美商亞德諾 (ADI) 使用 PXI 與 LabVIEW 而降低 MEMS 測試成本

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"透過 PXI 與 LabVIEW,我們測試 MEMS 裝置的系統成本、重量、體積、耗電量,均較先前的 ATE 系統更為優越。"

- Woody Beckford, Analog Devices Inc.

The Challenge:
開發高效能、高成本效益的精巧系統,以用於 MEMS 測試作業中的生產與特性描述 (Characterization)。

The Solution:
NI LabVIEW 軟體搭配 PXI 模組化儀控所建立的 MEMS 測試系統,可同時進行特性描述與生產測試作業;且與之前的自動化測試設備 (ATE) 相較,可降低 11 倍設備成本、減少 15 倍設備體積、減輕 66 倍設備重量,更省下 16 倍耗電量。

Author(s):
Woody Beckford - Analog Devices Inc.
Rob Whitehouse - Analog Devices Inc.
Dan Weinberg - Analog Devices Inc.

有關美商亞德諾 (Analog Devices Inc.,ADI)

ADI 提供類比、混合式訊號、數位訊號處理 (DSP) 的積體電路 (IC),可針對光線、聲音、溫度、運動,或壓力等訊號,將之轉換為電子設備所需的電子訊號。我們公司的 IC 幾乎已普及於所有地方,包含汽車、相機、電視、行動電話、醫療成像裝置,與工業級的自動化設備。

過去 20 年來,ADI 已大量投資於微機電整合系統 (MEMS) 的慣性感測技術。身為 MEMS 與微機械技術的領導廠商,ADI 研發業界首款 iMEMS® (integrated Micro Electrical Mechanical System) 加速規與迴轉儀,可協助工程師於設計中整合加速度、傾斜、衝擊、振動、旋轉,與多重自由度 (DoF) 的運動。我們亦提供多種慣性感測解決方案,包含獲獎的 iMEMS 加速規與迴轉儀、iSensor 智慧型感測器、慣性量測單位 (IMU)、iMEMS 數位麥克風。

新款 MEMS 的系統需求

對生產測試過程而言,MEMS 測試即有多項難題需克服。而我們所需的 ATE 系統必須滿足我們的生產測試需求,要能以最低成本確保產品品質。而我們所用的傳統「Big iron」ATE 解決方案,不僅成本過高、體積過於龐大,且有太多功能都用不到;並不算是可滿足我們需求的專屬 MEMS 測試系統。我們需針對自己的 MEMS 產品,建構特定的應用測試系統,並能囊括 ATE 系統的所有量測功能。

NI PXI 與 LabVIEW 即為現成可用的解決方案

在使用 NI 產品之前,我們已經評估過多款系統,以期能取代我們既有的 ATE 平台。我們也希望能夠儘量使用現成 (COTS) 技術,藉以降低客制化解決方案的成本。我們的測試平台亦必須具備足夠彈性,以滿足客制化的 MEMS 測試需求,且不致犧牲任何儀控速度或效能。

NI 的 PXI 平台則具備絕佳的測試功能,可解決我們所遭遇的難題。PXI 為開放性的標準,已於 10 多年來逐漸普及於各種產業。PXI 具備極高的靈活度與模組化特性,可確實開發我們所需的 MEMS 測試系統,並隨時重新設定以滿足多樣的測試需要。若要於多個地點進行測試,我們只要插入更多模組,卻不需變更現有軟體,即可複製測試資源;讓我們可根據傳輸量需求而隨時調整設備。

針對現有工具,軟體環境亦要能輕鬆建立操作、資料,與程式設計介面,以將新的 ATE 系統整合至產線中。LabVIEW 軟體已廣泛用於我們的特性描述與設計實驗室,並可解決相關難題。我們本來也考慮使用 ANSI C 或 C++ 作為測試軟體。但在測試過 LabVIEW 的多項效能之後,我們仍驚訝於 LabVIEW 的效能,與其多核心技術。

我們使用 PXI 搭配 LabVIEW,開發了新的生產測試解決方案。基於 NI 的支援服務、產品完整性,與廣佈全球的據點,我們選擇 NI 為 ATE 供應商;也讓我們所需的主要測試設備均來自於單一廠商。NI 全球均有相關領域的工程師與系統設計團隊,可隨時支援我們的開發團專案。彈性的 PXI 系統搭配簡單易用的 LabVIEW,讓工程師可迅速設計所需的解決方案並製作原型。與之前的生產 ATE 測試系統相較,以 PXI 與 LabVIEW 所建構的新測試系統,可大幅減少測試次數。針對我們的 MEME 裝置,以 NI 技術所佈署的 PXI 架構生產測試解決方案,即讓我們深具信心。

使用 NI 現成技術的主要優勢

以 PXI 與 LabVIEW 所建構的 MEME 生產測試系統,已大幅降低了設備成本、體積、重量、耗電量。

節省成本: 與 PXI 新系統的總成本相較,先前 ATE 系統的基本設定成本即已超出甚多。PXI 系統亦僅需較少的空間。事實上,整組系統的精巧體積,僅需常見的手推車即可搬運。

減少所佔用的面積: PXI 架構的 ATE 新系統,可大幅節省廠房空間。系統體積小到讓我們可以用手推車搬運,可省下更多廠房空間。

更小、更簡單易用的系統: 由於系統大幅減輕,連帶亦降低了運輸成本。現在若發生問題,只要透過備份磁碟即可切換 PXI 儀器,甚至將整組測試系統直接送回開發實驗室檢修。先前 ATE 系統的運送設備成本極高,幾乎可購買新的 PXI 測試系統。

降低耗電量: 在此之前,我們的設備維修部門必須提早數個月前,即著手修改電網與冷卻系統,以納入更多測試系統。而新的 PXI 系統僅需標準供電插座即可執行,完全不需另外修改供電系統。 

提高測試品質: 新系統可提升測試作業的整體品質。由於是我們自己所設計的測試系統,因此可確保分公司的所有測試系統,均搭載相同硬體並執行相同程式碼序列。而且透過 LabVIEW 控制系統之後,連測試程式碼都能進而模組化,並重複用於將來的測試方案或開發實驗室。

特性描述與生產作業均使用單一測試系統: 測試開發過程具備更高彈性且簡單易用,即便不屬於生產作業 (包含設計、測量、特性描述) 亦可使用相同的系統。現在不需額外成本,亦可於所有環境中使用相同的 ATE 設備。最後仍能縮短上市時間並提高產品品質。

與先前的 ATE 系統相較,NI PXI 架構的新款 MEMS 測試系統,可大幅降低成本、耗電量,
與設備空間。

透過 PXI 與 LabVIEW,我們可針對應用開發專屬的 MEMS 測試平台,因應生產到實驗特性描述而調整,大幅減少 MEMS 測試的總成本。

Author Information:
Woody Beckford
Analog Devices Inc.
Tel: (781) 937-1314
woodrow.beckford@analog.com

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