Multimedia im Auto Das Testsystem garantiert beste Unterhaltung an Bord

Autor / Redakteur: Labib Feidy * / Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wer in ein Auto der Ober- und Mittelklasse steigt, den erwartet ein ausgeklügeltes Infotainment-System. Damit alles reibungslos funktioniert, müssen die Systeme genauestens geprüft werden.

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Infotainment-System im Auto: Der Fahrer hat Zugriff auf unterschiedliche Funktionen. Damit das Infotainment-System problemlos arbeitet, sind umfangreiche Tests notwendig.
Infotainment-System im Auto: Der Fahrer hat Zugriff auf unterschiedliche Funktionen. Damit das Infotainment-System problemlos arbeitet, sind umfangreiche Tests notwendig.
(Bild: © iconimage - Fotolia)

Mittlerweile ist die elektronische Bordunterhaltung zu einem immer wichtigeren Merkmal bei einem modernen Auto geworden. Zum Standard gehört bereits ein CD-Radio mit DAB-Tuner und einem Soundsystem. Das Laufwerk sollte MP3-fähig sein und einen Steckplatz für USB-Sticks aufweisen. Eine Bluetooth-Schnittstelle für das Telefon wird ebenso erwartet wie ein Navigations-System mit bereits aufgespieltem Kartensatz für Europa. Zahlreiche Extras kann der Autokäufer per Konfigurator zusätzlich ordern. Natürlich wird erwartet, dass so viel Technik durch elektronische Zuordnung zum Fahrzeug gegen Diebstahl gesichert ist.

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Was zunächst der automobilen Oberklasse vorbehalten war, erobert allmählich die Mittelklasse. Das erhöht die Stückzahlen, damit aber auch den Wettbewerbsdruck. Ein namhafter japanischer Hersteller von Infotainment-Systemen stand wie viele andere vor der Aufgabe, seine Produktion zu optimieren. Gesucht wurde unter anderem ein Testsystem, das die komplette Produktion der Geräte unterstützt und die sehr hohen Anforderungen der Automobilhersteller erfüllt.

Das Optimierungspotenzial gerade auf der Testseite ist groß, auch höhere Investitionen in ausgefeilte Testsysteme amortisieren sich schnell. Das Unternehmen wollte ein kostengünstiges und zukunftssicheres System, das für mehrere Tier-1-Lieferanten an unterschiedlichen Standorten in mehreren Ländern eingesetzt werden kann.

Die Consultingfirma des Herstellers kontaktierte auch den Test- und Prüfspezialisten MCD Elektronik aus Baden-Württemberg. Nach Vorgesprächen und ersten Präsentationen kam MCD mit neun weiteren Anbietern in das finale Auswahlverfahren und bekam schließlich den Zuschlag. Nach einem halben Jahr Entwicklungszeit konnte im Februar 2015 die komplette Testlinie in Japan in Betrieb genommen werden. Weitere Linien für andere Produktionsstandorte sind geplant. Die Prüfinhalte waren vom Auftraggeber grob umrissen.

Der Testumfang der Multimediakomponenten

Zum Testumfang gehören der Inline-Test des Mainboards, der Inline-Test der digitalen Tunermodule sowie der Test des Komplettsystems mit DVD-Spieler, Mainboard und digitalen Tuner. Der Testausrüster entwickelte ein Gesamtkonzept und leitete davon Detaillösungen ab. Gemeinsam mit dem Kunden nahm die jetzige Modulstruktur Gestalt an. Bei der Umsetzung und Auswahl der Komponenten hatte MCD viele Freiheiten.

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Dieser Autorenbeitrag ist in der Printausgabe ELEKTRONIKPRAXIS 24/2015 erschienen. Diese ist auch als kostenloses ePaper oder als pdf abrufbar.

