Im Rahmen der Steigerung der Produktqualität ist es er- forderlich, über eine zuverlässige Qualitätssicherung in der Fertigung und bei der abschließenden Endkontrolle zu verfügen. Durch die Erhöhung der Prüftiefe, die einem kontinuierlichen Verbesserungsprozeß unterliegt, können spätere sehr kostenintensive Feldausfälle vermieden wer- den. Die Prüfung aller Funktionalitäten bzw. Eigenschaf- ten eines Produktes ist daher besonders wichtig. Bei- spielsweise ist es bei der Prüfung eines Prototyps eines integrierten Schaltkreises oder eines Maschinenteils in vielen Fällen notwendig, über einen breiten Betriebsbe- reich in Abhängigkeit von mehreren Eingangs-bzw. Be- triebsparametern zu prüfen. Zu diesem Zweck existieren bereits Stimulationsvorrichtungen, die durch gezielte Be- einflussung der Betriebsbedingungen in der Prüflingarbeit oder das Anlegen vorgegebener Stimulierungen, zum Bei- spiel einer vorgegebenen Spannungs-oder Druckfunktion, an den Prüfling ein Durchlaufen eines gesamten Betriebs- bereiches oder eine gezielte Stimulation bei ausgewählten Betriebspunkten ermöglichen. Die Reaktionen des Prüflings auf die Stimulation dienen als Ausgangswerte, auf deren Basis ein Prüfprotokoll erstellt und mit Referenzwerten verglichen wird.

Eine Schwäche bisheriger Testverfahren und Testvorrich- tungen liegt in der Auswertung der Reaktion des Prüf- lings. Je größer der zu testende Betriebsbereich, je fei- ner die gewünschte Auflösung der sich kontinuierlich ver- ändernden Reaktion des Prüflings, je höher die Anzahl der ausschlaggebenden bzw. zu prüfenden Betriebsparameter,

desto höher ist die Anzahl der auszuwertenden Ausgangs- werte. Dabei kann die Dauer der Auswertung auf ein unan- nehmbares Niveau steigen.

Als Kompromiß zur Optimierung der Testdauer und des Test- umfangs wird der Prüfling typischerweise nur an ausge- wählten Betriebspunkten bzw. vorwiegend in "interessanten"Betriebsbereichen getestet. Dies hat je- doch den schwerwiegenden Nachteil, daß die "interessanten"Betriebsbereiche eines neuen Prototyps a priori nicht unbedingt bekannt sind. Zudem werden spora- disch auftretende Fehler häufig nicht erkannt. Es entste- hen Qualitätslücken, da nur bestimmte, vorgegebenen Ein- stellungen erfaßt werden. Im übrigen kann das schnelle Messen von individuell ausgewählten Punkten unerwünschte Einschwingvorgänge hervorrufen, die die Meßergebnisse verfälschen. Insgesamt ist durch die Art der Auswertung eine Rückkopplung der Meßergebnisse in den Entwicklungs- bzw. Herstellungsprozeß des Prüflings unzureichend oder überhaupt nicht möglich.

Es ist auch bekannt, eine visuelle Auswertung der Reakti- on insbesondere von KFZ-, Raum-und Luftfahrt-Komponenten vorzunehmen. Dabei werden bestimmte Betriebsparameter, beispielsweise die Eingangsspannung und die Betriebstem- peratur des Prüflings, jeweils über den für den Einsatz der Komponenten relevanten Bereich verändert, während die Reaktion, beispielsweise die Ausgangsspannung, auf einer herkömmlichen Elektronenstrahlröhre als Farbwerte darge- stellt wird. Durch geeignete Synchronisierung der Elek- tronenstrahlablenkung und der Änderung eines der Be- triebsparameter, bei der z. B. das Durchlaufen des rele- vanten Spannungsbereichs zeitgleich mit der Ablenkung über eine einzelne Zeile stattfindet, resultiert eine farbige zweidimensionale Bilddarstellung, die visuell ausgewertet werden kann.

