TWI653452B - 感測器測試系統及應用於其上的方法 - Google Patents

Abstract

本發明為一種感測器測試系統及應用於其上的方法。該系統包含有一標準單元與一測試治具，該標準單元與多個待測試感測器置放於該測試治具的一測試平面上。該方法包含下列步驟：對該標準單元與該些待測試感測器進行編排而產生一主要行程；根據該主要行程對該標準單元與該些待測試感測器進行分配而產生相應的多個子執行緒；執行該主要行程，並同步執行該些子執行緒；該測試平面以一第一方向進行運動，而該主要行程以一預設時間進行等待；以及該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程。

Description

感測器測試系統及應用於其上的方法

本發明是有關於一種感測器測試系統及應用於其上的感測器測試方法，尤其是有關於使用與一主要行程做同步執行的多個子執行緒，從而能同時對多個待測試感測器進行測試以縮減其測試時間的系統與方法。

在微機電系統(MEMS)技術的發展下，許多具動作感測功能的感測器已被廣泛地應用於例如智慧型手機、平板電腦、遊戲機和遙控器等消費性電子產品上。這些動作感測器藉由壓電效應的感測結果可進一步計算出所設置的裝置在空間中的加速度移動或旋轉角度的改變情形，這種技術能讓使用者直覺地進行裝置操作以控制相關的應用功能。

就目前的技術來說，常見的動作感測器包括了重力感測器(G-Sensor)、陀螺儀(Gyroscope)和加速度計(Accelerometer Sensor)等，其中加速度計可透過三個維度來感測加速度方向，而陀螺儀則是感測沿著某一軸或多個軸的角速度。在一般提供動作感測的裝置內可僅設置任一種動作感測器或是多種動作感測器的組合。舉例來說，加速度計與陀螺儀的組合可形成互補，而能計算出裝置在三維空間中的完整動作。

此外，慣性測量單元(Inertial measurement unit，簡稱IMU)則是一種更為精密的感測器，主要是以多軸方式組合各種動作感測器；例如一個慣性測量單元可以是由三軸的陀螺儀和三個方向的加速度計組合而成。慣性測量單元因成本較高，故通常是應用在高性能或高規格的特殊設備上，而一般可提供動作感測 的消費性電子產品則多半是使用低成本的加速度計或陀螺儀，作為其裝置中的動作感測器。

另一方面，慣性測量單元也可應用在對一般陀螺儀或加速度計等動作感測器產品於產線上的功能測試。根據目前技術，其測試方式是在一測試治具中將一動作感測器(即陀螺儀或加速度計)與一慣性測量單元置放在同一測試平面上，且測試治具可對該測試平面進行三維運動(包括移動與轉動)。慣性測量單元是相對於被測試的動作感測器作為功能測試上的標準。

當測試治具進行運動時，監控的電腦會分別收到動作感測器與慣性測量單元所產生的感測結果。由於動作感測器與慣性測量單元是設置在同一平面，所以理論上兩者所回傳給電腦的數據應該是相同的或差異不大。因此，測試作業可進一步將動作感測器的感測結果與慣性測量單元的感測結果進行比較，從而判斷該感測器的性能表現情形，並還可再利用程式就感測器的偏差部份帶入特殊的演算法來進行校正。

雖然目前此種方式能進行有效且正確的測試，但是一次只能夠對一個被測物進行測試，也就是測完一個感測器的各軸向後才能再測下一個。換言之，當有大量的感測器須要進行測試時，此種方式將會耗用許多時間。再者，即使考量可將測試治具的平面擴大以同時容納多個被測物，但自前的測試流程依然只能逐一地進行測試控制，也就仍是感測器有幾個就要運動該平面幾次來測試，所節省到的只是每次將感測器更換放上該平面的時間而已，並未真正解決耗時的問題。

本發明之目的在於提出一種感測器測試系統及應用於其上的感測器測試方法。該系統是將一標準單元與多個待測試感測器於同一平面上進行測試，而該方法則是使用與一主要行程做同步執行的多個子執行緒，使得對多個待測試感測器的測試能同時進行，從而縮減了大量測試工作下的測試時間。

本發明為一種感測器測試方法，應用於一感測器測試系統與多個待測試感測器上。該系統包含有一第一電腦裝置、一標準單元與一測試治具。該標準單元與該些待測試感測器置放於該測試治具的一測試平面上。該第一電腦裝置信號連接於該測試治具。該方法包含下列步驟：對該標準單元與該些待測試感測器進行編排而產生一主要行程；根據該主要行程對該標準單元與該些待測試感測器進行分配而產生相應的多個子執行緒；執行該主要行程，並同步執行該些子執行緒；該測試治具使該測試平面以多個預設方向中的一第一方向進行運動，而該主要行程以一預設時間進行等待；以及該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。

