自動化測試系統的使用及檢測方案

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

【關鍵詞】自動化測試系統 校準 可靠性 檢測

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

1 標準儀器外交準

測試系統中由眾多儀器構成，隨著時間的推移，儀器中的電子器件的精度會發生偏差。持續工作的時間以及環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，就必須定期校準儀器。校準分外部校準和自校準兩種。外部校準就是將儀器的當前性能與已知的標準精度進行比較，通過對儀器測量能力的調整，確保其測量精度在廠商提供的標準范圍內。要想完成對一個儀器的外部校準，可以將其送回原廠，或者送至一個校準計量實驗室進行校準。當然，如果有相應的校準條件，也可以自己實現外部校準。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時間間隔。

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

2 系統線阻壓降自動補償

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

根據測試要求，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鍵條件，那么，在這個測試系統中，ECU 針上的電壓就是電源電壓嗎？舉個例子：電源電壓是4V，經過切換電路，經過夾具針后到ECU 針上的電壓能保證是4V嗎？該設備自身的測量電路通過數據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致產品的誤測。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。同時考慮到不同設備線阻的不同，智能補償電壓，確保了每臺設備上該夾具針的電壓值位于3.998到4.002之間，同時實現了腳本可移植性。

3 系統可靠性整體檢測

作為外校工具，校準其實是對ECU中模數轉換器的校準，因為沒有任何一個模數轉換器能夠得到一個絕對線性的響應。設備對ECU的校準概括起來就是：將設備采集到的電壓值/電流值/角度值和ADC值帶入到相應的公式中，最終得到一系列gain和offset值。這兩個參數主要是用來校準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是校準模擬前端的準位，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最大編碼值。這兩部分的校準都需要對已知信號進行采樣并且與已知信號對應的編碼值進行比對，然后調整的。對于該自動化測試系統來說，這個已知信號（電壓/電流）的大小是通過傳感器和數據采集卡得到的，對已知信號的測量精度決定了該設備的測量精度。所以，系統可靠性檢測，歸根結底是對系統采集的電壓值和電流值等準確度的檢測，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。

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

3.1 電壓值檢測

設備雖然可以通過數據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等于ECU 針上的電壓。比如，夾具與ECU的接觸阻抗依然會導致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，接觸面有雜質等），設備測量值與真實值偏差較大，影響對ECU的校準結果?？赡軙е翬CU無法工作。所以，在電壓自動補償的基礎上，仍然需要手動去確認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（用百分數表示），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。相對誤差可以恰當地表征測量的準確程度。檢測方法為：

（1）打開ECU蓋子，ECU PIN上焊接測試導線，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）將設備測試結果（DAQ測量結果）與萬用表測量結果比較，相對誤差在±0.5%內即合格。

3.2 電流值檢測

同樣，通過設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，將示波器測量結果同設備測試結果比較，相對誤差在±3%內即合格。

3.3 角度檢測

根據測試需求，在對加速度傳感器的校準過程中，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，如果夾具設計存在缺陷，那么角度值就存在誤差，測量及最終校準的結果就會導致客戶裝車失效。升級后的夾具增加了編碼器反饋測量系統，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，比較測量結果看是否存在誤差，相對誤差在±0.5%內即合格。

4 腳本的管控

隨著產品需求量的增加，測試設備不斷增多，相同名字的腳本，內容卻不同，這就給腳本的管理帶來了挑戰。為保持版本的統一，這里引入了SVN（版本控制系統）軟件。解決了腳本混亂的問題，降低了產品客退風險。

5 硬件升級

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

6 設備軟件驗證/產品分析小工具

ECU EEPROM中任何值的改動都要要重新計算對應的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數據來確認測試程序的有效性？面對功能失效的ECU，診斷實驗室工程師下載EEPROM數據（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果，而且由于人為因素，并不能保證結果的可靠性。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，備份系統以防止系統硬件或存儲媒體放生故障，一旦出現故障可用GHOST系統方式快速恢復。定時校準板卡，電源等。正常開關機；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，放電持續時間視電池容量而言，一般為幾分鐘至十幾分鐘，放電后恢復市電供電，繼續對電池沖電。

總之，為了保障測試系統的測量精度，需要測試工程師了解ECU原理及測試系統原理，必要時對設備進行升級改進，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。碩士學位?，F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