Microsoft 社によるNI LabVIEWとPXIモジュール式計測器を使用したXbox 360コントローラ用製造テストシステムの開発

Author(s):
Katy Gentes氏 - Microsoft Corporation

Industry:
Consumer Goods, Electronics

Products:
Modular Instruments, LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
Microsoft Xbox 360有線/無線コントローラ用の包括的な低コスト製造テストシステムを開発する。

The Solution:
Microsoft Windows XP、Microsoft SQLサーバ、NI LabVIEW、NI PXIモジュール式計測器に基づいた柔軟性の高い自動テストシステムを使用して、有線式と無線式の両方のXbox 360コントローラの機能的性能のテストを行う。Microsoft社では、Xbox 360のゲーム性能の品質保証に、PXIとLabVIEWを採用しました。

次世代型ゲーム機用の高機能なコントローラを設計
　Microsoft社は2001年、NI LabVIEWとPXIモジュール式計測器を使用した、初代Xboxコントローラの機能テストシステムを実装しました。このシステムでは、デバイスの通信をテストし、データパケットをビットレベルで監視して、コントローラ機能メッセージが仕様に適合していることを確認します。また、チップレベルでも信号を監視するので、電気信号の立ち上がり/立ち下がり時間、最大/最小電圧レベル、消費電流などの測定や解析をすることができます。

　2005年、同社は、デジタルゲーム機の最新バージョンであるXbox360と、それに伴う新シリーズのXbox 360有線/無線コントローラのリリースを発表しました。Xbox 360有線コントローラでは、メインのゲーム機との通信に多用途かつ低コストのUSBインタフェースを採用しています。USBインタフェースを使用することで、ダンスパッドや車のハンドルなど、あらゆる周辺装置を簡単に追加することができます。Xbox 360コントローラ機能テストシステムでも、初期のXboxコントローラのテストシステムと同様のテストを行いますが、新しいコントローラの信号整合性を確認してより高い品質を実現するため、さらに高性能な測定が必要となります。12 ビット、200 MS/秒デジタイザ、PXI-5124など、最新のNI モジュール式計測器を使用したことで、Xbox360コントローラの機能テストの厳しい条件をクリアすることができました。またLabVIEWグラフィカル開発環境を使用して、100以上のテストを作成し、イーサネット通信を使用して、Microsoft SQLサーバのデータベースにストレージインタフェースを組み込みました。

PXI モジュール式計測器を使用した設計検証と製造テスト
　PXIモジュール式計測器とLabVIEWを使用して、Xbox 360コントローラの設計検証ラボでテストシステムを構築し、製造ラインに実装しました。検証/製造サイクルの中で使用した以下のNI PXIベースのモジュール式計測器により、広範な計測機能を利用することが可能となりました。

 PXI-5124 高分解能デジタイザ（USB 通信インタフェースの解析）
PXI-4472 ダイナミック信号集録モジュール（振動フィードバックモータの解析）
PXIデータ集録モジュール（汎用アナログI/O計測）
PXI-6509 デジタルI/Oモジュール（汎用I/O制御）

　Microsoft社では、PXIの機能の豊富さ、PXIのモジュール性、ソフトウェアに基づいた計測方式といった利点を活用することで、検証と製造テストの両方の条件を満たすようテストシステムの機能を迅速に適合させることができました。

　PXI-5124 高分解能デジタイザは、Xbox 360コントローラの機能テストシステムにおける主要なコンポーネントです。200 MS/秒のリアルタイムサンプリングレートと12ビットの分解能を備えたPXI-5124デジタイザにより、Xbox 360 ゲーム機とコントローラの間のUSB通信の信号整合性を確実に検証することが可能となりました。高分解能入力と高速サンプリングレートを備えたこのデジタイザは、USB信号、オーディオ信号、シリアルデータの測定、解析を行うのに低コストで高品質なソリューションであり、よりコストの高い低分解能オシロスコープに比べて優れたオプションとなっています。

NI LabVIEWによるMicrosoft SQLサーバ、TCP/IP、ActiveX コントロールとの通信

　機能テストは、製造ラインにおいて重要な部分です。製造ラインの機能テストを開発する上で難しかったのは、一定のサイクルタイム内に可能な限り多くのテストを並列で行うことでした。Xbox 360コントローラ用の新しい機能テストシステムを使用したことで、各テストステーションのテストスループットを50パーセントも向上させることができたのです。
　
　同社では、一定の製造サイクルタイムの中でできるだけ多くのテストを行えるよう、LabVIEWを使って複数のテストを並列で実行しました。また、LabVIEWデータベースコネクティビティツールキットを使用してMicrosoft SQLサーバデータベースに接続し、全てのテスト対象ユニット（UUT）パラメータを保存しました。製造ラインからXbox 360 コントローラが出てくると、1 1 0 以上のデータパラメータを専用のMicrosoft SQLサーバに送り、そのデータを元に製造ラインやデバイスの機能強化を行います。LabVIEWのTCP/IP機能とActiveXコントロールのサポートを利用し、カスタムインタフェースによりUSBやワイヤレスコントローラと通信を行うことができました。結果として、LabVIEWを使用したことで、Microsoft SQLサーバへのデータの格納や、TCP/IP経由での通信、ActiveXコントロールとのプログラム的対話などの機能を備えたXbox 360コントローラ用の最適な製造テストシステムを開発することが可能となりました。

NI LabVIEWとPXIモジュール式計測がもたらした効果
　Microsoft社では、Microsoft Windows XP、LabVIEW、およびPXIを使用して、Xbox/Xbox 360コントローラ用の検証/製造テストシステムを開発しました。PXIに基づいたシステムを使えば、信頼性の高い製造ラインテストを実現できるとともに、Microsoft SQLサーバに全てのパラメータを格納することも可能となります。PXI-5124デジタイザの高分解能/高サンプリングレートを利用して、12ビットの分解能と最大200 MS/秒のサンプリングレートで測定をすることで、低コストの自動テストシステムが完成します。また、PCの性能を活用することで現在使用しているシステムを簡単にアップグレードできるため、今後の開発にも役立てることが可能です。

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Katy Gentes氏
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