CN108459586A - 基于虚拟仪器的复用自动测试台及测试方法 - Google Patents

基于虚拟仪器的复用自动测试台及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种复用自动测试台和测试方法。自动测试台包括主控器和与测试单元，测试单元接收主控器的控制信号以产生激励信号；测试单元包括至少一个测试功能模块，信号通道经矩阵开关与测试功能模块连接，以实现每个信号通道均可与每个测试功能模块之间进行信号通信；主控器包括测试功能信号发生模块，信号功能发生模块发生的测试信号与测试功能模块的测试功能相对应，测试功能信号发生模块发出的测试功能信号传递至相应的测试单元，以实现不同功能的测试。本发明提供的测试台是一种可被多类型仪器复用的测试台，测试台包括多种具有不同测试功能的测试通道，且测试通道可以复用，各测试通道可根据实际需求接入主控制器或者需测试的设备。

Description

基于虚拟仪器的复用自动测试台及测试方法
技术领域
本发明涉及测试装置技术领域，涉及一种用于控制器、通信类仪器测试的测试台，尤其为一种可被多被测对象复用的自动测试台及测试方法。
背景技术
控制器和通信类仪器使用前，均需要进行测试，以保证其可以正常工作。以轨道交通技术领域为例。在轨道交通牵引系统中，生产组装完成的各类控制器(牵引控制单元(TCU)、辅助控制单元(ACU)、通用控制单元(LCU))、紧凑型扩展I/O和光纤转换器需完成各项功能测试达标后，才可装车使用。
现有技术中，生产制造出的控制器主要是通过人工测试。这种方法存在以下不足，其一：人工测试效率低、周期长、错误率高且无法直接生成测试报告，特别是对于批量订单，人工测试的缺点严重凸显出来，不仅成本高，且需要的测试周期特别长；其二：由于每种控制器的功能不同、工作参数不同，需要为每种控制器均配置专用的测试装置，现有技术中的测试装置不具有通用性。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中仪器测试方法及测试装置存在的问题，提供一种对对各类控制器、通信类仪器进行自动测试的通用型测试台及测试方法，以到达提高测试效率、缩短测试周期和降低测试成本的目的。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
基于虚拟仪器的复用自动测试台，用于仪器的测试，被测对象包括信号通道，所述信号通道包括模拟量通道组，和/或，数字量通道组，其特征在于，所述自动测试台包括主控器和与测试单元，所述测试单元接收主控器的控制信号以产生激励信号；
所述测试单元包括至少一个测试功能模块，所述信号通道经矩阵开关与测试功能模块连接，以实现每个信号通道均可与每个测试功能模块之间进行信号通信；
所述主控器包括测试功能信号发生模块，信号功能发生模块发生的测试信号与测试功能模块的测试功能相对应，测试功能信号发生模块发出的测试功能信号传递至相应的测试单元。
优选的是，进一步包括程控电源和可编程电源；所述程控电源与被测对象和可编程电源连接，以为被测单元和可编程电源供电；所述可编程电源与测试单元连接，以为测试单元提供。
优选的是，所述模拟量通道组包括发送模拟信号的发送模拟量通道和接收反馈模拟信号的反馈模拟量通道；所述数字量通道组包括发送数字量信号的发送数字量通道和接收反馈数字信号的反馈数字量通道。
优选的是：所述矩阵开关为(2Na+2Nb)×M阶，其中，Na为模拟量通道组的数量，Nb为数字量通道组的数量，M为测试功能模块的数量。
优选的是，所述测试功能模块包括模拟量测试模块、数字量测试模块、PWM输出测试模块、IGBT反馈测试模块、MOSFET输出测试模块、继电器输出测试模块、通信接口测试模块中的一种或几种的组合。
本发明还提供了一种自动测试的方法，包括以下步骤：
