Az Analog Devices új MEMS-tesztberendezése
Woody Beckford – Rob Whitehouse – Dan Weinberg – Analog Devices Inc.
Az NI LabVIEW-szoftver alkalmazása a PXI-moduláris műszerezéssel olyan MEMS-tesztrendszer kialakításához vezetett, amely karakterisztika és gyártósori tesztre egyaránt alkalmas. A fejlesztés eredményeként a korábban használt automatizált tesztberendezéshez képest 11-szeres költségcsökkenést lehetett elérni az eszközök árában. A méretcsökkenés 15-szörös, míg a súlyé 66-szoros volt, továbbá 16-szoros csökkenés valósult meg az energiafelhasználásban.
PXI- és LabVIEW-alkalmazásával csökkennek a MEMS-tesztköltségei
Az Analog Devices Inc.-ről
Az Analog Devices Inc. (ADI) olyan analóg, vegyes jelű és digitális jelfeldolgozó (DSP – Digital Signal Processing) integrált áramköröket gyárt, amelyek a fizikai mennyiségeket (pl. fény, hang, hőmérséklet, mozgás vagy nyomás) alakítják át az elektronikus eszközök számára is értelmezhető elektromos jelekké. Integrált áramköreink szinte bárhol megtalálhatók, pl. gépjárművekben, kamerákban, televíziókban, mobiltelefonokban, orvosi képalkotó eszközökben és ipari automatizálási berendezésekben egyaránt.
Az elmúlt két évtizedben vállalatunk jelentős befektetést eszközölt az elektromechanikus mikrorendszerek (MEMS – Micro Electrical Mechanical System) elmozdulásérzékelő technológiáiba. Vezető MEMS-fejlesztőként és a mikrogép-technológia úttörőjeként mi készítettük el az ipar első, teljes mértékben integrált iMEMS®-gyorsulásmérőit és giroszkópjait, ezzel segítve a tervezőket a gyorsulással, dőléssel, ütéssel, rezgéssel, forgással és a több szabadságfokú mozgásokkal kapcsolatos tervezésben. Az elmozdulásérzékelési megoldások teljes skáláját kínáljuk, beleértve a díjnyertes iMEMS-gyorsulásmérőket és giroszkópokat, az iSensor™-típusjelű, intelligens szenzorokat, az IMU-kat (Inertial Measurement Unit – gyorsulás- és elfordulásmérők kombinációja elsősorban navigációs célra) és az iMEMS-típusú digitális mikrofonokat.
Az új MEMS-tesztrendszerrel kapcsolatos követelmények
A MEMS-tesztelés számos kihívást jelentett a gyártósori tesztfolyamatban. Olyan automatizált tesztberendezésekből (ATE – Automated Test Equipment) álló rendszerre volt szükségünk, amely a lehető legalacsonyabb költségekkel, a termék minőségét garantálva valósítja meg gyártási tesztelképzeléseinket. Az igényeinknek megfelelő MEMS-tesztberendezés hatékony megvalósításához a hagyományos „nagy vas”-megoldás túlságosan költséges, bonyolult és fizikailag is túlméretezett lett volna. Ehelyett egy alkalmazásspecifikus tesztrendszerre volt szükségünk MEMS-termékeink számára, amely rendelkezik egy „nagy vas”-ATE-rendszer mérési képességeivel.
Az NI PXI és LabVIEW által nyújtott COTS-alternatíva
A hagyományos gyártósori ATE-platformunk kiváltására számos alternatív lehetőséget vizsgáltunk meg. A lehető legtöbb,
ún. „polcról levehető” (COTS – Commercial Off-The-Shelf) technológiát szerettük volna hasznosítani az egyedi tesztmegoldás kialakításához, csökkentve ezzel az egyediség extra költségeit. Pontosabban: olyan tesztplatformra volt szükségünk, amely rugalmasan illeszthető egyedi MEMS-tesztkövetelményekhez anélkül, hogy a műszerek sebességéből vagy teljesítményéből bármennyit is fel kellene áldozni a rugalmasságért.
A National Instruments PXI-platformja kínálta az elvárásainknak megfelelő műszerezési képességeket. A PXI több, mint 10 éve létező, széles körben elfogadott, nyílt szabvány, amelyet az ipar számos területén használnak. Nagyfokú rugalmasságot és modularitást ad egy speciálisan MEMS-teszt célú rendszer fejlesztéséhez, amely tetszőlegesen újrakonfigurálható, ha változnak az igények. Több mérőállomás esetén további modulok csatlakoztatásával a tesztrendszer erőforrásai bármilyen szoftver módosítása nélkül könnyen bővíthetők. Ezáltal lehetővé válik a tesztberendezés áteresztőképességének igények szerinti megfelelő méretezése.
Könnyen kezelhető szoftverkörnyezetre is szükségünk volt, ahol az új ATE-rendszer gyártósori integrációjának megkönnyítésére létre lehet hozni operátori-, programozói- és adatinterfészeket, amelyekkel a meglévő eszközök is csatlakoztathatók. Emiatt választottuk a LabVIEW-szoftvert, amelyet karakterisztikai és tervezőlaboratóriumainkban is már széles körben alkalmaztunk. Korábban a tesztszoftvereinkhez az ANSI C vagy a C++ használatát fontolgattuk, azonban számos benchmark-teszt futtatása után a LabVIEW teljesítményét és a többmagos technológia kihasználásának lehetőségét találtuk a legmeggyőzőbbnek.
