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马自达应用软件定义的主动化测试体系,推动汽车的电气化,而且低落了90%的测试本钱

2025China.cn   >2019年05月17日

  马自达应用软件定义的主动化测试体系,推动汽车的电气化,而且低落了90%的测试本钱

  "利用NI测试平台和生态体系,咱咱咱们不只胜利开拓了HILS,而且还胜利开拓了机械人、图像处理体系、语音合成体系、噪声模拟器和GPS模拟器,进而搭建了一个集成的电子组件主动化测试体系。 手动操纵和结果判断相干的工时削减了90%,每一年节省了数亿美元的本钱。"

  挑衅

  构建一个主动化体系,从新到尾全面检验逻辑并评估互相合作的电子元件的鲁棒性,包含相干操纵和结果判断。

  解决计划:

  基于NI平台应用PXI产品、可从新设置设备摆设的I/O模块(FPGA)和LabVIEW构建HILS体系,并集成噪声模拟器、GPS模拟器和语音合成体系等其余元件来评估鲁棒性,同时集成机械人和图像处理体系来实现任务主动化。

  马自达应用软件定义的主动化测试体系,低落了90%的测试本钱

  配景介绍

  众所周知,汽车正在疾速融入越来越多的电子产品。 从主动雨刮器和门锁开端,电子产品已经成为很多汽车组件的一部分,包含照明、空调、能源总成、信息娱乐体系,甚至各种平安体系。 一开端,汽车仅设备了几个CPU。 而如今,汽车中的CPU数目已近百。

  为了向客户供给高品格的产品,马自达电子测试和研究团队必要评估统统电子元件的“逻辑”和“鲁棒性”。 '逻辑'是指每个电子组件的功效。 而要懂得“鲁棒性”这一概念,首先必要认识到电子元件的工作环境并不老是处于抱负状况。 例如,元件可能会暴露于极端的条件下,如电源电压发生波动、噪声级别较高或输入信号不抱负。 “鲁棒性”是指组件在极端环境中正常工作的能力。 换句话说,咱咱咱们盼望评估每个电子元件对这些恶劣条件的承受力。

  挑衅

  电子元件的逻辑和鲁棒性不停都在评估的领域内。 曩昔,仅有几种电子元件履行简略的功效时,元件在专门准备的环境中单独停止测试。 然而,跟着电子元件的多样性和功效复杂性赓续增长,这种操纵渐渐露出弊端。 如今,多个电子元件体系之间会停止通讯,而且一个体系的操纵越来越依赖于来自其余体系的结果。 除了逐个体系停止测试外,还必需停止多体系测试能力有用地评估此类体系的功效。 别的,还必需评估体系的鲁棒性。 然而,跟着各种组件和单位的赓续增长,要评估的项目数目呈指数增长。 因此,咱咱咱们很清楚评估体系必要实现主动化。

  十年来,马自达不停意识到这些必要, 但是却找不到满意统统必要的评估体系。 鉴于这种环境,咱咱咱们决定正面解决这个成就。 换而言之,咱咱咱们决定开拓一个主动化体系来从新到尾彻底验证逻辑并评估互相合作的电子元件的鲁棒性。

  解决计划/优势

  咱咱咱们必要开拓的体系将会非常庞大且复杂。 因此,开拓工作估计必要几年光阴并分阶段实现。 图1是第一阶段的示用意。 Stage-1体系由如下元素构成:HILS(硬件在环仿真)引擎、机械人和图像处理体系。 对付HILS引擎,NI HILS体系由NI PXI(面向仪器体系的PCI扩大)产品和RIO(可重设置设备摆设的I/O)模块构成。 咱咱咱们基于LabVIEW体系设计平台,开拓了在这些硬件产品上运械软件。

  图1.第一阶段的示用意

  将HILS纳入此体系的原因如下。 首先是马自达不停朝着“全球首创”的偏向极力。 比如,马自达努力于推动基于模子的解决计划的开拓和实际应用,以对峙抢先优势。 鉴于这种创新文化,在可能的环境下,咱咱咱们当然盼望利用模子来评估电子元器件。 但是,咱咱咱们知道有些组件基本无法建模。 虽然对付不得当建模的零件,咱咱咱们可以或许或许采纳其余体系,但最终咱咱咱们决定扩大HILS体系的功效。 因为NI PXI平台适用于构建各种测试体系,因此咱咱咱们可以或许或许在一个体系上同时构建HILS部分和扩大部分。

