L'automazione dei test e delle misure migliora l'efficacia, la performance e il time-to-market. In questo articolo proponiamo una panoramica dei recenti progressi e delle iniziative strategiche verso apparecchiature di test ottimizzate nello specifico per l'automazione.

Ovunque si guardi, la direzione intrapresa è quella di automatizzare i processi il più possibile.

L'automazione sembra l'unica via adatta a sostenere tempi di consegna sempre più risicati, e scadenze che fatichiamo a rispettare.

Come esseri umani, cerchiamo di ottenere precisione ed efficienza, ma siamo inclini a cedere alla fatica, con il rischio di non centrare l’obiettivo. Ma un processo industriale, un laboratorio di progettazione, un'unità di produzione devono garantire precisione ed efficienza, e quindi l'automazione viene in soccorso.

I processi di testing non sono diversi: i progettisti cercano di migliorare l'accuratezza incrementando la precisione attraverso l’uso di strumenti sempre più moderni, ma sanno che uno strumento rimane tanto preciso quanto la persona che lo sta usando.

La risposta a tutto questo può venire dall'automazione dei test e delle misurazioni, che può portare nuove conoscenze al nostro modo di lavorare, garantendo l’applicazione di metodologie di test coerenti nel tempo, e permettendo di ridurre il rischio di errori umani accidentali, assicurando così la ripetibilità dei risultati e un prezioso risparmio di tempo.

L'hardware degli strumenti è generalmente dotato di più interfacce fisiche (porte) da controllare: Ethernet, USB, collegamenti proprietari come il TSP-Link di Keithley, e interfacce più vecchie come l’RS-232 e il GPIB (che stanno però gradualmente scomparendo).

Attraverso questo accesso fisico all'unità, il software può prendere il controllo e automatizzare in diversi modi; le interfacce web degli strumenti sono chiaramente le più semplici e comuni. Purtroppo, spesso offrono poca utilità quando si limitano a replicare la stessa interfaccia uomo-macchina (HMI) o interfaccia schermo (UI), che l'hardware fisico presenta, forzando così gli utenti a cercare vantaggi concreti altrove.

LabVIEW è uno software molto comune che offre agli strumenti un percorso di automazione e visualizzazione, anche se il produttore dello strumento deve offrire driver API strutturati per garantire che lo strumento virtuale (VI) del cliente contenga tutte le funzionalità necessarie,

Analogamente, le API dei driver in linguaggi di programmazione specifici per l'ambiente di sviluppo scelto dall'utente (C#, Python, VB.Net o C++) sono spesso disponibili presso il produttore dello strumento o presso terzi. In tutti i casi, l'API del driver elimina la necessità di lavorare con il set di comandi originale SCPI e fornisce immediatamente un supporto contestualizzato e il completamento automatico dei comandi per aiutare a comprendere il funzionamento dello strumento e accelerare il processo di sviluppo del codice.

Librerie di test per procedure specifiche di Test Automatizzato

Per quelle casistiche in cui la velocità di recupero dei dati è essenziale e la versatilità nelle applicazioni di analisi è fondamentale, gli utenti scelgono il linguaggio Python per implementare l'automazione dei test.

I progettisti che che si occupano di testing possono rilasciare e condividere tra loro il codice attraverso una piattaforma come GitHub, dove vengono salvati quotidianamente molteplici esempi di codice (ad esempio, Programmatic Control Example Repository). Vari gruppi di lavoro possono collaborare per sviluppare e condividere strumenti da utilizzare nei processi di test e sfruttare le comunità online.

Vengono forniti driver Python specifici per migliorare e velocizzare l'analisi delle misure; per esempio, nell'area di signal integrity analysis, dove è essenziale la valutazione statistica di tempi di commucatione del segnale, del jitter e le statistiche sul rumore su un gran numero di campioni.

Alcuni fornitori di strumenti di test e misura offrono la possibilità di eseguire comandi Python direttamente dai driver Python, anziché richiamare i vecchi comandi SCPI. Si tratta di un enorme passo avanti (soprattutto per coloro che hanno iniziato le loro prime esperienze di test e misurazione quando erano disponibili solo misure manuali).

Tektronix invita oggi i tecnici che sono anche sviluppatori di codice a sperimentare la potenza dei comandi Python nativi per il controllo di oscilloscopi, multimetri digitali, unità di alimentazione e misura (SMU), generatori di forme d'onda e altro ancora. Viene offerta un'interfaccia per la codifica in Python di facile utilizzo, che elimina il noioso parsing manuale a favore di un flusso di lavoro più snello.

Il flusso di lavoro nell’Automazione dei Test

Il flusso di lavoro per comunicare con gli strumenti di misura è generalmente piuttosto semplice: qualsiasi azione richiesta a un'unità di test corrisponde a un comando di controllo; la sequenza di più comandi (nell'ordine corretto) corrisponde a quella che viene generalmente considerata una procedura di script di test automatizzato.

Immaginate un comando per l'inizializzazione/configurazione dei parametri dell'unità, seguito da un comando per l'avvio dell'acquisizione e infine uno per la restituzione dei dati acquisiti, una volta conclusa la finestra di misura prevista. L'ottimizzazione si basa principalmente su questo, assicurandosi che vengano trasferiti i giusti “blocchi” di dati e che le unità di test rispondano prontamente alle richieste di acquisizione.

