和靈活的PXI平臺(tái)，整個(gè)測試系統(tǒng)在不到兩周的時(shí)間內(nèi)就搭建完成。系統(tǒng)在運(yùn)行的第一個(gè)星期內(nèi) 就對超過25000個(gè)元件進(jìn)行了測試，完成了客戶的要求。客戶不但同意使用美國國家儀器公司的工具產(chǎn)品，更額外購買了其他兩套測試系統(tǒng)。
大型電子制造服務(wù)業(yè)公司所需的測試
 

客戶是世界上最大的電子制造服務(wù)業(yè)公司之一——為一家世界上主要的手機(jī)生產(chǎn)廠商制造和組裝LCD部件。每個(gè)由該客戶制造 的LCD配件在運(yùn)往他們的最終用戶前都會(huì)經(jīng)過嚴(yán)密的測試。LCD組件包括多種功能性部件——LCD屏幕，背光燈，揚(yáng)聲器，麥克風(fēng)，電池——每個(gè)部件都需要 進(jìn)行不同類型的測試。客戶對于不同LCD部件的測試有不同的手動(dòng)測試工作站。LCD部件需要細(xì)心操作，不同的測試站還需要多次不停地裝載卸載部件，這樣的 操作方式并不明智。配件的總體測試時(shí)間非常高，而且該系統(tǒng)也會(huì)遇到人工測試系統(tǒng)常見的問題——準(zhǔn)確度，一致性和可靠性。
 

客戶需要建立一個(gè)測試系統(tǒng)來測試一種新的LCD組裝模式，該測試系統(tǒng)必須比現(xiàn)有的手動(dòng)測試系統(tǒng)擁有更高的測試速率，更高 的可靠性和可溯源性。新的測試線需要在兩周內(nèi)完成，以完成其客戶的需求。由此，該客戶需要搭建一個(gè)獨(dú)立的測試站來測試所有的功能部件，而且必須要求全自動(dòng) 測試，高可靠性，并按照產(chǎn)品要求降低測試時(shí)間。
客戶希望測試系統(tǒng)能夠符合下列要求：
• 對LCD屏幕進(jìn)行視覺檢測
• 對實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池進(jìn)行電池電量測試
• 檢測LCD屏幕背光燈的性能
• 檢測揚(yáng)聲器質(zhì)量——包括聲音測試，失真測試和耗電測試
• 揚(yáng)聲器阻抗測試
• 根據(jù)手機(jī)背板的位置，檢測背光燈明暗轉(zhuǎn)換時(shí)，感應(yīng)磁鐵的品質(zhì)
 

客戶明確要求系統(tǒng)必須具備靈活性以便在將來添加其他所要求的測試，并要求該測試站必須還能在將來對新型的LCD屏幕進(jìn)行 測試，從而節(jié)省他們的投資?？蛻籼暨x了靈活可靠的PXI平臺(tái)來滿足其所追求的特性。美國國家儀器公司的即成可用硬件和功能強(qiáng)大的軟件工具，LabVIEW 和NI TestStand，幫助我們在不到兩周內(nèi)為客戶搭建了測試系統(tǒng)。
系統(tǒng)簡介
 

基于PXI的測試系統(tǒng)包括一個(gè)NI PXI-1002機(jī)箱，內(nèi)置一個(gè)NI PXI-8174 控制器，NI PCI-1411圖像采集卡，NI PCI-6040E多功能數(shù)據(jù)采集卡和一塊NI PXI-6508數(shù)字I/O卡。
LCD屏幕測試
 

我們使用數(shù)字I/O卡與LCD屏幕驅(qū)動(dòng)進(jìn)行連接通信，并在LCD屏幕上生成不同的測試圖案。每個(gè)測試圖案產(chǎn)生后，連接至 PCI-1411圖像采集卡的Pulnix模擬相機(jī)就會(huì)捕捉LCD屏幕上的圖像。圖案生成，LCD屏幕圖像捕捉，和兩者之間的同步均是由LabVIEW和 NI TestStand編寫的模塊實(shí)現(xiàn)的。我們設(shè)計(jì)NI顯示測試系統(tǒng)來測試平面顯示元件；這對于LCD屏幕測試堪稱是一個(gè)完美的解決方案。捕捉到的圖像經(jīng)由 NI顯示測試系統(tǒng)處理，以檢測生成的圖案中所有可能存在的問題。它包括逐像素點(diǎn)的驗(yàn)證以及復(fù)雜圖標(biāo)的顯示。NI顯示測試系統(tǒng)使得LCD屏幕測試變得輕松并 且?guī)椭覀冊趦芍軆?nèi)就完成了整個(gè)測試系統(tǒng)的搭建。
其他測試
 