Man konnte allerdings auch auf eigens entwickelte Standardkomponenten zurückgreifen. Dazu gehören beispielsweise der AudioAnalyzer mit eigenständiger Scriptengine zur parallelen Auswertung der Messwerte und der schaltbare USB HUB, mit dem sich umfangreiche USB-Schnittstellen steuern lassen. Vieles wurde speziell für dieses Projekt neu entwickelt, weil es entsprechende Produkte am Markt bislang nicht gab. Dazu gehört die Programmierung der Geräte über USB mit asynchronem Zugriff und ladbar über PC und das gleichzeitig für 48 Prüflinge. Oder die Spezialplatine, welche die komplexe Verdrahtung innerhalb der Tester ersetzt. Sie trägt zur Standardisierung bei und zu besser reproduzierbaren Ergebnissen. Mechanische Adaptionen wurden im Vorfeld mit 3-D-Drucktechnik simuliert und getestet, damit die Ergebnisse valide sind.

Das 13-köpfige Team, unterstützt von einigen Zulieferfirmen, realisierte die Testlinie innerhalb von 26 Wochen. Zur gründlichen Planungsphase gehörten Versuche mit Boundary-Scan-Lösungen, Fehlerabdeckungsanalysen und zahlreiche Simulationen. Die Testlinie wurde in insgesamt acht modularen Stationen realisiert. Einige davon sind direkt in den Produktionsfluss eingebunden, andere agieren als Offline-Stationen. Jede der Stationen kann eigenständig operieren, ist aber über ein intelligentes Datenhandling in das Management der gesamten Testlinie eingebunden.

Die verschiedenen Teststationen im Überblick

Die Reise der Produkte beginnt beim Inline BSCAN/Funktionstester für Mainboards. Auf dieser Station können zwei Mainboards gleichzeitig und parallel per Boundary Scan und Funktionstest getestet und programmiert werden. Test und Handling laufen automatisch ab.

Die zweite Station ist der Inline BSCAN/Funktionstester für DAB-Tunermodule. Hier werden 12 Module parallel bearbeitet. Der Boundary-Scan-Test, der Funktionstest und die Programmierung aller Module erfolgen gleichzeitig. Test und Handling erfolgen vollautomatisch.

Die dritte Station ist die Flash-Anlage für 2 x 24 Geräte. Hier erfolgt parallel an bis zu 48 Geräten die Programmierung der Applikationssoftware. Die Programmierung lässt sich auch asynchron starten. Hier werden die Geräte bereits nach Kundenwunsch personalisiert, deshalb ist das Barcode- und Datenhandling für jedes einzelne Gerät sehr wichtig. Über speziell entwickelte Platinen mit intelligentem Datenhandling erfolgt die anschließende Stimulation der Geräte. Das Flashen der Geräte mit Daten, wie beispielsweise Straßendaten für ein Navigationssystem, wird über die USB-Schnittstelle mit bis zu 64 GByte je Gerät vorgenommen.

Der härteste Test in der Klimakammer

Die härtesten Tests erfolgen in der RunIn-Anlage für 2 x 24 Geräte. Deshalb wird diese Anlage auch als Folterkammer bezeichnet. Bis zu 48 Geräte werden gleichzeitig in einer Klimakammer mit Temperaturen von –40 bis 80 °C im Dauerlauf geprüft. Dazu werden die Head Units an die Steckplätze eines dafür entwickelten Trolleys angeschlossen. In dieser Zeit werden alle Gerätefunktionen überprüft, die Eingangssignale automatisch simuliert und die Ausgänge unterschiedlich belastet.

Geprüft werden auch Aussetzer bei der Audio-Wiedergabe, DVD- und CD-Funktionen wie Ein- und Auswurf sowie der Startvorgang der DVDs. Der Automatische-Funktionstest (AFT) ist die nächste Prüfstation. Hier werden bis zu vier der komplett assemblierten Head Units überprüft. Das Prüfsystem ist auf Funktionstests von USB-, WLAN- und Bluetooth-Komponenten, sowie analoge und digitale Messungen von Tuner, AM-, FM-, DAB- und Satellitenempfang spezialisiert.

