Apna Technologies & Solutions Pvt. Ltd. 公司使用 NI LabVIEW 進行可靠又具彈性的手機 LCD 組件自動化測試

Author(s):
Senthil Raj Desappan - Apna Technologies & Solutions Pvt. Ltd.

Industry:
Electronics, Consumer Goods

Products:
TestStand, LabVIEW, PXI/CompactPCI

The Challenge:
針對手機的 LCD 組裝作業，建立自動化的測試系統，以測試 LCD 組裝的所有功能，如 LCD 螢幕、LCD 螢幕背光、擴音器、磁性、麥克風，與 RTC 電池。亦可建立單一平台，以執行須於 14 天內完成的不同測試。

The Solution:
使用 NI PXI 平台與影像擷取 (IMAQ) 模組，開發高可靠度與彈性的測試系統。針對 LCD 螢幕檢測；LCD 測試的數位 I/O 模組，以產生必要的數碼 Pattern；麥克風類比輸出；測試 RTC 電池的類比輸入模組；擴音器與螢幕背光 (使用電流耗損)。

以 PXI 開發測試系統

 

我們使用 NI PXI 平台開發高可靠度與彈性的測試系統。NI LabVIEW 應用程式可執行多種功能測試 – 視覺檢驗、聽覺測試、電流與電壓量測、擴音器檢測等。系統所進行的主要測試為 LCD 的視覺檢測。數位 I/O 模組 (NI PCI-6508) 則可於 LCD 螢幕中產生多種 Pattern；Pulnix Camera 則透過影像擷取卡 (NI PCI-1411) 擷取影像；接著使用 LabVIEW 的 NI Display Test，針對產生的 Pattern 測試影像。如果測試單位通過視覺檢驗與其他測試，則此單位可進入最後組裝；失敗的模組將貼上序號並送回組裝產線。測試系統僅花不到 2 個禮拜的時間建立。透過 LabVIEW、NI Display Test，與彈性的 PXI 平台，測試系統在第一個禮拜中，檢驗了超過 25,000 個單位，並完全符合我們的需求；同時讓我們決定再採購另 2 套 NI 的測試系統。

大型 EMS 公司所需的測試

 

使用者為世界最大的電子製造服務 (EMS) 公司之一 – 為領先的手機製造商製造並組裝 LCD 模組。製造商在組裝 LCD 組件時，均必須於出貨至末端客戶之前先進行測試。LCD 組件包含多種功能單位 – LCD 螢幕、背光、擴聲器、麥克風、電池 – 每部份均須執行不同的測試。不同的 LCD 組件均有不同的手動測試工作站。LCD 組件必須經過專屬處理，而不同的測試工作站，需要多次載入並載出具有瑕疵的組件。組件的總測試時間可能極長，同時系統可能遭遇一般手動測試系統的問題 – 精確度、一致性，與可靠性。

使用者必須測試 LCD 組件的新模型，以建立需要較高測試率的測試系統，並且必須達到高於現有手動測試的可靠性與追蹤功能；並於 2 個禮拜之內設定新的測試線，以符合客戶的需要。因此，需要單一測試工作站的客戶，將需要測試系統的所有功能，並要求完全自動化、高度可靠性，並要能於縮短的測試時間達到生產需要。

客戶往往希望功能測試能夠符合下列需求：

• 執行 LCD 螢幕的視覺檢測
• 執行 RTC (即時時脈) 電池的電池準位檢查
• 檢查 LCD 螢幕背光的效能
• 檢查擴聲器品質 – 此項包含發生測試、失真測試，與功率耗損測試。
• 量測擴音器的阻抗
• 根據手機背板的位置，檢查背光切換的磁性品質

客戶明確地要求系統必須具有彈性，可針對後期階段新增所需的測試，亦可針對 LCD 顯示器的新模型，輕鬆應用測試工作站；以保護客戶先前的投資。可靠的 PXI 平台即可提供客戶所需的彈性。NI 的現成硬體與功能強大的軟體工具，如 LabVIEW 與 NI TestStand，可協助客戶於 2 星期內建立函式測試器。

系統說明

PXI 架構的測試系統，包含 1 組 NI PXI-1002 機箱、1 組 NI PCI-8174 控制器、NI PCI-1411 影像擷取卡、NI PCI-6040 多功能 DAQ 資料擷取卡，與 NI PCI-6508 DIO 介面卡。

LCD 螢幕測試

我們使用數位 I/O 介面卡溝通 LCD 螢幕驅動程式，並於 LCD 螢幕中產生不同的測試形式。在產生了各測試形式之後，將透過 PCI-1411 影像擷取卡與 Pulnix 類比相機，以擷取畫面影像。測試形式產生、擷取 LCD 螢幕影像，與兩者之間的同步化，均以 LabVIEW 與 NI TestStand 所撰寫的模組程式進行。我們針對測試平面顯示單位，設計了 NI Display Test；為 LCD 螢幕測試的絕佳解決方案。並使用 NI Display Test 處理所擷取到的影像。此包含 pixel-by-pixel 認證與螢幕中呈現的複雜圖示。NI Display Test 可輕鬆進行 LCD 畫面測試，並協助在 2 個星期內建立整個測試系統。