Eine solche Vorgehensweise hat vor allem den Nachteil, daß eine zeitliche Synchronisierung zwischen Darstellung und Stimulation erforderlich ist, die eine Vielzahl von Nebeneffekten hervorruft und viele sinnvolle Prüfungsver- fahren ausschließt. Zudem kann die Auswertung nicht auto- matisch erfolgen.

Eine Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Testverfahren bzw. eine Testvorrichtung zu schaffen, die obengenannten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und es er- möglicht, umfangreiche Tests effizient ausführen zu kön- nen. Zudem soll die Verwirklichung der Erfindung keine kostspielige bzw. aufwendige Modifikationen eventuell vorhandener marktüblicher Test-Vorrichtungen erfordern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. die Vorrichtung gemäß Anspruch 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung basiert auf dem Grundprinzip der erfinderi- schen, symbiotischen Kombination herkömmlicher Stimulati- onstechniken (aufgrund des Verfahrens überhaupt erst im wesentlichen erweiterbaren) mit einer Auswertung der Re- aktionen des Prüflings durch per se aus der Bildverarbei- tung bekannten Techniken. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind durch neue Techniken verfeinert, die die symbiotische Wirkung dieser Kombination vorteilhaft un- terstüzen bzw. ausnutzen.

Erfindungsgemäß erfolgt beispielsweise die Klassifizie- rung, Darstellung, Verarbeitung, Zusammenfassung und der Vergleich der Reaktionswerte eines stimulierten Prüflings durch Bildverarbeitungsalgorithmen und-operationen. Zu diesem Zweck wird die Reaktion des Prüflings bezüglich

mindestens eines Testkriteriums zur Bestimmung der In- halte der zu verarbeitenden Bildpunkte herangezogen. Zu- sammen ergeben die Bildpunkte, auch Pixel genannt, ein mehrdimensionales Bild, bei dem die Bildkoordinaten durch Betriebsparameter bestimmt sind. Entsprechend entsteht eine eindeutige Zuordnung zwischen jedem Bildpunkt und einem bestimmten Betriebsbereich, wobei die Größe eines jeweiligen Bildpunktes bzw. seines zugehörigen Betriebs- bereichs nach Bedarf beliebig variiert werden kann. Dabei können analoge und digitale Resultate verarbeitet werden.

Die digitalen können direkt der digitalen Bildverabeitung zugeführt werden.

Die Erfindung läßt sich für beliebige Prüflingsarten, be- liebige Betriebsparameter und beliebige Testkriterien an- wenden. Zum Beispiel kann die Erfindung dazu angewandt werden, die Funktionalität einer analogen, digitalen oder hybriden elektronischen Schaltung zu testen.

Sie kann jedoch auch dazu verwendet werden, die Erzeug- nisse einer Spritzgußmaschine zu prüfen, indem als Test- kriterium die Aushärtung des Erzeugnisses als Funktion der Betriebsparameter Temperatur und Druck dargestellt bzw. ausgewertet wird. Beispielsweise können Eingangs- spannung, Eingangsstrom, eine gewählte Eingangssequenz, Temperatur, Druck, Zeit oder Frequenz als Betriebsparame- ter benutzt werden.

Sämtliche Bildverarbeitungsalgorithmen und-funktionen können im Rahmen der Erfindung Verwendung finden. Zu den mathematischen Grundfunktionen wie Addition, Subtraktion, Maskierung, u. s. w. von Bilddaten sind auch diverse, so- wohl selektive als auch integrierende, Filterfunktionen wie Erosion, Dilatation und Rauscherfassung von großer Bedeutung. Auch sogenannte"area of interest"-Ausblendun- gen (zu Deutsch"relevanter Bereich") und positionsabhän-

gige skalierte Bewertungen können bei der Auswertung eine wesentliche Rolle spielen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Bild, d. h. die Reaktion des Prüflings, durch Bezugnahme auf eine oder mehrere gespeicherte Mu- sterreaktionen ausgewertet, die auch miteinander ver- knüpft sein dürfen. Dies ist zum Beispiel dann sinnvoll, wenn ein Proband mit einem Musterprüfling verglichen wer- den soll. Auch die Erstellung einer fiktiven Musterreak- tion, die vom Benutzer erstellt wird oder aus der mathe- matischen oder bildverarbeitenden Zusammenfassung mehre- ren Musterreaktionen entsteht, ist möglich, die somit die Reaktionen mehrerer Musterprüflinge oder eines fiktiven Musterprüflings berücksichtigt.