将被测对象经矩阵开关与测试单元连接；
选择测试项，判断是否需下载测试程序，若是，则被测对象下载测试程序；
接通测试项对应的测试功能模块与被测控对象相应信号通道之间的连接，发送测试信号至被测对象；
反馈测试信号到主控器；
主控器根据反馈测试信号分析被测对象所选测试项是否通过测试。
优选的是，进一步包括以下步骤：被测对象通过主控器下载测试程序。
优选的是，若被测对象为控制器，进一步包括以下步骤：
判断测控制器的测试结果是否为测试通过，
若是，则下载应用程序到被测控制器；
若否，则检修被测控制器，重新测试。
优选的是，被测控制器通过主控器下载应用程序。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
(1)本发明提供的测试台是一种可被多类型仪器复用的测试台，测试台包括多种具有不同测试功能的测试通道，且测试通道可以复用，各测试通道可根据实际需求接入主控制器或者需测试的设备。
(2)本发明提供的测试台可测试多种电路，包括供电电路、隔离及非隔离模拟量输入电路、隔离数字量输入电路、PWM波形输出电路、I GBT状态反馈电路、继电器数字量输出电路、MOSFET数字量输出电路、RS232通信电路、CAN通信电路以及MVB网络接口电路等，功能全面。进而可节省测试时间，缩短了测试周期。
(3)测试内容、测试指标以及测试结果显示可根据仪器测试要求在线编程修改，方便操作，可以满足各控制器的升级需求，提高了控制器的测试效率。
附图说明
图1为本发明测试台结构示意图；
图2为本发明测试台结构示意图；
图3为本发明测试台结构示意图；
图4为控制器类设备测试流程图；
图5为通信类设备测试流程图。
具体实施方式
以下，结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的描述。
本发明提供了一种基于虚拟仪器的复用自动测试台，该测试台可用于多种类型仪器设备的自动测试，是一种通用性强，测试效率高的自动测试台。以测试台在轨道交通技术领域的应用为例，该测试台可以用于牵引控制单元(TCU)、辅助控制单元(ACU)、通用控制单元(LCU))、紧凑型扩展I/O和光纤转换器等单元的测试。
基于虚拟仪器的复用自动测试台，用于控制器、通信类仪器的测试，结构参考图1。
被测对象包括信号通道，信号通道包括模拟量通道组，和/或，数字量通道组，自动测试台包括主控器和与测试单元，测试单元接收主控器的控制信号以产生激励信号。
主控器包括测试功能信号发生模块，测试信号功能发生模块发生的测试信号与测试功能模块的测试功能相对应，测试功能信号发生模块发出的测试功能信号传递至相应的测试单元，以使测试单元产生相应的测试信号。
其中，模拟量通道组包括发送模拟信号的发送模拟量通道和接收反馈模拟信号的反馈模拟量通道；数字量通道组包括发送数字量信号的发送数字量通道和接收反馈数字信号的反馈数字量通道。
其中，测试单元包括至少一个测试功能模块，信号通道经矩阵开关与测试功能模块连接，以实现每个信号通道均可与每个测试功能模块之间进行信号通信。测试功能模块可根据测试需求来选择设定，本实施例中测试功能模块包括模拟量测试模块、数字量测试模块、PWM输出测试模块、IGBT反馈测试模块、MOSFET输出测试模块、继电器输出测试模块、通信接口测试模块中的一种或几种的组合。
参考图2，信号通道与测试单元之间通过矩阵开关连接，矩阵开关为(2Na+2Nb)×M阶，其中，Na为模拟量通道组的数量，Nb为数字量通道组的数量，M为测试功能模块的数量。具体的连接方式为：以本实施例中，包括N组模拟量通道(每组模拟量通道包括一路发送模拟量通道和一路接收模拟量通道)、N组数字量通道(每组数字量通道包括一路发送数字量通道和一路接收数字量通道)、N组测试单元为例，矩阵开关为一个4N×N的阵列。每个阵列节点对应一个测试单元与一路信号通道(为一路发送模拟量通道或一路接收模拟量通道)。
