Cochlear 公司使用 NI TestStand、LabVIEW 与 PXI 开发植入式助听器测试系统

Author(s):
Paul Carter - Cochlear Ltd.

Industry:
Medical

Products:
LabVIEW, PXI/CompactPCI, TestStand

The Challenge:
    使用商业可用的技术建立混合信号的自动化测试系统，以减少新一代植入式助听器的成本与开发时间。

The Solution:
使用 NI LabVIEW、PXI 电脑式仪器与 NI TestStand，建立一套自动化测试系统，能以 70% 的开发时间提供更多更灵活的功能。

设计高效率的测试系统
    位于澳洲悉尼的 Cochlear Ltd. 公司是植入式助听器业界中首屈一指的公司，让世界各地数以千计的重度与极重度听障人士，重新体验美妙的听觉感受。我们的旗舰产品是 Nucleus 人工电子耳系统，里面包含了一个内部的植入物与一个外部的语言处理器。语言处理器会将分析声音并数字化成编码讯号，然后透过 RF 信号传送到植入物中。植入物将信号转换成电脉冲，然后直接刺激耳蜗的神经纤维，产生听觉。我们会针对个人的听觉需求，对语言处理器进行特殊的程序设计，帮助配戴者过着正常的生活。

    公司注重产品的品质与安全性，这点帮助了我们在市场上维持领先的地位，所以测试系统在确保品质与安全性上扮演着关键的角色。我们的植入系统非常复杂，涵盖了许多不同的部分与子系统。针对所有的元件发展测试系统的话，会花费我们大量的时间与资源，但是我们的时间非常宝贵，因此我们使用 NI 产品，为我们最新的听力技术解决测试方面的问题。

   随着产品的发展，它们会越来越复杂，包含越来越多的元件。同时，随着品质标准的提高、生产与测试时间的减少，我们需要新的测试系统。我们习惯使用定制化的硬件与软件在公司内部开发所有的测试解决方桉。对于比较简单的产品来说，这样就已足够，但是我们在发布新产品时却遭遇到困难，因为测试系统总是来不及准备好。我们知道对于目前正在研发的新产品来说，开发新的测试系统是一项艰巨的任务，使用传统的方法根本来不及，所以，我们开始寻找别的方法，尝试使用商用可用的技术。

    我们每年卖出数千个系统，我们所在的市场变化快速，从利基应用变成公认的主流医疗技术。由公司内部自行发展的测试方法已经不再适用，但是我们尚未准备好购买几百万元的测试系统。PXI 解决方案的合理价格，使其成为灵活测试系统的最佳解决方案，以合理的价位提供了高品质的服务、经过验证的硬件与强大的软件。

   我们针对内部研发使用了新的 PXI 架构功能测试系统，从电路板到组装完成的产品，测试了 8 种不同的应用。我们也使用这套系统在公司内部以及不同的代工厂中进行生产测试。系统需要执行众多的动作，包括捕捉、储存与分析 5 MHz 信号的波形，将电力与资料穿越皮肤，传送到植入物中。我们使用声音测量、电压参数测量、在不同负载情况下的电流测量，同时通过数字 I / O及 GPIB与外部设备沟通。我们使用 USB 通讯设备来控制定制电路板上的继电器、开关与其他的硬件。系统也必须能够准确调整共振电路并测试 I2C 通讯。系统会自动生成测试报告，同时通过网络进行存贮，供日后统计分析之用。CPE Systems 公司是本地的 NI 系统联盟商，他们协助我们开发了 LabVIEW 与 NI TestStand 所需的定制界面与软件开发程序。

   这套测试系统包含了 1 个具有 GPIB 接口的 PXI  Pentium 4 控制器、NI PXI-4070 FlexDMM 卡、NI PXI-6052E 多功能数据采集 (DAQ) 卡，以及 NI PXI-5112 高速数字化仪。DAQ 卡、FlexDMM 卡与高速数字化仪会提供测量混合信号与信号开关开关所需的所有数字输入与输出。RS232 通讯设备控制会 1 个调节放大器，而 USB 则控制另 1 个定制接口卡。这套新系统比以前所有的测试系统更轻巧，可以节省宝贵的产线空间。PXI 平台意味着这套系统具有灵活、维修容易、轻松更新的优点。

创造具有灵活的软件架构

   我们使用 NI LabVIEW 与 NI TestStand 开发灵活的软件架构，以解决目前及未来的测试需求。这套软件的功能众多，能够测试不同版本的产品，以及开放式与封闭式硬件。使用 NI TestStand，我们可以利用商业可用的测试执行功能来节省开发时间。

使用定制化的操作界面，操作员可以登陆、载入选出的测试序列，然后监控测试过程。界面也会提供即时资料更新给操作员、生成测试报告，然后将所有的测试资讯记录到资料库中，供日后分析之用。我们在 LabVIEW 中撰写个别的测试，这也可以节省开发时间，因为我们拥有庞大的函数库可以测量、与硬件连接、分析结果，以及显示。通过模块化操作界面进行序列控制，并将其与个别测试模块分开，我们便能将开发的成果使用于更多有类似测试需求的产品上。以统一的格式记录所有的数据，我们的研发与生产工程师就能进行分析并找出趋势，并制作生产收益的报告。他们也会使用数据分析失败原因，并在设备制造的过程中找出待改进之处。记录中拥有所有的测试资料，包含使用的序列、参数、测试仪器的校正日期、测试时间，以及产品的通过 / 失败状态。

NI TestStand 成果斐然

新的功能测试系统协助我们在紧迫的时间压力下完成工作，将新产品的设计从概念阶段带入制造阶段。NI TestStand 为我们的 LabVIEW 测试模块制造了一个模块化、可重复使用的测试架构，NI TestStand 对我们来说非常实用。从专业的角度来看，我们现在可以在前所未有的短时间内就开发完成测试系统，因为与软硬件开发有关的大部分风险都被移除了。我们初期的训练投资成本也因为开发这个专业的时间缩短，而且收回了成本。在未来的开发中，因为我们的工程师已经习惯使用这些工具，所以我们预期开发的时间会缩短 30 %。