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操控软件

马自达运用软件界说的主动化测验体系,推动轿车的电气化,而且降低了90%的测验本钱

  2018年10月12日  

  马自达运用软件界说的主动化测验体系,推动轿车的电气化,而且降低了90%的测验本钱

  "运用NI测验渠道和生态体系,咱们不只成功开发了HILS,而且还成功开发了机器人、图画处理体系、语音组成体系、噪声模仿器和GPS模仿器,从而搭建了一个集成的电子组件主动化测验体系。 手动操作和成果判别相关的工时减少了90%,每年节省了数亿美元的本钱。"

  应战

  构建一个主动化体系,自始至终全面查验逻辑并评价相互协作的电子元件的鲁棒性,包含相关操作和成果判别。

  处理计划:

  依据NI渠道运用PXI产品、可重新装备的I/O模块(FPGA)和LabVIEW构建HILS体系,并集成噪声模仿器、GPS模仿器和语音组成体系等其他元件来评价鲁棒性,一起集成机器人和图画处理体系来完结使命主动化。

  马自达运用软件界说的主动化测验体系,降低了90%的测验本钱

  布景介绍

  众所周知,轿车正在快速融入越来越多的电子产品。 从主动雨刮器和门锁开端,电子产品现已成为许多轿车组件的一部分,包含照明、空调、动力总成、信息文娱体系,乃至各种安全体系。 一开端,轿车仅装备了几个CPU。 而现在,轿车中的CPU数量已近百。

  为了向客户供给高品质的产品,马自达电子测验和研讨团队需求评价一切电子元件的“逻辑”和“鲁棒性”。 '逻辑'是指每个电子组件的功用。 而要了解“鲁棒性”这一概念,首要需求认识到电子元件的作业环境并不总是处于抱负状况。 例如,元件或许会显露于极点的条件下,如电源电压发作动摇、噪声等级较高或输入信号不抱负。 “鲁棒性”是指组件在极点环境中正常作业的才干。 换句话说,咱们期望评价每个电子元件对这些恶劣条件的承受力。

  应战

  电子元件的逻辑和鲁棒性一向都在评价的领域内。 曩昔,仅有几种电子元件履行简略的功用时,元件在专门预备的环境中独自进行测验。 可是,跟着电子元件的多样性和功用杂乱性不断增加,这种操作逐渐显露坏处。 现在,多个电子元件体系之间会进行通讯,而且一个体系的操作越来越依赖于来自其他体系的成果。 除了逐一体系进行测验外,还必须进行多体系测验才干有效地评价此类体系的功用。 此外,还必须评价体系的鲁棒性。 可是,跟着各种组件和单元的不断增加,要评价的项目数量呈指数增加。 因而,咱们很清楚评价体系需求完结主动化。

  十年来,马自达一向意识到这些需求, 可是却找不到满意一切需求的评价体系。 鉴于这种状况,咱们决议正面处理这个问题。 换而言之,咱们决议开发一个主动化体系来自始至终完全验证逻辑并评价相互协作的电子元件的鲁棒性。

  处理计划/优势

  咱们需求开发的体系将会十分巨大且杂乱。 因而,开发作业估计需求几年时刻并分阶段完结。 图1是第一阶段的示意图。 Stage-1体系由以下元素组成:HILS(硬件在环仿真)引擎、机器人和图画处理体系。 关于HILS引擎,NI HILS体系由NI PXI(面向仪器体系的PCI扩展)产品和RIO(可重装备的I/O)模块组成。 咱们依据LabVIEW体系规划渠道,开发了在这些硬件产品上运转的软件。

  图1.第一阶段的示意图

  将HILS归入此体系的原因如下。 首要是马自达一向朝着“全球创始”的方针尽力。 比方,马自达致力于推动依据模型的处理计划的开发和实践运用,以坚持抢先优势。 鉴于这种立异文明,在或许的状况下,咱们当然期望运用模型来评价电子元器件。 可是,咱们知道有些组件底子无法建模。 虽然关于不合适建模的零件,咱们可以选用其他体系,但终究咱们决议扩展HILS体系的功用。 由于NI PXI渠道适用于构建各种测验体系,因而咱们可以在一个体系上一起构建HILS部分和扩展部分。