下列所有其他的測試都是基于一塊連接到SCC系列便攜式、模塊化信號(hào)調(diào)理模塊的板卡（NI PCI-6040E多功能數(shù)據(jù)采集卡）完成的。
 1.實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池測試：我們將電池的兩極連至板卡的一個(gè)模擬輸入端，通過測量電池兩極的電壓來對實(shí)時(shí)時(shí)鐘電池進(jìn)行測試，由此我們可以來檢驗(yàn)電池的不足。
2. 揚(yáng)聲器性能測試：為了對揚(yáng)聲器進(jìn)行測試，我們在揚(yáng)聲器附近一個(gè)合適的位置放置了一個(gè)麥克風(fēng)，以收集 揚(yáng)聲器的響應(yīng)。來自揚(yáng)聲器的輸入信號(hào)經(jīng)過了SCC-ICP01，它是一個(gè)SCC信號(hào)調(diào)理模塊，它可以對麥克風(fēng)信號(hào)進(jìn)行濾波并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理。 LabVIEW從數(shù)據(jù)采集卡模擬輸出一個(gè)多重音頻信號(hào)，并送至揚(yáng)聲器。而來自麥克風(fēng)的輸入信號(hào)連接至數(shù)據(jù)采集卡的一個(gè)模擬輸入通道進(jìn)行采集，以檢查揚(yáng)聲器 在不同頻率下的響應(yīng)情況。同時(shí)將產(chǎn)生一個(gè)1KHz的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，并傳送至揚(yáng)聲器，并分析其產(chǎn)生的失真，LabVIEW將從獲取的波形中計(jì)算諧波失真總 量。這個(gè)測試只是用到了一個(gè)簡單的模擬輸出，一個(gè)模擬輸入和SCC信號(hào)調(diào)理模塊，避免了采用昂貴的帶有測聲計(jì)和發(fā)聲源的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀。
3. 揚(yáng)聲器阻抗測試：使用SCC-RTD01，一個(gè)SCC信號(hào)調(diào)理模塊，為揚(yáng)聲器輸出恒定電流，通過測量電壓來測試揚(yáng)聲器的阻抗。通過對SCC繼電器模塊，SCC-RLY進(jìn)行編程，可以實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器響應(yīng)測試和阻抗測試的連接切換。
4. 感應(yīng)磁鐵測試：感應(yīng)磁鐵用于在手機(jī)蓋翻開時(shí)，自動(dòng)打開背光燈。它將使用霍爾效應(yīng)傳感器和一個(gè)模擬輸入通道進(jìn)行測試。
5. 背光燈測試：背光燈的測試由LCD屏幕測試時(shí)LCD屏幕產(chǎn)生的電流消耗量所決定，它將檢驗(yàn)背光燈是否合格。
LCD測試系統(tǒng)
 

我們使用LabVIEW開發(fā)LCD測試系統(tǒng)，使用NI TestStand執(zhí)行并同步所有的上述測試。只要有可能，我們就并行地進(jìn)行測試，以節(jié)省測試總時(shí)間。
測試夾具
 

測試夾具的要求非常復(fù)雜，它需要與小型帶狀連接器相連，但又不能損壞已裝配好LCD屏幕的手機(jī)蓋?？蛻舻墓こ處熢O(shè)計(jì)出一 種巧妙的測試夾具，通過對相機(jī)，光源和鏡面的組合排布，以獲取測試系統(tǒng)所需的最佳圖像。該測試夾具可以描述為，操作員將手機(jī)的正面朝下，放入一個(gè)封閉的盒 子，LCD屏幕將由盒子內(nèi)部的鏡子反射至相機(jī)，并發(fā)出合適的亮度。
 

操作員將手機(jī)放入測試夾具并加以固定，然后通過用戶界面交互操作來開始測試。NI TestStand測試序列和LabVIEW程序?qū)?zhí)行手機(jī)上所有的測試，并彈出測試結(jié)果。如果測試失敗，則將產(chǎn)生一個(gè)針對特定部件的錯(cuò)誤代碼，以便返修 后對該部件進(jìn)行進(jìn)一步追蹤。如果部件在某一個(gè)測試中失敗了，則在其他測試完成前，該部件都將因此被拒絕測試，以節(jié)省測試時(shí)間。
軟件模塊
 

上述系統(tǒng)所需的測試將由一組主要的測試模塊來完成，該測試模塊結(jié)合NI TestStand 和NI顯示測試系統(tǒng)完成LCD屏幕測試，執(zhí)行并同步所有其他的測試。我們盡可能進(jìn)行并行測試以節(jié)省總測試時(shí)間。每次都會(huì)根據(jù)切換和日期變化，為用戶生成測 試報(bào)告，詳細(xì)說明組件未通過測試的原因和數(shù)值，以作進(jìn)一步使用。
測試系統(tǒng)還能生成切換報(bào)告，追蹤所有發(fā)生問題的組件，并提供測試系統(tǒng)的利用系數(shù)。所有生成的報(bào)告都被儲(chǔ)存在PXI系統(tǒng)的硬盤中。報(bào)表模塊允許用戶檢查并打印任意切換、任意時(shí)間段的歷史報(bào)告。我們還能根據(jù)客戶要求，提供未通過測試元件的統(tǒng)計(jì)圖和其他統(tǒng)計(jì)參數(shù)。
自動(dòng)化手機(jī)測試系統(tǒng)的主要特點(diǎn)
• 完全自動(dòng)化的系統(tǒng)
• 在一個(gè)系統(tǒng)中完美集成所有的功能測試
• 具備高可靠性，靈活性和開放性，能滿足新測試的進(jìn)一步調(diào)整或合并需求
• 連續(xù)生產(chǎn)能力（分為三組八小時(shí)的工時(shí)，一周六天）
• 減少測試時(shí)間（每個(gè)元件減少約12秒，縮減幅度達(dá)到300%）
 

我們根據(jù)虛擬儀器的概念搭建了測試系統(tǒng)。通過選用美國國家儀器公司現(xiàn)成可用的硬件模塊，并結(jié)合使用LabVIEW和NI TestStand編寫應(yīng)用程序，我們在12天的時(shí)間內(nèi)完成了功能測試系統(tǒng)的搭建，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了客戶的期望。