Fachartikel vom 03/01/2016

Präziser Testassistent

Ist das Phone auch wirklich smart?

Präzision ist alles. Das gilt in der Fertigung ebenso wie in der Messtechnik. Deshalb ist bei Comprion in Paderborn eine automatisierte Lösung zum Testen von Mobiltelefonen entwickelt worden – mit einem Roboter von Kawasaki. Er trägt dazu bei, dass die Ergebnisse bis zu zwanzigmal schneller vorliegen als bei vergleichbaren Testlösungen.

Unermüdlich, auch nach sieben Stunden Dauereinsatz: Sechsachs-Roboter vom Typ RS003N in einer Testanwendung für Mobiltelefone. (Bild: Comprion/Kawasaki)

Wer hat sich je Gedanken darüber gemacht, warum sein Smartphone gut und richtig funktioniert, oder sein Tablet-PC, seine EC-Karte oder sein Internet-fähiger Flachbildfernseher? Deren einwandfreie Funktion garantieren schließlich die jeweiligen Hersteller. Und sie treiben dafür – unter Einbindung ihrer Zulieferer und Ausrüster – einen hohen Aufwand, damit vom scheinbar unbedeutendsten Zukaufteil bis zur aktuellen Software-Version alles den Ansprüchen der Kunden entspricht.

Dazu gehören nicht zuletzt auch umfangreiche Tests, um beispielsweise das fehler- und störungsfreie Zusammenwirken von SIM-Karten und Mobiltelefonen zu untersuchen und sicherzustellen. Denn das ist die Voraussetzung für den korrekten Datentransfer verschiedener Kommunikationsstandards und Telekommunikationstechnologien und damit für die benötigten Zertifikate, um mobile Kommunikationsgeräte in den Handel zu bringen.

Einer der technologisch führenden Hersteller von zertifizierten Testsystemen, Simulatoren und Prüfsoftware für die mobile Kommunikation ist Comprion. Das 2002 gegründete Unternehmen beliefert und berät die Entwicklungsabteilungen international führender Mobiltelefon- und Chipkarten-Anbieter sowie Netzbetreiber und zertifizierte Testlabore weltweit. Und es unterstützt aktiv die Arbeit von Standardisierungs- und Zertifizierungsgremien wie beispielsweise NFC Forum, GCF, PTCRB und ETSI.

Reibungsloses Zusammenspiel

„In jedem Mobiltelefon“, erklärt Ralph Kamp, Produktmanager für NFC-Testlösungen, „gibt es verschiedene Komponenten, die über Schnittstellen miteinander interagieren. Beispiele hierfür sind etwa die SIM-Karte oder der NFC-Controller. NFC steht für Near Field Communication, der bedeutendste Standard für kontaktlose Datenübertragung, der insbesondere bei mobilen Bezahlsystemen zum Einsatz kommt. Die ordnungsgemäße Funktion der einzelnen Bestandteile ist ebenso unverzichtbar wie das reibungslose Zusammenspiel im Gesamten, um mobiles Bezahlen oder Ticket Services zuverlässig anbieten zu können. Für den Nachweis, dass alle Elemente und deren Schnittstellen tatsächlich kompatibel sind und sicher und störungsfrei miteinander funktionieren, müssen teilweise umfangreiche Tests durchgeführt werden. Denn nur dann gibt es die Marktzulassung für diese Smartphones.“

Der Testaufbau, in dem der Kawasaki-Roboter zum Einsatz kommt, ist eher unspektakulär: Über das zu testende Mobiltelefon hinweg wird eine Antenne zu einigen Dutzend exakt definierten Messpunkten bewegt; sowohl in X- und Y-Richtung, wie auch auf der Z-Achse. Dies geschieht mit einer Genauigkeit von ± 0,05 Millimeter; obwohl im Standard nur ± 0,5 Millimeter gefordert sind. Jeder dabei gewonnene Messwert wird für die Dokumentation aufgezeichnet und mit einem entsprechenden Soll-Wert verglichen. Die Toleranzen sind extrem eng und müssen für die Zertifizierung eingehalten werden.

