Freiraum im Engineering für neue Produkte. Automatisierung in der Softwarequalitätssicherung mehr

Transkript

1 Automatisierung in der Softwarequalitätssicherung mehr Freiraum im Engineering für neue Produkte

2 Firmenporträt Firmengründung 1945 Jahr der Firmengründung durch Friedrich Schunk in Lauffen am Neckar Produktionsstandorte: Lauffen, Brackenheim-Hausen, Mengen und Raleigh-Morrisville (USA) Lauffen am Neckar Raleigh-Morrisville Weltweiter Vertrieb in mehr als 50 Ländern

3 Produktbereiche Entwicklung mechatronischer Produkte Ausgangssituation verschiedenste mechatronische Systeme spezielle Elektronik für jedes einzelne System zur Ansteuerung und Regelung des Motors Situation heute bis zu 70 verschiedene Module sind vorhanden Ersatz durch eine universelle Elektronik, die über Parametrierung an das gegebene Modul angepasst werden kann 6

4 Vorstellung der mechatronischen Plattform von SCHUNK, MCS Bremse SCHUNK Antriebsregler Motor Positionsmesssystem 7 Leitrechner Viele denkbare Einsatzszenarien Hohe Parametrierbarkeit, um optimale Einsatzfunktionalität zu gewährleisten RS232, CAN, Profibus, Bluetooth, Digitale Ein-/Ausgänge SCHUNK Antriebs- oder Greifeinheit Der SCHUNK Antriebsregler ist das Herzstück für einen großen Teil des Produktportfolios MCS = Motion Controller SCHUNK Aufbau des MCS RS232 CAN Profibus Bluetooth Digitale IO Motortreiber Motordaten Positionsdaten Bremse Motor Positionsmesssystem EEPROM MCS SCHUNK Antriebs- oder Greifeinheit 8 Leitrechner FSK (Anschlusskappe)

5 Schnittstellen des MCS Sensoren Motoren 3 digitale Hallgeber 24 / 48 V; Ip = 30 A 3 Endschalter / Referenzschalter BDC Differenzieller TTL-Encoder BLDC 3P Block EnDat BLDC 3P Sinus Resolver Tourque 3P SSI Linear 3P TTL Encoder Stepper 2* Phasenstrom Temperatur Bremse Spannung 24 / 48 V IO Kommunikation 1 Analog Out 12 Bit 0-10 V RS232 4 Digital In VDC Profibus 4 Digital Out 24 VDC CAN SPI (Blue Tooth) 9 Mechatronische Entwicklung bei SCHUNK gemäß V-Modell ( Qualitygate-Darstellung) Mechanik Elektronik Informatik 10

6 Was bedeuten Änderungen in der Firmware? Hoher Funktionsumfang Hohe Parametrierbarkeit Vielzahl durchzuführender Testfälle Ständige Weiterentwicklung des SCHUNK Antriebsreglers Großer Bedarf an Regressionstests Wartung manuell nicht mehr im vollen Umfang möglich Automatisierte Testdurchführung wird benötigt 11 Ausgangslage von SCHUNK 12

7 Zielsetzung: Qualitätssicherung u. Kostensenkung Automatische Protokollierung der Testdurchführung Durchführung aller Funktionstests bei Weiterentwicklung und nach Fehlerbehebung mit erheblich verringertem Aufwand (Regressionstests) Einsparung von Personalressourcen in diesem Bereich durch eine weitgehend automatisierte Testdurchführung Durchführung der Tests unabhängig von Arbeitszeiten des Entwicklers (nachts oder am Wochenende) Durchführungszeiten verkürzen sich wesentlich bei Automatisierung Nachhaltige Sicherung einer hohen Produktqualität Schonung von Zeit- und Personalressourcen 13 Testaufbau Testbett Testbettsteuerung Testobjektstimulation/-beobachtung Absolutwertmessung Seilzugpoti TMS/TXE Elementare Teilfunktionen Testtreiber TXE Elementare Teilfunktionen Testtreiber DIO Gebersignal Resolveranr. Encoder Greifer (PEH) Testroboter MC Demo PC SMP (RS232) SMP (CAN) SMP (Profibus) Hardwaresimulator Leistung/Logik Ub Messpunkte RS232 CAN? Profibus? Prüfling PTAE V5.3 Last Testobjektumgebung 14

