DE10031078A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Testen eines Prüflings - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Testen eines Prüflings mit folgenden Schritten: DOLLAR A Stimulation des Prüflings bezüglich mindestens einem Betriebsparameter bei mehreren Betriebspunkten bzw. in Betriebsbereichen; und DOLLAR A Erfassung der Reaktion des Prüflings bezüglich mindestens eines Testkriteriums an den Betriebspunkten bzw. in den Betriebsbereichen, gekennzeichnet durch DOLLAR A Auswertung der Reaktion mittels Techniken aus der Bildverarbeitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Testen eines Prüflings.

In vielen Fällen ist es notwendig, die Funktionalität bzw. die Eigen­ schaften eines Prüflings, beispielsweise eines Prototyps eines inte­ grierten Schaltkreises oder eines Maschinenteils, über einen breiten Betriebsbereich in Abhängigkeit von mehreren Eingangs- bzw. Betriebs­ parametern zu überprüfen. Zu diesem Zweck existieren bereits Stimula­ tionsvorrichtungen, die durch gezielte Beeinflussung der Betriebsbe­ dingungen in den der Prüflingarbeit oder das Anlegen vorgegebener Sti­ mulierungen, zum Beispiel einer vorgegebenen Spannungs- oder Druck­ funktion, an den Prüfling ein Durchlaufen eines gesamten Betriebsbe­ reiches oder eine gezielte Stimulation bei ausgewählten Betriebspunkten ermöglichen. Die Reaktionen des Prüflings auf die Sti­ mulation dienen als Ausgangswerte, auf deren Basis ein Prüfprotokoll erstellt und mit Referenzwerten verglichen wird.

Eine Schwäche bisheriger Testverfahren und Testvorrichtungen liegt in der Auswertung der Reaktion des Prüflings. Je größer der zu testende Betriebsbereich, je feiner die gewünschte Auflösung der sich kontinu­ ierlich verändernden Reaktion des Prüflings, je höher die Anzahl der ausschlaggebenden bzw. zu prüfenden Betriebsparameter, desto höher ist die Anzahl der auszuwertenden Ausgangswerte. Dabei kann die Dauer der Auswertung auf ein unannehmbares Niveau steigen.

Als Kompromiß zur Optimierung der Testdauer und des Testumfangs wird der Prüfling typischerweise nur an ausgewählten Betriebspunkten bzw. vorwiegend in "interessanten" Betriebsbereichen getestet. Dies hat je­ doch den schwerwiegenden Nachteil, daß die "interessanten" Betriebsbe­ reiche eines neuen Prototyps a priori nicht unbedingt bekannt sind. Zudem werden sporadisch auftretende Fehler häufig nicht erkannt. Es entstehen Qualitätslücken, da nur bestimmte, vorgegebenen Einstellun­ gen erfaßt werden. Im übrigen kann das schnelle Messen von individuell ausgewählten Punkten unerwünschte Einschwingvorgänge hervorrufen, die die Meßergebnisse verfälschen. Insgesamt ist durch die Art der Auswer­ tung eine Rückkopplung der Meßergebnisse in den Entwicklungs- bzw. Herstellungsprozeß des Prüflings unzureichend oder überhaupt nicht möglich.

Es ist auch bekannt, eine visuelle Auswertung der Reaktion insbeson­ dere von KFZ-, Raum- und Luftfahrt-Komponenten vorzunehmen. Dabei wer­ den bestimmte Betriebsparameter, beispielsweise die Eingangsspannung und die Betriebstemperatur des Prüflings, jeweils über den für den Einsatz der Komponenten relevanten Bereich verändert, während die Re­ aktion, beispielsweise die Ausgangsspannung, auf einer herkömmlichen Elektronenstrahlröhre als Farbwerte dargestellt wird. Durch geeignete Synchronisierung der Elektronenstrahlablenkung und der Änderung eines der Betriebsparameter, bei der z. B. das Durchlaufen des relevanten Spannungsbereichs zeitgleich mit der Ablenkung über eine einzelne Zeile stattfindet, resultiert eine farbige zweidimensionale Bilddar­ stellung, die visuell ausgewertet werden kann.

Eine solche Vorgehensweise hat vor allem den Nachteil, daß eine zeit­ liche Synchronisierung zwischen Darstellung und Stimulation erforder­ lich ist, die eine Vielzahl von Nebeneffekten hervorruft und viele sinnvolle Prüfungsverfahren ausschließt. Zudem kann die Auswertung nicht automatisch erfolgen.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Testverfahren bzw. eine Testvorrichtung zu schaffen, die obengenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und es ermöglicht, umfangreiche Tests effizi­ ent ausführen zu können. Zudem soll die Verwirklichung der Erfindung keine kostspielige bzw. aufwendige Modifikationen eventuell vorhande­ ner marktüblicher Test-Vorrichtungen erfordern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausfüh­ rungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung basiert auf dem Grundprinzip der erfinderischen, symbio­ tischen Kombination herkömmlicher Stimulationstechniken (aufgrund des Verfahrens überhaupt erst im wesentlichen erweiterbaren) mit einer Auswertung der Reaktionen des Prüflings durch per se aus der Bildver­ arbeitung bekannten Techniken. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind durch neue Techniken verfeinert, die die symbiotische Wirkung dieser Kombination vorteilhaft unterstüzen bzw. ausnutzen.

