系统总体设计规格定义汇总.docx
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系统总体设计规格定义汇总
手机自动功能检测系统
总体设计与规格定义
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湖北众友科技实业股份有限公司
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表目录
1范围
定义产品的名称、商标、型号和版本、保密代号，如“ATM交换机，版本V1.0R001”。
说明产品归属：
属于哪个系列的，归属哪个产品线，是否是新的产品系列，是否需要申请新的商标。
2概述
功能检验设备安装在手机生产线上，利用生产线线体提供的电源和气源作为动力来源；不同生产线上的功能检验设备间相互独立，不存在信息交互。
功能检验设备由总控用计算机和独立的检验站点组成，总控用计算机控制各检验站点并收集检验作业所产生的数据，一部分数据经过处理显示在计算机的显示器上，另一部分数据经过处理后存储在计算机数据库中。
通过车间内的以太网可以在车间或者工厂级服务器上访问、查询各功能检验设备的数据库。
3系统总体设计
3.1方案供应商信息
不涉及
3.2系统功能、性能
3.2.1功能特性
1.1系统功能、性能
1.1.1功能特性
1、图像检验功能：
1）检测手机背光功能：
能通过对手机屏幕的拍照判断背光的亮度变化是否正常；
2）屏幕坏点检测功能：
能通过对手机屏幕的拍照判断有无坏点；
3）拍照检测功能：
能通过对手机屏幕的拍照判断手机显示静态图片、前后两摄像头的拍摄功能是否正常；
4）屏幕色差检测功能：
能通过对手机屏幕的拍照判断屏幕灰度及彩色色差是否正常；
5）视频检测功能：
能通过判断视频播放是否流畅来确定手机播放视频的功能是否正常；
6）版本信息检测功能：
能通过对手机屏幕的拍照判断手机界面上显示的版本信息是否正确；
7）手机状态信息显示检测功能：
通过对手机屏幕的拍照判断手机充电功能、信号接收功能、时间显示功能是否正常；
8）手机屏幕校准检测功能：
通过对手机屏幕的拍照获取校准特征中心位置然后点击校准特征，通过对手机屏幕拍照，检测手机屏幕校准功能是否正常；
9）蓝牙、WIFI功能检测功能：
通过对手机屏幕拍照，判断手机连接蓝牙、WIFI的功能是否正常；
10）触点偏位检测功能：
获取指定图标中心坐标然后进行操作，通过对手机屏幕拍照，检测手机是否存在触点偏位问题；
11）笔画检测功能：
对手机屏幕拍照获取屏幕显示线条的轨迹坐标，在手机屏幕上划线，通过对手机屏幕拍照判断笔画检测结果是否正常；
12）故障机分类功能：
能确定故障手机的故障代码，出现故障手机时进行提示，存储手机的故障信息；
13）按键检测功能：
操作手机按键，通过对手机拍照判断按键操作的结果是否正确输入给了手机；
14）指南针测试功能：
能判断手机指南针显示的方位是否正常；
15）距离感应测试功能：
遮挡手机距离感应器，通过对手机拍照判断手机距离感应功能是否正常；
16）光感测试功能：
改变环境光照条件（亮、暗、灭），通过对手机拍照判断手机光感功能是否正常；
17）陀螺仪检验功能：
改变手机的位姿，通过对手机拍照判断手机陀螺仪传感器是否正常。
2、音频检验功能
1）手机扬声器检验功能：
通过采集手机播放的MP3音乐，判断手机扬声器是否正常；
2）手机MIC回环检验功能：
对手机MIC发声，通过手机听筒还原声音的质量判断MIC回环功能是否正常；