Az új, gyártósori tesztmegoldásunkat kizárólag a PXI és a LabVIEW segítségével fejlesztettük ki. ATE-beszállítóként az NI-t választottuk ehhez a projekthez az általuk nyújtott támogatás, termékkínálat és a kedvező földrajzi elhelyezkedés miatt. Az NI-tól egyetlen forrásból megkaphattuk a szükséges tesztberendezések nagy részét. A National Instruments helyi mérnökei – és világszerte rendszermérnök csoportjai is – a projekt során hatékony támogatást nyújtottak fejlesztő csapatunknak. A PXI-rendszer rugalmasságát ötvözve a LabVIEW könnyű kezelhetőségével lehetővé vált mérnökeink számára a gyors tervezés és a prototípuskészítés. A tesztelési ciklusidők az új PXI- és LabVIEW-alapú megoldással hasonlóak vagy jobbak voltak, mint a korábbi gyártósori ATE-rendszerünk esetén. Elégedettek vagyunk a PXI-alapú gyártósori tesztrendszer megoldásával, amelyet az NI-technológia felhasználásával fejlesztettünk MEMS-eszközeink vizsgálatára.
Az NI COTS-technológia legfőbb előnyei
A PXI és a LabVIEW használatával új tesztrendszerünk kisebb tőkeberuházást igényelt, és MEMS-termékeink teszteléséhez jelentős megtakarítási lehetőséget kínált az eszközök árában, méretében, súlyában és az energiafelhasználás terén egyaránt.
Költségmegtakarítás
Új PXI- rendszerünk teljes, mindent tartalmazó konfigurációja kevesebbe került, mint a korábbi ATE-rendszerünk alapkonfigurációja. További előnyként említhető még a PXI-rendszer nagyon kis helyfoglalása.
Kisebb helyfoglalás a gyártási területen
Az új PXI-alapú ATE-rendszer alapmérete valóban minimális. A rendszer elég kicsi ahhoz, hogy egy kézikocsin tolva áthelyezhessük, és értékes helyet takarítsunk meg a gyártási területen.
Kisebb, könnyebben használható rendszer
A két rendszer súlyát összehasonlítva az új rendszer jelentős szállítási megtakarítást kínál. Most bármilyen probléma adódik, a helyszínen is kicserélhetjük a PXI-műszereket egy tartalékkal, vagy nagyon kis ráfordítással akár az egész tesztrendszert visszaszállíthatjuk a gyártósorról a fejlesztő laboratóriumba. Az előző tesztrendszer esetén egyedül a szállítókonténer annyiba kerülne, mint a teljes, új PXI-tesztrendszer.
Kevesebb energiafelhasználás
Korábban az új tesztberendezések üzembe helyezése előtt az elektromos hálózat és a hűtőrendszer módosításához hónapokkal előbb be kellett vonni a karbantartó részleget a munkába. Az új PXI-rendszer bármiféle módosítás nélkül egy hagyományos hálózati csatlakozóról üzemeltethető.
Magasabb tesztminőség
Az új rendszer segítségével fejleszteni tudtuk a tesztelés általános minőségét. Mivel mi terveztük a tesztert, el tudjuk érni, hogy minden teszter, amit a gyáregységeinkbe kiszállítunk, pontosan ugyanazokat a hardverelemeket tartalmazza és ugyanazok a program- és kódszekvenciák fussanak rajtuk. Ezen túlmenően, a LabVIEW-val vezérelt rendszer révén a megírt tesztkódjaink modulárisak és a későbbi tesztprogramoknál fejlesztőlaborjainkban újrafelhasználhatók.
Ugyanaz a tesztrendszer használható a gyártósoron és laboratóriumi célokra egyaránt
A tesztfejlesztéseknek köszönhetően a hozzáadott rugalmasság és a könnyű kezelhetőség vezette rá csapatunkat, hogy a gyártáson kívül más fázisokban is ugyanezt a rendszert használjuk, például a tervezés, a karakterisztika-ellenőrzés vagy a méréstechnika területén. Most ugyanazt az automatizált tesztberendezést használhatjuk minden környezetben többletköltségek nélkül. Ez segít csökkenteni a piacra lépéshez szükséges időt és tovább javítja termékeink minőségét.
PXI és LabVIEW segítségével olyan alkalmazásspecifikus MEMS-tesztplatformot sikerült kifejleszteni, amely gyártósori és laboratóriumi tesztelésre egyaránt alkalmas, és a MEMS-eszközök tesztelésének összköltségét jelentős mértékben csökkenti.
National Instruments Hungary Kft.
2040 Budaörs, Puskás Tivadar utca 14. 1. emelet
Tel.: +36 23 448-900
Fax: +36 23 501-589
E-mail:
Ingyenesen hívható telefonszám: 06 80 204-704