参考图3，作为本发明的进一步优化，测试台还包括程控电源和可编程电源；程控电源与被测对象和可编程电源连接，以为被测单元和可编程电源供电；本实施例中，程控电源为DC110V电源，用于为可编程电源模块提供110V信号并为被测单元提供110V供电电源；可编程电源与测试单元连接，以为测试单元提供，通过编程可编程电源可实现0-110V之间电压的输出，以满足测试单元所需的各种电压等级需求。
作为本发明的外围设计，主控器还连接有显示器、主控器机箱、数字万用表、鼠标和键盘等，以及包括一些外部测试线缆、用户操作台。显示器、鼠标和键盘配置在用户操作台上，可通过显示器观测测试结果，通过鼠标和键盘下达测试指令。用户操作台上设置有控制面板，控制面板上设置有电源旋转开关、启动按钮、停止按钮、急停按钮和各种电源、状态指示灯等。
同时，为了保证测试功能的准确性，测试台还配置各类测试完成、且功能完好的与被测对象同类的仪器各一台。这些仪器，是经过严格测试的功能完好的仪器，作为标准设备，可为后续的其他仪器的测试、维修思路验证、测试台校准等等提供服务。
测试过程中，主控器通过总线与测试单元通信，控制测试单元产生测试时所需要的激励，接收被测对象的反馈量，同时可与被测单元进行通信。通过被测对象的反馈量，来判断被测对象的功能是否完好，是否可装车使用。
基于以上测试台，可完成各类设备的测试，测试过程中，只需要更换不同的被测对象，通过主控器下达不同的测试指令，即可完成仪器的测试，是一种可被复用与多种类型控制器的测试台。
基于以上测试台，本发明进一步提供一种控制器测试方法。
测试方法包括以下步骤。
(1)将被测对象经矩阵开关与测试单元连接；保证被测对象的每个信号通道均可以与每个测试功能单元实现信号相通；
(2)选择测试项，判断是否需下载测试程序，若是，则为被测对象下载测试程序，被测对象通过主控器下载测试程序；若否，则直接进行下一测试步骤；此处需要说明的是，在被测对象为控制器的情况下，需要下载测试程序。
(3)接通测试项对应的测试功能模块与被测对象相应信号通道之间的连接，发送测试信号至被测对象；每种测试项对应一个测试功能单元，该测试功能单元可以产生与测试功能相对应的激励信号。
(4)被测对象接收到激励信号后，将执行功能，并生成测试反馈信号，反馈测试信号到主控器；
(5)主控器根据反馈测试信号分析被测对象所选测试项是否通过测试。若被测对象为控制器，进一步包括以下步骤：判断测控制器的测试结果是否为测试通过，若是，则下载应用程序到被测控制器；若否，则修改被测控制器，重新测试。被测控制器通过主控器下载应用程序。
以下，将以控制器类仪器的测试方法来说明测试方法的主要流程。方法流程图参考图4所示。针对轨道列车的应用，此处所述的控制类仪器包括ACU控制器、TCU控制器、LCU控制器等。
首先安装被测控制器；
打开主控器上与控制器对应的测试软件，选择测试项，根据测试项，下载测试程序，测试程序需要通过通信接口从主控器下载；例如，需要进行测试控制器能否在高、低阈值电压下正常工作的试验，则需要下载与该试验相关的测试程序；
主控器下达进行“控制器能否在高、低阈值电压下正常工作的试验”的指令到测试功能单元，测试功能单元发出相应的测试信号，经矩阵开关发送至控制器相应的信号通道；控制器接收到测试信号之后，运行控制器功能，并反馈信号至主控器；
主控器根据控制器反馈的信号生成测试结果，根据测试结果，如果测试通过，下载主控器上的应用程序，以使其可正常应用，如果未通过，检修被测控制器的软件或硬件配置，重新测试，直至测试结果通过。测试结果可通过图形、图表、界面等形式在显示器显示。界面上包括运行按钮和终止按钮，安装被测控制器到测试台以后，点击运行按钮即开始测试；终止按钮为测试过程中想终止测试时点击此按钮。界面的主要部分为一个测试信息显示表格，可与测试同步显示每项测试的结果，可显示每项测试的序号、时间、测试名称、被测管脚、被测量的单位、被测量期望值、最小值、最大值和测试结果。界面底部显示当前测试的进度。当测试结束时，弹出对话框显示测试时间和测试未通过的项点数量，如果为通过的测试项点数量为0，则测试结果通过，界面右上角测试结果指示由灰色变为绿色。