  有些组件无法建模,而人机界面开拓也非常具有挑衅性。 对付无法建模的组件,咱咱咱们举个最简略的例子——速率计。 想象一下速率表显示车速值为“50公里/小时”。 在这种环境下,节制器将显示“50公里/小时”的命令作为电信号收回。 这种信号可以或许在模拟过程中停止评估,也可以或许在实际车辆上停止确认。 只要体系运行正常,基于接收到的信号,速率计会显示'50 km/h'。 然而,为了检查实际是否显示'50km/h',必要驾驶员目视确认结果。 换句话说,驾驶员对汽车信息的感知过程无法转换为模子。 类似地,驾驶员为了向汽车传递信息而履行的操纵也是无法建模的。 例如,驾驶员可以或许按下按钮来打开/关闭空调,或点击触摸面板来操纵导航体系。 但是咱咱咱们基本不行能树立一个模子来精确地复制这些操纵所带来的细微状况变更。

  虽然验证无法建模的体系极具挑衅性,但秉持马自达一贯的主旨“Be a driver”,咱咱咱们决定花费额外的精力为这些具有挑衅性的领域开拓测试工程计谋和办法。 如上所述,为驾驶员与汽车之间的交互建模非常艰难。 但是简略此,如果驾驶员要将信息传达给车辆(电子部件),就必要操纵按钮或其余范例的仪表。 而这种操纵必要颠末过程手来实现。 事实上,手动履行这些测试是可行的。 但是,手动测试必要大批的光阴和人力。 因此,咱咱咱们制定的主动化评估机制就非常关键。 为了称心这个需要,咱咱咱们开拓了一个机械人来操纵电子元件。 机械人颠末过程电脑停止节制,代替人工按下按钮,轻触触摸面板。 同样,咱咱咱们也必要考虑如何将信息从汽车(电子组件)传达给驾驶员。 回到车速表的例子,传统的测试过程由工程师目测检查,确定实际是否显示'50公里/小时'。 为了使这部制拦乐鞫化,咱咱咱们增长了一个图像处理体系。 详细此,这一主动化过程是指应用摄像头拍摄速率计的显示器,然后供给处理获得的图像来确定结果是否正确。 例如,如果应用七段LED显示屏显示速率,摄像头将拍摄LED显示屏并处理获得的图像以辨认数字并确认显示的速率。 或许,如果应用指针显示器来显示速率,则图像处理会测量指针的角度,并应用该值来计算以小时/公里为单位的速率。 颠末过程监测和比较来自节制单位和显示器的信号,体系可以或许或许确定速率是否正确显示。

  在该体系中,咱咱且部梢曰蛐砘蛐斫柚软件应用虚构体系(虚构电子部件)来替代每个电子部件。 之前咱咱咱们只能在统统电子元件实现后能力开端评估,这且桓龊大的限制。 咱咱咱们盼望尽快开端测试并获得结果,因此咱咱咱们会尽量应用虚构电子组件替代实际组件。 这些虚构组件不只可以或许或许像真实组件那样工作,而且外面和感觉上也非常相似。 这种利用虚构组件的能力实现为了机动的测试。 视测试内容而定,仅在必要时才应用实际零件;否则,可应用虚构组件替代 。

  上述内容描述的都是主动化测试体系的逻辑验证组件。 别的 ,咱咱咱们必要增长更多功效来评估鲁棒性。 马自达非常看重验证鲁棒性;咱咱咱们并不止于简略地确定逻辑是否正确。 在马自达,鲁棒性的评估首先必要确定在逻辑正常运行环境下组件接近其极限的条件,然后确定余裕量。 产品是否合格的余裕量根据内部自力模范确定。 这一评估过程使公司可以或许或许供给精彩的用户体验,同时也为马自达及其供给商的设计部分供给精确的反馈。

  在统统用于测试鲁棒性的条件中,最具代表性的条件是电源电压波动和高噪声环境。 例如,咱咱咱们可以或许或许改变电源电压来确定所评估的电子部件发生故障的临界点。 为了评估高噪声条件下的鲁棒性,第二阶段的体系增长了一个噪声模拟器(见图1)。

  然而,不利条件下的逻辑机能并不是鲁棒性评估的唯一偏向。 例如,车辆功效包含应用语音命令来操纵车辆。 这也是在鲁棒性评估的领域内。 为了实现这一点,体系性龀ち擞镆艉铣商系。 该体系兼容日文和英文两种语言,而且会以各种分歧的声音收回声音命令,包含男性或女性、年青人或老年人,因为分歧声音具有分歧的强度,发音清楚程度也分歧。 咱咱咱们必要评估体系的鲁棒性,以确定在分歧的条件下指令可以或许被正确辨认的程度。

  第三阶段增长了GPS模拟器。 这个GPS模拟器重要用于天生日本境内分歧地位的GPS坐标的模拟无线电信号。 这使咱咱咱们无需实际前往各个地点就可以或许或许停止模拟评估。 咱咱咱们盼望在赓续改变GPS模拟器的无线电波强度的环境下评估体系正确运行的能力。 换句话说,这是另外一个要评估的鲁棒性要素。 请注意,对付第三阶段,操纵机械人已进级为可以或许或许一次性触摸或轻敲多个地位。