  有些组件无法建模,而人机界面的开发也十分具有应战性。 关于无法建模的组件,咱们举个最简略的比如——速度计。 幻想一下速度表显现车速值为“50公里/小时”。 在这种状况下,操控器将显现“50公里/小时”的指令作为电信号宣布。 这种信号可以在模仿进程中进行评价,也可以在实践车辆上进行承认。 只需体系运转正常,依据接收到的信号,速度计会显现'50 km/h'。 可是,为了查看实践是否显现'50km/h',需求驾驶员目视承认成果。 换句话说,驾驶员对轿车信息的感知进程无法转换为模型。 类似地,驾驶员为了向轿车传递信息而履行的操作也是无法建模的。 例如,驾驶员可以按下按钮来翻开/封闭空调,或点击接触面板来操作导航体系。 可是咱们底子不或许树立一个模型来准确地仿制这些操作所带来的纤细状况改动。

  虽然验证无法建模的体系极具应战性,但秉承马自达一向的主旨“Be a driver”,咱们决议花费额定的精力为这些具有应战性的领域开发测验工程战略和办法。 如上所述,为驾驶员与轿车之间的交互建模十分困难。 可是简略来说,假如驾驶员要将信息传达给车辆(电子部件),就需求操作按钮或其他类型的外表。 而这种操作需求经过手来完结。 事实上,手动履行这些测验是可行的。 可是,手动测验需求很多的时刻和人力。 因而,咱们拟定的主动化评价机制就十分要害。 为了满意这个需求,咱们开发了一个机器人来操作电子元件。 机器人经过电脑进行操控,代替人工按下按钮,轻触接触面板。 相同,咱们也需求考虑怎么将信息从轿车(电子组件)传达给驾驶员。 回到车速表的比如,传统的测验进程由工程师目测查看,承认实践是否显现'50公里/小时'。 为了使这部分评价主动化,咱们增加了一个图画处理体系。 具体来说,这一主动化进程是指运用摄像头拍照速度计的显现器,然后供给处理取得的图画来承认成果是否正确。 例如,假如运用七段LED显现屏显现速度,摄像头将拍照LED显现屏并处理获取的图画以辨认数字并承认显现的速度。 或许,假如运用指针显现器来显现速度,则图画处理睬丈量指针的视点,并运用该值来核算以小时/公里为单位的速度。 经过监测和比较来自操控单元和显现器的信号,体系可以承认速度是否正确显现。

  在该体系中,咱们也可以凭借软件运用虚拟体系(虚拟电子部件)来代替每个电子部件。 之前咱们只能在一切电子元件完结后才干开端评价,这是一个很大的约束。 咱们期望赶快开端测验并取得成果,因而咱们会尽或许运用虚拟电子组件代替实践组件。 这些虚拟组件不只可以像实在组件那样作业,而且外观和感觉上也十分类似。 这种运用虚拟组件的才干完结了灵敏的测验。 视测验内容而定,仅在必要时才运用实践零件;不然,可以运用虚拟组件代替 。

  上述内容描绘的都是主动化测验体系的逻辑验证组件。 此外 ,咱们需求增加更多功用来评价鲁棒性。 马自达十分重视验证鲁棒性;咱们并不止于简略地承认逻辑是否正确。 在马自达,鲁棒性的评价首要需求承认在逻辑正常运转状况下组件挨近其极限的条件,然后承认余裕量。 产品是否合格的余裕量依据内部独立标精承认。 这一评价进程使公司可以供给超卓的用户体会,一起也为马自达及其供货商的规划部分供给准确的反应。

  在一切用于测验鲁棒性的条件中,最具代表性的条件是电源电压动摇和高噪声环境。 例如,咱们可以改动电源电压来承认所评价的电子部件发作毛病的临界点。 为了评价高噪声条件下的鲁棒性,第二阶段的体系增加了一个噪声模仿器(见图1)。

  可是,晦气条件下的逻辑功用并不是鲁棒性评价的仅有方针。 例如,车辆功用包含运用语音指令来操作车辆。 这也是在鲁棒性评价的领域内。 为了完结这一点,体系中增加了语音组成体系。 该体系兼容日文和英文两种言语,而且会以各种不同的声响宣布声响指令,包含男性或女人、年轻人或老年人,由于不同声响具有不同的强度,发音明晰程度也不同。 咱们需求评价体系的鲁棒性,以承认在不同的条件下指令可以被正确辨认的程度。

  第三阶段增加了GPS模仿器。 这个GPS模仿器首要用于生成日本境内不同方位的GPS坐标的模仿无线电信号。 这使咱们无需实践前往各个地址就可以进行模仿评价。 咱们期望在不断改动GPS模仿器的无线电波强度的状况下评价体系正确运转的才干。 换句话说,这是另一个要评价的鲁棒性要素。 请注意,关于第三阶段,操作机器人已晋级为可以一次性接触或轻敲多个方位。

