新型DVD刻录机精密测试与评价系统研究

Author(s):
晓涛 王 - 中国华录松下电子信息有限公司
志祥 徐 - 大连理工大学机械工程学院

Industry:
Manufacturing, Machines/Mechanics

Products:
Dynamic Signal Acquisition, Switches, LabVIEW, PXI/CompactPCI, High-Speed Digital I/O, TestStand

The Challenge:
现今新型DVD刻录机配置丰富、功能强大。对它的精密测试涉及参数多、精度高、流程复杂、时间要求高，因而急需开发一种快速、精密的测试与评价系统，以满足DVD刻录机大量生产的测试需求。

The Solution:
采用National Instruments公司的TestStand、LabVIEW作为软件平台，以NI公司的模块化仪器等作为硬件设备，研究新型DVD刻录机的测试流程及测试方法，开发一个高效、灵活、适应性好的新型DVD刻录机精密测试与评价系统。

研究背景：

新型DVD刻录机集成多种信号存储媒介，如RAM光盘、硬盘、VHS带、SD卡，配有各种新近的音视频接口，如色差输出、HDMI输出、D端子输出，可以播放高达1080线逐行扫描的高清电视信号，具有通过因特网进行控制的能力，因而倍受消费者瞩目，正逐渐成为新一代的高保真、高画质家庭娱乐中心。

对制造商来说，配置丰富的新型DVD刻录机的生产是一个复杂的流程，图1所示是部件完成后DVD的装配流程。在这一过程中，刻录机的精密测试与评价是保证产品质量的关键环节。新型DVD刻录机的精密测试涉及参数多、精度高、流程复杂、时间要求高。遗憾的是，目前使用的通用的独立式仪器在功能、速度、精度、适应性上都远远满足不了生产的需求。

采用模块化仪器及虚拟仪器开发平台，研究并实现一种快速、精密的DVD刻录机测试与评价系统，满足新型DVD的精密测试需求，是一种最佳的技术途径。

图1. DVD装配流程

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测试需求

刻录机的制造质量的最高境界是它的回放信号完全复现录制的源信号。事实上，通过传输、采样、压缩、复原、存储，回放信号会在一定程度上偏离源信号。精密测试的目的，是准确地测试回放信号，并评价其偏离源信号的程度。

作为视听娱乐产品，这些回放信号可以归结为音频信号、视频信号两大类。音频信号的评价包括失真率、信噪比S/N、频率特性、输出电平等指标，共48个测试点。视频信号的评价包括亮度信噪比S/N、色度信噪比S/N、亮度频率特性、色度频率特性、视频输出Y电平、视频输出Burst电平，共65个测试点。对不同的存储媒介，如RAM光盘、硬盘、VHS带，不同的输出端子，如CVBS输出、色差输出、HDMI输出、D端子输出，不同的制式，如PAL及NTSC，都要分别测试及评价。显然，DVD刻录机的配置越丰富，需要测试的项目越多，工作量巨大。

 

系统组成

经过仔细研究，我们选用了NI公司的PXI总线模块化仪器及I/O模块，以LabVIEW为测试软件开发平台，以TestStand为流程管理软件开发平台，期望研究并实现一个可以适应不同制式、不同配置的DVD刻录机精密测试与评价系统，达到DVD刻录机精密测试的自动化，极大地提高测试的精度和效率，以满足生产现场的要求。

 

图2. 测试系统的组成

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如图2所示，系统采用PC工作站外加PXI机箱的架构，两者通过8331PCI-PXI总线连接器连接。采用PXI-4461作为高精度音频信号源及音频信号采集模块，PXI-5431作为视频信号发生器，PXI-5114高速数字化仪作为视频信号采集模块，PXI-2503作为信号切换开关量控制卡，PXI-8420作为DVD遥控器的RS-232控制端口，这些模板及模块化仪器组成了一个功能强大的DVD测试与评估平台。

图3. PXI平台

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测试流程的管理

针对全球不同地区及不同的客户群，新型DVD刻录机采用了差别化的配置，更新速度快，型号繁多，制式、配置五花八门。这些不同型号的DVD刻录机对测试的需求是不同的，表现为不同的测试标准及测试过程，测试流程非常复杂。幸运的是，NI公司的TestStand为管理复杂的测试流程提供了有力的工具，我们可以集中精力编写测试主程序，而不必花太多的时间于测试管理上。TestStand提供的测试管理功能可以使测试系统更加灵活，自动化程度更高，实现更高的测试效率。

为了易于使用，系统综合考虑所有可能的测试项目、测试条件、测试要求，采用嵌入VB Script的EXCEL表格的形式，编制了描述DVD刻录机测试流程的文档。这个文档是面向操作者的，简洁、易于理解和使用。之后经过专门的转换程序，生成可以被TestStand直接调用的EXCEL表格。TestStand会读取该文件并用其中参数来更新Sequences中Steps的属性，实现不同的测试组合。

在定制一款新型的DVD刻录机的精密测试流程时，只需在用户EXCEL表格中选择或输入该DVD的制式、存储介质、遥控器遥控动作顺序、测试频率点、评价标准等信息即可，测试过程的调整由TestStand完成，导入过程非常简单。系统的程序流程如图4所示。

 

快速测试方法

DVD刻录机的其中一种制式、一种存储介质的音视频测试包含近120个测试点，用人工测试至少需要4小时连续工作时间。 尽管自动测试可以大大节省辅助时间，仍需考虑快速的测试方法，以进一步节省测试时间。

图4. 测试系统程序流程图

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对DVD刻录机的音频频率特性的测试，在音频通道信号允许的范围内，采取多个正弦信号叠加生成复合信号的方法，由PXI-4461产生高精度的源信号，进行刻录和回放。再由PXI-4461采样，利用LabVIEW强大的信号分析处理功能进行分解，一次即可完成原来多次的测试工作。

同样的道理，在视频参数测试方面，充分发挥视频信号发生器PXI-5431的可编程功能，在一帧画面上组合出所有要求的动态、静态信号源，如sine moving picture、white raster、magenta raster、multi burst low、chroma multi burst、full field color bar，经DVD刻录后回放，再由PXI-5114高速数字化仪捕捉，之后加以分解，在一帧画面中得到不同源信号的响应，达到了一次测试获得多个结果的目的，极大地提高了效率。

针对DVD刻录机测试工作量大、信号源变化大的特点，采用虚拟仪器的平台实施快速测试方法，是提高测试效率的有效且唯一的途径。

图5. 测试系统全图

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结论

本文使用NI公司的TestStand、LabVIEW软件平台及模块化仪器等硬件接口，实施了音频、视频信号的快速测试方法，开发了一个高效、灵活、适应性好的新型DVD刻录机精密测试与评价系统，可同时完成2~3台DVD刻录机的测试与评价，解决了DVD刻录机大量生产时的精密测试难题。

DVD刻录机精密测试与评价系统的成功投入使用证明系统的设计、选型及软件开发是正确的，充分体现了NI公司LabVIEW图形化编程语言、TestStand等软件，以及模块化仪器在生产测试领域的强大功能。

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晓涛 王
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