Standardtester mit flexiblem, skalierbarem Konzept auf Basis von NI PXI & TestStand
Ausgangssituation und Aufgabenstellung
Aufgrund sich verändernder Anforderungen an Fertigungstechniken und Variantenvielfalt, entstand im Hause Miele der Bedarf an einer neuen Testgerätegeneration. Die neuen Standard Tester sollten mit aktuellsten, weltweit bewährten Technologien der Hard- und Software aufgebaut werden, um langfristig Verfügbarkeit und Skalierbarkeit sicherzustellen.
Die Hauptanforderung bestand darin, die unterschiedlichen Produkt-Varianten in einem einheitlichen Testerkonzept unterzubringen. Ferner bestand der Wunsch, von einer Einzelplatz-Bedienerlösung schnell auf eine In-line Lösung umschalten zu können. Hierzu sollte ein fahrbares Grundtester-Racksystem mit wechselbaren Adaptern und Interfaces entwickelt werden.
Zusätzlich sind folgende Anforderungen zu erfüllen:
Umsetzung und Herausforderung
Der Schwerpunkt der Realisierung lag auf der Schnittstelle, welche die Brücke zwischen dem zu schaffenden Standard-Rack und der spezifischen Produktaufnahme bilden sollte. Entscheidende Kriterien waren der modulare Aufbau, die Minimierung von Verdrahtungsaufwand sowie die Nutzbarkeit für Prüfungen von einer hohen Anzahl verschiedener Fertigungsbaugruppen.
Um den Verkabelungsaufwand zu minimieren, ist die Entscheidung für das Herzstück zugunsten eines Koppelfeldes gefallen, welches aus einem PCB (Multilayer, 4 Lagen) besteht.
Die Kopplung der Komponenten erfolgt über Mess- und Steuerhardware der Firma NI sowie über Module der Firma VPC, welche die Schnittstelle zur Produktaufnahme mit 978 Kontakten ermöglichen. Um künftige Kosten zu senken, ist die Schnittstelle modular aufgebaut, so dass die Anzahl der zu nutzenden Kanäle durch den Prüfling bestimmt wird.
Durch technische Komponenten von NI mit hohem Funktions- und Leistungsumfang sowie durch eine gute Verteilung der Signale auf dem Koppelfeld, ist der Einsatz weiterer individuell erstellter Hardware kaum erforderlich gewesen.
Aufgrund sich verändernder Anforderungen an Fertigungstechniken und Variantenvielfalt, entstand im Hause Miele der Bedarf an einer neuen Testgerätegeneration. Die neuen Standard Tester sollten mit aktuellsten, weltweit bewährten Technologien der Hard- und Software aufgebaut werden, um langfristig Verfügbarkeit und Skalierbarkeit sicherzustellen.
Die Hauptanforderung bestand darin, die unterschiedlichen Produkt-Varianten in einem einheitlichen Testerkonzept unterzubringen. Ferner bestand der Wunsch, von einer Einzelplatz-Bedienerlösung schnell auf eine In-line Lösung umschalten zu können. Hierzu sollte ein fahrbares Grundtester-Racksystem mit wechselbaren Adaptern und Interfaces entwickelt werden.
Zusätzlich sind folgende Anforderungen zu erfüllen:
- Hohe Anzahl an Mess- und Stimuli-Kanälen, z.T. mit Spannungen bis zu 240V
- Umfangreiche integrierte Prüflinge mit LEDs, Displays, Sensoren, Bus-Schnittstellen...
- Hohe Anzahl an Varianten und unterschiedlichen Produkten (Trockner, Herde, etc.)
- Modulares Aufnahmekonzept
- Parametrieren statt programmieren
- Flexibilität, geringere Kosten in Aufbau und Realisierung von Projekten
Umsetzung und Herausforderung
Der Schwerpunkt der Realisierung lag auf der Schnittstelle, welche die Brücke zwischen dem zu schaffenden Standard-Rack und der spezifischen Produktaufnahme bilden sollte. Entscheidende Kriterien waren der modulare Aufbau, die Minimierung von Verdrahtungsaufwand sowie die Nutzbarkeit für Prüfungen von einer hohen Anzahl verschiedener Fertigungsbaugruppen.