  在第四阶段,咱咱咱们对GPS模拟器停止了进级,可停止全球定位。 另外,语音合成体系增长了西班牙语支撑。 别的,咱咱咱们增长了一个蓝牙信号阐发仪和一个用于检测平安漏洞的模糊测试对象(参见图2)。 但是,具有上述统统功效的体系必要占用相当大的空间面积。 为了使测试加倍便利,咱咱咱们将体系分成几个小型体系,每个别系都包含原始体系的特定功效(见图3和4)。

  图2.第四阶段的示用意

  图3.小型子体系1的外面图

  图4.小型子体系2的外面图

  颠末过程这种办法,咱咱咱们胜利构建了世界系谝桓隹梢曰蛐或许主动评估多个协同工作的电子组件的逻辑和鲁棒性的体系。 如前所述,咱咱咱们开拓的体系是前所未有的,而且基于全新的概念。 别的,这是一个非常复杂的大型体系。这一胜利归功于几个因素。 这一胜利归功于几个因素。

  首先是马自达电子测试和研究小组的存在。 换句话说,马自达拥有自己的专业内部测试工程团队,这一点至关重要。 这一胜利归功于几个因素。跟着电子元器件评估技术开端到达瓶颈,测试工程师必要思虑如何改技际。 面对如许一个复杂的成就,如果大部分测试相干成就都交给外包商,那么什么都不行能解决。 这个高度专业化的内部团队的存在意味着他咱咱们可以或许或许充足探究可能的解决计划和相应的实现办法。 换句话说,马自达自己的内部团队在解决这些成就方面发挥主导感化这一点非常重要。

  另外一个影响因素是NI产品系列。 NI的优势之一是NI以平台为中央的生态体系,此中包含来自同盟同伴和相干公司的兼容产品。 例如,咱咱咱们构建的体系包含了机械人、图像处理体系、语音合成体系和其余各种元素。 从一家公司获得统统这些要素是非常艰难的。 相反,咱咱咱们抉择了各公司最合适的产品,并应用LabVIEW和其余解决计划将它咱咱们与NI HIL体系集成在一路。 这成为咱咱咱们胜利的关键因素,NI生态体系供给了壮大的支撑。 当然,如果适用的话,咱咱咱们也可以或许抉择集成交钥匙解决计划。 但是,鉴于咱咱咱们的偏向是构建同类的首个体系,NI解决计划是最相符咱咱咱们必要的抉择。

  别的,NI产品供给的高机能和高编程从容度非常得当开拓此体系。 在硬件机能方面,高采样速率(光阴分辨率)是一个重要因素。 在咱咱咱们的体系中,逻辑验证必要毫秒级的光阴分辨率。 另外一方面,噪声的影响很难停止评估,除非采样以微秒级停止。 NI硬件是唯一可以或许以微秒级停止采样的产品。 另外,NI硬件包含一个内置的用户可编程FPGA。 没有其余产品供给这种从容度。 如果采纳交钥匙式解决计划,用户很可能必要为每次的汽车更新换代辆购买全新的体系。 而NI解决计划不只具无机动性,而一咕哂可中。 几乎统统的NI硬件都可以或许中τ,只需添加或修改选定的模块即可。 顺应未来需要的能力是这个别系的另外一个弘大优势。

  咱咱咱们新开拓的体系可以或许对多种协同工作的电子元件停止逻辑验证和鲁棒性评估。 事实上,曩昔没有如许的体系可以或许帮助咱咱咱们获得如斯弘大的胜利。 另外,咱咱咱们可以或许主动化各种测试的相干操纵和结果判断。 这极大地削减了工作量,给咱咱咱们带来了弘大的优势。 对付单个电子元件的环境,与手动测试相比,测试光阴削减了90%。 别的,咱咱咱们应用摄像头拍摄仪表显示器(如速率计),然后应用体系的主动评估功效来处理图像,这一做法与曩昔的办法相比,所需的工时削减了90%。

  未来开拓计划

  这一新开拓的体系将持续逐渐完善。 目前,咱咱咱们的偏向是应用这个NI产品体系评估统统电子元件。 因此,电子测试和研究小组目前的工作重点评估统统电子组件,包含与能源体系相干的组件。 在这个新开拓的体系之前,咱咱咱们应用交钥匙HIL体系来评估能源总成的相干部件。 因此这些组件被排除在该体系的偏向项目之外。

  不管是发动机还是电子元件,马自达都将持续朝“世界首创”的偏向极力。 而且,跟着汽车零部件的创新也请求测试停止创新,马自达也将持续完善其评估流程。

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