Desweiteren kann ein gewonnener Meßwert (Reaktion des Prüflings) auch als weitere Bildkoordinate (Variable) be- nutzt werden. Die kann zum Beispiel analog bei dem Ver- gleich iterativer Abgleichvorgänge und deren Verlauf und digital bei der digitalen Signatur zur Random-Adress- steuerung erfolgen.

Durch die durch die Erfindung eröffneten Möglichkeiten der Bearbeitung der Bildpunkte ist es nicht notwendig, daß ein Prüfling an denselben Betriebspunkten oder über dieselben Betriebsbereiche stimuliert wird, wie der Mu- sterprüfling. Die unbestimmten Bildpunkte, d. h. die bei der Stimulation nicht explizit angeregten bzw. gemessenen Betriebspunkte, können in diesem Fall durch Bildverarbei- tungsalgorithmen aus den gemessenen Bildpunkten interpo- liert oder extrapoliert werden. Jedoch ist auch ein Ver- gleich ohne direkte Interpolierung bzw. Extrapolierung der unbestimmten Bildbereiche durch Bildverarbeitungsmaß- nahmen möglich.

Aus den jeweiligen Reaktionen des Prüflings bezüglich un- terschiedlicher Testkriterien können mehrere Bilder ent- stehen. Gleichwohl können die jeweiligen Reaktionen unter Anwendung von Bildverarbeitungsalgorithmen teilweise oder insgesamt zusammengefaßt werden.

Die Stimulation kann als analoge, diskrete oder digitale Stimulation erfolgen. Ggf. erfolgt die Änderung eines der Betriebsparameter kontinuierlich, um die Auswirkung even- tueller Einschwingvorgänge möglichst gering zu halten.

Dabei wird die Reaktion des Prüflings nur an den vorgege- benen Betriebspunkten bzw. in den vorgegebenen Betriebs- bereichen erfaßt.

Als alternative Ansteuerung kann einer der bei der Stimu- lation einzustellenden Betriebsparameter für mehrere Be- triebspunkte anhand einer Look-Up-Table bestimmt werden.

Auf diese Art und Weise lassen sich beliebig programmier- bare Stimuli erzeugen, die eine Reaktion auf Transienten bzw. Sprungfunktionen optimal messen lassen. Auch die Messung von Schaltzeiten, Verzögerungszeiten und Hystere- severhalten lassen sich durch eine derartige Stimulation durchführen.

Das resultierende Bild kann eine beliebige Form annehmen, die ausgewählte, für den Test relevante Betriebspunkte bzw. Betriebsbereiche umfaßt. Auch eine nachträgliche Se- lektion relevanter Bereiche während der Bildverarbeitung anhand der Pixelwerte ist möglich. Das Bild kann auch Lücken aufweisen, d. h. unbestimmte Pixelwerte. Auch die Anordnung bzw. Verteilung der Pixel innerhalb des Bildes ist beliebig ; sie müssen nicht in regelmäßigen Abständen oder entsprechend einem Raster angeordnet sein. Das Bild ist somit von jeder Videonorm losgelöst. Der Pixeltakt kann von einem beliebigen Taktgeber abgeleitet werden, wobei auch dieser z. B. von einem Prüflingsausgang kommen

könnte. Pixelart, Zeilenlänge sowie Bildhöhe sind frei wählbar und durch die gewählte Hardware für Bildverarbei- tung begrenzt. Im Extremfall kann das Bild lediglich aus einzelnen, unregelmäßig gesetzten, räumlichen Bildpunkten bestehen, deren Koordinaten bzw. deren zugeordneten Be- triebspunkte nach dem Zufallsprinzip ausgewählt worden sein können. Letzteres ist beispielsweise für stichpro- benartige Prüfungen nützlich, was der Qualitätssicherung dient und zu Meßzeitersparnissen führt.

