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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren
für elektrische
oder elektromechanische Geräte.
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Prüfsysteme
für elektrische
oder elektromechanische Geräte
sind beispielsweise als Bandendetestgeräte oder Diagnosegeräte bekannt.
Derartige Systeme sind als rechnergesteuerte Vorrichtungen ausgeführt, die
zum Teil die Funktionsumgebung des zu prüfenden Gerätes simulieren und durch automatisches
Aufschalten und Abfragen von Signalen nacheinander verschiedene
Funktionen des Gerätes überprüfen.
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Bandendetests
haben im allgemeinen die Aufgabe, festzustellen, ob das zu prüfende Gerät vollständig funktionstüchtig und
verwendbar ist, oder ob es einen Defekt aufweist und daher auszusondern
ist. Das Auftreten eines Fehlers ist zumeist ein ausreichendes Kriterium
zum Aussondern des Gerätes.
Bandendetests laufen üblicherweise
vollautomatisch ab und dauern zumeist nur wenige Sekunden.
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Fällt ein
derartig überprüftes Gerät zu einem
späteren
Zeitpunkt dennoch aus, so sind die Gründe hierbei im allgemeinen
komplexer. Oftmals entsteht der Fehler durch das Zusammenwirken
mehrerer Funktionskomponenten, die bei Einzelprüfungen keine Auffälligkeiten
zeigen. Die Fehleranalyse kann in diesen Fällen sehr zeitaufwendig und
damit teuer sein. Da Geräteausfälle oftmals
hohe Kosten durch Gewährleistungen, durch
Produkthaftungskosten oder durch den Verlust von Kundenaufträgen nach
sich ziehen, wird dieser Aufwand im allgemeinen dennoch betrieben.
Diese Prüfungen
sind in vielen Fällen
manuell durchgeführte
Einzelprüfungen,
und haben, neben dem hohen Zeit- und Kostenaufwand, zusätzlich das
Problem, einen Prüfablauf vorzusehen,
dessen Ergebnis von Kunden anerkannt wird.
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Es
stellte sich daher die Aufgabe, eine Prüfvorrichtung für elektrische
oder elektromechanische Geräte zu
schaffen, welche eine möglichst
einfache und schnelle Prüfung
von verschiedenartigen Geräte
mit einem standardisierbaren Prüfverfahren
ermöglicht.
Darüber
hinaus soll ein Prüfverfahren
geschaffen werden, welches auch die Aufdeckung komplexer Fehler
unterstützen
soll.
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Der
erste Teil der Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des
Hauptanspruchs 1 gelöst. Der
zweite Teil der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 11
gelöst
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zusammen mit dem
zugehörigen
Prüfverfahren
in vielen Fällen
detaillierte Hinweise auf mögliche
Fehlerursachen liefern kann. Dies wird insbesondere dadurch erreicht,
dass die Bewertung der in einem Prüfschritt erhaltenen Signalmuster
nicht absolut auf einen festen Referenzwert bezogen ist, sondern
jeweils relativ auf ein modifiziertes Signalmuster des jeweils vorhergehenden
Prüfschritts.
Hierdurch gehen die jeweiligen Veränderungen der Prüfumgebung
in das Prüfergebnis
bewusst mit ein.
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Ebenfalls
vorteilhaft ist, dass die Prüfvorrichtung
und das Prüfverfahren
mit nur geringem Aufwand an unterschiedlichste Prüfaufgaben
anpassbar ist und damit nahezu universell verwendbar ist.
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Weitere
vorteilhafte Eigenschaften und Weiterbildungsmöglichkeiten einer Prüfvorrichtung
und eines Prüfverfahrens
gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung hervor. Es zeigen
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1 eine
Skizze des Hardwareaufbaus einer Prüfvorrichtung,
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2 eine
skizzierter Ablauf eines Prüfverfahrens,
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3 Details
des in der 2 dargestellten Prüfverfahrens,
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4, 5, 6 mehrere
beispielhafte Prüfabläufe mit
einem Vergleich verschiedener Bewertungsverfahren,
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7, 8, 9 Detailbeschreibungen
zu den Prüfabläufen.
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Die 1 skizziert
schematisch den Hardwareaufbau einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung.
