White Calibration del TFT ed Equalizzazione dell’Intensità Luminosa Emessa da Display e Dot Matrix di un Quadro di Bordo Automotive

Author(s):
C. Saviolli - MAGNETI MARELLI SISTEMI ELETTRONICI
P. Bogani - MAGNETI MARELLI SISTEMI ELETTRONICI
F. Perego - MAGNETI MARELLI SISTEMI ELETTRONICI

Industry:
Electronics, Automotive

Products:
NI-IMAQ, LabVIEW, IMAQ Vision

The Challenge:
Lo scopo dell’applicazione è realizzare la White Calibration di un TFT 3,5”, migliorando quella garantita dal fornitore, e di ottenere l’equalizzazione dell’intensità luminosa di più display e Dot Matrix presenti in un quadro di bordo automotive. La sfida è stata quella di soddisfare l’accuracy richiesta dal cliente riducendo il costo della componentistica ed il lead time, così penalizzante nella produzione di massa

The Solution:
La tecnologia IEEE1394 per telecamere megapixel e i driver National Instruments per l’acquisizione e l’image processing monocromatica e di colore hanno consentito la risoluzione ottimale del problema, insieme allo studio di algoritmi iterativi e di identificazione stocastica di tipo “black box”.

La scelta dell’azienda, anche per questa applicazione, si è indirizzata verso prodotti National Instruments, forte delle precedenti esperienze ed applicazioni, tra cui si segnalano le seguenti:

• Sviluppo di LED test per multicolour backlighting di Front Panel di navigatori satellitari, con spot light costituiti da poche decine di pixel immagine, realizzato con telecamera megapixel IEEE1394 Basler A101fc, e con miglioramento a 512 bins della tecnica di Color Spectrum Matching.

• Sviluppo di Test Programs per mother-
board di navigatori satellitari con
NI TestStand, NI LabVIEW, NI LabWindows/CVI

• Sviluppo di Win32 DLL (con function panel per chiamata da TestStand) con LabWindows/CVI e con multithreading per realizzare multichannel CAN communications (con third party HW and drivers - Vector® CAN CardX).

• Sviluppo di Win32 DLL (con function panel per chiamata da TestStand) con LabVindows CVI e con multithreading per realizzare lo In-system JTAG IEEE 1149.1 FLASH programming del target Hitachi® SH4 DENSAM DVEVA - SH7750 microprocessor (con third party HW and drivers - WindRiver® VisionPROBE II).

• Creazione di una libreria LabVIEW per effettuare il logging dei test results su database relazionali Microsoft® Access, secondo il database schema National Instruments, opportunamente esteso, programmando direttamente da LabVIEW i Microsoft® ActiveX® Data Objects (ADO) 2.8 con SQL statements.

Il sistema di test è basato su PC Fujitsu-Siemens® P4 oppure Distelco - AXIOM® P4, 2.8GHz, DIMM DDR 512 MB, dotato di frame grabber IEEE1394 PCI Matrox® Meteor II ed OS Microsoft® Windows 2000 Professional. L’acquisizione di immagini avviene tramite due telecamere Basler® 1,4 megapixel IEEE1394; A102f (monochrome) e A102fc (colour).

Sono state sfruttate appieno le seguenti caratteristiche dei tools National Instruments:

• Multithreading di LabVIEW.
• NI IMAQ 1394 per pilotare le due telecamere con sessioni parallele.
• NI IMAQ Vision per il processing delle immagini.
• LabVIEW Linear Algebra e Mathematics per l’implementazione di algoritmi stocastici ed l’ identificazione black box di un modello di trasformazione tra le coordinate colore RGB di telecamera e le coordinate colorimetriche CIE1931 x,y,L, nonché per l’istituzione di una metrica euclidea nello spazio colore L*u*v* (CIE 1976).
• Creazione di una libreria LabVIEW per effettuare il logging dei test results su database relazionali Microsoft® Access, secondo il database schema di National Instruments, opportunamente esteso, programmando direttamente da LabVIEW i Microsoft® ActiveX® Data Objects (ADO) 2.8 con SQL statements.

Il DUT viene attivato in una modalità diagnostica ed è così in grado di interpretare un insieme di comandi impartiti via rete CAN. Le procedure di TFT White calibration e di Luminance equalization avvengono in due fasi sincrone. Nella prima, il DUT esegue una procedura di warm-up accelerato del CCFL (Cold Cathode Flourescence Light) del TFT, atta a comprimere in un minuto l’intera durata (45 min.) del suo transitorio termico, e, durante questa stessa fase, mediante un algoritmo iterativo (Dicotomia o Regula Falsi), viene eseguita la regolazione dell’intensità luminosa emessa da un Master Display. In seguito, tramite lo stesso algoritmo, viene eseguita l’equalizzazione dell’intensità luminosa emessa da due Dot Matrix.
Nella seconda fase, a regine termico, la White Calibration del TFT viene eseguita tramite un algoritmo di regolazione iterativo-euristico (Quasi-Dicotomia 3D), durante la quale la misura delle coordinate CIE1931 x,y, L è stimata dalle coordinate di telecamera RGB tramite un modello ottenuto applicando il metodo di predizione statistica del filtro esteso di Kalman (EKF - Extended Kalman Filter). Infine, la metrica euclidea istituita nello spazio delle coordinate L*u*v* (CIE 1976), utilizzato nell’industria della televisione e dei video display, consente di individuare una White Calibration ottimale del TFT.

Il sistema sviluppato ha raggiunto i seguenti obiettivi:

• La soddisfazione delle richieste del cliente, contribuendo all’acquisizione di nuovi progetti e all’assegnazione di quote di mercato detenute dai competitors.
• La flessibilità e la rapidità di sviluppo ottenute grazie ai tools National Instruments ha consentito il completamento dell’applicazione in pochi mesi/uomo di sviluppo e la duplicazione di stazioni di test per siti produttivi extra europei.
• La riduzione del tempo di test, ben al di sotto del lead time della linea di assemblaggio del quadro di bordo, ha reso possibile l’integrazione dello stesso test in una fase di lavorazione preesistente e, ha dunque consentito, il risparmio di uno stadio di lavorazione.
• La White Calibration del TFT ha consentito di risparmiare sull’approvvigionamento dei TFT stessi, realizzando on site, nel rispetto della logica make or buy, la loro calibrazione fine, per soddisfare completamente l’accuracy stringente richiesta dal cliente.
• L’equalizzazione dell’intensità luminosa di più display e Dot Matrix presenti nel quadro di bordo, ha permesso di compensare accuratamente la dispersione fisiologica dei parametri della componentistica, risparmiando sull’approvvigionamento e soddisfacendo anche in questo caso l’accuracy stringente richiesta dal cliente.
• L’utilizzo di Microsoft® Access nella gestione dei report di test ha consentito una raccolta dati strutturata per la esecuzione di SPC mediante un tool proprietario Magneti Marelli di analisi statistica, ed anche la gestione in tempo reale di ogni richiesta di informazioni da parte del cliente o di enti interni.■

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