3）耳机回环检验功能：
给手机耳麦一个输入信号，能通过手机耳机听筒还原录音的质量判断耳机回环功能是否正常；
4）手机马达检验功能：
能判断马达是否震动，震动强度是否适当，是否有杂音。
3、集成软件
1）用户登录管理功能：
使用账号密码登录系统，不同账号拥有不同权限，能增加账号，能修改账号密码，能删除账号；
2）自动测试功能：
实现各测试项目自动执行，显示测试状态信息；
3）测试历史信息管理功能：
提供测试信息存储、查询、显示、导出、上传服务；
4）测试故障信息管理功能：
提供故障信息存储、查询、显示、导出、上传服务。
3.2.2整机性能指标
整机性能参数
参数名
国际标准
国标
对手
本产品
误测率
（No无）
（No无）
未知
坏点误检率≤10%，其它项目≤0.1%；
接地
1x10-6
1x10-6
未知
0.1S内静电电压降至150V以下，接入阻抗106~108Ω
无故障连续工作时间
未知
≥48小时
维护间隔
（No无）
（No无）
未知
1年/整机
坏点识别率
（No无）
（No无）
未知
能识别直径≥0.1mm的坏点
图像坐标误差
（No无）
（No无）
未知
不超过0.1mm
遮挡物移动
（No无）
（No无）
未知
不超过1mm
按键操作误差
（No无）
（No无）
未知
不超过1mm
滑触操作误差
（No无）
（No无）
未知
不超过0.1mm
测试信息显示
（No无）
（No无）
未知
延时<500ms
数据库
（No无）
（No无）
未知
1、查询响应时间<3S；
2、可记录手机故障统计信息>5000条
效能
（No无）
（No无）
未知
对于不同手机，执行相同的测试任务，设备的平均工作效率是单人平均工作效率的4.3倍
3.2.3整机技术参数
1、整机功耗：
≤2KW
2、电源参数：
220VAC±10%，50Hz±1Hz；
3、重量：
竖直的单位投影面积上的重量小于200Kg/㎡
4、尺寸：
≤0.75*1*1（长宽高）。
3.2.4遵循的标准
标准
3.3系统总体结构
系统只有一个结构，这种说法是错误的!
3.4功能实现原理
3.4.1检测手机背光功能实现原理
检测背光灯的亮和灭，或者背光灯由亮到暗到黑的渐变功能是否正常。
通过提取各个亮度不同的屏幕图片，比较各个状态下的亮度值，根据确立的评判准则来判断亮度变化是否正常，并将判断结果返回。
3.4.2屏幕坏点检测功能实现原理
检测手机屏幕是否存在坏点等缺陷，包括五种颜色（白、黑、红、绿、蓝）背景下的亮点及暗点坏元检测。
在手机屏幕背景图像为高亮时，成像之后会存在较严重的干扰纹情况。
干扰纹的存在会对坏元检测造成较大影响，故需要针对性的设计去除干扰算法。
当相机安装固定之后，图像的模式基本确定，包括干扰纹的形态、分布周期等参数，然后基于该类信息针对性的设计滤波器。
在前期尚未获得该参数时，可以在相机选型时拍摄的图像进行算法设计工作。
在设备定型之后，再根据实际图像进行参数细调。
然后根据制定的判定标准，逐行逐列的对既定像素区域进行判断识别，并将最后的判断结果返回。
3.4.3拍照检测功能实现原理
对手机拍摄的图片质量进行检测，从而判定手机摄像头的拍摄功能是否正常。
设计标准测试卡包含色块、灰度渐变块、清晰度线组等几部分内容。
上面的分区状分布可以辅助摄像头成像后的图像旋转及位移矫正。
首先根据测试卡的斑块分布规律求解姿态变化参数，然后根据先验分布知识确定色块、灰度块、清晰度线所在区域。
为避免重采样带来的清晰度损失，不再进行畸变矫正，而是根据先验知识计算所需要考察区域在实时图中的位置。