Zentrales Element der Prüfvorrichtung
ist eine Hardwareeinheit HE. Die Hardwareeinheit HE weist, hier
nicht einzeln aufgeführte,
grundlegende Hardwarekomponenten auf, wie beispielsweise Spannungs-
und Stromversorgungseinheiten für
feste und variable Spannungen und Ströme, diverse Schnittstellen
zur Anschaltung externer Hardware, insbesondere auch von Netzwerkschnittstellen,
sowie ein einfaches Rechnersystem, welches im wesentlichen mit dem
Ein- und Auslesen von Daten über
die vorhandenen Schnittstellen, sowie die Steuerung der externen
Hardwarekomponenten ausgelastet ist.
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Als
externe Hardwarekomponenten kommen insbesondere externe Messgeräte MGE für elektrische Größen sowie
steuerbare elektrische Netzteile in Betracht. Des weiteren können auch
speziellere Hardwarebus-Systeme
angeschaltet werden. Je nach Prüfaufgabe
können
auch andere Geräte
vorgesehen sein, die über
serielle oder parallele Schnittstellen, z. B. einem Can-Bus, steuerbar
sind oder Daten mit der Hardwareeinheit HE austauschen können.
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Für komplexere
Steuerungs- und Prüfaufgaben
ist ein, ebenfalls extern anschließbarer, Prüfrechner PR vorgesehen, der
insbesondere über
einen üblichen
Netzwerkanschluss mit der Hardwareeinheit HE kommuniziert.
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Prinzipiell
kann der Prüfrechner
PR auch als integraler Bestandteil der Hardwareeinheit HE vorgesehen
sein. Die Erfahrung zeigt aber, dass die Integration eines kompletten
Prüfrechners
in die Hardwareeinheit HE im allgemeinen aufwendiger ist als beispielsweise
einen einfachen handelsüblichen
Laptop als externen Prüfrechner
PR anzuschließen,
der vorteilhafterweise zugleich einen Bildschirm zur Darstellung
des Prüfablaufs
mitbringt.
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Neben
diesen universell verwendbaren Hardwarekomponenten (HE, PR, MGE)
ist eine Codierkassette CK vorgesehen, die eine gerätespezifische
Schnittstelle zu dem zu prüfenden
Gerät,
im folgenden kurz als Prüfling
P bezeichnet, ausbildet.
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Eine
auf den Prüfling
P zugeschnittene Prüfsoftware
SW befindet sich auf einem Datenträger des Prüfrechners PR oder kann über eine
nicht dargestellte Datenschnittstelle in den Prüfrechner PR geladen werden.
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Der
grundlegende Ablauf eines durch die Prüfsoftware SW durchgeführten Prüfverfahrens
ist in der 2 skizziert. Zentraler Bestandteil
der Prüfsoftware
SW ist eine Programmsequenz SQ, die die einzelnen Prüfschritte
PS1...PSn nacheinander ausführt.
Die Programmsequenz SQ stellt dabei den einzelnen Programmschritten
die jeweils erforderlichen Programmparameter PAR zur Verfügung. Die
typische Signalumgebung des Prüflings
P kann durch eine Bus-Simulation BS softwaretechnisch nachgebildet
werden. Die Prüfsoftware
SW nimmt zudem Eingaben IN entgegen, insbesondere zur Beeinflussung
des Prüfprogramms über eine
Tastatur des Prüfrechners
PR. Das Prüfergebnis
wird als Report RE auf einem mit dem Prüfrechner PR verbundenen Bildschirm
oder Drucker ausgegeben.
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Der
in den 3 bis 9 näher skizzierte Prüfablauf
stellt ein im wesentlichen universell verwendbares Prüfverfahren
dar, dessen spezifische Anpassungen an den jeweiligen Prüfling allein
durch die Hardware der Codierkassette CK und durch die jeweilige
Prüfsoftware
SW (siehe 1) erfolgt.
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Zur
näheren
Erläuterung
der Prüfablaufs
werden folgende Begriffe in der nachfolgend definierten Bedeutung
verwendet.
- • IO
(”in Ordnung”) und NIO
(”nicht
in Ordnung”)
sind die möglichen
Bewertungsergebnisse eines Prüfschritts
PS1, PS2, PS3, ...PSn.
- • Relevante
Signale sind die am Prüfling
P erfassbaren Signale, deren Zustände sich im aktuellen Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn für
eine IO-Bewertung
verändern
müssen.
- • Nicht
relevante Signale sind die am Prüfling
P erfassbaren Signale, deren Zustände sich im aktuellen Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn für
eine IO-Bewertung
nicht verändern
dürfen.
