數位筆的自動化測試方法

數位筆(Anoto Pen)主要由數位攝影鏡頭、影像處理單元以及可以將任何書寫或繪畫資訊傳送至行動電話或個人電腦的通訊單元組成。Anoto公司是唯一能提供將數位筆輸入資訊轉換為數位媒體技術的瑞典公司。這項技術將數位通訊和數位筆輸入融為一體，只需要數位筆和特製紙即可實現數位通訊。

在這項技術中，數位筆自帶的攝影鏡頭可以連續地擷取Anoto特製紙上的影像並加以分析，而特製紙實際上是具有特殊點陣的普通紙。由於每張擷取的圖像都包含了足以運算數位筆精確位置的資訊，因此還可以分配一些確定點陣解析方式的動態資訊。

由於該技術基於先進的即時影像製程，因此每次擷取成像後，數位筆位置的運算就顯得尤為重要。數位筆位置系統(PPS)可以完成這項功能。PPS包含印製的Anoto點陣、具有輔助電子元件的光學模組、硬體驅動以及實現成像處理和點陣模式解碼的軟體。所有的軟體均在數位筆內基於ARM的ASIC中執行。

光學模組(OM)由以下部份組成：

* 靠近數位筆尖端作為點光源的IR-LED，攝影鏡頭聚焦於此

* CMOS影像感應器

* 影像和發光元件

由於光學模組是數位筆的核心元件，因此在安裝到數位筆之前，必須對光學模組進行測試，因而保證PPS的性能；而且將光學模組安裝到數位筆後，也需要進行類似的測試以確保性能。

啟動測試前，必須明確以下重要任務：

* 開發基於Windows的測試軟體，該軟體可以控制測試器、分析測試結果並將測試結果儲存在磁碟上。

* 開發最多可處理6個測試目標的氣動滑架。

* 開發易於修改的用戶友好介面。

* 可以方便修正測試極限、測試步驟、測試邏輯並指示測試結果的儲存方式。

* 確保測試系統支援不同的用戶權限。

* 利用現有的產品將開發成本和時間降至最低。

* 確保每台測試器既能進行OM測試，又能進行數位筆測試。

我們設計測試器可以在光學模組上進行局部測試，測試不同測試目標下的數位筆光學模組並從不同的角度重現Anoto數位筆使用的環境。這意味著每個測試目標都由嵌入到傾斜表面的Anoto特製紙構成，傾斜表面針對不同的測試目標需要仔細規劃。測試通常包括以下步驟：設定正確的測試目標、獲取大量圖像和分析圖像的品質以確定測試成功或失敗。

在開發初期，PPS產品測試軟體主要設立在LabVIEW的基礎上。但出於對測試需求的考慮，無疑需要在強韌測試執行核心的開發和測試中投入大量時間。

因此，我們選擇了美國國家儀器(NI)公司的TestStand，以期簡化測試極限處理、測試步驟變更和測試邏輯。TestStand可以簡化測試系統的開發並支援配合ActiveX開發的多種通用開發語言。以後，TestStand還將在靈活資料庫連接、靈活測試極限運算(浮點極限)、多用戶權限、多實現工具和錯誤處理等方面發揮優勢。因此，我們必須在測試步驟開發和用戶介面設計方面投入更多的時間。

我們在LabVIEW中開發用戶介面。執行測試的測試機架必須管理測試並以ASCII碼的形式保存測試數據。在每個測試步驟中，TestStand引擎都將調用LabVIEW中開發的測試過程。測試過程程式碼執行測試並將結果匯報到TestStand引擎以確定測試成功或失敗。極限值從極限文件中讀取，而所有過程的測試結果都將顯示在用戶介面中。在執行測試前，每個測試步驟都將接收來自TestStand引擎的特定測試判據。

測試判據可以是測試目標的類型、獲取圖像的數量或者是配置圖像感應器的方式。我們在LabVIEW中開發了上述所有測試過程。

我們採用的GOOP(針對圖像對象的編程)技術可以減少後期開發對軟體的修改並降低軟體維護成本。我們確定了以下三類對象：PPS、數位筆HAL(硬體抽象層)和目標HAL。

典型的測試步驟首先在目標HAL中調用演算法以設定正確的測試目標，之後數位筆HAL擷取大量的圖像，並發送到PPS對象進行圖像分析。PPS對象透過向TestStand引擎傳輸大量的測試結果數據加以響應。

TestStand得到LabVIEW和GOOP的支援後，我們就能在不到4個月的時間內開發並整合穩定的生產線測試器。在計畫初期，我們討論了不同的測試流程。最終，在TestStand進程模型的協助下，我們輕鬆地移植了測試系統。

此外，從開發環境到即時可執行程式的無縫轉換也給人留下了深刻的印象。我們將這歸功於作為TestStand開發軟體一部份的執行引擎向導。因此，生產線中完全沒有必要安裝LabVIEW和TestStand開發工具。我們可以在LabVIEW或TestStand執行引擎上執行PPS產品測試軟體。

作者：Mats Anderson

Email: Mats.Andersson@merital.net

Anoto公司