最后分别对计算位置附近区域图像进行局部统计分析，包括偏色、灰阶、清晰度等。
（1）偏色：
对每一个色块中心小区域进行采样，得到该统计区域的RGB均值，映射到HIS空间，计算标准手机与待测手机在色度及饱和度参数空间下的某种距离作为偏差测量。
统计所有色块的偏差均值和标准差；
（2）灰阶：
沿水平线对区域提取截面分布曲线。
利用已知曲线的阶梯数目，对曲线进行自动分段，统计分段内均值的分布递增规律。
（3）清晰度：
仍然沿水平线对清晰度线区域提取界面分布图。
理想情况应该为一系列不同周期的方波状分布。
由于成像模糊会造成密集区域的波形峰谷值变低。
根据峰谷值小于最大值一半所处的位置，给出清晰度度量数值化描述。
3.4.4屏幕色差检测功能实现原理
手机屏幕显示的是八级灰度条和RGB三色图像，判断是否存在灰度变化和偏色。
拍摄一幅手机图像，提取屏幕区域，获取显示八级灰度条和RGB三色的图片，利用先验知识沿水平线对灰度区域和RGB三色区域提取截面分布曲线。
利用已知曲线的阶梯数目，对曲线进行自动分段，统计分段内均值的分布递增规律。
并对灰度和彩色鉴别能力进行度量，根据模板图像设定判定标准，并将检测结果返回。
3.4.5视频检测功能实现原理
采用一组复杂背景下的快速变化图像序列作为原始测试图生成视频文件，播放时间可暂定10秒左右。
图像序列选择的准则是：
背景尽可能复杂，变化较快速，用于提高解码时的CPU占用率，尽可能测试较极端情况。
对图像序列中间部分开一个黑色纯背景窗口，窗口内添加一个快速移动的十字光标。
光标位置可以按照一定规则跳动。
实际检测时，可以令相机只针对局部区域进行高帧频视频捕获，同时利用相机的SDK获取或者利用MMX指令记录帧与帧之间的时间差信息。
逐帧检测光标的中心位置。
并统计光标变化规律与设计值之间的变化规律是否一致，变化周期是否存在延时。
若变化规律在帧周期之内，且变化周期没有明显延时，则可以认为播放流畅，反之，则判定不流畅，最后将判定结果返回。
3.4.6版本信息检测功能实现原理
采集一幅手机图像，提取屏幕区域，获取显示手机版本信息的图片，对于固定信息，如硬件软件版本信息则通过模板匹配判断信息是否正确，如果是S/N号的检测则需要用OCR先进行识别再行判断该信息是否正确。
最后将判断结果进行返回。
3.4.7手机状态信息显示检测功能实现原理
在设定的时间内连拍两幅手机图像，提取屏幕区域，获取两幅显示有手机状态信息的图片，通过比较两幅手机充电图标和信号图标的差值和设定阈值标准来判断手机充电功能和信号是否正常；对时间显示区域则根据OCR识别判断有否字符显示，以及判决中心是否“：
”号作为准则来判断时间显示是否正常。
判断完毕，并将判断结果返回。
3.4.8手机屏幕校准检测功能实现原理
因为白色背景会产生摩尔纹现象，可能会影响检测十字校正图标定位的准确性，故可以先进行预处理。
新建工程中先将校准特征中心点图标和校准成功图标作为模板图标录入配准文件，检测时采集一张实时图像，获取屏幕区域，通过模板匹配对屏幕图像校准中心点坐标进行匹配，返回中心点坐标。
在机械手动作完成之后，采集一张屏幕校准结果图像，通过模板匹配判断手机校准成功与否，并将结果返回。
3.4.9蓝牙、WIFI功能检测功能实现原理
根据配准文件中预先设置的蓝牙或WIFI连接成功后的显示区域模板，通过图像匹配判断当然检测项是否连接成功，并将检测结果返回。
3.4.10触点偏位检测功能实现原理
