Die vollautomatische Prüfstation ersetzt bislang getrennte und teilweise halbautomatisch durchlaufene Qualifizierungsbereiche wie Haptik­labor (Funktionskontrolle) und Lichtlabor. Basis des Prüfplatzes ist ein stabiles Stahlgehäuse, ein Mitsubishi 6-Achs-Knickarmroboter RV12S mit 12 kg Tragfähigkeit und ein Wechsel-Adapter. Unterschiedliche Greifer ermöglichen positionsabhängige Prüf­un­gen, von Einzel- über Dauerlaufprüfunen bis hin zu Missbrauchsprüfungen. Dabei können beispielsweise Kraft-/Wege-Messungen (Wippen- und Tasten-Haptik), Dreh­moment-/Winkel-Prüfungen, Leuchtdichte, Farbort-Bestimmung, Wellenlängen-Analysen (blickwinkelabhängig), Vibrations­messungen (Körper- und Luftschall) oder exakte Schaltpunktbestimmungen realisiert werden.

Beispielsweise lassen sich darüber Haptik-Kennlinien aufnehmen und die Antworten der Prüflinge über CAN, LIN, K-Line, FlexRay etc. synchronisieren. Ebenso sind über eine multifunktionale Prüfbeschaltung Lastnachbildungen, Steuergeräte-Simulationen und Bus-Analysen möglich. Durch gezielte Zuführung eines temperierten Luftstromes lassen sich auch thermische Beeinflussungen simulieren und deren Auswirkungen auf die Bedienkomponenten kontrollieren. Je nach Option ist außerdem die blinkwinkelabhängige Bestimmung von Leuchtdichte- und Farbort möglich. Für die Messtechnik, und Automation des Prüfablaufs inklusive Robotik kommen Labview/Labview-Realtime-Elemente der Firma National Instruments zum Einsatz. Das System kann nebenläufige Prozesse effizient abbilden. Auch komplexe Abläufe sind vergleichsweise einfach per XML, Excel oder Datenbanken konfigurier- und parametrierbar.

Neben dem 19-Zoll-Industrie-PC besteht das System aus einem PXIexpress-Chassis (PXIe) mit 18 Steckplätzen, das sich zusätzlich mit einem Realtime-Controller aufrüsten lässt. Der Front-End-Rechner fungiert als Schaltzentrale und besteht aus einem Mainboard mit Core i7-CPU, X58-Chipsatz, 24 GByte Speicher (DDR-III). Lüfterlose Direct-X11-Grafik mit minimal 1 GByte Speicher, High-Speed SATA 24/7-Festplatten (optional SSDs auf PCIe-Einsteckkarten) und BR-Brenner (Blueray) komplettieren die Hardware-Ausstattung. An Software sind Windows7, Labview/Labview RT und FPGA 2009/2010 installiert. Der Rechner kommuniziert mit dem PXIe-basierten Subsystem per TCP/IP über einen 10-Gbit-Ethernet-Switch. Die PXIe-Plattform ermöglicht mit den unterschiedlichen Messmodulen nahezu beliebige Kombinationen für die Anregung der Prüflinge und Auswertung verschiedenster Parameter. Das PXIe-System interagiert mit dem IO-System von Systec, bestehend aus Matrix-Switches, Multiplexer, Signalkonditionierung, Vierquadrantenverstärker, Spannungsversorgungen und elektronischen Lasten sowie über digitale und analoge Interfaces und diverse Bussysteme wie Profibus oder CAN.

Komponenten des Qualifizierungssystems: Im Maximal-Ausbau deckt der automatische Prüfplatz die Anforderungen fast aller wichtigen OEMs ab.

© Systec

Ein typischer Ablauf für eine Prüfung könnte sein:

■    Spannung anlegen (verschiedene Kurvenformen);
■    Prüfling einschalten (über CAN-Bus);
■    Stromaufnahme messen;
■    Prüfbeschaltung anlegen (über Matrix-Switches; Auswertung der CAN-Messages vom Prüfling);
■    Erfassung und Auswertung der elektrischen Parameter;
■    Haptische Prüfungen (Dreh-, Tasten-, Wippen-Haptik mit zeitsynchroner Analyse der CAN-Kommunikation);
■    Lichttechnische Analysen blickwinkelabhängig über Roboterzustellung (Shape/Pattern-Matching, Oberflächenanalyse, 3D-Messungen);
■    Vibrationsmessungen positonsabhängig über Roboterzustellung (Körperschall-Analyse, Luftschall-Analyse, mit zeitsynchroner Analyse der Kommunikationsnachrichten;
■    Verhalten bei Spannungsschwankungen (über NI-FlexRIO-Komponen-
ten und 4-Quadrantenverstärker erzeugt);
■    Kommunikations-Stresstests und Analyse des Antwortverhaltens;
■    Verhalten bei Parameteränderungen (Spannungsamplitude, Temperatur etc.).

Die Probanden werden mit Originalsteckern oder Prüfnadeln (optional) adaptiert. Neben Automotive-Schnittstellen wie CAN, LIN, K-Line, Most, FlexRay unterstützt das System Interfaces wie Ethernet, USB, Fire­wire oder RS232. Plattform für die wichtigen Automotive-Kommunikations-In­terfaces CAN und FlexRay ist die Na­tional Instruments X-Net-Familie. Die NI-X-Net-CAN-Con­troller er­mög­lichen mikrosekundengenaues Timing und garantieren präzises und verläss­liches Transak­tionsmanagement bei nebenläufigen Prozessen. Die Prüf­beschaltung ist variabel und über Matrix-Switches und Multiplexer (Phot­Mos-Relais, Leistungsrelais, Hochspannungsrelais) programmierbar. Mit Hilfe eines Flex­RIO-Moduls und des Vierquadrantenverstärkers ist eine multifunk­tionelle Ansteuerung, Messdatenerfassung und -auswertung möglich. Mittels Prüfbeschaltungen lassen sich optional Präzisionsstrom- und Spannungsquellen sowie hochgenaue Widerstände und Spannungsteiler vollautomatisch kalibrieren. Auch diese Komponenten sind modular aufgebaut und damit schnell gegen kalibrierte Ersatzmodule tauschbar.

Die Software des Testsystems basiert zu über 90 % auf Labview (Windows/RT/FPGA) unter Verwendung eines nebenläufigen objektorientierten Test&Automation-Frameworks, mit dem sich beispielsweise fest definierte Schnittstellen zwischen den Softwarekomponenten und eigene Module aus einem Baukastensystem dynamisch nachladen lassen.