  在第四阶段,咱们对GPS模仿器进行了晋级,可进行全球定位。 别的,语音组成体系增加了西班牙语支撑。 此外,咱们增加了一个蓝牙信号剖析仪和一个用于检测安全漏洞的含糊测验东西(参见图2)。 可是,具有上述一切功用的体系需求占用相当大的空间面积。 为了使测验愈加便利,咱们将体系分红几个小型体系,每个体系都包含原始体系的特定功用(见图3和4)。

  图2.第四阶段的示意图

  图3.小型子体系1的外观图

  图4.小型子体系2的外观图

  经过这种办法,咱们成功构建了世界上第一个可以主动评价多个协同作业的电子组件的逻辑和鲁棒性的体系。 如前所述,咱们开发的体系是史无前例的,而且依据全新的概念。 此外,这是一个十分杂乱的大型体系。这一成功归功于几个要素。 这一成功归功于几个要素。

  首要是马自达电子测验和研讨小组的存在。 换句话说,马自达具有自己的专业内部测验工程团队,这一点至关重要。 这一成功归功于几个要素。跟着电子元器件评价技能开端到达瓶颈,测验工程师需求考虑怎么改善技能。 面临这样一个杂乱的问题,假如大部分测验相关问题都交给外包商,那么什么都不或许处理。 这个高度专业化的内部团队的存在意味着他们可以充沛探究或许的处理计划和相应的完结办法。 换句话说,马自达自己的内部团队在处理这些问题方面发挥主导作用这一点十分重要。

  另一个影响要素是NI产品系列。 NI的优势之一是NI以渠道为中心的生态体系,其间包含来自联盟同伴和相关公司的兼容产品。 例如,咱们构建的体系包含了机器人、图画处理体系、语音组成体系以及其他各种元素。 从一家公司取得一切这些要素是十分困难的。 相反,咱们挑选了各公司最合适的产品,并运用LabVIEW和其他处理计划将它们与NI HIL体系集成在一起。 这成为咱们成功的要害要素,NI生态体系供给了强壮的支撑。 当然,假如适用的话,咱们也可以挑选集成交钥匙处理计划。 可是,鉴于咱们的方针是构建同类中的首个体系,NI处理计划是最契合咱们需求的挑选。

  此外,NI产品供给的高功用和高编程自由度十分合适开发此体系。 在硬件功用方面,高采样速率(时刻分辨率)是一个重要要素。 在咱们的体系中,逻辑验证需求毫秒级的时刻分辨率。 另一方面,噪声的影响很难进行评价,除非采样以微秒级进行。 NI硬件是仅有可以以微秒级进行采样的产品。 别的,NI硬件包含一个内置的用户可编程FPGA。 没有其他产品供给这种自由度。 假如选用交钥匙式处理计划,用户很或许需求为每次的轿车更新换代辆购买全新的体系。 而NI处理计划不只具有灵敏性,而且还具有可继续性。 简直一切的NI硬件都可以继续运用,只需增加或修正选定的模块即可。 习惯未来需求的才干是这个体系的另一个巨大优势。

  咱们新开发的体系可以对多种协同作业的电子元件进行逻辑验证和鲁棒性评价。 事实上,曾经没有这样的体系可以协助咱们取得如此巨大的成功。 别的,咱们可以主动化各种测验的相关操作和成果判别。 这极大地减少了作业量,给咱们带来了巨大的优势。 关于单个电子元件的状况,与手动测验比较,测验时刻减少了90%。 此外,咱们运用摄像头拍照外表显现器(如速度计),然后运用体系的主动评价功用来处理图画,这一做法与曾经的办法比较,所需的工时减少了90%。

  未来开发计划

  这一新开发的体系将继续逐步完善。 现在,咱们的方针是运用这个NI产品体系评价一切电子元件。 因而,电子测验和研讨小组现在的作业重点评价一切电子组件,包含与动力体系相关的组件。 在这个新开发的体系之前,咱们运用交钥匙HIL体系来评价动力总成的相关部件。 因而这些组件被扫除在该体系的方针项目之外。

  无论是发动机仍是电子元件,马自达都将继续朝“世界创始”的方针尽力。 而且,跟着轿车零部件的立异也要求测验进行立异,马自达也将继续完善其评价流程。

标签:NI PXI产品我要反应
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