本發明另一方面為一種感測器測試系統，應用於多個待測試感測器上。該系統包含有：一測試治具、一標準單元以及一第一電腦裝置。該測試治具能以多個預設方向進行運動，該測試治具並具有一測試平面。該標準單元與該些待測試感測器置放於該測試平面上。該第一電腦裝置信號連接於該測試治具，用以控制該測試治具，進而對該標準單元與該些待測試感測器進行編排而產生一主要行程，並根據該主要行程對該標準單元與該些待測試感測器進行分配而產生相應的多個子執行緒。其中，當執行該主要行程時，同步執行該些子執行緒。當該測試治具使該測試平面以該些預設方向中的一第一方向進行運動時，該主要行程以一預設時間進行等待，而該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例並配合所附圖式進行詳細說明。

100‧‧‧感測器測試系統

1‧‧‧測試治具

1a‧‧‧測試平面

10~13‧‧‧安裝座位

20‧‧‧標準單元

21~23‧‧‧待測試感測器

31‧‧‧第一電腦裝置

32‧‧‧第二電腦裝置

S1~S5‧‧‧步驟

M1‧‧‧主要行程

T0~T3‧‧‧子執行緒

第1圖，為本發明所提出的感測器測試系統100的示意圖。

第2圖，為本發明所提出的感測器測試方法的流程圖。

第3圖，為本發明所提出的主要行程M1與子執行緒T0~T3的示意圖。

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要或以通常技術即可完成之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

現以一實施例進行本發明所提出之感測器測試系統及應用於其上的感測器測試方法的實施說明。請參見第1圖，為本發明的一感測器測試系統100的示意圖。如第1圖所示，該感測器測試系統100包含有一第一電腦裝置31、一第二電腦裝置32與一測試治具1，其中該測試治具1能以多個預設方向進行運動，而該第一電腦裝置31信號連接於該測試治具1，該第二電腦裝置32信號連接於該第一電腦裝置31。

該感測器測試系統100主要是以該測試治具1對例如陀螺儀或加速度計等動作感測器進行產線上的功能測試，因此該感測器測試系統100還包含有一標準單元20，以作為各待測試的動作感測器的測試標準。於一實施例中，該標準單元20為一慣性測量單元(IMU)，以提供在三維運動(包括移動與轉動)上精確的感測結果與對照用的標準。

本發明的目的在於使其感測器測試系統100能一次性地在同一測試的執行程序中，同時對多個待測試的動作感測器進行功能測試，如第1圖所示，也就是該感測器測試系統100可同時對多個待測試感測器21、22、23作應用。其次，該測試治具1還具有一測試平面1a，而該測試平面1a可相應於該測試治具1進行三維運動。為了能對不同的感測器所得到的感測結果進 行比較，該標準單元20與該些待測試感測器21~23是一起置放於該測試平面1a上。

承上所述，在能同時對多個待測試的動作感測器進行測試的前提下，該測試平面1a具有用以置放該標準單元20與該些待測試感測器21~23的多個安裝座位10、11、12、13，且該標準單元20與該些待測試感測器21~23的總數目不大於該些安裝座位10~13的數目。在第1圖中是以三個待測試感測器21~23進行舉例示意。是以，若設計這些座位數愈多時，就可置放更多待測試感測器而能節省愈多的測試時間。

本發明的其一特徵在於，雖然該標準單元20是作為其他待測試感測器21~23的測試標準，但其在測試過程中均與這些待測試感測器21~23處於相同的置放環境，並皆對運動狀態進行感測而產生相應的感測結果。更進一步來說，在同一組的待測試感測器的測試過程中，各待測試感測器產生幾次感測結果，該標準單元20也會相應地產生幾次感測結果。

另一方面，在第1圖中的該第一電腦裝置31是作為測試過程中的監控角色，而該第二電腦裝置32則是作為感測結果的接收、整理及進一步比對、分析與校正的角色。於一實施例中，該第一電腦裝置31是一種採用PCI介面並與該測試治具1做信號連接的工業控制用之電腦裝置；但一般要進一步做數據收集的該第二電腦裝置32並無法作為工業控制之用，且一般是採用USB介面。是以，在第1圖中採用兩台電腦的配置方式來完成其系統架構，但也並不限於此。於一實施例中，若一電腦裝置可同時作為工業控制與數據收集、比對分析這兩種角色時，則便僅設置一台電腦即可。