Esistono diversi modi per migliorare la tempistica di questo flusso di lavoro. Un approccio consiste nel garantire che lo strumento di test sia in grado di gestire in parallelo l'acquisizione e l'elaborazione/trasferimento dei dati.

Un altro approccio consiste nell'avere un processore locale che calcoli e restituisca solo i risultati e gestisca azioni speciali/eccezioni nel caso in cui i risultati indichino una qualche condizione critica del test, che richieda, ad esempio, la sospensione delle misure, come spiegheremo di seguito.

Tenendo presente i nostri obiettivi di accelerare i test, ridurre le inefficienze, migliorare l'accuratezza e semplificare il flusso di lavoro degli operatori, diamo un'occhiata a ciò che l'industria dei test e delle misurazioni sta facendo per raggiungere questo obiettivo.

Ad esempio, le misure relative alla convalida di specifici standard di comunicazione devono seguire un flusso di lavoro preciso e formalizzato da uno standard. Oggi le apparecchiature di misura applicano una certa intelligenza alle metodologie di test, guidando l'operatore durante la misurazione.

Anche gli Smart Wizards guidano gli operatori in modo che possano seguire una precisa lista di controllo secondo i requisiti standard. Negli scenari di misura più complessi, gli strumenti sono in grado di correlare i risultati alle acquisizioni precedenti per identificare potenziali modelli e suggerire la risoluzione dei problemi alla radice. La convalida di standard bus seriali veloci (come il PCIexpress ad esempio) è l'applicazione di test in cui questi sforzi stanno aggiungendo il massimo valore.

L'approccio di scripting “On-Instrument”

Gli strumenti con capacità di elaborazione avanzata integrate, come le unità di alimentazione e misura (SMU), i multimetri digitali (DMM) e i sistemi di acquisizione dati) DAQ di Keithley possono essere programmati con script sviluppati autonomamente che si presentano come delle semplici “App”, analogamente a quanto si può fare con un comune smartphone. In Keithley le chiamiamo applicazioni TSP.

Lo scripting On-Instrument attraverso TSP consente il controllo e l'elaborazione diretta e automatica senza la necessità di spostare i dati su un computer esterno. Trasferendo il controllo logico allo strumento stesso, si riduce essenzialmente l'overhead di comunicazione e si dà allo strumento la possibilità di prendere decisioni pressochè istantanee sulla base dei dati acquisiti.

Tektronix offre agli utenti la possibilità di generare script personalizzati in grado di applicare funzionalità matematiche all'insieme dei dati acquisiti e di visualizzare o restituire un valore calcolato. Gli script TSP possono essere scritti per una varietà di esigenze applicative: dall'impostazione di buffer e trigger con il codice, all'applicazione dinamica di limiti di corrente e/o tensione per il sourcing e molto altro ancora.

Controllare strumenti senza la complessità della programmazione

Come già detto, Python, C# e gli ambienti applicativi standard del settore, come LabVIEW, sono tutti modi estremamente potenti per assumere il controllo della vostra apparecchiatura. Una volta assicurata la connettività necessaria, uno strumento può rispondere ai vostri comandi eseguendo le funzionida voi invocate con crescente complessità.

Ma è sempre necessario? Secondo gli operatori di test e misurazioni, spesso lo strumento viene utilizzato per un tipo di misura molto specifico e ben definito, che viene semplicemente ripetuto più e più volte. Quindi, perché non lasciare l'onere della programmazione ai fornitori di strumenti di test e misura e utilizzare le applicazioni specifiche da loro rilasciate per svolgere questi “task” specifici?

Strumenti supportati da KickStart

Questo è il caso del programma KickStart di Tektronix. Questo software proprietario, una volta installato sul vostro computer, consente di controllare completamente la configurazione dello strumento, l'esecuzione dei test e il recupero dei dati dal dispositivo di test in pochi minuti.

Dovete caratterizzare dei dispositivi a semiconduttore e tracciare le stesse curve per diversi giorni, cambiando solo le condizioni ambientali per ogni esecuzione del test? C'è un'applicazione per questo.

Avete bisogno di applicare cicli di caria e scarica a delle batterie e tracciarne le caratteristiche nel tempo per capire il comportamento e l’eventuale degrado della capacità? C'è un'app anche per questo.

Dovete dimostrare il livello di isolamento di un materiale specifico, senza perdervi nella complessità dell'utilizzo di un sofisticato elettrometro? Se la risposta e “sì”, abbiamo una soluzione anche per questo.

Le applicazioni dedicate hanno un costo relativamente basso e sono progettate in base alle capacità di uno specifico strumento. I produttori di strumenti di test le sottopongono ad una regolare revisione, in modo da supportare gli ultimi aggiornamenti degli standard e da garantire la compatibilità con i modelli di apparecchiature più recenti.

I clienti possono trarre vantaggio dal fatto che si tratta di opzioni software solide e robuste, con costi di licenza per la manutenzione contenuti che possono essere pianificati e preventivati con facilità. Tektronix offre anche diversi tipi di software da banco, tra cui KickStart, TekScope, SignalVu PC e altri che forniscono automazione degli strumenti e semplicità di utilizzo.

*Andrea Vinci è Senior Technical Marketing Manager presso Tektronix. Ha conseguito la Laurea in Ingegneria Elettronica presso l'Università di Padova. Ha lavorato come Progettista RF, Test Manager, Application Engineer e successivamente nelle vendite come Business Developer per Tektronix in tutta la regione EMEA. La sua esperienza comprende soluzioni di test per semiconduttori, elettronica di potenza e battery testing.