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30. April 2014

Neues Systemkonzept für innovative Produkterprobung

Wachsenden Anforderungen in der Produkterprobung von elektronischen Komponenten zu begegnen war die Pflicht bei der Entwicklung einer neuen Testsystemgeneration. Die Realisierung mit kaskadierbaren Subracks auf HiL-Niveau, bei vergleichsweise geringen Kosten und dabei einfacher Handhabung war die Kür.

Die wachsende Funktionalität und Komplexität von Fahrzeugkomponenten sowie die steigenden Anforderungen der OEMs stellen Prüfabteilungen heute vor immer größere Herausforderungen: Möglichst viele Parameter sollen in kürzester Zeit und selbst während der Dauertests kontrolliert werden. Um hier einen vielseitigen, aber leicht zu beherrschenden Prüfmittelaufbau zu gewährleisten, hat die SMART TESTSOLUTIONS GmbH für einen internationalen Automobilzulieferer ein modulares Testrig auf Basis autarker Subracks mit eigenem Prozessrechner entwickelt. Die integrierten Simulations- und Messbaugruppen erlauben dabei eine intensive Prüfung, die dank schlanker Skriptsprache und spezieller Treiber leicht zu konfigurieren ist und auch bei breit angelegten Umwelttests wirtschaftlich bleibt.

Eigenständige Subracks erlauben flexible Prüfungen

Das Testrig setzt sich typischerweise aus sechs Subracks zusammen, jedes davon ist eine eigenständige Funktionseinheit und verfügt über einen internen ARM9 basierten Prozessrechner, über den ein individueller Prüfablauf definiert und durchgeführt werden kann. Zur Konfiguration sowie zur Überwachung und Datenabfrage umfasst das Testrig zwar auch einen Industrie-PC, allerdings arbeiten die Subracks autark. Alle Messdaten werden in einem integrierten Puffer gespeichert, so dass nach Einstellung der Prüfparameter der Vorgang unabhängig von einem externen Computer ablaufen kann. Dies verhindert den Verlust eines gesamten Prüfdurchlaufs, sollte an einer Stelle eine Störung auftreten. Die Wahl von Linux RT als Betriebssystem, das selbst bei Umwelttests von über 5.000 Stunden Laufzeit dauerbetriebssicher ist, trägt zusätzlich zur Zuverlässigkeit bei.

Die Eigenständigkeit der Subracks erlaubt darüber hinaus das parallele und asynchrone Abarbeiten unterschiedlicher Testskripte je Prüfling. Die Problematik bei der komplexen Echtzeit-Steuerung mehrerer Prüflinge wird dabei umgangen, da nicht ein PC und ein Programm alle Prüfungen koordinieren, sondern das Skript nur für den einzelnen Prüfling geschrieben wird. Daneben ist auch ein separater Einsatz der Subracks außerhalb des Testrigs möglich. Die Module sind dazu in einem mobilen Tischgehäuse verbaut. Zum Betrieb sind lediglich Netzversorgung, ein Netzteil für die Prüflingsversorgung sowie ein PC für Konfiguration und Programmstart erforderlich.

In Testtiefe und -komplexität reicht das System an eine HiL-Simulation heran. Dazu enthalten die Subracks neben Spannungs- und Strommesskanälen unter anderem eine hochuniverselle Raddrehzahl-Simulationsbaugruppe, die auch komplexe Sensortypen abbilden kann. Zudem griffen die Testexperten auf ihr Know-How in der Baugruppenentwicklung zurück und schufen eigens für diese Anwendung eine neue Steckbaugruppe, um die Beschaltung einzelner Prüflinge mit verschiedenen Lasten zu erleichtern. Rund 30 I/O-Kanäle können damit individuell konfiguriert werden. Dadurch lassen sich die Subracks bereits entwicklungsbegleitend einsetzen. Hierfür geschriebene Skripte können später direkt für die Erprobung übernommen werden, was Rüst- und Entwicklungszeit spart.

Standardisierte Skript-API für dynamische Steuergerätekommunikation

Ein wesentlicher Faktor für die Effizienz des Testrigs war die einfache Gestaltung der Prüfabläufe für den Testfallentwickler. SMART TESTSOLUTIONS entwickelte dazu spezielle Treiber, welche zum einen die Prüfablaufsteuerung durch eine Standard-Skriptsprache ermöglichen. Zum anderen wird die teils komplexe Kommunikation mit je nach OEM unterschiedlichen Protokollen durch Einsatz eines zentralen, skriptsteuerbaren CAN- / LIN- / FlexRay-Businterfaces mit integrierter Restbussimulation vereinfacht. Da dieses Interface auf einem De-Facto-Industriestandard beruht bleibt der Kunde hier jederzeit eigenständig arbeitsfähig. So können zum Beispiel die fertigen Bedatungsdateien der Applikationsabteilung aus jedem Arbeitsstadium und in jeder OEM-Version direkt übernommen werden. Dank dieser vereinfachten Konfiguration lässt sich nicht nur die Erprobung schneller beginnen, auch wird das Outsourcing der Dauertests stark erleichtert. Der Kommunikationsserver ermöglicht dabei die Restbussimulation, also eine simulierte Steuergeräteumgebung, ebenso wie die zeitsynchronisierte Abfrage jeglicher Diagnosedaten mittels FDX-Ethernet-Anbindung.

Über 20 Testrigs werden an verschiedenen Standorten des Automobilzulieferers sukzessive in Betrieb genommen. Die dazu notwendigen Kabelbäume und Systemzubehör werden ebenso mitgeliefert. Da die Testrigs neben den Parkbremsentests künftig auch für andere Produkte einsetzbar sein sollen, unterstützen sie alle gängigen Bus-Protokolle wie CAN, FlexRay, LIN oder K-Line sowie Unified Diagnostics Services (UDS). Außerdem sind Testrig und Subrack problemlos um zusätzliche Komponenten erweiterbar. Der Betreiber erhofft sich von den neuen Prüfmitteln mehr Flexibilität und Funktionalität, um den stetig wachsenden Testanforderungen begegnen zu können. Gleichzeitig soll die Prüftechnik beherrschbar und vor allem bezahlbar bleiben, da besonders für Dauertests eine große Zahl an Prüflingen betrachtet werden muss, um statistisch signifikante Aussagen treffen zu können.
Die intelligenten Subracks mit ihrer schlanken Skriptsprache und ihrer effizienten Konfigurationslösung erlauben zukünftig eine bisher nicht erreichte Testtiefe.

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