Bei der Prüfung digitaler Geräte, bei der die Reaktion des Prüflings auf eine vorgegebene Stimulation als Signa- tur o. Ä. vorliegt, kann auch ein aus der Reaktion bzw.

Signatur gewonnener Wert zur Verwendung als weiterer Be- triebsparameter bzw. Messwert zurückgeführt werden. Durch eine solche Rückkopplung entsteht eine Sequenz von Be- triebsparametern oder Stimulationssequenz, die zu einer sehr charakteristischen Reaktion führt, die sich gut aus- werten läßt. Unter den Betriebsparametern einer solchen Stimulationssequenz besteht unter Umständen keinerlei funktionenähnlicher mathematischer Zusammenhang.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be- schreibung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Warmwasser-Thermostaten für ein Bad entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegen- den Erfindung ; Fig. 2 zeigt ein Diagramm, welches die Vaiablengenerie- rung bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Er- findung darstellt ;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches die Messergebnisse in Abhägigkeit der Variablen bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt ; und Fig. 4 zeigt einen Operationsverstärker entsprechend ei- ner ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Erste Ausführungsform Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Warmwasser- Thermostats für ein Bad einer ersten Ausführungsform ent- sprechend Figuren 1 bis 3 beschrieben.

Um die Funktionalität bzw. Eigenschaften des Warmwasser- Thermostats über einen großen Bereich zu erfassen bzw. zu prüfen, wird der Warmwasser-Thermostat mit mindestens ei- ner, vorzugsweise zwei oder mehr Eingangsgrößen gleich- zeitig oder nacheinander beaufschlagt, wobei die Beauf- schlagung kontinuierlich, periodisch oder in einer will- kürlich festgelegten zeitlichen Abfolge erfolgen kann.

Eingangsgrößen sind etwa der Druck des einfließenden hei- ßen bzw. kalten Wassers, die Menge des ein-bzw. durch- fließenden Wassers pro Zeiteinheit (Durchfluß) oder deren Absolutwert, die Temperatur des heißen Wassers sowie die Temperatur des kalten Wassers. Der Wert der Eingangsgrö- ßen wird dabei über einen vorbestimmten Bereich stetig oder abgestuft variiert, wobei der jeweilige Wert durch eine Einstellvorrichtung festgelegt oder durch einen Sen- sor erfaßt wird. Beispielsweise können der Druck des ein- fließenden heißen bzw. kalten Wassers über einen Bereich von 2 bis 5 Bar, die Menge des durchfließenden Wassers im Bereich von 1 bis 10 1, die Temperatur des heißen Wassers im Bereich von 50 bis 90 °C sowie die Temperatur des kal- ten Wassers im Bereich von 10 bis 20 °C variiert werden.

Der Warmwasser-Thermostat der ersten Ausführungsform wird mit zwei Eingangsgrößen, nämlich dem Druck des einflie-

ßenden heißen bzw. kalten Wassers über einen Bereich von 2 bis 5 Bar sowie der Menge des durchfließenden Wassers im Bereich von 1 bis 10 1 kontinuierlich beaufschlagt.

Bei Modifizierungen der ersten Ausführungsform kann will- kürlich eine Auswahl von einer, zwei oder mehreren von Eingangsgrößen als Beaufschlagungen getroffen werden.

Fig. 2 stellt die Beaufschlagung des Warmwasser-Thermo- stat mit den Eingangsgrößen im zeitlichen Verlauf dar.

Dabei wird einerseits der Druck des einfließenden heißen bzw. kalten Wassers periodisch zwischen 2 und 5 Bar er- höht, während andererseits gleichzeitig die Menge des durchfließenden Wassers über mehrere Perioden der Druck- erhöhung erhöht wird. Entsprechend Fig. 2 wird demnach elfmal der Druck periodisch von 2 auf 5 Bar erhöht, wäh- rend die Menge lediglich einmal von 11 auf 101 erhöht wird. Die Erhöhungen von Druck und Menge können dabei je- weils stetig, abgestuft oder in einer beliebigen Kombina- tion davon erfolgen.

