"可穿戴"的未来,不是戴个手环那么简单

现如今运动健身已经成为很多人的爱好,对于“健身党”来说,一个靠谱的手环或者手表是非常重要的,但对于像智能手环这样的可穿戴消费电子产品,其成本和上市时间上的严苛要求却给电子制造服务厂商(EMS)带来了极大的挑战!

现如今运动健身已经成为很多人的爱好,对于“健身党”来说,一个靠谱的手环或者手表是非常重要的,这意味着你以后出去跑步通过智能手环就能记步并且推送到微信中,你再也不用带着又大又重的手机出去跑步了!但是——

对于像智能手环这样的可穿戴消费电子产品,其成本和上市时间上的严苛要求却给电子制造服务厂商(EMS)带来了极大的挑战!

随着物联网时代的到来,越来越多的厂商针对于一些物联网的应用进行新产品设计制造,而这些物联网设备通常需要更低的功耗,互联的要求,但是新产品硬件上的成本并不会因为新技术的出现而提升,反而会朝着更低价格上前进。因此对于电子制造生产,如何跟进最新的技术以及成本上的考虑是持续关注的话题。

作为目前仅次于富士康(FOXCONN)的世界第二大电子合约制造服务商(EMS)之一, 世界500强企业之一,伟创力集团(Flex)旗下珠海伟创力公司正在针对于可穿戴手环进行量产测试,最初使用的传统仪器每次只能实现一个待测件的测试,只进行蓝牙和GPS接收机2项测试,这样每个待测件长达60s的测试时间留给产线的时间裕量非常小,为了快速相应市场需求和提升总体生产效率,他们需要考虑增加到5个测试项并同时降低测试时间,因此需要考虑新的测试方案。

伟创力所测试的这款著名的智能手环包括了无线互联的蓝牙部分,导航GPS,加速度传感器等部件,伟创力需要针对于此次任务开发出一套低成本并且能够灵活满足不同需求的量产测试台。在最初的方案中,伟创力使用的是使用传统的台式仪器进行蓝牙,GPS等方面的测试。虽然这些台式仪器能够满足这些测试要求,但是仅每台台式仪器只能进行1个待测件的测试速度并不能满足他们的产能需求,因此从产能和时间上的考虑,希望并行进行2个待测件。

如果不考虑成本,将原有的仪器进行扩充当然是一种方法,但是这也意味着成本上的翻倍;而对于量产测试来说,成本的翻倍是非常致命的。因此为了寻求更理想的解决方案,伟创力找到了NI合作伙伴中山博测达电子科技有限公司,希望用PXI平台来解决这样的问题。

1、灵活的系统架构   

通过与NI合作伙伴博测达电子科技公司合作,借用PXI平台,伟创力搭建了量产测试中的智能手环测试台,在这个平台上使用了NI VST矢量信号收发仪,实现对蓝牙和GPS的测试覆盖,通过LabVIEW编程并配合TestStand实现测试序列管理。这台测试机现在已经成功地部署在了产线,并预留了足够的空间保证未来系统扩展的需求。   

测试系统的硬件架构如下:   

在该测试台中使用的是PC作为主要的控制上位机,通过LabVIEW和TestStand实现对下位机和各个部件的控制及测试管理。被控的对象包括PXI机箱及射频板卡NI VST实现射频链路的部分,DUT的通信控制部分实现对手环不同工作模式的设定及信号捕捉,同时也通过NI DAQ数据采集板卡进行电流电压的采集。为了提升测试效率,在测试设计为并行进行两个DUT测试,因此连接设计上通过RF Splitter将链路部分分为两路连接到两个屏蔽箱中,并在屏蔽箱中接入天线实现手环的OTA测试。   

在射频连接部分使用的是PXI VST作为主要射频硬件,这是整个测试台上的射频关键组成部分。NI VST在一个3槽的PXI板卡中就实现收发一体,在这个通用的射频收发仪上通过工具包实现对不同协议的支持,针对不同的协议只需要在软件上修改即可,能非常灵活适应不同测试任务。而VST上板载带有FPGA,这个FPGA天然地能够在硬件层面变进行并行的计算,与在主机端进行计算速度相比有巨大的提升,从而加速整个测试速度。

在软件层面,伟创力使用了NI LabVIEW实现对每个测试项的开发,通过NI蓝牙和GNSS测试工具包即可非常快速地完成蓝牙及GPS测试项目的开发,其测试项包括了:   

A. 蓝牙Tx输出功率,   

B. 载波频率容限,   

C. Rx灵敏度,   

D. GPS CNR阈值比等   

针对于量产任务需要进行并行测试的开发,NI TestStand给予了很大的帮助,NI TestStand能够良好地针对多个待测件任务进行管理,实现并行测试,能非常高效地分配测试任务和硬件资源,在这个项目上为伟创力大幅度减少测试时间,节省成本。

2、成本上的巨大节省   

选择NI作为测试平台最大的考虑还是在为整个量产测试成本上的节省。伟创力最开始使用的方案是台式仪器,但是每次只能进行1个待测件,2个测试项,测试时间长达60s。换用PXI平台后在测试时间上有着大幅度的减少,能够同时进行2个待测件并行测试,5个测试项,对2个待测件测试时间为45s。   

按照这种策略伟创力从硬件设备的投资,人力成本,产能等几个方面综合考虑,发现NI PXI平台能够帮助伟创力节省近50%的成本!而这只是针对于该型号的智能手环测试上所达到的部分,而今后在此基础上针对于其他任务进行扩展那么会进一步体现成本上的优势。   

通过NI的开放式平台,给予了伟创力极大的帮助,在保障测试任务完成的同时大幅度减少了测试的成本,并为后续的系统扩充预留了空间。     

物联网这一概念大爆发,现已成为当下最热门的技术热点之一。物联网的技术的愿景是希望数量巨大的智能终端都实现连接,包括传感器、移动终端、可穿戴设备、监控系统等,这些应用场景对于未来都有着深远的意义。

理解物联网的技术需要理解与以往技术要求的不同点:如更低的功耗,更稳定连接,更多的数据量等。这些设计要求对应于测试来说也会有显著的变化,因此面向物联网的测试需要。

National Instruments作为领导的测试测量仪器厂商,将助力物联网芯片及设备厂商,为其提供高效灵活的测试解决方案面对物联网产品中的难题。

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