测试结束后可自动保存测试结果，测试结果的文件格式为.html格式。此类文件格式可防止被意外修改。
以下，将进一步以通信类仪器的测试方法来说明测试方法的主要流程，方法的流程图参考图5所示。此处所述的通信类仪器包括紧凑型扩展I/O仪器、光纤转换器等。
安装被测通信仪器；
打开主控器上与通信类仪器对应的测试软件，接通被测通信仪器与主控器之间的连接；
选择测试项，主控器下达与测试项相关的指令到测试功能单元，测试功能单元发出相应的测试信号，经矩阵开关发送至控制器相应的信号通道；控制器接收到测试信号之后，运行被测通信仪器的相关功能，并反馈信号至主控器；
主控器根据控制器反馈的信号生成测试结果，根据测试结果，如果测试通过，则结束测试；如果测试没有通过，则修复被测通信仪器，直至测试通过。
以下，将具体给出几种功能测试的测试方法。
(1)电源测试项点的实现。
电源测试包括由110V程控电源模块提供的N1路直流110V电源输入和由可编程电源模块提供N2路直流15V等不同电压等级输出测试，可测试不同控制器。测试方式首先为被测控制器提供控制器所需电压等级的电源，通过数字万用表测量供电电压值和电流值，若测得的值在指定范围之内则认为正常；其次为被测控制器下载测试程序，为下一步被测控制器供电电源阈值电压测试做好准备；分别为被测控制器提供大小为高阈值电压的电源电压和低阈值电压的电源电压，如果正常通信则认为高、低阈值电压下能正常工作。
(2)模拟量输入测试项点的实现。
模拟量输入测试包括由测试单元产生的N3路模拟量输入电路测试，可测试不同控制器。测试方式为首先通过数字万用表测量接口电阻，如在指定范围内则继续测试；其次在不给模拟量输入接口输入模拟量的情况下，若被测控制器通过串口反馈回的值在指定范围之内则继续测试；最后向模拟量输入接口分别输入指定电压和指定电流，被测控制器反馈回的值如在指定范围之内则认为正常。
(3)数字量输入测试项点的实现。
数字量输入测试包括由测试单元产生的N4路数字量输入电路测试，可测试不同控制器。测试方式为首先测试台输出N5(N5不大于N4)路高电平，若被测控制器通过串口反馈回的数字量也都为高电平则继续测试；其次测试台输出N5路低电平，若被测控制器反馈回的数字量都为低电平则认为正常。
(4)PWM输出测试项点的实现。
PWM输出测试包括测试单元产生的N6路PWM输出接口测试，可测试不同控制器。测试方式为测试台告知被测控制器分别输出1kHz和5kHz的PWM波，若测试台能检测到相应频率的PWM波则认为正常。
(5)I GBT状态反馈测试项点的实现。
功率模块状态反馈测试包括测试单元产生的N7路I GBT状态反馈接口测试，可测试不同控制器。测试方式为首先测量输出N8(N8不大于N7)路高电平，若被测控制器通过串口反馈回的数字量都为高电平则继续测试；其次测试台输出N8路低电平，若被测控制器反馈回的数字量都为低电平则认为正常。
(6)继电器数字量输出测试项点的实现。
继电器数字量输出测试包括测试单元产生N9路继电器数字量输出接口测试，可测试不同控制器。测试方式为首先测试台通过串口告知被测控制器控制继电器输出N10(N10不大于N9)路高电平，如测试台通过数字万用表检测到N10路高电平且测量出的导通阻抗在指定范围之内则继续测试；其次测试台告知被测控制器控制继电器输出N10路低电平，如测试台通过数字万用表检测到N10路低电平且测量出的分断阻抗在指定范围之内则认为正常。
(7)MOSFET数字量输出测试项点的实现。