Um den Verkabelungsaufwand zu minimieren, ist die Entscheidung für das Herzstück zugunsten eines Koppelfeldes gefallen, welches aus einem PCB (Multilayer, 4 Lagen) besteht.
Die Kopplung der Komponenten erfolgt über Mess- und Steuerhardware der Firma NI sowie über Module der Firma VPC, welche die Schnittstelle zur Produktaufnahme mit 978 Kontakten ermöglichen. Um künftige Kosten zu senken, ist die Schnittstelle modular aufgebaut, so dass die Anzahl der zu nutzenden Kanäle durch den Prüfling bestimmt wird.
Durch technische Komponenten von NI mit hohem Funktions- und Leistungsumfang sowie durch eine gute Verteilung der Signale auf dem Koppelfeld, ist der Einsatz weiterer individuell erstellter Hardware kaum erforderlich gewesen.
Um in Zukunft weitere Technologien nutzen zu können, ist die Anbindung von BoundaryScan Modulen sowie einem NI USB-8451 SPI/I2C Interface vorbereitet. Sollten trotz großer Reserven weitere Funktionen gefordert sein, sind diese wegen des modularen Aufbaus kostengünstig und zeitnah realisierbar.
Wesentliche Komponenten des Miele Standard Testers sind:
Die bestehende CVI basierte Miele Testsoftware wurde in Richtung TestStand adaptiert und angepasst. Neue Custom Step Typen wurden im Hause NOFFZ entwickelt, z.B.: Custom Step Type NI DC 4110 (DC Power Supply).
Neben der Konfiguration sämtlicher Funktionen des 4110 unterstützt der Step Type NI DC 4110 die automatische Generierung eines Kommentars. Ein einfaches Konfigurieren der Kanäle, sowie Einstellen der Spannungs- und Stromwerte ermöglichen schnelles Arbeiten in der Projektumsetzung.
Fazit und Ausblick
Neue Prüfsysteme können auf Basis des vorgestellten Konzeptes aufgebaut und entsprechend unterstützt werden. Entsprechendes Training mit einem vorgegebenen Framework bzw. einem Standardtester ermöglicht eine schnelle Einarbeitung und einen hohen Grad an Wiederverwendbarkeit. In Zukunft werden weitere Optimierungen in Form von Datenbankunterstützung, Hardware und Projektabstrahierungen erfolgen.
Wesentliche Komponenten des Miele Standard Testers sind:
- IPC mit PXI
- 19“Einschub mit kundenspezifischer Signalkonditionierung für 240V
- Druckregler
- Koppelfeld mit Adapter- bzw. Prüflingsaufnahme
- fahrbares Messrack-System, inkl. Pneumatik, Hauptschalteinheit
Die bestehende CVI basierte Miele Testsoftware wurde in Richtung TestStand adaptiert und angepasst. Neue Custom Step Typen wurden im Hause NOFFZ entwickelt, z.B.: Custom Step Type NI DC 4110 (DC Power Supply).
Neben der Konfiguration sämtlicher Funktionen des 4110 unterstützt der Step Type NI DC 4110 die automatische Generierung eines Kommentars. Ein einfaches Konfigurieren der Kanäle, sowie Einstellen der Spannungs- und Stromwerte ermöglichen schnelles Arbeiten in der Projektumsetzung.
Fazit und Ausblick
Neue Prüfsysteme können auf Basis des vorgestellten Konzeptes aufgebaut und entsprechend unterstützt werden. Entsprechendes Training mit einem vorgegebenen Framework bzw. einem Standardtester ermöglicht eine schnelle Einarbeitung und einen hohen Grad an Wiederverwendbarkeit. In Zukunft werden weitere Optimierungen in Form von Datenbankunterstützung, Hardware und Projektabstrahierungen erfolgen.