Effizienter lässt sich nicht testen

Dr. Eschke Elektronik, Berlin

Die Wittenstein AG entwickelt und produziert unter anderem in ihren Geschäftseinheiten sowohl integrierte elektromechanische, rotative und lineare Servosysteme, Mini AC-Servomotoren und innovative Implantate für die Orthopädie und Traumatologie. Auch in der Luft- und Raumfahrt kommen die hochpräzisen Verzahnungstechnologien und leistungsstarken Aktuatorsysteme zum Einsatz.

Zunehmend übernehmen elektronische Servoantriebe Aufgaben, bei denen bisher hydraulische oder pneumatische Systeme dominierten. Das Unternehmen entwickelt Flachbaugruppen und alle elektronischen und elektromechanischen Komponenten, bis hin zu hoch präzisen Servosystemen im eigenen Haus. Die Leiterplattenbestückung inklusive AOI wird an qualifizierte und vertrauensvolle Wertschöpfungspartner übertragen. Endproduktspezifische Anpassungen, Prüfungen, Conformal Coating und alle Arbeiten auf Endgeräte- ebene erfolgen wiederum im eigenen Haus. Themen wie hohe Prüftiefe, erreichbare Qualität jedes einzelnen Prüfschrittes, Rückverfolgbarkeit der Teile und Prozesse sind Aspekte, die mit zu dem Beschluss führten, sich um ein spezielles Testgerät nach eigenen Anforderungen zu bemühen. Die angestrebte Prüfeinrichtung muss die genannte Qualität aller Prüfaufgaben optimieren und nicht wertschöpfende Arbeiten reduzieren. Die wichtigsten Anforderungen an das Testsystem waren, um nur einige zu nennen, eine Skalierbarkeit und leichte Erweiterung des Testsystems zur Anpassung an aktuelle und zukünftige Testaufgaben, eine große Testabdeckung, eine einfache Programmierung sowie kurze Setup-Zeiten, umfangreiche Logging- und Statistik-Funktionen, Paperless Repair Station, die Möglichkeit der vollständigen Einbindung von Standardkomponenten (Zukaufteilen) in die Testumgebung, Lowest Cost of Ownership (Kalibrierung, Selbsttest) sowie Potenziale für die Zukunft, und das ganze in einem guten Preis-Leistungs-Verhältnis. Das gegründete Kompetenzteam definierte gemeinsam einen Auswahlprozess und führte diesen durch, der nicht nur an technischen Parametern des Prüfgerätes orientiert war, sondern auch wichtige Soft Facts und den direkten Kontakt zum Hersteller einbezog. Der Vergleich zeigte, dass für die gestellten Anforderungen sich das Testsystem CT350 Comet R von Dr. Eschke Elektronik am besten eignete.

Das CT350 Comet ist modular aufgebaut und lässt sich problemlos und einfach erweitern. Sowohl In-Circuit- als auch Funktionstests sind in einem Gerät vereint. Besonders fällt die Skalierbarkeit des Testsystems ins Auge. Seine modulare Bauweise macht das System beliebig erweiterungsfähig und alle Zusatzgeräte lassen sich vollständig in das System und seine Umgebung einbinden, so dass langfristig Erweiterungsmöglichkeiten eröffnet sind. Die High-Power-Switch-Matrix bildet hierbei eine der Grundlagen für vollständige Abnahmeprüfungen der hochpräzisen Servosysteme. Zugleich erzielt dieses System die niedrigsten Costs of Ownership, einschließlich Kalibrierung und Selbsttests. Mit ausschlaggebend bei der Entscheidung war das strukturierte Programmieren über Eingabemasken. Dadurch wird der interne Aufwand für die Programmerstellung und Freigabe vereinfacht und zugleich reduziert. Die Prüfgeräte-Betriebssoftware ist auf allen Windows Betriebssystemen einsatzfähig.