- • Zu
ignorierende Signale sind die am Prüfling P erfassbaren Signale,
deren Zustände
im aktuellen Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn für
eine IO-Bewertung
jeden Wert haben bzw. annehmen dürfen.
- • Als
Istwert wird im aktuellen Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn das Bitmuster aller am Prüfling erfassten Signale bezeichnet.
- • Als
Sollwert wird das im aktuellen Prüfschritt PS1, PS2, PS3, ...PSn
für eine
IO-Bewertung erwartete Bitmuster der relevanten Signale bezeichnet.
Der Sollwert ist das Bitmuster, das in dem jeweiligen Prüfschritt für einen
fehlerfreien Prüfling
erwartet wird und ist für
jeden Prüfschritt
in der Prüfsoftware
abgespeichert.
- • Als
Neutralposition wird das für
die Prüfung
eines fehlerfreien und unbeeinflussten Prüflings eindeutig definierte
Bitmuster aller relevanten und nicht relevanten Signale bezeichnet.
Die Neutralposition wird zumindest in einem ersten Prüfschritt
PS1 am unbeeinflussten Prüfling
kontrolliert.
- • Der
Vergleichswert ist ein Bitmuster aller relevanten und nichtrelevanten
Signale, der im jedem Prüfschritt zur
Bewertung des aktuellen Istwerts verwendet wird. Der Vergleichswert
wird erfindungsgemäß zumindest im
ersten Prüfschritt
PS1 gleich dem Wert der Neutralposition gesetzt und erhält ansonsten
den Wert des im jeweils vorherigen Prüfschritt erfassten Istwerts
zugewiesen.
- • Die
Relevanzmaske gibt für
jeden Prüfschritt
an, welches Signal jeweils als relevantes, nicht relevantes oder
zu ignorierendes Signal anzusehen ist.
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Wie
aus der 2 hervorgeht, führt die
Programmsequenz SQ nacheinander die einzelnen Prüfschritte PS1, PS2, PS3, ...PSn
aus. Die 3 deutet an, dass sich diese
Prüfschritte
PS1, PS2, PS3, ...PSn weiter unterteilen lassen und grundsätzlich immer
die gleichen Teilschritte a) ... bis h) aufweisen. Diese Teilschritte sind:
- a) Laden des in der Prüfsoftware gespeicherten Sollwerts
für den
jeweiligen Prüfschritt,
- b) Laden der in der Prüfsoftware
gespeicherten Relevanzmaske für
den jeweiligen Prüfschritt,
- c) Im ersten Prüfschritt
PS1 und optional zusätzlich
im letzten Prüfschritt
PSn: Übernahme
der in der Prüfsoftware
gespeicherten Neutralposition als Vergleichswerts. Ab dem zweiten
Prüfschritt
PS2, und optional nicht im letzten Prüfschritt PSn, erfolgt statt
dessen die Übernahme
des erfassten Istwerts aus dem jeweils vorherigen Prüfschritt
als Vergleichswert.
- d) Der Prüfling
P wird durch eine mechanische Beeinflussung, insbesondere durch
eine manuelle Betätigung,
oder durch eine elektrische Signalbeaufschlagung durch den Prüfrechner
PR dazu veranlasst, elektrisch erfassbare Signale zu generieren.
- e) Die am Prüfling
vorliegenden Signale werden durch die, als Codierkassette CK bezeichnete,
modulartig austauschbare Hardwarekomponente erfasst und der Hardwareeinheit
HE zugeführt.
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Vorzugsweise
wird bei der Erfassung der Signale jeweils gewartet, bis eine der
folgenden Bedingungen erfüllt
ist:
- – die Übereinstimmung
aller erfasster Istwert-Stellen mit den Sollwert-Stellen aller relevanten Signale ist
erreicht,
- – eine
vorgegeben Timeout-Zeit ist abgelaufen,
- – es
ist ein manueller Abbruch, etwa durch eine Tastenbetätigung des
Prüfrechners
PR festgestellt worden.
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Innerhalb
jedes Prüfschritts
PS1, PS2, PS3, ...PSn wird also gewartet, bis entweder alle relevanten Signale
ihren Wert gegenüber
dem am Ende des letzten Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn – 1
gemerkten Wert geändert
haben (dies kann besonders einfach durch eine XOR-Verknüpfung überprüft werden)
und dem erwarteten Sollwert entsprechen, oder die für den jeweiligen
Prüfschritt
PS1, PS2, PS3, ...PSn definierte Timeout-Zeit abgelaufen ist. Bei
einer automatischer Prüfung
kann die Timeout-Zeit beispielsweise als eine Sekunde und bei einer
manueller Prüfung
als unendlich groß festgelegt
sein.