当机械手点击指定的图标按键之后屏幕显示点击的字母或者数字文本，判断点击的图标和显示的图标是否一致，如果一致，则表示触点无偏位，否则功能异常。
首先根据配准文件中预先截取的点击区域图标，采用OCR识别模式判断屏幕显示区域所显示字符是否为敲击字母或数字。
最后将判断结果返回。
3.4.11笔画检测功能实现原理
笔画测试有两种情况，一种就是沿屏幕显示线条轨迹对手机屏幕进行滑触操作，线条消失后对再次出现的线条重复滑触操作，判断笔画输入功能是否正常；第二种屏幕出现两条平行线，触摸笔在两平行线之间画线，判断笔画检测功能是否正常是直线段的测试。
根据图像边缘检测识别出图像中平行线的数量和轨迹坐标，如果是一条，则直接将轨迹坐标返回；如果是两条，则可取两条平行线坐标的中间值进行返回。
在机械手完成动作以后，通过模板匹配对手机屏幕显示的检测结果进行判断，并返回检测结果。
3.4.12故障机分类功能实现原理
通过OCR识别出治具盘上指定区域内的故障代码（1-4），并将故障代码返回给软件集成，确定出故障手机的位置。
3.4.13按键检测功能实现原理
屏幕显示若干高对比度矩形块，某一个按键被敲击之后，对应矩形块消失。
先将矩形块分布图录入配准文件作为模板图像，在机械手动作完成之后，采集一张实时图像，对该图像和模板图像进行图像差值运算，判断该对应块是否消失，如果消失，表示该按键功能正常，否则，表示功能异常。
最终返回所有按键正常与否的检测结果。
3.4.14指南针测试功能实现原理
如果手机屏幕显示的指示针图像，则可以通过图像差值来判断手机方位显示是否和模板图像一致，如果一致则表示该项功能正常，否则则表示该功能异常，并将判断结果返回；如果手机屏幕显示的是数字方位，则通过OCR识别该数字，根据既定的判定准则，来判定该数字是否正确，并将判断结果返回。
3.4.15距离感应测试功能实现原理
当遮挡物靠近、离开手机距离感应器件时，手机的背光灯也会相应的发生亮暗的变化。
根据比对两种情况下拍摄的手机屏幕图片进行亮度比对，设定判定标准，从而判断出距离感应功能是否正常。
3.4.16光感应测试功能实现原理
当环境光照由弱变强时，手机屏幕也会相应的发生亮暗的变化（光照强，屏幕显示暗，光照暗，屏幕显示亮）。
根据比对两种情况下拍摄的手机屏幕图片进行亮度比对，设定判定标准，从而判断出光感应功能是否正常，并将结果值返回。
3.4.17陀螺仪检验功能实现原理
当手机位姿发生变化时，手机屏幕上显示的陀螺仪信息值会发生变化，这表示陀螺仪功能完好，反之，若信息值未发生改变，则表示该功能异常。
通过提取手机图片信息，OCR识别屏幕显示的陀螺仪信息值，判断该信息值相对于手机位置未变化时的值是否发生相应变化，并将判断结果返回。
3.4.18手机扬声器检验功能实现原理
控制系统带动执行件操作手机正面或侧面按键，使手机进入MP3播放模式，通过置于手机扬声器附近的仿真耳采集一段时间内手机扬声器发出的声音信息，通过声音对比分析算法，将采集到的声音信息跟预存的声音信息进行对比，分析手机扬声器发声的功能是否正常。
3.4.19手机MIC回环检验功能实现原理
控制系统带动执行件操作手机正面或侧面按键，使手机进入MIC回环测试模式，置于待测手机附近的仿真嘴发出一段声音信号，手机获取该声音信息一段时间之后（不同厂家时间不同）经过语音回环从听筒发出声音，仿真耳采集该声音信号，通过声音对比分析算法与事先预存的声音信号进行对比分析，判断手机语音回环功能是否正常。
3.4.20耳机回环检验功能实现原理
