自動化測試系統(tǒng)的使用及檢測方案

摘 要隨著電子產(chǎn)品在人們生活中的廣泛使用，自動化測試系統(tǒng)或設(shè)備在提高生產(chǎn)效率，滿足客戶需求和確保產(chǎn)品質(zhì)量方面起著越來越重要的作用。那么，在生產(chǎn)使用中，如何保證測試設(shè)備的正常運行，保證測試精度？本文根據(jù)作者近幾年的工作經(jīng)驗，通過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備外交準(zhǔn)、電壓自動補償、系統(tǒng)可靠性檢測、腳本管理和日常維護等方面進行闡述。

【關(guān)鍵詞】自動化測試系統(tǒng) 校準(zhǔn) 可靠性 檢測

關(guān)于自動化測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般可以從數(shù)據(jù)統(tǒng)計的角度，通過Gauge R&R來鑒定。關(guān)于自動化測試系統(tǒng)的可靠性，準(zhǔn)確性，本文主要以某ECU功能測試設(shè)備為例進行探討。該測試系統(tǒng)的硬件部分主要包括：不間斷電源（UPS），直流供電電源，工控機，數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)字I/O卡，CAN卡，電流傳感器等。軟件部分：VB開發(fā)平臺及測試腳本。該設(shè)備通過對條碼的識別來調(diào)用測試腳本對ECU進行功能測試，包括對ECU的校準(zhǔn)。那么作為測量系統(tǒng)，特別是作為外校工具，如何在使用過程中保證其可靠性？

1 標(biāo)準(zhǔn)儀器外交準(zhǔn)

測試系統(tǒng)中由眾多儀器構(gòu)成，隨著時間的推移，儀器中的電子器件的精度會發(fā)生偏差。持續(xù)工作的時間以及環(huán)境條件的影響都會加劇這樣的偏差，給測量帶來很大的不確定性。要想解決這個問題，就必須定期校準(zhǔn)儀器。校準(zhǔn)分外部校準(zhǔn)和自校準(zhǔn)兩種。外部校準(zhǔn)就是將儀器的當(dāng)前性能與已知的標(biāo)準(zhǔn)精度進行比較，通過對儀器測量能力的調(diào)整，確保其測量精度在廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。要想完成對一個儀器的外部校準(zhǔn)，可以將其送回原廠，或者送至一個校準(zhǔn)計量實驗室進行校準(zhǔn)。當(dāng)然，如果有相應(yīng)的校準(zhǔn)條件，也可以自己實現(xiàn)外部校準(zhǔn)。無論采取何種方式，重要的是要注意廠商所提供的儀器的外部校準(zhǔn)時間間隔。

作為一個自動化測試系統(tǒng)，對于電源，板卡等，我們會根據(jù)用戶手冊定期對其進行校準(zhǔn)，從局部確保測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)線阻壓降自動補償

對于一個龐大的測量系統(tǒng)，線阻是不可避免的，為了保障測量精度，避免產(chǎn)品的誤測及報廢，對于線阻產(chǎn)生的壓降是工程師要考慮和解決的問題。

根據(jù)測試要求，需要在ECU針上加固定的電壓值，該值是通過程序程控電壓源并通過板卡切換到夾具，夾具針對接ECU 針。這個電壓值是測試的關(guān)鍵條件，那么，在這個測試系統(tǒng)中，ECU 針上的電壓就是電源電壓嗎？舉個例子：電源電壓是4V，經(jīng)過切換電路，經(jīng)過夾具針后到ECU 針上的電壓能保證是4V嗎？該設(shè)備自身的測量電路通過數(shù)據(jù)采集卡讀取到夾具針上的電壓值可能是3.994V，這就可以推測到ECU 針上的電壓不大于3.994V，電壓的衰減就可能會導(dǎo)致產(chǎn)品的誤測。0.1～0.3歐姆的線阻也是客觀存在的，作者考慮到通過提升電源電壓補償電路線阻產(chǎn)生的壓降，測試腳本程控電源電壓輸出值。同時考慮到不同設(shè)備線阻的不同，智能補償電壓，確保了每臺設(shè)備上該夾具針的電壓值位于3.998到4.002之間，同時實現(xiàn)了腳本可移植性。