- f) Es erfolgt ein Vergleich der Werte
der am Prüfling
erfassten analogen Signale mit in der Prüfsoftware festgelegten Grenzwerten
aller relevanten und nichtrelevanten Signale, und Speicherung des
Vergleichsergebnisses als binären
Wert an einer Stelle des aktuellen Istwerts. Die Werte erfasster
digitaler Ein-Bit-Signale werden jeweils direkt als binärer Wert
an einer Stelle des aktuellen Istwerts übernommen.
- g) Zur Überprüfung/Bewertung
jedes Prüfschritts
als IO oder NIO wird eine Relevanzmaske verwendet in der
– alle relevanten
Signale mit ihrem erwarteten Kennzeichnung „R”
– alle nicht relevanten Signale
mit der Kennzeichnung „N”
aufgeführt sind.
Im ersten Prüfschritt
PS1 und gegebenenfalls auch im letzten Prüfschritt PSn enthält die Kennzeichnung ”A” für ”absolute
Messung”,
da in diesen Prüfschritten
eine Messung gegen einen festen, der Prüfsoftware abgelegten Wert erfolgt.
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Des
weiteren kennzeichnet die Relevanzmaske auch alle Stellen, an denen
zu ignorierende Signale auftreten. Für den zu diesem Zeitpunkt aktuellen
Istwert wird der Wert aller zu ignorierenden Signale ausgeblendet
und danach kontrolliert, ob folgende Bedingungen erfüllt sind:
- – der
Istwert stimmt an den nichtrelevanten Stellen mit dem Vergleichswert überein,
- – der
Istwert stimmt an den relevanten Stellen mit dem invertierten Vergleichswert überein und
- – der
Istwert stimmt an den relevanten Stellen mit dem Sollwert überein.
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Sind
alle drei Bedingungen erfüllt
wird der Prüfschritts
als IO bewertet.
- h) Ist mindestens eine der
drei Bedingungen nicht erfüllt,
wird der Prüfschritts
als NIO bewertet.
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Das
Bewertungsergebnis jedes Prüfschritts
PS1...PSn wird vorzugsweise protokolliert und als Report RE auf
einem Bildschirm oder durch einen Drucker in Papierform ausgegeben
und/oder auf einem Datenträger abgespeichert.
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Der
Vergleich aller nicht relevanten Signale der aktuellen Zustände mit
den aus dem letzten Prüfschritt gemerkten
Zustände,
statt mit den aus der ursprünglichen
Neutralposition gemerkten Zuständen,
erfüllt
die Anforderung, daß bei
jedem Wertwechsel eines nicht relevanten Signals zwar der jeweils
aktuelle Prüfschritt, nicht
aber automatisch alle noch darauf folgenden Prüfschritte NIO bewertet werden
dürfen.
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Je
nach Prüfdefinition
für ein
Gerät kann
im letzten Prüfschritt
Pn eine erneute Kontrolle der Neutralposition erfolgen. Diese erfolgt
dann exakt auf die gleiche Weise wie im ersten Prüfschritt
PS1. Dies bedeutet, dass in diesem Fall keine Kontrolle auf Änderungen
des aktuellen Bitmusters zum im vorherigen Prüfschritt Pn – 1 gemerkten
Muster durchgeführt,
sondern erneut das aktuelle Bitmuster mit dem Muster der Neutralposition verglichen
wird.
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Die 4 bis 6 verdeutlichen
das beschriebene Prüfverfahren
an drei konkreten Beispielen, die aus Gründen der Anschaulichkeit allerdings
sehr stark vereinfacht sind. In realen Anwendungen ist üblicherweise
sowohl die Anzahl der zu erfassenden Signale als auch die Anzahl
der zu prüfenden
Funktionen deutlich größer als
in diesen Beispielen. Außerdem
wurden die zu ignorierenden Signale, also die Signale, die in den einzelnen
Prüfschritten
beliebige Werte annehmen dürfen
und daher nicht in die Bewertung des jeweiligen Prüfschritts
eingehen, hier nicht dargestellt. In den 7 bis 9 ist
jeweils ein Prüfschritt
der in den 5 und 6 dargestellten
Prüfabläufe im Detail
dargestellt.
