摘 要隨著電子產(chǎn)品在人們生活中的廣泛使用，自動(dòng)化測(cè)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(cè)試設(shè)備的正常運(yùn)行，保證測(cè)試精度？本文根據(jù)作者近幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，通過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備外交準(zhǔn)、電壓自動(dòng)補(bǔ)償、系統(tǒng)可靠性檢測(cè)、腳本管理和日常維護(hù)等方面進(jìn)行闡述。

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

關(guān)于自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般可以從數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的角度，通過Gauge R&R來鑒定。關(guān)于自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的可靠性，準(zhǔn)確性，本文主要以某ECU功能測(cè)試設(shè)備為例進(jìn)行探討。該測(cè)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(jī)，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(tái)及測(cè)試腳本。該設(shè)備通過對(duì)條碼的識(shí)別來調(diào)用測(cè)試腳本對(duì)ECU進(jìn)行功能測(cè)試，包括對(duì)ECU的校準(zhǔn)。那么作為測(cè)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(cè)試系統(tǒng)中由眾多儀器構(gòu)成，隨著時(shí)間的推移，儀器中的電子器件的精度會(huì)發(fā)生偏差。持續(xù)工作的時(shí)間以及環(huán)境條件的影響都會(huì)加劇這樣的偏差，給測(cè)量帶來很大的不確定性。要想解決這個(gè)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(jìn)行比較，通過對(duì)儀器測(cè)量能力的調(diào)整，確保其測(cè)量精度在廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。要想完成對(duì)一個(gè)儀器的外部校準(zhǔn)，可以將其送回原廠，或者送至一個(gè)校準(zhǔn)計(jì)量實(shí)驗(yàn)室進(jìn)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(shí)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(shí)間間隔。

作為一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)于電源，板卡等，我們會(huì)根據(jù)用戶手冊(cè)定期對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)，從局部確保測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2 系統(tǒng)線阻壓降自動(dòng)補(bǔ)償

對(duì)于一個(gè)龐大的測(cè)量系統(tǒng)，線阻是不可避免的，為了保障測(cè)量精度，避免產(chǎn)品的誤測(cè)及報(bào)廢，對(duì)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(cè)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(duì)接ECU 針。這個(gè)電壓值是測(cè)試的關(guān)鍵條件，那么，在這個(gè)測(cè)試系統(tǒng)中，ECU 針上的電壓就是電源電壓?jiǎn)?？舉個(gè)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(cè)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(cè)到ECU 針上的電壓不大于3.994V，電壓的衰減就可能會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的誤測(cè)。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(bǔ)償電路線阻產(chǎn)生的壓降，測(cè)試腳本程控電源電壓輸出值。同時(shí)考慮到不同設(shè)備線阻的不同，智能補(bǔ)償電壓，確保了每臺(tái)設(shè)備上該夾具針的電壓值位于3.998到4.002之間，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了腳本可移植性。

3 系統(tǒng)可靠性整體檢測(cè)

作為外校工具，校準(zhǔn)其實(shí)是對(duì)ECU中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的校準(zhǔn)，因?yàn)闆]有任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器能夠得到一個(gè)絕對(duì)線性的響應(yīng)。設(shè)備對(duì)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(gè)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(hào)的幅度，以減少模擬前端的誤差造成的信號(hào)損失?？梢院?jiǎn)單的理解為：offset是校準(zhǔn)模擬前端的準(zhǔn)位，要么是0電平的參考點(diǎn)，要么是中間值的參考點(diǎn)；gain是校準(zhǔn)模擬前端的信號(hào)幅度，也就是輸入最大額定信號(hào)的編碼要對(duì)應(yīng)最大編碼值。這兩部分的校準(zhǔn)都需要對(duì)已知信號(hào)進(jìn)行采樣并且與已知信號(hào)對(duì)應(yīng)的編碼值進(jìn)行比對(duì)，然后調(diào)整的。對(duì)于該自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)來說，這個(gè)已知信號(hào)（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(duì)已知信號(hào)的測(cè)量精度決定了該設(shè)備的測(cè)量精度。所以，系統(tǒng)可靠性檢測(cè)，歸根結(jié)底是對(duì)系統(tǒng)采集的電壓值和電流值等準(zhǔn)確度的檢測(cè)，這里稱這些測(cè)量值為原始值。這就需要借助精度更高的第三方測(cè)量工具來驗(yàn)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(cè)試系統(tǒng)的可靠性，作者提出每年對(duì)設(shè)備原始值做一次整體、系統(tǒng)的檢測(cè)，即電壓值檢測(cè)，電流值檢測(cè)和角度值檢測(cè)。