8 Art der Tests und Verfahren Funktionstests Einzelfunktionen und Abläufe Sollverhalten Servicefunktionen Lasttests Dauertests Testobjekt MCS ist als Blackbox zu sehen Stimulation und Beobachtung der Schnittstellen Hardware-in-the-Loop Testobjekt MCS befindet sich in seiner gewohnten Umgebung unter Ersetzung (fehlender) realer Teile durch Virtuelle 15 Testbett: Anforderungen an Hardware Hardwaresimulator: System zur Aufnahme von Daten Basis für Softwareabarbeitung Signalstimulation Kommunikation Testobjektumgebung /Modulsimulator Simulation von Greifern und Antriebsmodulen Bereitstellung von Kontrolldaten (Position, Strom) Bereitstellung einer geeigneten Elektronik Bereitstellung von Referenzsignalen (Encoder, Hall-Geber) für weiterführende Verarbeitung 16

9 Hardwaresimulator: crio von National Instruments crio-9074 Chassis inkl. analoger und digitaler IO-Karten System zur Datenaufnahme und Stimulation Real-Time Prozessor im Chassis verbauter FPGA Entwicklungsumgebung LabVIEW 17 Hardwaresimulator: Platine EXT1 Rot: Spannungsversorgung Blau: differentielle Encoderschaltung Grün: Pegelanpassung digitale IO Gelb: analoge Messung 18

10 Modulsimulator Antriebsmodul PDU 90 mit Bremse Externes Positionsmesssystem Aufbau 1: PDU 90 inkl. Bremse (ohne MCS) Externes Positionsmesssystem austauschbarer Wellenadapter zur besonderen Verwendung 19 Erster Gesamtaufbau PC / crio Spannungsversorgung PC / MCS Spannungsversorgung 20

11 Prüfstandsoftware bezüglich Testdurchführung und Testbett Testsystemarchitektur gemäß Forschungsprojekt TeSiM Testsystem-Architektur für eingebettete Software in der Mechatronik der TU München Anforderungen an Software Testmanagement und Testausführung Steuerung der Hardware des Testbetts Software als eigenständiger Bestandteil des Testbetts 21 Prüfstandsoftware bezüglich Zeitverhalten PC: Protokollierung, Ansteuerung, Kommunikation RT: Steuerung, Schutz der Hardware, Signalprotokollierung FPGA: Simulation von Signalen und Hardware, Messung 22

12 Architektur von Testfällen Testfall 1 Testfall 2 Testfall 3 TV1 TV2 TV3 Testfälle Testvektoren Elementare Teilfunktion 1 Elementare Teilfunktion 2 Elementare Teilfunktion 3 Elementare Teilfunktionen Simulation Stimulation Beobachtung 23 Testfalldefinition am Beispiel Positionieren Testziel Erfolgreiche Positionierfahrt durchführen, das Positioniersystem und die Reglerparameter sicherstellen Getestete Funktionen Positionieren Ablauf Sequenz Parameter 1. Referenzieren Basis (mit Basisparametersatz) 2. Positionsfahrt Basis (Fahrt in Ausgangsposition) 3. Positionieren Test (Test-Konfiguration) Schnittstellen Kommunikation, Absolutwertmessung Anfangszustand Referenziert beliebige Position Endzustand Referenziert beliebige Position Randbedingungen Versorgungsspannung 22, V; Motorspannung 22, V Testhilfsmittel Aufbau 1 Bemerkung Ausgangsposition, Endposition, Geschwindigkeit, Strom, Ruck, Abtastrate Absolutwertmessung, Trigger 24

13 Fazit Automatisierte Testdurchführung unterstützt bei strukturierter und systematischer Vorgehensweise im Testprozess Sicherstellung eines gleichbleibend hohen Qualitätsniveaus Effizienzsteigerung im Entwicklungsprozess Entwicklungszeit Entwicklungskosten Als Ergebnis wurde hier also eine Automatisierung in der Softwarequalitätssicherung erreicht 25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 26