Erfindungsgemäß erfolgt beispielsweise die Klassifizierung, Darstel­ lung, Verarbeitung, Zusammenfassung und der Vergleich der Reaktions­ werte eines stimulierten Prüflings durch Bildverarbeitungsalgorithmen und -operationen. Zu diesem Zweck wird die Reaktion des Prüflings be­ züglich mindestens eines Testkriteriums zur Bestimmung der Inhalte der zu verarbeitenden Bildpunkte herangezogen. Zusammen ergeben die Bild­ punkte, auch Pixel genannt, ein mehrdimensionales Bild, bei dem die Bildkoordinaten durch Betriebsparameter bestimmt sind. Entsprechend entsteht eine eindeutige Zuordnung zwischen jedem Bildpunkt und einem bestimmten Betriebsbereich, wobei die Größe eines jeweiligen Bildpunk­ tes bzw. seines zugehörigen Betriebsbereichs nach Bedarf beliebig va­ riiert werden kann.

Die Erfindung läßt sich für beliebige Prüflingsarten, beliebige Be­ triebsparameter und beliebige Testkriterien anwenden. Zum Beispiel kann die Erfindung dazu angewandt werden, die Funktionalität einer analogen, digitalen oder hybriden elektronischen Schaltung zu testen.

Sie kann jedoch auch dazu verwendet werden, die Erzeugnisse einer Spritzgußmaschine zu prüfen, indem als Testkriterium die Aushärtung des Erzeugnisses als Funktion der Betriebsparameter Temperatur und Druck dargestellt bzw. ausgewertet wird. Beispielsweise können Ein­ gangsspannung, Eingangsstrom, eine gewählte Eingangssequenz, Tempera­ tur, Druck, Zeit oder Frequenz als Betriebsparameter benutzt werden.

Sämtliche Bildverarbeitungsalgorithmen und -funktionen können im Rah­ men der Erfindung Verwendung finden. Zu den mathematischen Grundfunk­ tionen wie Addition, Subtraktion, Maskierung, u. s. w. von Bilddaten sind auch diverse, sowohl selektive als auch integrierende, Filterfunktionen wie Erosion, Dilatation und Rauscherfassung von großer Be­ deutung. Auch sogenannte "area of interest"-Ausblendungen (zu Deutsch "relevanter Bereich") und positionsabhängige skalierte Bewertungen können bei der Auswertung eine wesentliche Rolle spielen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Bild, d. h. die Reaktion des Prüflings, durch Bezugnahme auf eine oder mehrere gespeicherte Musterreaktionen ausgewertet, die auch mit­ einander verknüpft sein dürfen. Dies ist zum Beispiel dann sinnvoll, wenn ein Proband mit einem Musterprüfling verglichen werden soll. Auch die Erstellung einer fiktiven Musterreaktion, die vom Benutzer er­ stellt wird oder aus der mathematischen oder bildverarbeitenden Zusam­ menfassung mehreren Musterreaktionen entsteht, ist möglich, die somit die Reaktionen mehrerer Musterprüflinge oder eines fiktiven Muster­ prüflings berücksichtigt.

Durch die durch die Erfindung eröffneten Möglichkeiten der Bearbeitung der Bildpunkte ist es nicht notwendig, daß ein Prüfling an denselben Betriebspunkten oder über dieselben Betriebsbereiche stimuliert wird, wie der Musterprüfling. Die unbestimmten Bildpunkte, d. h. die bei der Stimulation nicht explizit angeregten bzw. gemessenen Betriebspunkte, können in diesem Fall durch Bildverarbeitungsalgorithmen aus den ge­ messenen Bildpunkten interpoliert oder extrapoliert werden. Jedoch ist auch ein Vergleich ohne direkte Interpolierung bzw. Extrapolierung der unbestimmten Bildbereiche durch Bildverarbeitungsmaßnahmen möglich.

Aus den jeweiligen Reaktionen des Prüflings bezüglich unterschiedlicher Testkriterien können mehrere Bilder entstehen. Gleichwohl können die jeweiligen Reaktionen unter Anwendung von Bild­ verarbeitungsalgorithmen teilweise oder insgesamt zusammengefaßt wer­ den.

Die Stimulation kann als analoge oder diskrete Stimulation erfolgen. Ggf. erfolgt die Änderung eines der Betriebsparameter kontinuierlich, um die Auswirkung eventueller Einschwingvorgänge möglichst gering zu halten. Dabei wird die Reaktion des Prüflings nur an den vorgegebenen Betriebspunkten bzw. in den vorgegebenen Betriebsbereichen erfaßt.

