Cochlear 測試系統

　　The Challenge:

　　使用商業(yè)可用的技術(shù)建立混合信號的自動(dòng)化測試系統，以減少新一代植入式助聽(tīng)器的成本與開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　The Solution:

　　使用 NI LabVIEW、PXI 電腦式儀器與 NI TestStand，建立一套自動(dòng)化測試系統，能以 70% 的開(kāi)發(fā)時(shí)間提供更多更靈活的功能。

　　"NI TestStand 為我們的 LabVIEW 測試模塊制造了一個(gè)模塊化、可重復使用的測試架構，NI TestStand 對我們來(lái)說(shuō)真的非常實(shí)用。"

　　設計高效率的測試系統

　　位于澳洲悉尼的 Cochlear Ltd. 公司是植入式助聽(tīng)器業(yè)界中首屈一指的公司，讓世界各地數以千計的重度與極重度聽(tīng)障人士，重新體驗美妙的聽(tīng)覺(jué)感受。我們的旗艦產(chǎn)品是 Nucleus 人工電子耳系統，里面包含了一個(gè)內部的植入物與一個(gè)外部的語(yǔ)言處理器。語(yǔ)言處理器會(huì )將分析聲音并數字化成編碼訊號，然后透過(guò) RF 信號傳送到植入物中。植入物將信號轉換成電脈沖，然后直接刺激耳蝸的神經(jīng)纖維，產(chǎn)生聽(tīng)覺(jué)。我們會(huì )針對個(gè)人的聽(tīng)覺(jué)需求，對語(yǔ)言處理器進(jìn)行特殊的程序設計，幫助配戴者過(guò)著(zhù)正常的生活。

　　公司注重產(chǎn)品的品質(zhì)與安全性，這點(diǎn)幫助了我們在市場(chǎng)上維持領(lǐng)先的地位，所以測試系統在確保品質(zhì)與安全性上扮演著(zhù)關(guān)鍵的角色。我們的植入系統非常復雜，涵蓋了許多不同的部分與子系統。針對所有的元件發(fā)展測試系統的話(huà)，會(huì )花費我們大量的時(shí)間與資源，但是我們的時(shí)間非常寶貴，因此我們使用 NI 產(chǎn)品，為我們最新的聽(tīng)力技術(shù)解決測試方面的問(wèn)題。

　　隨著(zhù)產(chǎn)品的發(fā)展，它們會(huì )越來(lái)越復雜，包含越來(lái)越多的元件。同時(shí)，隨著(zhù)品質(zhì)標準的提高、生產(chǎn)與測試時(shí)間的減少，我們需要新的測試系統。我們習慣使用定制化的硬件與軟件在公司內部開(kāi)發(fā)所有的測試解決方桉。對于比較簡(jiǎn)單的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，這樣就已足夠，但是我們在發(fā)布新產(chǎn)品時(shí)卻遭遇到困難，因為測試系統總是來(lái)不及準備好。我們知道對于目前正在研發(fā)的新產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)新的測試系統是一項艱巨的任務(wù)，使用傳統的方法根本來(lái)不及，所以，我們開(kāi)始尋找別的方法，嘗試使用商用可用的技術(shù)。

　　我們每年賣(mài)出數千個(gè)系統，我們所在的市場(chǎng)變化快速，從利基應用變成公認的主流醫療技術(shù)。由公司內部自行發(fā)展的測試方法已經(jīng)不再適用，但是我們尚未準備好購買(mǎi)幾百萬(wàn)元的測試系統。PXI 解決方案的合理價(jià)格，使其成為靈活測試系統的最佳解決方案，以合理的價(jià)位提供了高品質(zhì)的服務(wù)、經(jīng)過(guò)驗證的硬件與強大的軟件。

