基于PXI和LabVIEW的 FCT(Functional Circuit Test)测试系统

2015-03-23 09:36:39   来源:eechina   

关键字: Circuit  FCT  Functional  LabVIEW  T

挑战:通过PXI 控制板卡和LabVIEW软件,构建一套比较完整齐全的PCB板的功能测试(FCT)系统,利用该系统可实现对音频视频以及各种静态参数(电压、电流、频率)的综合性全自动测试,对于新开发生产的PCB板,工厂无需频繁更换测试硬件,只要添加制作一个测试夹具,重新连接线路,利用LabVIEW开发编写测试软件即可。

应用方案:使用NI公司的PXI控制硬件平台结合NI的图形化编程软件LabVIEW快速并成功的开发构建出一个经济、灵活的PCB板功能测试系统(FCT测试系统)。

该系统采用的PXI 控制板卡可以实现对音频、视频以及各种静态参数(电压、电流、频率)的综合性全自动测试,并且通过LabVIEW软件编程可以实现兼容 GPIB,I2C,Modbus,TCT/IP等多种协议,通过VISA模块库,可以实现对串口随意方式的数据处理,和数据交互显示。

使用的产品

软件
LabVIEW 8.2.1 Professional Development System
National Instruments drivers
NI Vision 8.5 Development Module
NI Vision Acquisition 8.5.1
Composite Video Generator 5431

硬件
PXI-1045 18槽3U PXI机箱
PXI-6533 高速32位数字数字I/O卡
PXI-6070E 多功能I/O卡
PXI-4070 数字万用表
PXI-5122 示波器卡
PXI-2565, PXI-2503多路继电器板卡

PXI-4461 动态信号采集发生器
PXI-5431 视频信号发生卡
PXI-1411 视频分析卡
PXI-8420 RS232串口卡
PXI-8421 RS485串口卡
PXI-8331 卡
PCI-GPIB 卡
PPS-GW-3202 GPIB 接口电源

介绍

现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板,除了要进行ICT测试外,还要做最终打包出厂前的功能测试FCT(Functional Circuit Test)。利用NI公司的PXI 控制板卡和LabVIEW软件构建的一套完整的包含音频、视频及各种电压,电流,频率,开关量等等的综合性全自动功能测试平台。该平台实现了对各种不同的 PCB电路板的FCT功能测试。通过该平台无需频繁更换测试硬件,新产品加入时,只需更换一个ATE测试夹具,按照PXI板卡的硬件资源分配,对测试夹具的插针进行连线到其界面接口,最后修改相应的测试软件即可实现对PCB板的全自动测试。

该系统综合了音频,视频的自动测试,包含了GPIB,RS232,RS485, Ethernet等多种接口和通讯方式,测试方法简单,操作工人测试时只需要将测试夹具压下、观察上位机软件画面提示,测试完成后抬起测试把柄即可实现全功能测试,测试效率大幅提高。

1. FCT功能测试现状

现代化电子工厂车间批量生产的PCB电路板,通常要进行ICT和FCT的测试。

ICT:IN Circuit test,ICT通常是生产中第一道测试工序,主要运用ICT测试设备在线检查单个元器件以及各电路网络的开、短路情况。

现在大多数的PCB板都会下载相应的Firmware来对板卡进行程序控制,通过ICT的PCB板虽然能够准确定位电子元器件的优劣,却无法对整个电路板的功能好坏作出判断。这就需要测试工程师搭建一个适合PCB板的模拟电路环境,对电路板的TP(TestPoint)点进行FCT功能测试。

FCT:Functional Circuit test,主要是模拟成品的功能,运用测试治具测试产品的功能是否实现的测试系统。
现有的工厂产线对PCB的FCT功能测试,大多实现的是一对一的方式,即一种PCB对应一个FCT功能测试台。

该种测试台由测试工程师自己设计控制电路底板,连接I/O口到测试治具的针盘,然后编写底板Firmware模拟成品运行环境,实现对待测PCB 板电压、电流检测、以及相应时序控制。一对一的方式虽然对测试工人是一种方便,但同时也意味着资源浪费,在该类产品出厂后,该FCT测试台也往往被束之高阁了。对测试工程师不断的制版,编程,接线等等重复劳动也是一个不小的工作压力。

2. PXI测试系统构想

随着产品种类越来越多,测试功能越来越复杂PCB板来说,普通的FCT功能测试台已经无法实现一些特殊的功能测试,例如:音频,视频等功能测试。能不能构建一个统一的测试平台来实现大部分的FCT功能测试呢?首先我们设想的测试平台必须具有如下测试功能:

1) 多路双向高速I/O可以实现对测试治具状态监测的同时,能够模拟I2C等协议实现对PCB板的多数芯片的时序控制。
2) 多路模拟量输入输出,可以模拟一些波形信号作为PCB板的的输入信号。
3)多通道可控制继电器阵列,方便实现对信号通断控制。
4) RS232, RS485串口卡,实现串口协议通信。
5) 采集电压,电流的程序控制万用表功能。
6) 可实现频率,波形采集的示波器。
7) 视频产生和采集分析功能。
8) 音频采集分析功能。
9) 可编程电源。
10) 统一编程的软件。

针对如此多的功能实现,倘若都采用仪器设备,单从费用上来说构建这样一个复杂的FCT测试系统会是一个不小的开支,这时我们想到了NI。NI作为测试测量业内的专家,为我们提供了很好的技术服务,经过仔细的需求分析,帮我们推荐了上面的产品清单,我们仅花费了最初一半费用就最终实现了我们的系统构想。

3. 系统构架组成

以往一个简单的FCT功能测试台,测试治具是必须的,然后根据PCB板的不同功能需求,设计制作各种功能的电路底板,然后接线到针盘底座,最后对单片机进行编写Firmware软件。大多通过液晶屏显示测试结果,复杂一些的还需要通过串口与上位机编写的PC软件进行通信控制,以实现各种测试功能。

基于PXI的FCT功能测试台让测试工程师从频繁的设计制作各种电路板,无休止的编写Firmware软件,不断的连接布线中解脱出来。

该FCT功能测试平台的系统构架主要有如下优势:

1) 统一的硬件资源分配。

将各种型号的PXI板卡插入PXI-1045 18槽3U机箱后,按照各种板卡的接口地址,进行统一资源分配。通过SCSI接口电缆将端口线引出到我们称之为“Interface Receiver”的机架侧面上。

2) 统一的测试治具接口。

该“Interface Receiver”的顶端是一个固定尺寸的针床底座。通过统一尺寸的测试治具底座接口,从而进一步实现了将待测PCB板的TP(TestPoint)的信号引入到PXI板信号采集端。

3) 可编程电源控制。

通过GPIB控制可编程电源,实现了对各种待测PCB板一定范围内任意电压,电流的稳定供给。

4) 统一的上位机软件控制界面。

利用LabVIEW8.2.1的图形化编程软件,规范统一了上位机软件编程界面,对各个板卡的操作实现了模块化编程,大大提高了编程效率。

5) 合理的机柜布局。

因为是一个综合的FCT测试系统,必然要对设备有个合理的布局,我们采用了2m×1.2m×1.4m的机柜,分5层布局,由下往上依次设备是可编程电源,PXI设备,测试夹具, PC机,视频监视器,PC显示器。这样的一个机架紧凑而合理。
最终我们构建的测试架如图1所示。
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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0323/article_11113.html
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