控制系统带动执行件操作手机正面或侧面按键，使手机进入耳机回环测试模式，给耳机输入一段特定的电信号，手机获取该声音信息一段时间之后（不同厂家时间不同）经过耳机回环，采集此耳机回环电信号，分析该电信号的波形特性，判断手机耳机回环功能是否正常。
3.4.21手机马达检验功能实现原理
通过仿真耳采集一段时间内手机马达振动的声音信息，通过声音对比分析算法，将采集到的声音信息跟预存的声音信息进行对比，分析马达是否振动以及马达振动时是否有撞击机壳的声音。
3.4.22用户登录管理功能实现原理
用户登陆管理系统有用户登录功能、添加用户账号功能、删除用户账号功能和账号密码修改功能，将账号分成管理员帐号和普通账号，管理员账号登录拥有所有权限，普通账号登录只能看到自动测试界面，通过对数据库的查询、添加、修改实现以上功能。
3.4.23自动测试功能实现原理
设备入口处的进站传输装置将载有手机的治具送入检测站点，集成程序按照预先设定的检测流程给控制子系统、音频子系统和图像子系统下发控制信息对手机功能进行检测，集成程序界面显示当前测试画面，记录测试结果，如果手机故障，将显示故障报警信息，并记录故障信息，检测完毕之后，传送带将载有手机的治具送出检测站点，由出站传输装置将载有手机的治具传回至工人工作处。
3.4.24测试历史信息管理功能实现原理
用户可以通过数据库查询，获取已测试完毕手机的测试信息，通过数据分析模块获取已测手机数目和合格率，还可以将所有测试信息按测试项分类，得到任一测试项的平均耗时和合格率。
3.4.25测试故障信息管理功能实现原理
用户可以通过数据库查询，获取故障手机故障发生的时间以及故障项名称，并可以获得各故障项所占的比例。
3.5系统配置
产品构成
数量
单位
备注
功能检验站点
4
台
标准配置为4台，可只配1台
工控机
1
台
传输机构
4
套
标准配置，选配
治具
12
块
配电柜
1
个
提供标准配置电气硬件的安装
控制柜
4
个
与功能检验站点配用
配件
4
套
3.6系统升级
3.6.1新系统的功能丢失
无
3.6.2版本升级规格
本设备程序升级采用程序替换的方法进行。
3.7其它设计决定
1、软件提供联机帮助文档，在设备提供的软件界面上可以打开帮助文件，帮助文件界面类似下图，将窗口分割成两部分，左边为帮助选项，右边显示帮助内容，帮助文档包括：
设备功能介绍、测试流程录制、设备注意事项等。
2、提供技术手册\维护手册\安装手册\操作手册，采用中文和图片描述。
4软件总体概述
4.1软件基本设计思想
本设备软件采用虚拟仪器技术软件的设计思路，整个软件分为界面层、驱动层以及测试层，软件分为四个子系统，集成程序、音频子系统、图像子系统以及控制子系统，控制、音频、图像各子系统内部按功能将模块封装，各子系统的模块之间相互独立，由集成程序统一调度。
本软件符合高内聚低耦合的设计原则，有利于提高系统的稳定性、扩展性以及可维护性。
4.2软件配置
（注：
与3.4.2节相同。
但这儿是详细描述。
必选）
描述软件配置，包括OMC/主控软件/单板软件等配置情况，要说明编号及简要功能。
编号
简要功能
集成程序
图像软件子系统
音频软件子系统
控制软件子系统
4.3软件包描述
发布时，软件包包括LabVIEW8.6安装文件，手机功能自动检测系统.exe文件以及相关的配置文件，不需要安装，直接使用。
4.4软件开发平台
手机功能自动检测系统软件在Windows平台上实现，上位机软件采用LabVIEW8.6实现，图像、音频、控制算法模块采用C++实现，编译器使用VC6.0，数据库使用Access2003.