其他測試

將單一介面卡 (NI PCI-6040 多功能 DAQ 資料擷取卡) 連接至 SCC 系列的可攜式模組化訊號處理模組之後，亦達成了下列所有測試：

1.  RTC 電池：連接電池終端至介面卡的類比輸入之一，以量測 RTC 電池的電壓。並可檢查電池的使用限制。

2. 擴音器效能：為了測試擴音器，我們將 1 組麥克風置於擴音器附近的適當位置，以擷取擴音器的響應。來自於擴音器的輸入訊號將穿過 SCC-ICP01；該裝置為 SCC 訊號處理模組，可過濾麥克風訊號，並為麥克風提供所需的訊號處理。依照來自於 DAQ 資料擷取卡的類比輸出，LabVIEW 將產生多重音調的頻率訊號，並將訊號傳送至擴音器。而來自於麥克風的輸入訊號，將由類比輸入通道之一所擷取，以透過不同的頻率檢查其響應。同時將產生 1 KHz 的正弦波，並傳送至擴音器。該正弦波所產生的響應針對衰減進行分析。LabVIEW 將計算所擷取波形的總諧波失真。此測試將使用 1 組簡易類比輸出、1 組類比輸出，與 SCC 訊號處理模組，以取代包含聲音計量表與來源的昂貴動態訊號分析器。

3.  擴音器阻抗：透過 SCC-RTD01，將傳導固定的電流輸入至擴音器。SCC-RTD01 為 SCC 訊號處理模組。並將量測電壓以測出擴音器的阻抗。SCC-RLY 為 SCC 繼電器模組，可切換擴音器響應測試之間的連結，並以程式設計方式進行阻抗測試。

4.  磁性：當開啟行動電話的折板時，將透過磁性感應自動開啟背光。將透過霍爾效應 (Hall-effect) 感測器與類比輸入通道之一，以測試此種效應。

5.         背光：於 LCD 螢幕測試期間，將一併量測 LCD 螢幕所造成的電流牽引 (current drawn) 與背光效果。

LCD測試系統

我們以 LabVIEW 開發 LCD 測試系統。NI TestStand 可執行並同步化所有上述的測試。我們並儘量同時進行測試，以縮短所需的時間。

測試座(Jig)

測試座必須連結至小型排線接頭，並且不破壞到已經組合至 LCD 螢幕的行動電話折板；因此該需求極為複雜。工程師必須將測試座連接相機、光源，與鏡面排列 (Mirror arrangement)，並能夠取得測試系統所需的絕佳影像。測試座的概念為：工程師將行動電話的正面朝下，置入 1 個封閉的盒子，LCD 螢幕將由盒子內部的鏡子反射至相機，並發出合適的亮度。

工程師將行動電話置入測試座並固定之，接著以使用者介面開始測試。NI TestStand 測試序列與 LabVIEW 應用將於行動電話上執行所有的測試，並顯示測試結果的訊息。如果測試失敗，則將產生針對特定模組的錯誤程式碼，以進行進一步的模組追蹤。如果特定的測試失敗，則將於測試結束之前，以特定原因拒絕該模組並節省時間。

軟體模組

一組主要的測試模組將引導上述所有的測試、針對 LCD 螢幕測試與 NI TestStand 和 NI Display Test 互動，並執行且同步化所有的其他測試。我們並儘量同時進行測試，以縮短所需的時間。亦將根據每次切換與日期，針對使用者而產生報表，並詳細呈現模組失敗的理由，與進階使用時的失敗數值。

 測試系統亦可產生切換報表；追蹤所有發生問題的零件，並提供測試系統的利用係數 (utilization factor)。所有產生報表均儲存於 PXI 系統的硬碟中。報表模組亦針對使用者所設計，可檢查並列印任何切換或期間的歷史報表。我們亦可提供失敗單位的統計圖，與客戶要求的其他統計參數。

自動化行動電話測試系統的功能

• 完全自動化的系統
• 完美整合所有功能測試於單一系統中
• 對新測試的進階調整或合併，具有極高的可靠度、彈性，與開放性。
• 連續性的生產功能 (可分為 3 組 8 小時的工時，1 禮拜共 6 天)
• 減少測試時間 (每單位約為 12 秒，縮減幅度超過 300%)

結論

我們根據虛擬儀控的概念，建立了功能測試。在選擇了 NI 現有的硬體模組，並使用 LabVIEW 與 NI TestStand 建立應用之後，我們在 12 天內建立了功能測試系統，並提供超出我們客戶所需的功能。

 

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Senthil Raj Desappan
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Tel: +91-80-25426463
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