　　我們針對內部研發(fā)使用了新的 PXI 架構功能測試系統，從電路板到組裝完成的產(chǎn)品，測試了 8 種不同的應用。我們也使用這套系統在公司內部以及不同的代工廠(chǎng)中進(jìn)行生產(chǎn)測試。系統需要執行眾多的動(dòng)作，包括捕捉、儲存與分析 5 MHz 信號的波形，將電力與資料穿越皮膚，傳送到植入物中。我們使用聲音測量、電壓參數測量、在不同負載情況下的電流測量，同時(shí)通過(guò)數字 I / O及 GPIB與外部設備溝通。我們使用 USB 通訊設備來(lái)控制定制電路板上的繼電器、開(kāi)關(guān)與其他的硬件。系統也必須能夠準確調整共振電路并測試 I2C 通訊。系統會(huì )自動(dòng)生成測試報告，同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行存貯，供日后統計分析之用。CPE Systems 公司是本地的 NI 系統聯(lián)盟商，他們協(xié)助我們開(kāi)發(fā)了 LabVIEW 與 NI TestStand 所需的定制界面與軟件開(kāi)發(fā)程序。

　　這套測試系統包含了 1 個(gè)具有 GPIB 接口的 PXI  Pentium 4 控制器、NI PXI-4070 FlexDMM 卡、NI PXI-6052E 多功能數據采集 (DAQ) 卡，以及 NI PXI-5112 高速數字化儀。DAQ 卡、FlexDMM 卡與高速數字化儀會(huì )提供測量混合信號與信號開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)所需的所有數字輸入與輸出。RS232 通訊設備控制會(huì ) 1 個(gè)調節放大器，而 USB 則控制另 1 個(gè)定制接口卡。這套新系統比以前所有的測試系統更輕巧，可以節省寶貴的產(chǎn)線(xiàn)空間。PXI 平臺意味著(zhù)這套系統具有靈活、維修容易、輕松更新的優(yōu)點(diǎn)。

　　創(chuàng )造具有靈活的軟件架構

　　我們使用 NI LabVIEW 與 NI TestStand 開(kāi)發(fā)靈活的軟件架構，以解決目前及未來(lái)的測試需求。這套軟件的功能眾多，能夠測試不同版本的產(chǎn)品，以及開(kāi)放式與封閉式硬件。使用 NI TestStand，我們可以利用商業(yè)可用的測試執行功能來(lái)節省開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　使用定制化的操作界面，操作員可以登陸、載入選出的測試序列，然后監控測試過(guò)程。界面也會(huì )提供即時(shí)資料更新給操作員、生成測試報告，然后將所有的測試資訊記錄到資料庫中，供日后分析之用。我們在 LabVIEW 中撰寫(xiě)個(gè)別的測試，這也可以節省開(kāi)發(fā)時(shí)間，因為我們擁有龐大的函數庫可以測量、與硬件連接、分析結果，以及顯示。通過(guò)模塊化操作界面進(jìn)行序列控制，并將其與個(gè)別測試模塊分開(kāi)，我們便能將開(kāi)發(fā)的成果使用于更多有類(lèi)似測試需求的產(chǎn)品上。以統一的格式記錄所有的數據，我們的研發(fā)與生產(chǎn)工程師就能進(jìn)行分析并找出趨勢，并制作生產(chǎn)收益的報告。他們也會(huì )使用數據分析失敗原因，并在設備制造的過(guò)程中找出待改進(jìn)之處。記錄中擁有所有的測試資料，包含使用的序列、參數、測試儀器的校正日期、測試時(shí)間，以及產(chǎn)品的通過(guò) / 失敗狀態(tài)。

　　NI TestStand 成果斐然

　　新的功能測試系統協(xié)助我們在緊迫的時(shí)間壓力下完成工作，將新產(chǎn)品的設計從概念階段帶入制造階段。NI TestStand 為我們的 LabVIEW 測試模塊制造了一個(gè)模塊化、可重復使用的測試架構，NI TestStand 對我們來(lái)說(shuō)非常實(shí)用。從專(zhuān)業(yè)的角度來(lái)看，我們現在可以在前所未有的短時(shí)間內就開(kāi)發(fā)完成測試系統，因為與軟硬件開(kāi)發(fā)有關(guān)的大部分風(fēng)險都被移除了。我們初期的訓練投資成本也因為開(kāi)發(fā)這個(gè)專(zhuān)業(yè)的時(shí)間縮短，而且收回了成本。在未來(lái)的開(kāi)發(fā)中，因為我們的工程師已經(jīng)習慣使用這些工具，所以我們預期開(kāi)發(fā)的時(shí)間會(huì )縮短 30 %。