5硬件总体概述
5.1硬件基本设计思想
说明硬件采取的基本设计思路,概要描述为什么采取本方案。
5.2硬件配置
（注：
与3.4.1节相同。
但这儿是详细描述。
必选）
描述主要应用中系统机柜\单板配置，需附图说明。
5.3硬件/固件的设计/构造选择
如果有，描述硬件/固件的设计/构造选择，例如尺寸、颜色、形状、材料、市场要求。
5.4硬件开发平台
介绍硬件开发的环境、工具、编译器、可编程性设计工具如FPGA\DSP等；信号完整性（SingnalIntegrity）、EMC仿真分析平台。
6系统设计规格
6.1系统架构
图6-1
6.2系统运行概念
6.2.1功能1
功能
序列图介绍
图像检验功能1：
检测手机背光功能
在检测过程中，集成程序根据已录制测试流程依次给控制子系统、图像子系统下发信息，图像子系统返回测试结果
图像检验功能2：
屏幕坏点检测功能
图像检验功能3：
拍照检测功能
图像检验功能4：
屏幕色差检测功能
图像检验功能5：
视频检测功能
图像检验功能6：
版本信息检测功能
图像检验功能7：
手机状态信息显示检测功能
图像检验功能9：
蓝牙、WIFI功能检测功能
图像检验功能13：
按键检测功能
图像检验功能14：
指南针测试功能
图像检验功能15：
距离感应测试功能
图像检验功能16：
光感测试功能
图像检验功能17：
陀螺仪检验功能
图6-2
6.2.2功能2
功能
序列图介绍
图像检验功能8：
手机屏幕校准检测功能
在检测过程中，图像子系统向集成程序反馈信息，包括图片中心点坐标信息和线段两端点坐标信息，机械手按该反馈信息动作，图像子系统返回测试结果
图像检验功能10：
触点偏位检测功能
图像检验功能11：
笔画检测功能
图6-3
6.2.3功能3
功能
序列图介绍
图像检验功能12：
故障机分类功能
在检测过程中，图像子系统向集成程序反馈治具上编号信息
图6-4
6.2.4功能4
功能
备注
序列图介绍
音频检验功能1：
手机扬声器检验功能
不需要通道控制
在检测过程中，集成程序向控制系统下发指令，控制系统动作让手机进入检测状态，集成程序再向音频软件子系统下发相应指令，音频软件子系统向音频硬件子系统下发控制信息，配置音频检测环境，获取相关音频信息，对音频信息进行处理分析，并返回测试结果
音频检验功能2：
手机MIC回环检验功能
需要通过通道控制完成声音信号输入
音频检验功能3：
耳机回环检验功能
需要通过通道控制完成声音信号输入
音频检验功能4：
手机马达检验功能
需要通过通道控制配置检测环境
图6-5
6.2.5功能5
功能
备注
序列图介绍
集成软件功能2：
自动测试功能
手机通过外部传输线传送至手机检测位，控制子系统获取手机到位信息，集成程序控制自动测试流程，检测完毕，集成程序发出出站指令，手机出站
集成软件功能1：
用户登陆管理功能
此三项功能只需集成程序即可实现，运行流程在第7章集成程序子系统中介绍
集成软件功能3：
测试历史信息管理功能
集成软件功能4：
测试故障信息管理功能
图6-6
图6-7
6.2.5功能6
功能
备注
手机操作功能1：
手机位姿控制功能
手机操作功能2：
手机功能键操作功能
手机操作功能3：
距离感应测试功能
手机操作三项功能只需控制子系统即可实现，运行流程在第7章控制软件子系统中介绍
衍生功能
提供立体标定靶标上特征点的图像坐标
发声装置搭载
收声装置搭载
麦克风收音器与被测手机贴紧
电路板安装
隔音装置
设备内部插拔耳机
摄像头搭载
光源搭载
隔光
电磁屏蔽
上下色板安装位置
上下色板照明安装位置
提供控制硬件安装位置
光源暗灭控制
控制传输装置
控制麦克风收音器与被测手机贴紧
控制耳机插拔
上色板运动控制
上下色板照明控制
6.3系统外部接口
系统外部接口有：
USB接口、网口、显示器接口。
6.4子系统间接口
6.4.1接口标识和图例
6.4.2接口1
集成程序与控制软件子系统的下行数据接口：
序号
接口元素
接口类型
接口协议
备注
1
控制对象
U8
0
无选择
1
机械手
2
开关设备
2
机械手动作
U8
0
无操作
1
点击
2
归原位
3
滑触
3
坐标数组
DBL数组
0、1位
（X、Y）坐标点
1.如机械手动作标识为1，则只读取坐标数组0、1位的数值
2.如机械手动作标识为2，则只不读取坐标数组的任何数值
2、3位
（X、Y）坐标点
4
控制通道
U8
0
无操作
1
音量＋
协议标示符可根据需要扩展到8~255
2
音量-
3
侧面开机键
4
耳机拔插
5
侧面拍照键
6
插针连接
7
进出站信号
6.4.3接口2
集成程序与控制软件子系统的上行数据接口：
序号
接口元素
接口类型
接口协议
备注
1
命令执行状态
BOOL
升级会员 