BAE Systems utilise le PXI et NI LabVIEW pour tester les câbles RF dans l'avion Eurofighter

Author(s):
Alastair Kane - TBG Solutions, Inc.

Industry:
Aerospace/Avionics, RF/Communications, Government/Defense

Products:
RF Measurements, Serial, GPIB, LabVIEW, Switches, Instrument Connectivity, PXI/CompactPCI, Instrument Drivers/IVI

The Challenge:
Élaborer une nouvelle série de tests pour permettre à BAE Systems de caractériser de façon efficace des câbles RF au sein de parties essentielles de l’avion Eurofighter.

The Solution:
Mettre en œuvre la plate-forme PXI/CompactPCI et le logiciel NI LabVIEW pour concevoir un système de test simplifié capable d’accroître la productivité tout en facilitant les tests.

L’Eurofighter Typhoon est un avion de combat dernier cri développé de concert par l’Allemagne, l’Italie, l’Espagne et la Grande-Bretagne. Cet avion sophistiqué a été mis au point afin de répondre aux besoins des militaires dans les années à venir. Cela fait plusieurs années que BAE Systems, leader dans ce type de programmes communautaires, travaille avec d’autres compagnies aérospatiales majeures pour veiller à ce que l’Eurofighter Typhoon soit une référence en matière de conception et de performances.

Développer toute une batterie de tests efficaces pour les câbles RF
La société avait besoin d’une nouvelle série de tests pour caractériser de façon plus efficace les câbles RF, à l'intérieur d'unités majeures de l'avion. Ces unités, produites chez BAE Systems à Samlesbury, sont dotées de câbles coaxiaux très performants qui nécessitent des tests avant livraison pour garantir qu'aucun dommage n'ait lieu durant l’installation. Chaque câble présente une fréquence de fonctionnement, une longueur de câble et des caractéristiques d’acheminement différentes, et chacune de ces caractéristiques influence les performances globales.

La méthode initiale impliquait la présence d’ingénieurs spécialisés pour diriger les tests, mais cela revenait trop cher et limitait les tests en termes de durée. Un système dans lequel les tests seraient menés par des opérateurs signifierait plus de souplesse en production et offrirait la possibilité de fonctionner 24 H/24, 7 jours/7.

BAE Systems a consulté la société TBG Solutions pour définir les paramètres nécessaires à un système de test plus efficace. Il était fondamental que des opérateurs, souvent sans grandes connaissances techniques en RF, puissent remplir toutes les exigences des tests. Le système devait automatiser les routines de configuration des équipements de tests, et tester chaque produit de façon complète, dont les tests individuels de câbles. Nous avions besoin de développer un système capable de mettre en œuvre la correspondance des phases et un autre que BAE Systems pourrait facilement mettre à jour pour accompagner la croissance. Enfin, nous voulions que le système utilise un analyseur scalaire d’Anritsu existant, et nous voulions que l’équipement satisfasse à des normes strictes de sécurité, pour une utilisation d’informations potentiellement sensibles.


Conception et configuration du système
Le système de test que nous avons mis en œuvre se compose de quatre éléments essentiels : le contrôleur PXI, un système de mesure vectorielle, un analyseur de réseau Anritsu et le logiciel. Le contrôleur PXI communique avec l’analyseur réseau d’Anritsu via son interface GPIB. Cela permet à l’opérateur de mesurer des quantités scalaires, comme le rapport d'ondes stationnaires et la perte de transmission, en plus des quantités vectorielles, comme la différence de phases. Nous avons utilisé NI LabVIEW, ainsi que plusieurs toolkits NI, pour développer l’application.

Grâce aux outils logiciels de NI, nous avons pu intégrer de nouvelles fonctionnalités comme la correspondance de phases. Nous avons des fonctions d’analyse avancées et personnalisées, pour manipuler l’ensemble des données entrantes et les comparer avec les besoins des procédures de tests. Les données sont ensuite utilisées pour produire le rapport de tests.

Le système consiste en deux sections principales : le châssis PXI, qui contient l’analyseur vectoriel, et l’interface GPIB au système scalaire.