Zum Basissystem zählen das 19“-Gehäuse, ein Baugruppenträger mit 14 oder wahlweise 21 Slots, das zentrale Steuermodul SM2–4, Stromversorger, eine aktive Backplane und das unvermeidliche aber leise Lüftermodul. Alle Testermodule, Messeinheiten, Scanner, Generatoren sind direkt im Gerät und dem beigeordneten Rack integriert. Das Steuermodul SM2–4 basiert auf einem RISC/DSP mit Echtzeitkern und ist in erster Linie für schnelle Kommunikation mit dem Steuer-PC verantwortlich. Zudem lässt sich die analoge Stromversorgung für jede Anforderung frei programmieren. Digitale Ein- und Ausgänge übertragen elektrische Signale per Optokoppler bei gleichzeitiger galvanischer Trennung zwischen Eingangs- und Ausgangsstromkreis. Parallel werden im Steuermodul die Testparameter generiert, der eigentliche Testablauf gesteuert, der Takt zentral vorgegeben sowie der Selbsttest des Testsystems initiiert. Das Hochleistungstestsystem ist mit Modulen zur Bewertung des Signalverlaufs, Hochkanal-Messmodulen, mehreren Selbsttestfunktionen, modernen Scannern, automatischer Kalibrierung, Pin-Scan-Technik zum Aufspüren nicht gelöteter IC-Pins (Opens) und vielen anderen Features zur Erfüllung der Kundenanforderungen bestückt. Dazu zählt auch ein Softwarepaket, basierend auf WIN-XP, WIN-2000 oder auch Vista. Für die Funktionalität des Testers und die Steuerung des abgesetzten Power Racks ist der flexible Einsatz des IEEE488 oder GPIB-Bus wichtig. Die Bedienoberfläche wurde entsprechend angepasst und ist leicht erweiterbar. Die Software ist lizenzfrei und kann im Unternehmen beliebig oft installiert werden. Dies erschließt auch Eigenschaften wie das Importieren und gleichzeitige Konvertierung verschiedener CAD-Formate, das automatische Erstellen der Testprogramme für In-Circuit-Tests, innovative Impulsmessverfahren, Importfunktionen für digitale Pattern oder Software für den Test von Nutzen. Programmiert über Maskeneingaben, die vollgrafisch unterstützt werden. Die Bedienung ist intuitiv und zu den eingegebenen Parametern erfolgen Plausibilitätsprüfungen. Außerdem stehen neben Steuervariablen auch vielfältige Parser-Funktionen zur Datenfilterung und -umwandlung in notwendigen Formaten bereit. Das bedeutet, dass im Anschluss an die Analyse die Semantik der Daten leicht erschlossen werden kann, um daraus weitere zielgerichtete Aktionen abzuleiten.

Zunächst geht es Entwickler Uwe Heller um den Test vor dem Test. Konkret heißt das: Bevor getestet wird, ist zu prüfen, ob die Plausibilität des Prüfprogramms stimmt und ob sich nicht bestimmte Funktionen simulieren und auf diesem Weg einfacher prüfen lassen. Dann kann es losgehen. In-Circuit- und Funktionstests erfolgen in einem einzigen Gerät. Zur Adaptierung muss prinzipiell die Voraussetzung geschaffen sein, dass zweistufige Adapter auch mit Vakuum oder Druckluft gesteuert werden können. Zur Vermeidung von Stichleitungen, die von den Funktionstestnadeln zu den Scannerkanälen führen, werden zu deren Trennung vom Testobjekt im Adapter kleine Module mit Schaltrelais eingesetzt. Für eine günstige elektrische Anschaltung beim Funktionstest sind Relais zur Verbesserung der Masseverbindung zwischen Testsystem und Prüfling im Einsatz. Die erforderliche Signalqualität und das exakte Timing für die entsprechenden Funktionstests werden durch spezielle HF-Treiberschaltungen gesichert, die für den Tester in einer Toolbox verfügbar sind. Damit lassen sich relativ einfach sehr schnelle Signale von den Testobjekten zum Tester und umgekehrt übertragen. Auch Versuchsingenieur Markus Zahner beurteilt das einfache und wirkungsvolle Programmieren über Eingabemasken sehr positiv: „Da muss kein Programmierer mit Spezialkenntnissen individueller Hochsprachen ran. Das lösen wir vor Ort sehr effektiv und schnell selbst.“