3 系統(tǒng)可靠性整體檢測

作為外校工具，校準(zhǔn)其實是對ECU中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校準(zhǔn)，因為沒有任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠得到一個絕對線性的響應(yīng)。設(shè)備對ECU的校準(zhǔn)概括起來就是：將設(shè)備采集到的電壓值/電流值/角度值和ADC值帶入到相應(yīng)的公式中，最終得到一系列g(shù)ain和offset值。這兩個參數(shù)主要是用來校準(zhǔn)ADC的模擬前端的。目的是讓ADC的編碼深度能夠最大限度的不壓縮額定輸入信號的幅度，以減少模擬前端的誤差造成的信號損失?？梢院唵蔚睦斫鉃椋簅ffset是校準(zhǔn)模擬前端的準(zhǔn)位，要么是0電平的參考點，要么是中間值的參考點；gain是校準(zhǔn)模擬前端的信號幅度，也就是輸入最大額定信號的編碼要對應(yīng)最大編碼值。這兩部分的校準(zhǔn)都需要對已知信號進行采樣并且與已知信號對應(yīng)的編碼值進行比對，然后調(diào)整的。對于該自動化測試系統(tǒng)來說，這個已知信號（電壓/電流）的大小是通過傳感器和數(shù)據(jù)采集卡得到的，對已知信號的測量精度決定了該設(shè)備的測量精度。所以，系統(tǒng)可靠性檢測，歸根結(jié)底是對系統(tǒng)采集的電壓值和電流值等準(zhǔn)確度的檢測，這里稱這些測量值為原始值。這就需要借助精度更高的第三方測量工具來驗證原始值的準(zhǔn)確性，由此來保障最終gain和offset值的有效性/可靠性，如表1所示。

為保證測試系統(tǒng)的可靠性，作者提出每年對設(shè)備原始值做一次整體、系統(tǒng)的檢測，即電壓值檢測，電流值檢測和角度值檢測。

3.1 電壓值檢測

設(shè)備雖然可以通過數(shù)據(jù)采集卡檢測到夾具針上的電壓，但是這個也不是十分精確的，夾具針雖然與ECU針直接接觸，但是夾具針上的電壓并不是永遠(yuǎn)等于ECU 針上的電壓。比如，夾具與ECU的接觸阻抗依然會導(dǎo)致ECU 針上分到的電壓偏小。所以如果接觸阻抗過大（夾具PIN針氧化，接觸面有雜質(zhì)等），設(shè)備測量值與真實值偏差較大，影響對ECU的校準(zhǔn)結(jié)果?？赡軙?dǎo)致ECU無法工作。所以，在電壓自動補償?shù)幕A(chǔ)上，仍然需要手動去確認(rèn)ECU針上的電壓值，計算相對誤差。

測量的絕對誤差與被測量的真值之比（用百分?jǐn)?shù)表示），稱為相對誤差。因為一般情況下得不到真值，所以可用絕對誤差與實際值之比表示相對誤差。相對誤差可以恰當(dāng)?shù)乇碚鳒y量的準(zhǔn)確程度。檢測方法為：

（1）打開ECU蓋子，ECU PIN上焊接測試導(dǎo)線，便于測試電壓。將ECU放入夾具。

（2）編寫測試腳本。

（3）運行測試腳本，萬用表記錄電壓值

（4）將設(shè)備測試結(jié)果（DAQ測量結(jié)果）與萬用表測量結(jié)果比較，相對誤差在±0.5%內(nèi)即合格。

3.2 電流值檢測

同樣，通過設(shè)備上的電流傳感器和DAQ卡可以自動檢測通過ECU Pin的電流，這個測量電路是否存在誤差？通過更新并運行測試腳本，將示波器測量結(jié)果同設(shè)備測試結(jié)果比較，相對誤差在±3%內(nèi)即合格。