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Der
Prüfling
kann beispielsweise ein Lenkstockschaltermodul für ein Kraftfahrzeug sein, das
neben verschiedenen betätigbaren
Schalter noch eine signalverarbeitende Elektronik aufweist. Der
Aufbau und die genaue Funktionsweise des Lenkstockschaltermoduls
soll nicht näher
erläutert
werden, da diese Details zum Verständnis der nachfolgend beschriebenen
Funktionsprüfung
nicht von Belang ist. Es sei angenommen, dass am Prüfling folgende
prüfbaren
Signale auftreten können:
| Signal | Beschreibung | Grenzen |
| 1 | Can-Signal
1 | 0
oder 1 (digital) |
| 2 | Umgebungsvariable | 3–7 |
| 3 | Messwert
einer analogen Messkarte | 1,26
V–2,54
Volt |
| 4 | Wert
einer digitalen Eingangskarte | 0
oder 1 (digital) |
| 5 | Messwert
eines externen Messgeräts | 100
mA–500
mA |
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Bei
den Signalen 1 und 4 handelt es sich um digitale Signale, die jeweils
durch ein Bit dargestellt sind. Die Umgebungsvariable 2 ist durch
ein Mehrbitwort repräsentiert,
das beispielsweise in einer auslesbaren Speicherzelle vorliegt.
Die Signale 3 und 5 sind analoge Spannungs- bzw. Stromsignale, die
durch eine analoge Messkarte bzw. durch ein externes an die Hardwareeinheit
HE (1) angeschlossenes Messgerät MGE erfasst werden.
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Die
Aufnahme und Übertragung
dieser Daten an die Hardwareeinheit HE erfolgt durch die Codierkassette
CK, die die Daten an die entsprechenden Schnittstellen der Hardwareeinheit
HE verteilt. Außerdem
kann über
die Codierkassette CK auch die Versorgung des Prüflings P mit festen oder variablen
Spannungen und/oder Strömen
erfolgen.
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Die
Hardwareeinheit HE überprüft, ob die
Werte der erfassten Signale 2, 3 und 5, die nicht als ein Ein-Bit-Werte
vorliegen, innerhalb der jeweils vorgegebenen Grenzen liegen und
ordnet diesen als Prüfergebnis
jeweils einen Ein-Bit-Wert, also einen Wert von 0 oder 1 zu. Die
bereits als Ein-Bit-Werte
vorliegenden Signale 1 und 4 werden entsprechend ihres aktuellen
Wertes einfach übernommen.
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Als
Prüfergebnis
ergibt sich so in jedem Prüfschritt
PS1...PS8 ein aus fünf
Bits bestehendes Bitmuster, das den jeweiligen Istwert repräsentiert.
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In
den 4 bis 9 sind relevante Signale, also
Signale, die durch Bits repräsentiert
werden, die in einem bestimmten Prüfschritt eine Veränderung
erfahren müssen,
mit dem Buchstaben R bezeichnet; nichtrelevante Signale, d. h. Signale,
die durch Bits repräsentiert
werden, die in einem bestimmten Prüfschritt keine Veränderung
erfahren dürfen,
sind durch den Buchstaben N gekennzeichnet; zu ignorierende Signale,
deren Wert für
den jeweiligen Prüfschritt
ohne Bedeutung sind, und die folglich einen beliebigen Wert aufweisen
können
und dürfen,
sind in den Figuren nicht dargestellt.
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Die
Zuordnung der Signale 1 bis 5 als relevante Signale R bzw. nichtrelevante
Signale N ist von dem jeweiligen Prüfschritt PS2...PS8 abhängig und
jeweils in der Spalte ”Relevanzmaske” angegeben.
Lediglich im ersten und letzten Programmschritt (PS1, PS8) steht
hierin jeweils der Wert ”A”, da in
diesen Prüfschritten
die erfassten Istwerte mit den in der Spalte ”Grenzen” angegebenen absoluten Werten
verglichen werden.
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Bevor
weiter unten anhand der 4 bis 6 die Überprüfung von
Prüflingen
mit unterschiedlichem Fehlerzuständen
näher erläutert werden
soll, sei zunächst
beispielhaft der Ablauf eines Prüfschritts
des erfindungsgemäßen Prüfverfahren
anhand der 7 kurz skizziert.