Auch GPS-Tests sowie Videosignale, Lüfterfunktionen, Netzwerkschnittstellen, Lichtleistung und MOST-Kommunikation lassen sich automatisch testen. Eine speziell entwickelte Universalplatine minimiert die Verdrahtung der Funktionstester. Das spart Arbeitszeit und reduziert Fehler- sowie Materialmängel. Die Software erkennt freie Prüfpotenziale und optimiert den Testlauf automatisch. Ein einzelner Mitarbeiter kann alle vier Testplätze gleichzeitig bedienen.

Der manuelle Funktionstest als Sonderstellung

Eine Sonderstellung in der Testlinie nimmt der MFT (manueller Funktionstest) ein. Es ist der Arbeitsplatz von Mitarbeitern, die eine kundenorientierte Prüfung der Geräte vornehmen. Sie prüfen die Geräte aus Anwendersicht, nehmen Hörtests über Kopfhörer vor und prüfen manuell die DVD-Funktionen. Durch Verbinden des Prüflings mit Kfz-Anzeigen und Kfz-Bedienelementen, wie Lenkradschalter, können zwei Geräte sowohl manuell als auch teilautomatisch stimuliert werden. Sehr praktisch ist die Führung des Mitarbeiters über ein sogenanntes elektronisches Drehbuch, unterstützt durch Bild- und Videoelemente.

Auf diese Weise kann der Prüfplatz je nach Produktionsstandort auf die lokalen Bedürfnisse angepasst werden. Mehrere Kamerasysteme werfen einen letzten Blick auf das Gerät und ein Bildverarbeitungsprogramm prüft die Vollständigkeit. Alle Anschlussstecker werden dabei auf Anwesenheit und die Anschlussstifte auf das korrekte Taumelspiel geprüft. Die Farben von Aufklebern und die Anwesenheit der korrekten Barcodes und Sticker werden untersucht. Ebenfalls wird nachgeschaut, ob die Kühlpads für die elektronischen Schaltkreise korrekt montiert sind. Das Gehäuse, die Führungsschienen und die Befestigungselemente werden vermessen. Dazu gehört auch der Vollständigkeitscheck von Schrauben und Clips. Abschließend werden die DVD-Mechanik und die Einzugsschlitze überprüft.

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Die Diagnosedaten der Prüflinge

Die eigentliche Schnittstelle zum Automobilhersteller ist der Auslieferungsplatz. Zusammen mit der Kunden-Software erfolgt hier die Konfiguration für den Einsatz im Zielfahrzeug. Dazu gehören das Programmieren der Fertigungsdaten und die Konfiguration für den Just-in-Sequence-Versand. Zu den kundenseitigen Daten kommen die Diagnosedaten, Ausstattung, Optionen im Gerät, der Einsatzort, Versions-Angaben und Datumsangaben hinzu.

Alle Diagnosedaten der Prüflinge werden in einem komplexen Programm aufbereitet und stehen per Langzeitspeicherung für eine jederzeitige Inspektion beim Hersteller zur Verfügung. Die Testanlage selbst wird regelmäßig überprüft, um Fehldiagnosen zu vermeiden. Beispielsweise werden über den MCD DatenManager die Prüfdaten ausgewertet und die Stabilitäten sowie die Zwischenergebnisse überprüft.

Eine Kalibrierung der Messdaten erfolgt durch Prüfläufe mit Golden Devices. Hinweise auf eventuelle schleichende Veränderungen gibt die dauerhafte Analyse per Trenderkennung über den MCD-DatenManager. Diese Software ist über Schnittstellen mit dem Manufacturing Execution System, MES, des Infotainmentherstellers verbunden, das die Brücke zwischen der technisch/physikalischen und der betriebswirtschaftlichen Welt schlägt.

* Labib Feidy ist bei MCD Elektronik als Business Development Manager verantwortlich und arbeitet in Birkenfeld.

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