手机自动功检系统总体概念设计方案修改.docx
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手机自动功检系统总体概念设计方案修改
手机自动功检系统
总体概念设计方案
文件编号：
版本号：
V1.0
拟制人：
周棣日期：
2011.07.12
审核人：
日期：
批准人：
日期：
湖北众友科技实业股份有限公司
湖北众友科技实业股份有限公司
文件修订记录
NO
版次变更
修订日期
修订页次
修订内容摘要
登录者
1
V1.0
2011-7-15
1、产品概述
手机自动功检系统是专门针对手机终端制造商在手机出厂前的功能性检测和验证而设计的自动化装置。
目前国内终端制造商对手机的功能性检验，绝大多数是由人手工操作并进行人工判断，鉴于手机功能繁多，厂家需要为此投入相当的人力成本、费用成本、管理成本，手机终端厂家需要一套自动化设备能够替代人的手工操作，实现对手机功能的自动化检测，从而降低相应的人力成本、费用成本及管理成本，同时提高检验的效率与质量
手机自动功检系统能够自动的对手机各种按键进行操作，并自动分析按键操作的有效性，判定手机功能是否符合要求，同时对结果数据进行处理（显示、存储、汇总、）。
设备的可扩展性。
。
。
。
。
。
内容应包含：
1、前因：
说明书、对说明书的响应、响应到什么程度（产品能满足什么样的需求）、
2、运用了哪些技术、将实现什么创新、产品具备什么样的优点、
3、内容上不与规格说明书冲突、偏差说明白、选用的技术说清楚
4、能够带给客户的利益（实现的价值）
2、设计依据与执行标准
2.1设计依据
Ø《手机自动功检系统市场需求规格说明书V1.1》
Ø《手机功检方案（海信）》，2011.4.28
Ø《手机生产流程规范（西可）》，2011.5.13
Ø《自働化测试需求报告（联想）V1.0》，2011.5.5
2.2执行标准
Ø《中华人民共和国工业产品生产许可证管理条例》
ØGB16655-1996工业自动化系统集成制造系统安全的基本要求（已作废了）
Ø……关于自动化类产品的一些强制性标准等
3、性能及技术指标
（1）产能
海信：
全按键、集成功检程序手机，全部测试要求600部/小时。
联想：
全按键、集成功检程序手机，全部测试要求200部/小时以上。
西可：
全按键、集成功检程序手机，全部测试要求250-300部/小时。
（2）外形尺寸：
＜3*1*1.5M（长宽高）；考虑人体工学、外观颜色、材料等
（3）操作人员：
1~2名；
（4）工作温度：
10~30℃；
（5）工作湿度：
0~70%；
（6）工作电源：
220VAC±10%，50Hz±1Hz；功率，控制柜参数
（7）可测对象：
直板系列手机；（按键手机、触摸屏手机、滑盖手机）
（8）适应对象尺寸：
基板尺寸≤200*200；
（9）误测率：
≤1/10000；必须要经过理论
（10）测试内容：
手机用户使用的手机功能；
（11）设备结构：
横列模块扩展、进出口分离；
（12）安装方式：
脚轮、地脚固定；
（13）设备重量：
小于200Kg/㎡；（普通的办公楼设计时，若没对楼板荷载提出特殊要求，一般设计的荷载在250~350Kg/㎡之间）
（12）维护间隔：
3年/整机；（按照操作规范，正常使用情况下）
（12）连续工作时间：
？
？
？
；
4、系统组成
通过分析各设计依据，手机自动功检系统应由六个部分组成：
分别为软件平台、硬件平台、结构平台、运动控制系统；视觉检测系统、音频振动检测系统。
如图3.1所示：
图3.1系统组成图
表1系统组成说明