3.3 角度檢測

根據(jù)測試需求，在對加速度傳感器的校準(zhǔn)過程中，需要ECU在X軸方向保持0度，45度和-45度的傾角，這就對夾具控制提出了更高的要求，如果夾具設(shè)計存在缺陷，那么角度值就存在誤差，測量及最終校準(zhǔn)的結(jié)果就會導(dǎo)致客戶裝車失效。升級后的夾具增加了編碼器反饋測量系統(tǒng)，達到了客戶允許誤差<±0.1度的需求。雖然夾具的可靠性大大提升，但是這個角度是相對角度，如果夾具放置傾斜，或者地面不平整，那么測量就存在誤差。有必要用第三方工具對角度做一次檢測，避免該風(fēng)險的存在。

方法：用角度儀分別測量ECU在夾具上的0度，45度和-45度位置，比較測量結(jié)果看是否存在誤差，相對誤差在±0.5%內(nèi)即合格。

4 腳本的管控

隨著產(chǎn)品需求量的增加，測試設(shè)備不斷增多，相同名字的腳本，內(nèi)容卻不同，這就給腳本的管理帶來了挑戰(zhàn)。為保持版本的統(tǒng)一，這里引入了SVN（版本控制系統(tǒng)）軟件。解決了腳本混亂的問題，降低了產(chǎn)品客退風(fēng)險。

5 硬件升級

隨著產(chǎn)品型號的增加，客戶需求的不同，需要升級測試設(shè)備來實現(xiàn)不同的測試要求。由于所有產(chǎn)品只有一套夾具，一個夾具PIN對不同的ECU就對應(yīng)不同的負(fù)載，這就需要在設(shè)備升級時考慮兼容性的問題，保證設(shè)備和夾具對于不同的ECU能將其切換到正確的負(fù)載上。切換電路是通過數(shù)字IO卡和其他板卡來實現(xiàn)的。設(shè)備不斷升級，板卡數(shù)量越來越多，這給維修增加了難度，另外，越來越多的IO口被使用掉，設(shè)備的控制更加復(fù)雜，IO口的使用需要非常謹(jǐn)慎。

6 設(shè)備軟件驗證/產(chǎn)品分析小工具

ECU EEPROM中任何值的改動都要要重新計算對應(yīng)的CRC和Checksum值。Checksum和CRC計算是否正確直接影響ECU的功能。如何通過ECU數(shù)據(jù)來確認(rèn)測試程序的有效性？面對功能失效的ECU，診斷實驗室工程師下載EEPROM數(shù)據(jù)（S-record文件）之后往往通過手工計算Checksum和CRC值，一般需要半個小時以上才能得出結(jié)果，而且由于人為因素，并不能保證結(jié)果的可靠性。作者通過對S-record文件（Freescale CodeWarrior編譯器生成的后綴名為.S19的程序文件）格式的了解，經(jīng)過對checksum及CRC算法的研究，通過VB編程語言達到了自動核對文件中checksum及CRC的目的。提高了工作效率。

7 日常維護

搞好清潔衛(wèi)生；定期更換夾具測試針；檢查線路有無老化；插頭有無松動。安裝防火墻，定時更新病毒庫，備份系統(tǒng)以防止系統(tǒng)硬件或存儲媒體放生故障，一旦出現(xiàn)故障可用GHOST系統(tǒng)方式快速恢復(fù)。定時校準(zhǔn)板卡，電源等。正常開關(guān)機；正確使用UPS：定期進行充放點。即使不停電，UPS也需要定期進行放電試驗以便電池保持活性。放電試驗一般可三個月進行一次.使UPS處于電池放電狀態(tài)，放電持續(xù)時間視電池容量而言，一般為幾分鐘至十幾分鐘，放電后恢復(fù)市電供電，繼續(xù)對電池沖電。

總之，為了保障測試系統(tǒng)的測量精度，需要測試工程師了解ECU原理及測試系統(tǒng)原理，必要時對設(shè)備進行升級改進，注重日常維護，管控及檢測工作。

參考文獻

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作者簡介

趙芳芳（1985-），女，河南省平頂山市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為天合汽車零部件（上海）有限公司工程師。

作者單位

天合汽車零部件（上海）有限公司 上海市 201806