Naturgemäß gehört zu jedem Testgerät eine entsprechende Reparaturstation. Dies ist gegenwärtig im Aufbau. Zahner sieht eine abgespeckte Version des CT350 Comet mit seiner hervorragenden Software für eine Paperless-Repair-Station als bestgeeignete Reparaturstation zur Realisierung der gesteckten Ziele. Die Testobjekte werden auf dem Display des Reparaturrechners realistisch dargestellt und das defekte Bauteil angezeigt. Fachleute löten die als fehlerhaft erkannten Komponenten aus, löten ein neues Bauteil manuell ein, und schleusen es unverzüglich wieder in einen neuen Testablauf. Das Adaptierungssystem für die Testobjekte ist ohne Zweifel für kurze Tester-Rüstzeiten wesentlich mit verantwortlich. Alle Testsysteme der CT3XX Serie, wie das im Unternehmen, können mit einem High-Pin-Count-Interface (HPCI) ausgerüstet werden, das leicht zu bedienen ist. Das Schließen der Adapter bzw. die Kontaktierung der Testobjekte können über Vakuum, Pneumatik oder im einfachsten Fall mechanisch erfolgen. Per Barcodeerkennung oder über eine elektronische Adapterkodierung stellt das Testsystem sofort das zu nutzende Prüfprogramm bereit.

Wenn von Adaptern die Rede ist, kommen für die kompakten Antriebs-Steuerelektroniken keine sehr großflächigen Testobjekte im Format Doppeleuropa oder größer in Betracht. Besonders klein sind natürlich Testobjekte aus den Bereichen der Implantate für die Orthopädie und Traumatologie: je kleiner desto besser. Dennoch kommt das Unternehmen um einen qualifizierten Adapterbau naturgemäß nicht herum. Diesen Job übernehmen qualifizierte Wertschöpfungspartner, die sich auf dieses Geschäft verstehen. Das Testsystem CT350 Comet R ist inzwischen seit mehr als einem Jahr im Einsatz. Die ausführlichen Erprobungsphasen und die Nutzung des Testsystems für die Serienfertigung bestätigen vollauf die Erwartungen.

www.dr-eschke.de & www.wittenstein.de

EPP 442

Die Wittenstein AG vereint sieben Geschäftseinheiten unter ihrem Dach. Mit der Aussage „Wittenstein – eins sein mit der Zukunft“ wird die Innovationskraft und Technologiekompetenz der Gruppe weltweit dargestellt. Produkte jünger als fünf Jahre machen 85 % des Umsatzes aus. Daraus folgt eine Innovationskraft gepaart mit Technologiekompetenz, um weltweit zügig zu wachsen. Dazu werden Netzwerke zur Optimierung des Innovationsprozesses ebenso genutzt wie der Input zur Optimierung der Beziehungsintelligenz zu Kunden, Lieferanten und Mitarbeitern. Heute beschäftigt das Unternehmen rund 1.400 Mitarbeiter in aller Welt, bei derzeit mehr als 150 Millionen Euro Umsatz.

Mit dem Digitaltester DT30 (50 MBit/s) entwickelte Dr. Eschke Elektronik erstmals bereits 1990 ein hoch qualifiziertes Testsystem, das auch für die Produktion und den Test für Fiber Optics eingesetzt wurde. Es folgten Installationen bei namhaften Industrieunternehmen. Das System fand einen schnellen Absatz und intensive Entwicklungsarbeiten führten zu weiteren leistungsfähigen Testsystemen. 2007 wird mit dem CT350 Comet R und dem CT3xx Power Rack ein Leistungsoptimum erzielt. Heute berät und vertreibt die Dr. Eschke Elektronik über qualifizierte Vertriebsstellen ihre inzwischen bekannten Produkte.