角色名称
功能描述
软件平台
协调运动控制系统、视觉检测系统、音频检测系统、振动检测，实现手动操控和自动检测；远程监控；显示状态信息，报警提示，存储检测过程中产生的数据，以便于对有争议部分进行回放，统计结果数据，自动形成表格，以便于操作员下载或打印，同时为客户改进工艺流程、提升工作效率提供数字依据；
硬件平台
为软件平台及三大系统所共用，是实现各种信息和控制指令的调度与交互的硬件环境；一般包含电源、主控机、显示器、开关量I/O板、模拟量I/O板、机架等部分；
结构平台
实现自动进料、自动出料；实现对不同款型手机的夹持固定；与控制系统配合实现对手机的操作，如按压、滑动、拨动、翻盖等动作；确保夹持与操作动作不会损害手机；与控制节拍配合实现单位时间内的检测量不小于实际生产线标准产能的上限；结构电气外观等规格与生产线相匹配；
运动控制系统
接收来自各传感系统的输出信息（逻辑值或数据）；接收、解析软件平台发送到指令；根据检测项目的规划，通过对执行机构的精确、快速、稳定的控制来完成对手机的各种操作。
视觉检测系统
实现手机的外观检测；获取手机屏幕图像以完成对拍照、视频播放、录像功能的检测；获取屏幕实现的各功能对应的操作结果，以完成各功能的验证。
为控制系统提供确认信息。
音频振动检测系统
获取手机播放的音乐，检验手机扬声器功能；通过播放和接受手机通话音，检验手机和耳机的通话功能；检验手机使用时是否会产生壳体振动噪音。
检验手机振动、振铃功能，辅助完成与音频相关的功能的检测。
1、翻盖加触摸类手机比重逐年增加，所以务必考虑机构的可扩展性，集成、结构、控制不能回避。
背光亮度检测？
5、控制层次与软硬件结构
5.1控制层次
手机自动功检系统控制层次模型如图4.1所示：
图4.1系统控制层次模型图
整个系统采用三层控制的结构体系，最高层为服务层，包括集成系统和各子系统；中间层为控制层；最下层为控制点层既现场设备层。
服务层是为操作人员提供状态显示、数据分析处理和整个装置协调指挥控制的人机交互界面。
服务层的集成系统是整个系统的指挥中心，处于整个系统的最高层，统筹协调全系统的有效运作，控制动作逐步向下扩展直至底层的各控制点；集成系统控制各功能子系统按照一定的工序、时序相对独立地执行各自的控制、监测、状态显示任务，并向集成系统返回相应的状态数据信息。
集成系统集中监测、控制整个装置的调试、运行、维护、管理，以及对设备、人员及环境的安全进行监管等。
控制层由多个终端控制设备组成，实现现场控制设备的监测、控制。
终端控制软件实现时序控制、数据采集和处理、设备控制等功能。
为了实现与服务层的系统连接，各终端控制软件系统提供统一的接口来实现监测控制，包括远程监测控制。
5.2硬件结构
手机功检系统简单硬件结构模型如图4.2所示：
图4.2硬件结构模型图
5.3软件结构
手机自动功检系统系统软件结构采用分层分布式控制系统构架。
要求子系统设计时尽量采用通用的控制模块或主机，减少软件开发量和风险，比如采用工业PC和工控板卡。
在软件系统设计中，要求对系统进行模块化设计，使其具有相对独立的功能和稳定的接口，并采用标准中间件，使得系统具有在分布式异构环境下的应用、集成能力。
控制系统软件分为以下几类：
Ø底层应用软件：
数据获取、分析、处理，设备控制、检测；
Ø上层应用软件：
集成系统软件；
Ø用户工具及应用软件：
配置软件，数据存储，状态显示和报警管理，数据查询与统计，其它；
Ø安全连锁软件：
人身安全系统，装置保护系统，信息安全系统；
Ø诊断测试软件：
自诊断程序。
做什么？
集成系统软件选择：