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Die 7 erläutert den
Prüfschritt
4 des in der 5 dargestellten Prüfablaufs.
Der im Prüfschritt
PS3 am Prüfling
erfasste Istwert hat das Bitmuster (1, 1, 0, 1, 1). Das in der Relevanzmaske
abgelegte Bewertungsschema im Prüfschritt
PS4 lautet (N, R, R, N, N), wobei N ein nichtrelevantes Signal und
R ein relevantes Signal an der entsprechenden Stelle des Bitmusters
kennzeichnet. Der aus der Prüfsoftware
abgerufene Sollwert für
diesen Prüfschritt
ist hier nur an den Stellen der relevanten Signale dargestellt.
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Das
Bitmuster des Istwerts aus dem Prüfschritt PS3 wird nun als Vergleichswert
in den Prüfschritt
PS4 übernommen.
Der im Prüfschritt
PS4 aktuell erfasste Istwert wird danach bitweise mit dem Vergleichswert
und den ”relevanten
Stellen” des
Sollwerts verglichen.
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Um
diesen Vergleich einfacher nachvollziehbar zu machen, ist in den 7 bis 9 ein
theoretischer Erwartungswert (in den 4 bis 6 auch
einfach als ”Erwartungswert” bezeichnet)
dargestellt, der den jeweils erwarteten Wert des Istwerts für eine IO-Bewertung
aufzeigt. Es sei erwähnt,
dass der Erwartungswert bei einer Realisierung des Prüfverfahrens
nicht explizit berechnet werden muss, sondern dass diese Berechnung
durch direkte Vergleiche des Sollwerts bzw. Vergleichswerts mit
dem aktuellen Istwert ersetzt werden kann.
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Für eine IO-Bewertung
eines nichtrelevanten Signals (die Relevanzmaske hat für dieses
Signal den Wert N) ist es erforderlich, dass der aktuelle Istwert
an dieser Stelle mit dem Vergleichswert übereinstimmt. Für ein relevantes
Signal (Wert der Relevanzmaske an dieser Stelle = R) ist gefordert,
dass erstens der erfasste Istwert mit dem Sollwert übereinstimmt
und zweitens, dass der erfasste Istwert mit dem Vergleichswert an
dieser Stelle nicht übereinstimmt
(oder was gleichbedeutend ist, dass der erfasste Istwert mit dem
invertierten Vergleichswert übereinstimmt).
Das Ergebnis dieser Bedingungen ist im Wert des theoretischen Erwartungswerts
zusammengefasst. Da der Erwartungswert in diesem Beispiel an allen
Stellen mit dem aktuell erfassten Istwert übereinstimmt und sich somit
an jeder Stelle der Wert IO ergibt, ist auch die Gesamtbewertung
dieses Prüfschritts
IO.
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Entsprechend
ist auch der Prüfablauf
in den anderen Prüfschritten.
In der 5 ist das nach dem beschriebenen Verfahren erzielte
Gesamtbewertungsergebnis für
jeden Prüfschritt
in der Tabellenzeile ”Bewertung
c” aufgezeichnet.
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Zurückkommend
auf die 4 bis 6 zeigen
die Tabellen drei verschiedene beispielhafte Prüfabläufe mit den Bitmustern für Soll-
und Istwerte, wobei in 4 ein fehlerfreier Prüfling und
in den 5 und 6 jeweils ein fehlerbehafteter
Prüfling überprüft wird.
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Dargestellt
ist jeweils eine Abfolge mehrerer Prüfschritte, wobei in jedem Prüfschritt
eine von drei Funktionen ein oder ausgeschaltet wird und die sich
ergebenen Istsignale überprüft werden.
Den drei Funktionen sind folgende Signale zugeordnet:
| Funktion
1 | schaltet
Signal 1 ein, |
| Funktion
2 | schaltet
Signal 2 ein, |
| Funktion
3 | schaltet
Signal 2 aus und Signal 3 ein. |
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Im
ersten und im letzten Prüfschritt
(PS1, PS8) wird jeweils die sogenannte Neutralposition überprüft, dass
heißt
keine Funktion ist eingeschaltet. Der zugehörige erfasste Istwert wird
hier in jedem Fall nur mit einem vorbekannten, gespeicherten Sollwert
verglichen.