3500 Positionen pro Testlauf

Bis zu 3.500 Testpunkte in der X-, Y- und Z-Achse müssen für einen kompletten Test angefahren werden. (Bild: Comprion/Kawasaki)

„Wenn unsere Kunden diese Testverfahren und Geräte anwenden“, erläutert Produktmanager Kamp, „wollen sie so schnell wie möglich verifizierbare und reproduzierbare Ergebnisse haben. ‚Schnell‘ ist in diesem Zusammenhang relativ. Jedes Positionieren der Antenne braucht seine Zeit. Da bis zu sechs Antennen zum Einsatz kommen, müssen für einen vollständigen Testdurchlauf zirka 3500 Positionen angefahren werden.“

Angesichts der geforderten Präzision und der hohen Anzahl an Messpunkten ist das manuelle Handhaben der Antennen nicht praktikabel. Daher lag die Entscheidung für einen Industrieroboter auf der Hand.

Ralph Kamp und sein Kollege Hajo Sandschneider, Marketingdirektor bei Comprion, spezifizierten die technischen Anforderungen an eine solche Roboterlösung und fragten damit bei einigen Roboterherstellern an; mit sehr unterschiedlichem Erfolg, wie Sandschneider schildert: „Während wir von den meisten keine uns zufriedenstellende Reaktion erhielten, hat man sich bei Kawasaki Robotics sofort unserer Aufgabenstellung angenommen. Carsten Stumpf, der Vertriebsleiter, hat uns kompetent und ausführlich beraten; auch wie sich unsere geplante Roboteranwendung realisieren lassen könnte.“

Entschieden haben sich die Verantwortlichen bei Comprion für den kompakten Sechsachs-Roboter vom Typ RS003N mit drei Kilo Traglast, 620 Millimeter horizontaler Reichweite und ± 0,05 Millimeter Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Damit liegt dieser Robotertyp um den Faktor 10 unter den vom NFC-Forum geforderten Toleranzen, und selbst wenn diese jemals enger definiert werden sollten, wäre Comprion mit dem RS003N immer noch auf der sicheren Seite.

Sieben Stunden im Einsatz

Ähnlich viel Potential gibt es auch bei der maximalen Verfahrgeschwindigkeit. Comprion nutzt dieses aus Gründen der Sicherheit zwar nur zu zehn Prozent aus und ist vergleichbaren Systemen dennoch deutlich überlegen. Mit einem Kawasaki-Roboter dauert ein vollständiger Testdurchlauf immer noch bis zu sieben Stunden. Doch vergleichbare Lösungen benötigen teilweise das Zwanzigfache für einzelne Messpunkte und insgesamt drei bis viermal so viel Zeit. Als weiteren Pluspunkt nennt Ralph Kamp die komfortable Programmierung und Bedienung des Roboters.

Die bisherige Verkaufszahl roboterbasierter NFC-Testlösungen liegt laut Hajo Sandschneider „deutlich im zweistelligen Bereich“, was für derartige Nischenprodukte hervorragend ist. Die Tendenz sei jedoch steigend, denn einerseits entwickelten sich die Märkte für mobiles Bezahlen in Europa, Amerika und vor allem in Asien gerade erst. Andererseits plant Comprion derzeit Erweiterungen, um das System auch in weiteren Industieren zu platzieren.

Sandschneiders Fazit: „Wir haben die Entscheidung zur Zusammenarbeit mit Kawasaki Robotics noch nie bereut. Alles, was der Roboter macht, macht er sehr gut. Das bestätigen auch unsere Kunden.“ (as)

www.kawasakirobot.de
www.comprion.com

Zwei der sechs verschiedenen Antennen, mit denen das störungsfreie Funktionieren aller Komponenten von Mobiltelefonen getestet werden. (Bild: Comprion/Kawasaki)