Als alternative Ansteuerung kann einer der bei der Stimulation einzu­ stellenden Betriebsparameter für mehrere Betriebspunkte anhand einer Look-Up-Table bestimmt werden. Auf diese Art und Weise lassen sich be­ liebig programmierbare Stimuli erzeugen, die eine Reaktion auf Transi­ enten bzw. Sprungfunktionen optimal messen lassen. Auch die Messung von Schaltzeiten, Verzögerungszeiten und Hystereseverhalten lassen sich durch eine derartige Stimulation durchführen.

Das resultierende Bild kann eine beliebige Form annehmen, die ausge­ wählte, für den Test relevante Betriebspunkte bzw. Betriebsbereiche umfaßt. Auch eine nachträgliche Selektion relevanter Bereiche während der Bildverarbeitung anhand der Pixelwerte ist möglich. Das Bild kann auch Lücken aufweisen, d. h. unbestimmte Pixelwerte. Auch die Anordnung bzw. Verteilung der Pixel innerhalb des Bildes ist beliebig; sie müs­ sen nicht in regelmäßigen Abständen oder entsprechend einem Raster an­ geordnet sein. Im Extremfall kann das Bild lediglich aus einzelnen, unregelmäßig gesetzten, räumlichen Bildpunkten bestehen, deren Koordi­ naten bzw. deren zugeordneten Betriebspunkte nach dem Zufallsprinzip ausgewählt worden sein können. Letzteres ist beispielsweise für stich­ probenartige Prüfungen nützlich, was der Qualitätssicherung dient und zu Meßzeitersparnissen führt.

Bei der Prüfung digitaler Messobjekte, bei der die Reaktion des Prüflings auf eine vorgegebene Stimulation als Signatur o. Ä, vor­ liegt, kann auch ein aus der Reaktion bzw. Signatur gewonnener Wert zur Verwendung als weiterer Betriebsparameter, bzw. Messwert zurückge­ führt werden. Durch eine solche Rückkopplung entsteht eine Sequenz von Betriebsparametern oder Stimulationssequenz, die zu einer sehr charak­ teristischen Reaktion führt, die sich gut auswerten läßt. Unter den Betriebsparametern einer solchen Stimulationssequenz besteht unter Um­ ständen keinerlei funktionenähnlicher mathematischer Zusammenhang.

Claims (10)

1. Verfahren zum Testen eines Prüflings mit folgenden Schritten:
Stimulation des Prüflings bezüglich mindestens zwei Betriebspa­ rameter bei mehreren Betriebspunkten bzw. in Betriebsbereichen; und
Erfassung der Reaktion des Prüflings bezüglich mindestens eines Testkriteriums an den Betriebspunkten bzw. in den Betriebsbereichen;
gekennzeichnet durch
Auswertung der Reaktion mittels Techniken aus der Bildverarbei­ tung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Reaktion zur Erstellung ei­ nes der Auswertung zugrundeliegenden, mehrdimensionalen Bildes verwen­ det wird, bei dem die Betriebsparameter die Bildkoordinaten darstellen und die Reaktion des Prüflings die Inhalte der Bildpunkte bestimmt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Re­ aktion durch Bezugnahme auf eine oder mehrere und eventuell verknüpfte gespeicherte Musterreaktion ausgewertet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Än­ derung mindestens eines der Betriebsparameter bei der Stimulation kon­ tinuierlich erfolgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei minde­ stens einer der bei der Stimulation einzustellenden Betriebsparameter für mehrere Betriebspunkte anhand einer beliebigen Funktion oder einer Look-Up-Table bestimmt wird.

6. Vorrichtung zum Testen eines Prüflings mit:
Stimulationsmodulen, die den Prüfling bezüglich mindestens zwei­ er Betriebsparameter bei mehreren Betriebspunkten stimulieren; und
Erfassungsmodulen, die die Reaktion des Prüflings bezüglich min­ destens eines Kriteriums an den Betriebspunkten erfassen; gekennzeich­ net durch
eine Auswertungeinrichtung, die die Reaktion mittels Techniken aus der Bildverarbeitung auswertet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, die die Reaktion zur Erstellung ei­ nes der Auswertung zugrundeliegenden, mehrdimensionalen Bildes verwen­ det, bei dem die Betriebsparameter die Bildkoordinaten darstellen und die Reaktion des Prüflings die Pixelwerte bestimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, die die Reaktion durch Be­ zugnahme auf eine gespeicherte Musterreaktion auswertet.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-8, die die Änderung min­ destens eines der Betriebsparameter bei der Stimulation kontinuierlich vornimmt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6-9, die die bei der Stimu­ lation einzustellenden Betriebsparameter für mehrere Betriebspunkte anhand einer beliebiger Funktion oder einer Look-Up-Table bestimmt.