請參見第2圖，為本發明所提出的感測器測試方法的流程圖。首先，對該標準單元20與該些待測試感測器21~23進行編排而產生一主要行程(Main Process)(步驟S1)(M1，見第3圖)；其次，根據該主要行程M1對該標準單元20與該些待測試 感測器21~23進行分配而產生相應的多個子執行緒(Sub-Threads)(步驟S2)(T0、T1、T2、T3，見第3圖)；接著，執行該主要行程M1，並同步執行該些子執行緒T0~T3(步驟S3)；接著，該測試治具1使該測試平面1a以多個預設方向中的一第一方向進行運動，而該主要行程M1以一預設時間進行等待(步驟S4)；之後，該標準單元20與該些待測試感測器21~23分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程M1以分別將所產生的感測結果經由該測試治具1傳送至該第一電腦裝置31(步驟S5)。

於一實施例中，本發明所提出的感測器測試方法於該感測器測試系統100上的應用，可採用軟體方式而於該測試治具1中儲存成一測試應用程式以提供執行。詳細來說，作為監控角色的該第一電腦裝置31可在連線之下經由該測試治具1來執行載於其中的該測試應用程式，以進行測試過程的控制。該些安裝座位10~13除了提供該標準單元20與該些待測試感測器21~23進行穩定置放外，其亦為一種信號傳輸介面，用以輸出該標準單元20與該些待測試感測器21~23所產生的感測結果。

承上所述，該標準單元20於該測試治具1中相對來說是保持固定的設置而不會更換，並為單一之設置。相對地，該些待測試感測器21~23則為於測試完成之後即做另一批的更換。是以，針對所述步驟S1，於測試過程一開始時(或該測試應用程式被執行時)還更包括了由該測試治具1偵測所置放的該些待測試感測器21~23的數目之步驟，以提供後續的該些子執行緒T1~T3的產生。

請同時參見第3圖，為本發明所提出的該測試應用程式被執行下所產生的該主要行程M1與該些子執行緒T0~T3的示意圖。在第3圖中的該些子執行緒T0~T3是相應於第1圖中的三個待測試感測器21~23，加上該標準單元20亦是進行動作感測，因此以四個子執行緒做舉例示意。如第3圖所示，該主要行 程M1與該些子執行緒T0~T3愈往圖式下方代表執行的順序愈後，也可代表時間的走向。其次，上述提到的多個預設方向於第3圖中是以三維座標系統表示，也就是以三個相互垂直的直線座標軸X軸、Y軸和Z軸為三個預設方向。

承上所述，本發明的該主要行程M1為依序將該標準單元20與該些待測試感測器21~23於該些預設方向進行運動的一測試指令集合。詳細來說，在該測試應用程式被執行後就會開始進行相應的測試編排，其方式是根據該標準單元20及三個待測試感測器21~23的順序(可依照所置放的安裝座位的位置)，並同時分別對應至三個座標軸X軸、Y軸和Z軸的順序加以排列組合而成。如第3圖所示，也就是該主要行程M1中有十二個測試指令。

需注意的是，這些測試指令的編排是使這四個被測物先全部對其中某一預設方向進行運動與感測完後，才會再對另一預設方向進行運動與感測。例如先測完一第一方向(X軸)後，才再測一第二方向(Y軸)，最後才是測一第三方向(Z軸)。如此，該測試平面1a就不須做次數過多的運動。此外，由於各被測物是置放在同一測試平面1a上，使得各被測物對該測試平面1a每次運動所反應的感測結果均是對應至同一方向。

另一方面，本發明的每一子執行緒為該標準單元20或該些待測試感測器21~23各自於該些預設方向進行運動的相應的一測試指令分配。詳細來說，並對應所述步驟S2，在該測試應用程式被執行以及該主要行程M1產生出來後，就會從該主要行程M1中將各測試指令依所關聯的對象(即該標準單元20或待測試感測器21~23)加以分配以形成出相應的子執行緒T0~T3。換句話說，該主要行程M1是這些子執行緒T0~T3的集合。

本發明的其一特徵在於，使用與一個主要行程同步的多個子執行緒的設計來完成同時對多個待測試感測器進行測試的目的。詳細來說，本發明的該測試應用程式被執行後所產生 的該主要行程M1其內容是類似於習知技術的一次只能對一個被測物進行測試，也就是一次執行一個指令，然後循序執行所有指令以完成整個該主要行程M1。然而，如步驟S3所述，在同步執行該些子執行緒T0~T3之下，就能將原本執行該主要行程M1的時間分給其他的行程來使用，如此就可模擬出多工(multi-task)的效果。

