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作者：Hisafumi Nishida - CalsonicKansei Corporation
“使用NI硬件和軟件來構(gòu)建汽車行業(yè)產(chǎn)品的HIL測試系統(tǒng)是非常有效的。”
使用NI LabVIEW軟件和PXI硬件為車載儀表電子控制單元(ECU)開發(fā)一個自動化測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能測試ECU中的多個功能。
汽車計算機化正在迅速發(fā)展，已經(jīng)成為提高汽車安全技術(shù)和二氧化碳和氮氧化合物排放控制技術(shù)不可缺少的一部分。裝有微控制器的ECU是使汽車計算機化的基礎(chǔ)，它的發(fā)展決定了汽車的性能和駕馭舒適性。
車載控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也遵循這一演變過程，隨著名為“線控技術(shù)(X-by-Wire)”的電氣控制機制逐步取代機械傳動機制， LIN總線、 CAN總線和FlexRay等通信技術(shù)正在引起廣泛注意。
在CalsonicKansei（株式會社），我們在日本的扎晃縣建立了測試、研究和開發(fā)中心，并將我們實驗設(shè)備擴展到了日本的Sano（三洋）集團。當(dāng)我們開始開發(fā)車載指示器（在下文中叫儀表）ECU的自動化測試系統(tǒng)時，我們也同Peritec公司合作，該公司在ECU測試方面具有很強的實力。
開發(fā)車載儀表ECU面臨的五大挑戰(zhàn)
從“操作員在環(huán)測試”中脫離
因為在由操作員主導(dǎo)并憑借視覺觀察進行判斷的測試（操作員在環(huán)測試）中更容易產(chǎn)生誤差，所以需要自動化的測試系統(tǒng)。然而儀表僅僅是一個顯示單元，通常在測試中不提供反饋。
支持多種儀表種類
在可靠性評估部分，必須對不同種類的儀表進行測試。每一個儀表中指針、指示器和LCD的位置和有無都是不一樣的。為使我們的設(shè)備具有通用性，我們不得不針對每一個產(chǎn)品來改變獲取圖片的位置。克服這個問題是最大的挑戰(zhàn)。
高分辨率的圖像處理
為了測試儀表指示器的角度和LCD的顯示，我們必須使用高幀率和高分辨率的相機來捕獲圖像，然后再處理圖像。
指示器測試和蜂鳴器測試
我們需要測試儀表中指示器的顯示和蜂鳴器的聲音模式。
駕駛方案
我們創(chuàng)建了一套駕駛和用戶操作方案，并進行了實際車輛行駛仿真。
解決我們的開發(fā)中的挑戰(zhàn)
構(gòu)件硬件在環(huán)系統(tǒng)
我們使用NI PXI-7833R多功能智能數(shù)據(jù)采集卡、PXI-4070數(shù)字萬用表（DMM）、PXI-5402任意函數(shù)發(fā)生器、PXI-8464 CAN接口、PXI-2569通用開關(guān)模塊和PXI-6251工業(yè)數(shù)字I/O模塊作為基礎(chǔ)硬件，開發(fā)了一個PXI系統(tǒng)。為了取代視覺觀察測試（操作員在環(huán)測試），我們構(gòu)建了一個具有圖像采集（相機）功能和使用NI LabVIEW開發(fā)的圖像處理和測試功能的硬件在環(huán)（HIL）汽車測試系統(tǒng)。
支持多種儀表種類
為了克服不同種類儀表的差異性問題，我們在安裝了一個可以移動照相機位置的臺架后重做了測試，在測試開始之前進行了學(xué)習(xí)和初步測試，并創(chuàng)建了測試配置文件。
高分辨率的圖像處理
為了測試儀表指示器的角度和LCD的顯示，我們移動臺架調(diào)整相機位置，讓高分辨率相機可以捕獲到細節(jié)圖像。我們使用LabVIEW的圖像處理功能來采集和處理圖像。
儀表測試和蜂鳴器測試
為了進行儀表測試，我們使用了一個裝有儀表的暗箱。為進行蜂鳴器的測試，我們在相機中安裝了一個麥克風(fēng)和一個揚聲器，通過DMM的數(shù)字化儀功能來記錄聲音，并測試了聲音的頻率和模式。
駕駛方案
在行駛和用戶操作方案中，我們通過開發(fā)NI TestStand測試序列文件，為每個模塊準(zhǔn)備了由LabVIEW創(chuàng)建的HIL標(biāo)準(zhǔn)功能。
使用HIL測試系統(tǒng)的結(jié)果
使用支持多種儀表種類的“XY工作臺控制-移動相機”概念，我們解決了這個問題。此外，我們通過提供一個相機和一個用于指示器測試的麥克風(fēng)，構(gòu)建了一個可以進行所有測試的系統(tǒng)。NI產(chǎn)品包括幾個測量模塊和可定制的LabVIEW和NI TestStand軟件，是實現(xiàn)我們的測試所必要的基本架構(gòu)。與人工測試相比，完成這個系統(tǒng)我們至少可以減少一半的時間和成本。
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序號 |
問題 |
有效解決方案 |
NI 產(chǎn)品 |
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1 |
脫離MIL測試 |
構(gòu)建一個HIL汽車測試系統(tǒng) |
以一個CAN通信模塊為中心的PXI平臺 |
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2 |
支持多種樣式 |
XY平臺控制和創(chuàng)建設(shè)置文件 |
IEEE 1394 圖像采集和記錄板 |
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3 |
高分辨率圖像處理 |
XY平臺控制和使用專用相機 |
LabVIEW 圖像處理功能 |
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4 |
指示器測試和蜂鳴器測試 |
使用暗箱、專用相機、麥克風(fēng)和波形記錄板卡 |
具有相機接口的圖像采集和錄音板和LabVIEW 頻率分析功能 |
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5 |
駕駛方案 |
使用測試管理軟件創(chuàng)建HIL標(biāo)準(zhǔn)功能 |
LabVIEW, NI TestStand |
使用NI硬件和軟件來構(gòu)建汽車行業(yè)產(chǎn)品的HIL測試系統(tǒng)是非常有效的。我們正在使用自動化測試系統(tǒng)來開發(fā)安裝在日本國內(nèi)主要的汽車制造商制造的汽車上的儀表，這些日本汽車制造商都是我們的商業(yè)伙伴。
隨著可靠性管理團隊的發(fā)展，我們大膽地改進了測試的自動化程度以應(yīng)付汽車的快速計算機化。這包括ECU測試的HIL標(biāo)準(zhǔn)功能，如電池電壓測試和暗電流測試，同時也可應(yīng)用于其它ECU測試。另外，我們正在考慮展開空調(diào)ECU或安全氣囊ECU的開發(fā)。而且我們期望提供跟汽車行業(yè)一致的測量解決方案。
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