Nous avons assemblé les technologies PXI dans le châssis NI PXI-1045 pour créer un analyseur vectoriel, qui aide les opérateurs à mesurer avec précision la différence de phases entre deux câbles RF dans la gamme du gigahertz. Les opérateurs connectent les câbles sous test sur deux cartes de commutation pour minimiser les différences de longueurs de chemins de commutation entre les deux unités. Les fréquences de test se situant dans la gamme du gigahertz, tout retard induit par l’une des deux cartes peut aboutir à une imprécision des mesures.

Toute la partie matérielle du système est intégrée dans une baie 3U durcie, pour une protection accrue.

Défis au niveau de la conception
Pendant la conception du logiciel de contrôle, nous avons dû relever plusieurs défis de taille. Étant donné que le système devait être utilisé par des opérateurs aux connaissances en RF limitées, il était essentiel que le système affiche les bonnes informations pour que les opérateurs puissent établir les bonnes connexions entre les câbles, sans affichage de détails inutiles. Nous y sommes parvenus en utilisant des images et schémas pour illustrer les étapes de configuration, d’étalonnage et de test. Ces images montrent aux opérateurs ce qu’il faut connecter et à quel endroit.

Il nous fallait adapter le système aux besoins spécifiques en conception de BAE Systems, et nous l’avons construit dans des conditions de sécurité très strictes. Des parties de la procédure de test étant considérées comme sensibles, nous avons conçu et mis en œuvre le logiciel sans connaître tous les critères de tests. Pour les parties sensibles des tests, l'opérateur doit entrer ces paramètres avant de commencer chaque test. Cela signifie que toutes les informations sont stockées dans une mémoire volatile et qu’elles sont perdues si le système est mis hors tension, respectant ainsi la volonté de BAE Systems en matière de sécurité.

Le système de test doit aussi déterminer à quel moment l'étalonnage du système s'impose. Nous avons essayé plusieurs itérations de séquence de tests pour être sûrs de limiter le nombre d'étalonnages au strict minimum, dans la mesure où cela peut nuire à la durée des tests. Avec la séquence résultante, les opérateurs peuvent traiter les câbles testés par lots aux mêmes fréquences, tant qu’il n’y a pas de restrictions physiques dues à la conception de l'avion.

Nous contrôlons l’analyseur vectoriel via l'interface GPIB pour mener à bien toutes les routines d'étalonnage et de test sans intervention de l'opérateur. Cela a été particulièrement difficile parce que l’analyseur était toujours sollicité et ne pouvait pas être mobilisé pour un fonctionnement hors site. Nous avons développé les VIs de contrôle hors site et les avons mis en œuvre sur site lorsque le temps du programme de production le permettait.

Produire des résultats simples d’emploi
Le système génère des résultats pour tous les tests effectués sur chaque produit, et l’opérateur peut demander une impression papier à n'importe quel moment.

Le système affiche les résultats dans des formats graphiques et tabulaires, et génère une fiche descriptive détaillée indiquant l'heure, la date, le nom de l'opérateur, et l'identifiant du produit. Le format graphique illustre toutes les valeurs pour les 401 points de tests obligatoires, avec les lignes de limite afin afficher les critères de réussite/d’échec. Le format tabulaire présente les valeurs maximales obtenues et contient une boîte réussite/échec pour un maximum de clarté.

Avec le LabVIEW Report Generation Toolkit pour Microsoft Office, les opérateurs peuvent enregistrer les résultats dans des documents Excel. Grâce à ces résultats, les inspecteurs de l’avion peuvent voir rapidement et facilement les résultats dans leur globalité, et conserver les fiches détaillées graphiques pour pouvoir les utiliser ultérieurement.

Un modèle d'efficacité
Le système a répondu, et a même dépassé nos attentes initiales. Il a prouvé qu’il était possible d’automatiser les tests RF sans que les opérateurs aient besoin d’avoir des connaissances théoriques en RF.

Nous avons gagné plus de temps que prévu, et le fonctionnement du produit final s'est révélé tellement simple que les opérateurs n'ont besoin que d'une formation préalable très réduite. En fait, cette méthode de test s'est révélée si efficace que d'autres services de BAE Systems envisagent d'utiliser cette solution pour satisfaire les besoins des tests RF pour les câbles coaxiaux hautes performances.

Décembre 2005

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Alastair Kane
TBG Solutions, Inc.
Unit 9, Century Street Industrial Estate Don Valley, Sheffield 59 5 DX
alastair.kane@tbg-solutions.com

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