換句話說，各子執行緒T0~T3雖然也是分別一次執行一個指令，但卻是同時多個行程一起在執行各自相應的指令，使得該標準單元20與各待測試感測器21~23能同時感測運動狀態而產生相應的感測結果。如此，即使置放在該測試平面1a上的待測試感測器的數量再多，同步執行多個子執行緒的時間也和單獨執行一個子執行緒的時間無甚差異，所耗用的測試時間也約等於只測一個待測試感測器而已，大大地改善了耗時的問題。

承上所述，在步驟S4中，在各子執行緒T0~T3同步執行下，該標準單元20與各待測試感測器21~23將能同時對該測試平面1a於該第一方向(X軸)的運動進行感測，進而分別產生感測結果。然而，由於測試過程包含了多個方向上的運動與感測結果的產生，若要正確地同時完成所有感測器的測試，便須要在上述的流程中加入一等待機制。

詳細來說，由於各感測器的品質或運作情況不一，甚至可能會因為故障而無法產生與回傳感測結果，因此設計以該預設時間進行等待。此一設計除了是避免造成當感測未完成時卻繼續進行後續指令的錯誤外，也能防止當收不到感測結果時卻一直停留在其中某一指令上的問題。於一實施例中，若待測試感測器無異常，其回傳感測結果的時間將會相當短，約零點幾秒或是幾毫秒之內便可完成，故該預設時間的大小可設計為1秒或幾秒不等。

在步驟S5中，在各子執行緒T0~T3同步執行下，該標準單元20與各待測試感測器21~23將先分別感測於該第一 方向(X軸)的運動，一旦有產生感測結果便會立即回覆該主要行程M1(如第3圖中的多個橫向虛線所示)。雖然從該主要行程M1的立場來看，所有的指令是循序進行的，但各子執行緒T0~T3針對某一軸向的運動感測結果的回覆卻是同時產生，或幾乎是同時在進行。

根據第1圖的示意與上述的舉例說明，該第一電腦裝置31負責對該測試治具1的控制，而該第二電腦裝置32負責數據的收集與進一步的處理分析。因此在步驟S5中回覆該主要行程M1並將該標準單元20與該些待測試感測器21~23所產生的感測結果經由該測試治具1傳送至該第一電腦裝置31後，該第一電腦裝置31便進一步再將這些感測結果傳送至該第二電腦裝置32。

於一實施例中，該第二電腦裝置32可載有相關的應用程式來處理所收集到的各感測結果或各項數據。詳細來說，應用程式能將作為標準的該標準單元20所產生的感測結果比對各待測試感測器21~23所產生的感測結果，並可就偏差部份帶入特殊的演算法而分別產生一校正資訊，進而對相應的感測器進行校正。可以理解的是，此時的校正程序可為使用相關裝置來重新編輯相應感測器的韌體內容。而這部份可類似於先前技術，故不多贅述。

上述的步驟S1至步驟S5已可有效地完成同時對多個待測試感測器進行測試的實施，其關鍵在於同步執行多個子執行緒。加上等待機制的設計，可確保在下一個方向的運動測試之前能確實接收到應取得的感測結果。是以，在該主要行程M1與該些子執行緒T0~T3仍同步執行的狀態下，再以其他預設方向(例如第二方向(Y軸)及第三方向(Z軸))來重覆步驟S4至步驟S5，就可完成完整的測試和產生所需的感測結果。此外，於其他方向的測試所使用的該預設時間可以和前述的測試相同，或者亦可設定成其他的等待時間。

可以理解的是，在上述的等待機制中，若於該預設時間之後仍無法接收到相應的感測結果時，該主要行程M1仍會繼續進行，同時各子執行緒T0~T3會繼續回覆該主要行程M1所完成的感測。另一方面，可設計當所有預設方向(即X軸、Y軸、Z軸)上的測試都已完成時，且相應的感測結果已在各預設時間內完成回覆，該第二電腦裝置32才會開始處理分析所收集到的各項數據。

因此，於一實施例中，當該第一電腦裝置31於該預設時間後有缺收任一待測試感測器所相應的感測結果，或經該第二電腦裝置32分析而判斷出有任一待測試感測器所相應的感測結果超出一預設範圍時，程式便將所相應的待測試感測器判定為異常；相反的，則為正常的感測器。其中該預設範圍即為相應的待測試感測器的感測結果對該標準單元20的感測結果的偏差部份的可容許大小。