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In
den letzten drei Zeilen jeder Tabelle sind die Prüfergebnisse
jedes Prüfschritts
eingetragen, die sich durch drei verschiedene Bewertungsverfahren
ergeben. Der Eintrag ”IO” steht
auch hier für ”in Ordnung”, während der
Eintrag ”NIO” (= nicht
in Ordnung) für
eine Bewertung des jeweiligen Prüfschritts
als fehlerhaft steht.
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Die
Zeilen ”Bewertung
a” zeigen
den Vergleich der im jeweiligen Prüfschritt ermittelten Bits des
Istwerts der erwarteten Signalen, also der Signale, die in der Spalte
Relevanzmaske mit dem Eintrag ”R” gekennzeichnet
sind, mit den entsprechenden Bits des Sollwerts. Die Zeile ”Bewertung
b” zeigt
jeweils das Vergleichsergebnis des vollständigen Bitmusters des erfassten
Istwerts mit dem vollständigen
Bitmuster des vorbekannten Sollwert. Dieser vorbekannte Sollwert
ist einfach das Bitmuster, das in dem jeweiligen Prüfschritt
für einen fehlerfreien
Prüfling
erwartet wird.
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Die
Zeilen ”Bewertung
a” und ”Bewertung
b” zeigen
somit Prüfergebnisse,
wie sie durch übliche
Prüfverfahren
gewonnnen werden können.
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Die
Zeile ”Bewertung
c” zeigt
dagegen, jeweils ab dem zweiten Prüfschritt, den Vergleich eines
erfassten Istwert mit einem Sollwert, der auf die zuvor anhand der 7 beschriebene
Weise aus dem Istwert des vorherigen Prüfschritts unter Berücksichtigung
der Bitstellen als relevante Signale bzw. nicht relevante Signale N.
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Aus
der Tabelle der 4 ergibt sich, dass bei einem
fehlerfreien Prüfling
alle drei Bewertungsverfahren bei jedem Prüfschritt das Ergebnis ”IO” liefern,
und den Prüfling
damit als vollständig
fehlerfrei beurteilen. Die verschieden Verfahren unterscheiden sich
also bei einem fehlerfreien Prüfling
nicht in ihrem Bewertungsergebnis.
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Bei
dem Prüfvorgang,
der in der Tabelle der 5 dargestellt ist, ist ein Fehler
des Prüflings
angenommen, bei dem der Wert des Signals 5 dauerhaft konstant gleich
1 ist. Wie aus dem bekannten Sollwert in der Neutralposition ersichtlich
ist, wird in der Neutralposition für das Signal 5 der Wert 0 erwartet,
so dass der Istwert des Signals 5 hier einen fehlerhaften Wert aufweist.
Da die in den nachfolgenden Prüfschritten (PS2...PS8)
geprüften
Funktionen den Wert des Signals 5 nicht beeinflussen, ändert sich
dieser nicht und die vollständigen
Vergleiche der Istwerte und Sollwerte in Zeile ”Bewertung b” liefern
jedes Mal die Bewertung NIO, also fehlerhaft.
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Die Überprüfung nur
der relevanten Signale R liefert dagegen jedes Mal das Ergebnis ”IO” (Zeile ”Bewertung
a”), da
das Signal 5 bei den hier vorgesehenen Prüfschritten nie ein relevantes
Signal R darstellt.
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Die
ausschließliche
Bewertung der relevanten Signale R liefert hier somit keinerlei
Hinweis auf einen Fehler, was als Prüfergebnis für einen fehlerhaften Prüfling inakzeptabel
ist. Die Bewertung von vollständigen Bitmustervergleichen
von erfassten Istwerten und vorbekannten erwarteten Sollwerten liefert
dagegen in jedem Prüfschritt
(PS1...PS8) den Hinweis auf einen fehlerhaften Prüfling, wobei
aber kein Hinweis auf die Art des aufgetretenen Fehlers erkennbar
wird.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren
ergibt die Bewertung in Zeile ”Bewertung
c”, ein
NIO genau im ersten und im letzten Prüfschritt, also jeweils in der
Neutralposition des Prüflings,
während
die übrigen Prüfschritte
eine IO-Bewertung erhalten. Dies bedeutet, dass die Funktionen 1
und 3, die die Signale 1 bis 3 beeinflussen hier fehlerfrei ablaufen.