3.1 電壓值檢測(cè)

設(shè)備雖然可以通過數(shù)據(jù)采集卡檢測(cè)到夾具針上的電壓，但是這個(gè)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(huì)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(cè)量值與真實(shí)值偏差較大，影響對(duì)ECU的校準(zhǔn)結(jié)果?？赡軙?huì)導(dǎo)致ECU無法工作。所以，在電壓自動(dòng)補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，仍然需要手動(dòng)去確認(rèn)ECU針上的電壓值，計(jì)算相對(duì)誤差。

測(cè)量的絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值之比（用百分?jǐn)?shù)表示），稱為相對(duì)誤差。因?yàn)橐话闱闆r下得不到真值，所以可用絕對(duì)誤差與實(shí)際值之比表示相對(duì)誤差。相對(duì)誤差可以恰當(dāng)?shù)乇碚鳒y(cè)量的準(zhǔn)確程度。檢測(cè)方法為：

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

（2）編寫測(cè)試腳本。

（3）運(yùn)行測(cè)試腳本，萬用表記錄電壓值

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

3.2 電流值檢測(cè)

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

3.3 角度檢測(cè)

根據(jù)測(cè)試需求，在對(duì)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(duì)夾具控制提出了更高的要求，如果夾具設(shè)計(jì)存在缺陷，那么角度值就存在誤差，測(cè)量及最終校準(zhǔn)的結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致客戶裝車失效。升級(jí)后的夾具增加了編碼器反饋測(cè)量系統(tǒng)，達(dá)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(gè)角度是相對(duì)角度，如果夾具放置傾斜，或者地面不平整，那么測(cè)量就存在誤差。有必要用第三方工具對(duì)角度做一次檢測(cè)，避免該風(fēng)險(xiǎn)的存在。

方法：用角度儀分別測(cè)量ECU在夾具上的0度，45度和-45度位置，比較測(cè)量結(jié)果看是否存在誤差，相對(duì)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(cè)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(xiǎn)。

5 硬件升級(jí)

隨著產(chǎn)品型號(hào)的增加，客戶需求的不同，需要升級(jí)測(cè)試設(shè)備來實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試要求。由于所有產(chǎn)品只有一套夾具，一個(gè)夾具PIN對(duì)不同的ECU就對(duì)應(yīng)不同的負(fù)載，這就需要在設(shè)備升級(jí)時(shí)考慮兼容性的問題，保證設(shè)備和夾具對(duì)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(shí)現(xiàn)的。設(shè)備不斷升級(jí)，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(yàn)證/產(chǎn)品分析小工具

ECU EEPROM中任何值的改動(dòng)都要要重新計(jì)算對(duì)應(yīng)的CRC和Checksum值。Checksum和CRC計(jì)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(cè)試程序的有效性？面對(duì)功能失效的ECU，診斷實(shí)驗(yàn)室工程師下載EEPROM數(shù)據(jù)（S-record文件）之后往往通過手工計(jì)算Checksum和CRC值，一般需要半個(gè)小時(shí)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(duì)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(duì)checksum及CRC算法的研究，通過VB編程語(yǔ)言達(dá)到了自動(dòng)核對(duì)文件中checksum及CRC的目的。提高了工作效率。

7 日常維護(hù)

搞好清潔衛(wèi)生；定期更換夾具測(cè)試針；檢查線路有無老化；插頭有無松動(dòng)。安裝防火墻，定時(shí)更新病毒庫(kù)，備份系統(tǒng)以防止系統(tǒng)硬件或存儲(chǔ)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(shí)校準(zhǔn)板卡，電源等。正常開關(guān)機(jī)；正確使用UPS：定期進(jìn)行充放點(diǎn)。即使不停電，UPS也需要定期進(jìn)行放電試驗(yàn)以便電池保持活性。放電試驗(yàn)一般可三個(gè)月進(jìn)行一次.使UPS處于電池放電狀態(tài)，放電持續(xù)時(shí)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(duì)電池沖電。

總之，為了保障測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)量精度，需要測(cè)試工程師了解ECU原理及測(cè)試系統(tǒng)原理，必要時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，注重日常維護(hù)，管控及檢測(cè)工作。

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作者簡(jiǎn)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