綜上所述，本發明所提出的感測器測試系統提供了能一次置放多個待測試感測器的一測試治具，並將作為測試標準的一標準單元與該些待測試感測器於同一平面上進行運動測試。本發明所提出的應用於此一系統上的感測器測試方法則提出了能與一主要行程做同步執行的多個子執行緒，從而能有效地一次同時對多個待測試感測器進行運動測試。本發明無論置放的被測物有多少，所耗用的測試時間約都只是測試一個被測物的時間而已，故相當可觀地縮減了大量測試工作下的測試時間。

是故，本發明能有效解決先前技術中所提出之相關問題，而能成功地達到本案發展之主要目的。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種感測器測試方法，應用於一感測器測試系統與多個待測試感測器上，該系統包含有一第一電腦裝置、一標準單元與一測試治具，該標準單元與該些待測試感測器置放於該測試治具的一測試平面上，該第一電腦裝置信號連接於該測試治具，而該方法包含下列步驟：對該標準單元與該些待測試感測器進行編排而產生一主要行程；根據該主要行程對該標準單元與該些待測試感測器進行分配而產生相應的多個子執行緒；執行該主要行程，並同步執行該些子執行緒；該測試治具使該測試平面以多個預設方向中的一第一方向進行運動，而該主要行程以一預設時間進行等待；以及該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中該方法為於該測試治具中儲存成一測試應用程式以提供執行，而該方法包含下列步驟：該第一電腦裝置經由該測試治具執行該測試應用程式以進行控制；以及該測試治具偵測該些待測試感測器的數目。
3. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中該方法還包含下列步驟：該測試治具使該測試平面以該些預設方向中的一第二方向進行運動，而該主要行程以該預設時間進行等待；以及該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第二方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。
4. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中該系統還包含有一第二電腦裝置，該第二電腦裝置信號連接於該第一電腦裝置，而該方法包含下列步驟：該第一電腦裝置將該標準單元與該些待測試感測器所產生的感測結果傳送至該第二電腦裝置；該第二電腦裝置將該標準單元所產生的感測結果比對各待測試感測器所產生的感測結果，並分別產生一校正資訊；以及利用該校正資訊對相應的待測試感測器進行校正。
5. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中該方法還包含下列步驟：當該第一電腦裝置於該預設時間後有缺收任一待測試感測器所相應的感測結果，或有任一待測試感測器所相應的感測結果超出一預設範圍時，將所相應的待測試感測器判定為異常。
6. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中該主要行程為依序將該標準單元與該些待測試感測器於該些預設方向進行運動的一測試指令集合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之感測器測試方法，其中每一子執行緒為該標準單元或該些待測試感測器各自於該些預設方向進行運動的相應的一測試指令分配。
8. 一種感測器測試系統，應用於多個待測試感測器上，該系統包含有：一測試治具，能以多個預設方向進行運動，該測試治具具有一測試平面；一標準單元，與該些待測試感測器置放於該測試平面上；以及一第一電腦裝置，信號連接於該測試治具，用以控制該測試治具，進而對該標準單元與該些待測試感測器進行編排而產生一主要行程，並根據該主要行程對該標準單元與該些待測試感測器進行分配而產生相應的多個子執行緒；其中，當執行該主要行程時，同步執行該些子執行緒；當該測試治具使該測試平面以該些預設方向中的一第一方向進行運動時，該主要行程以一預設時間進行等待，而該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第一方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。
9. 如申請專利範圍第8項所述之感測器測試系統，其中該測試平面具有多個安裝座位，用以置放該標準單元與該些待測試感測器，該標準單元與該些待測試感測器的總數目不大於該些安裝座位的數目，且該測試治具經由該些安裝座位偵測該些待測試感測器的數目。
10. 如申請專利範圍第8項所述之感測器測試系統，其中當該測試治具使該測試平面以該些預設方向中的一第二方向進行運動時，該主要行程以該預設時間進行等待，而該標準單元與該些待測試感測器分別感測於該第二方向的運動，並於產生感測結果時回覆該主要行程以分別將所產生的感測結果經由該測試治具傳送至該第一電腦裝置。
11. 如申請專利範圍第8項所述之感測器測試系統，還包含有一第二電腦裝置，該第二電腦裝置信號連接於該第一電腦裝置，其中該第一電腦裝置用以將該標準單元與該些待測試感測器所產生的感測結果傳送至該第二電腦裝置，而該第二電腦裝置用以將該標準單元所產生的感測結果比對各待測試感測器所產生的感測結果，並分別產生一校正資訊，進而利用該校正資訊對相應的待測試感測器進行校正。
12. 如申請專利範圍第8項所述之感測器測試系統，其中當該第一電腦裝置於該預設時間後有缺收任一待測試感測器所相應的感測結果，或有任一待測試感測器所相應的感測結果超出一預設範圍時，將所相應的待測試感測器判定為異常。