基于前期的市场调研及客户需求分析，手机自动功检系统使用虚拟仪器技术来取代传统仪器，利用虚拟仪器的灵活性以满足客户的各种需求和各种环境，并充分利用计算机丰富的软硬件资源，突破传统仪器在数据处理、表达、传输、存储方面的限制。
应用软件开发环境是设计虚拟仪器所必须的软件工具。
应用软件开发环境的选择，以向客户提供友好的界面、强大的功能为原则。
虚拟仪器软件的编制可以使用VC++、VB、Delphi，LabVIEW，VEE等，考虑到开发周期、软件的易用性、公司软件技术积累等因素，采用NI公司的LabVIEW图形化编程语言作为手机自动功检系统的集成系统软件开发环境。
手机功检系统简单软件结构模型如图4.3所示：
软件升级？
图4.3软件结构模型图
6、系统接口与总体框图
6.1系统接口
图5.1系统接口图
6.1.1人机接口
人与手机自动功检系统之间的接口，通过该接口监控系统的运行状况、控制运行过程；人机接口是双向的，硬件包括输入/输出设备，主要有鼠标、键盘、显示屏、按钮等。
6.1.2数据接口
数据接口存在于以下几处，集成系统与各子系统之间，子系统与采集设备/传感器之间，。
表5.1集成系统与子系统接口
下行
上行
接口
数据类型
接口
数据类型
图像接口
测试项信息、触发信息
字符串、布尔量
图像数据、结果信息
图像数组、布尔量
控制接口
测试项信息、按键信息
字符串
状态信息
布尔量
音频接口
测试项信息、发声系统触发信息、听声系统触发信息
布尔量、字符串
声音信息、结果信息
数组（波形图）、布尔量
表5.2子系统与外设（包括传感器）接口
下行
上行
接口
数据类型
接口
数据类型
图像接口
触发信息
布尔量
图像数据
图像数组
控制接口
协议命令
字符串
状态信息
布尔量
音频接口
触发信息
模拟量、布尔量
声音信息
模拟量
5.1.3动力接口
动力类型
规格
人机界面
电力
DC24V/AC220V
上位机
电力
AC220V
运动控制系统
电力
DC5-80V
执行机构
电力、气动
DC24V/AC220V/AC380V，气压：
0.4-0.7MPa
机器视觉系统
电力
DC5-36V
音频检测系统
电力
幻象电源：
AC220转幻象DC48V
传感系统
电力
DC5-36V
6.2总体框图
7、可靠性设计及环境适应性
7.1可靠性设计原则
1、设计要力求简单，只要能保障使用效果，简单就意味着可靠。
2、严格按照可靠性设计规范和要求设计产品。
3、技术上力求成熟，尽量选用经过考验的设计方案及零、部、组件；对于新设计的零、部、组件必须进行严格的可靠性分析和试验考核。
4、尽可能减少或避免单点失效，对于必要的“单点失效”设计，应该尽可能地采取措施，使技术风险降到最低。
5、必须通过可靠性测试，且获得足够的可靠度。
6、使软件系统中的各个模块具有最大的独立性。
7、使程序具有合理的层次结构。
8、使软件模块或单元之间的联系尽量简单，以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应。
7.2可靠性设计
内容
要求
硬件可靠性设计
元器件选择
降额使用
环境设计
针对使用环境采取适当保护措施
人为因素设计
友好的人机界面
软件可靠性设计
规范化的设计流程和方法
软件工程方法指导
全面测试
测试所有程序分支并尽量测试所有组合情况
提供试用期
让更多的客户帮助发现错误
避错设计
模块化与模块独立，抽象和逐步求精，信息隐蔽和局部化；
容错设计
时间容错、结构容错、信息容错；在设计中赋予程序某种特殊的功能，使程序在错误已被触发的情况下，系统仍然具有正常运行能力的一种设计方法。