Daraus ist ableitbar, dass sich der in der Neutralposition erkannte
Fehler auf eines der Signal 4 oder 5 oder auch auf beide Signale
4 und 5 bezieht. Dieses Prüfverfahren
liefert somit bereits relativ konkrete Fehlerhinweise, und zwar
in diesem Fall durch Ausschluss von Fehlermöglichkeiten.
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Im
dritten Prüfbeispiel,
welches in der Tabelle der 6 dargestellt
ist, wird als Fehler angenommen, dass die Signale 1 und 3 immer
gemeinsam auftreten, was durch eine unzulässige gegenseitige mechanische oder
elektrische Beeinflussung von Komponenten des Prüflings bewirkt sein kann.
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Eine
ausschließliche
Prüfung
der relevanten Signale R liefert hier jedes Mal die Bewertung ”IO” und zeigt
damit auch in diesem Beispiel keinen Fehler auf, und dies obwohl
die Prüfschritte
PS1, PS2, PS3, ...PS8 durchaus Funktionen mit den fehlerhaften Signalen
betreffen. Der Grund hierfür
ist, dass die jeweils erwarteten ”relevanten” Signale ja durchaus an den
richtigen Stellen auftauchen, während
die zugleich erscheinenden fehlerhaften nicht erwarteten ”nicht relevanten
Signale” gar
nicht überprüft werden
und daher nicht erkannt werden.
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Umgekehrt
stellt sich das Ergebnis dar, wenn sowohl die relevanten Signale
R wie die nicht relevanten Signale N mit festen Sollwerten verglichen
werden, dargestellt in Zeile ”Bewertung
b”. Hier
liefert der Vergleich, abgesehen von den beiden Prüfungen der
Neutralposition, jedes Mal den Wert NIO und liefert damit auch keine
auswertbaren Informationen über
eine mögliche
Fehlerursache.
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Die
in Zeile ”Bewertung
c” dargestellte
Bewertung gemäß des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens
liefert jeweils eine NIO-Bewertung in den Prüfschritten 2, 4, 5 und 7, in
denen die Funktionen 1 und 3 geprüft werden. Die Funktionen 1
und 3 beeinflussen die Signale 1, 2 und 3. Ein fehlerhaftes Signal
2 ist aber unwahrscheinlich, da die Prüfschritte 3 und 5 die Funktion
2 als IO bewerten, die ausschließlich das Signal 2 verändert.
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Dies
lässt einen
Fehler vermuten, der sich zugleich auf die Signale 1 und 3 auswirkt.
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Die 8 und 9 zeigen
zum in der 6 dargestellten Prüfablauf
Detailansichten der Prüfschritte 2
und 4. In diesen Prüfschritten
ist jeweils das Signal 3 für
eine NIO-Bewertung verantwortlich. Im Prüfschritt 2, dargestellt in
der 8, liefert das Signal 3 als nichtrelevantes Signal
einen fehlerhaften, nicht mit dem Istwert übereinstimmenden Vergleichswert.
Im Prüfschritt
4, der in der 9 verdeutlicht ist, ist das
Signal 3 ein relevantes Signal. Hier liefern aber der Sollwert und
der invertierte Vergleichswert unterschiedliche Signale, so dass
der theoretische Erwartungswert an dieser Stelle undefiniert (bezeichnet
als X) ist. Hieraus folgt eine Bewertung dieses Signals als NIO.
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Zusammenfassend
ist festzustellen, dass das Prüfsystem
aufgrund seiner relativ zum letzten Prüfschritt berechneten Sollwerte
ein weitaus differenzierteres Prüfergebnis
liefert, als ein Vergleich von in den Prüfschritten ermittelten Istwerten
mit festen Sollwerten.
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In
realen Prüfungen,
die eine weitaus größere Anzahl
von auswertbaren Signalen und von durchzuführenden Prüfschritten aufweisen, wirkt
sich der Vorteil einer deutlichen Fehlererkennung noch weitaus vorteilhafter
aus, als in diesen stark vereinfachten Beispielen.
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(Hardware-Teil)
- CK
- Codierkassette
- MGE
- Externe
Messgeräte
- P
- Prüfling
- PR
- Prüfrechner
- HE
- Hardwareeinheit
- SW
- Prüfsoftware
-
(Software-Teil)
- BS
- Bus-Simulation
- IN
- Eingaben
- PAR
- Parameter
- PS1,
PS2, PS3, ...PSn
- Prüfschritte
- RE
- Report
- SQ
- Programmsequenz
- a)...h)
- Teilschritte