MOSFET数字量输出测试包括测试单元产生N11路MOSFET数字量输出接口测试，可测试不同控制器。测试方式为首先测试台通过串口告知被测控制器控制MOSFET输出N12(N12不大于N11)路高电平，如测试台通过数字万用表检测到N12路高电平且测量出的导通阻抗在指定范围之内则继续测试；其次测试台告知被测控制器控制MOSFET输出N12路低电平，如测试台通过数字万用表检测到N12路低电平且测量出的分断阻抗在指定范围之内则认为正常。
(8)通信接口测试项点的实现。
通信接口测试包括各类控制器中RS232、RS485、CAN、以太网及MVB通信接口的测试。测试方式为首先进行握手建立通信，如握手成功则测试设备(主机)向TCU(从机)定时发送数据包，从机向主机反馈数据包。在约定时间内如果通信无中断且无丢包现象发生则认为通信正常。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.基于虚拟仪器的复用自动测试台，用于仪器的测试，被测对象包括信号通道，所述信号通道包括模拟量通道组，和/或，数字量通道组，其特征在于，所述自动测试台包括主控器和与测试单元，所述测试单元接收主控器的控制信号以产生激励信号；
所述测试单元包括至少一个测试功能模块，所述信号通道经矩阵开关与测试功能模块连接，以实现每个信号通道均可与每个测试功能模块之间进行信号通信；
所述主控器包括测试功能信号发生模块，信号功能发生模块发生的测试信号与测试功能模块的测试功能相对应，测试功能信号发生模块发出的测试功能信号传递至相应的测试单元。
2.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的复用自动测试台，其特征在于：进一步包括程控电源和可编程电源；所述程控电源与被测对象和可编程电源连接，以为被测单元和可编程电源供电；所述可编程电源与测试单元连接，以为测试单元提供。
3.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的复用自动测试台，其特征在于：所述模拟量通道组包括发送模拟信号的发送模拟量通道和接收反馈模拟信号的反馈模拟量通道；所述数字量通道组包括发送数字量信号的发送数字量通道和接收反馈数字信号的反馈数字量通道。
4.如权利要求3所述的基于虚拟仪器的复用自动测试台，其特征在于：所述矩阵开关为(2Na+2Nb)×M阶，其中，Na为模拟量通道组的数量，Nb为数字量通道组的数量，M为测试功能模块的数量。
5.如权利要求1所述的基于虚拟仪器的复用自动测试台，其特征在于：所述测试功能模块包括模拟量测试模块、数字量测试模块、PWM输出测试模块、IGBT反馈测试模块、MOSFET输出测试模块、继电器输出测试模块、通信接口测试模块中的一种或几种的组合。
6.一种自动测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
将被测对象经矩阵开关与测试单元连接；
选择测试项，判断是否需下载测试程序，若是，则被测对象下载测试程序；
接通测试项对应的测试功能模块与被测对象相应信号通道之间的连接，发送测试信号至被测对象；
反馈测试信号到主控器；
主控器根据反馈测试信号分析被测对象所选测试项是否通过测试。
7.如权利要求6所述的自动测试方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：被测对象通过主控器下载测试程序。
8.如权利要求6所述的自动测试方法，其特征在于：若被测对象为控制器，进一步包括以下步骤：
判断测控制器的测试结果是否为测试通过，
若是，则下载应用程序到被测控制器；
若否，则检修被测控制器，重新测试。
9.如权利要求8所述的自动测试方法，其特征在于：被测对象通过主控器下载应用程序。
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