查错设计
被动式错误检测；主动式错误检测；
改错设计
故障诊断，故障隔离。
系统可靠性设计
电源可靠性
断电保护/瞬时掉电保护
环境适应性设计
环境适应性设计是系统的基本要求，也是落实前期收集的产品生命周期的环境条件。
环境适应性设计的基本要求就是适宜，过高的环境适应性设计会增加成本，过低的环境适应性设计会导致系统可靠性降低。
安全性设计
通过元器件选择、线路设计、结构设计、标识说明等措施，让设备在正常工作条件下和在可能的故障条件下，对操作人员和维修人员的人身不会有任何危险，对周围环境不会产生危害。
机械结构可靠性性设计
简单化和标准化
选用可靠的零部件、减少零部件数目和简化结构。
尽量采用结构简单、具有成熟使用经验或标准化的零件和技术，尽量减少不必要的和可有可无的零件，目的是减少零部件故障的可能性，保证整机系统可靠性目标的实现。
失效经验和反馈作用
要求在设计阶段预测和预防产品可能发生的故障。
要做到这一点，一是借助于一定的理论分析和试验手段，二是凭借个人和前人成功和失败的经验。
安全裕度设计
采用极限设计方法，保证在最严酷状态下使用也不发生故障或破坏。
失效安全和损伤容限设计
当设备或系统的一部分发生故障时，依靠产品自身结构可确保系统或设备安全的设计，称作失效安全设计。
在机械结构中，一部分结构发生裂纹或损伤时，能使这种损伤限制在一定范围内，直到下一个检测或维修周期前，整个结构不会发生致命破坏或影响整机功能的正常发挥，称作损伤容限设计。
冗余设计
增加多余的零部件或设备数，即使其中一部分发生故障，也不会引起整机或系统的故障。
抗振设计
维修性设计
从保证设备可用性目的出发，缩短设备的维修时间和提高设备的寿命同等重要。
可靠性试验
制订高效、合理的试验计划；采用能描述疲劳、磨损等耗损性失效模式特点为主的方法。
8、操作维护管理
8.1可操作性设计
Ø提供操作说明书，说明操作方法和注意事项，以及常见问题的解决方法；
Ø产品结构设计要考虑操作人员的身高，活动范围、操作习惯等方面的要求，使产品操作方便快捷；
Ø在更换产品时尽量减少工人的工作量、降低调整难度；
8.2可维护性设计
可维护性是指产品可被修改的效率和有效性程度，分为完善性维护、适应性维护和纠正性维护。
定义
要求
完善性维护
用户使用过程中对产品提出的新的功能与性能要求，需要对原来产品的功能进行修改或扩充，这种扩充系统功能、增强系统性能、提高系统运行效率而进行的维护活动
1、软件功能模块可扩展
2、软件结构层次清晰，技术文档完善，便于修改
3、控制系统留下备用接口便于新增控制点
4、结构方面要为后续产品升级留下空间
5、硬件中的芯片如果有升级程序，应考虑将相应的接口引出来，避免不必须的拆机
适应性维护
它的主要维护策略是对可能变化的因素进行配置管理，将因环境变化而必须修改的部分局部化，即局限于某些模块等
1、将部分功能设计成可选件，适应不同用户的需求
2、系统功能模块化，减少各功能模块之间的联系和依赖
3、使用标准工具
纠正性维护
对在测试阶段未能发现的，在产品投入使用后才逐渐暴露出来的错误的测试、诊断、定位、纠错以及验证、修改的回归测试过程
1、备用易损坏零件并及时更换
2、系统开放调试接口
3、调试/维修需经常拆开的零部件应便于拆卸和安装
8.3可管理性设计
Ø软件方面将各模块文件进行分类，便于管理；
Ø电脑操作系统应做好备份，同时提供恢复系统时的具体操作说明；
Ø要具备周期导出统计数据的功能，减少客户的统计工作。
8.4可测试性设计
Ø；
Ø；
Ø。
升级会员 