Als Ausgangs-bzw. Meßgröße können der Temperaturverlauf des ausfließenden Wassers beispielsweise am Auslauf des Warmwasser-Thermostats, die Regelgeschwindigkeit, Fließ- geräusche sowie Resonanzstellen, Verwirbelungen oder ste- hende Wellen durch geeignete Sensoren kontinuierlich, pe- riodisch oder in einer willkürlich festgelegten zeitli- chen Abfolge erfaßt werden. Bei dem Warmwasser-Thermostat der ersten Ausführungsform wird lediglich eine Ausgangs- größen, nämlich der Temperaturverlauf kontinuierlich er- faßt. Bei weiteren Modifizierungen der ersten Ausfüh- rungsform kann willkürlich eine Auswahl von einer, zwei oder mehreren Ausgangsgrößen erfaßt werden. Dabei können sämtliche Ausgangsgrößen parallel erfaßt und ausgewertet werden.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, welches den Temperaturverlauf des ausfließenden Wassers abhängig von den Eingangsgrößen Druck (X-Achse) und Menge (Y-Achse) binär darstellt. Da- bei stellen die hellen Bereiche der"Zeilen"innerhalb des rechtwinkligen Ausschnitts der Figur Temperaturen des ausfließenden Wasser oberhalb oder gleich einer gewählten Temperatur von beispielsweise 38 °C und die dunklen Be- reiche Temperaturen unterhalb der gewählten Temperatur dar. Aus der Figur ergibt sich, daß die Temperatur über eine Variierung des Drucks und der Menge nicht wie viel- leicht erwartet konstant verläuft, sondern unterschiedli- chen Regelabweichungen unterliegt. Bei weiteren Modifi- zierungen der ersten Ausführungsform kann der Temperatur- verlauf durch Verwendung von verschiedenen Grau-oder Farbtönen differenzierter über die Zeilen dargestellt werden. Des weiteren erscheint je nach Anzahl der Ein- bzw. Ausgangsgrößen eine zwei-, drei-oder mehrdimensio- nale Darstellung der Ausgangsgrößen in Abhängigkeit der Eingangsgrößen als sinnvoll. Dabei könnten die Eingangs- und Ausgangsgrößen auch in mehreren Bildebenen vergleich- bar mit zueinander beabstandet angeordneten Karteikarten dargestellt werden.

Damit der Temperaturverlauf des ausfließenden Wassers entsprechend Fig. 3 dargestellt werden kann, werden so- wohl die variablen Werte der Eingangsgrößen als auch die Werte der Ausgangsgrößen festgelegt bzw. durch geeignete Sensoren erfaßt, in elektrische Signale umgewandelt und in einem geeigneten Speicher abgelegt. Ferner ist die Zu- ordnung zwischen den Eingangs-und Ausgangsgrößen gegebe- nenfalls in Abhängigkeit der Zeit zu bestimmen und fest- zuhalten. Aus den jeweiligen Eingangs-und Ausgangsgrößen und deren Zuordnung wird mittels Techniken aus der Bild- verarbeitung eine aussagefähige Darstellung beispielswei- se entsprechend Fig. 3 entworfen. Die Durchführung der Variierung der Eingangsgrößen und deren Feststellung bzw.

Erfassung, der Aufnahme der Ausgangsgrößen, der Koordi- nierung bzw. der Zuordnung der Eingangs-und Ausgangsgrö- ßen sowie deren Auswertung mittels Techniken aus der Bildverarbeitung erfolgt entweder computergesteuert, wo- bei geeignete Programme auf einem dafür vorgesehenen Me- dium wie beispielsweise einem ROM abgespeichert sind, oder mittels einer geeigneten elektrischen Schaltung bzw.

Vorrichtung.

Darüber hinaus ist es möglich, mittels Techniken der Bildverarbeitung die Ausgangsgrößen auszuwerten. Bei- spielsweise kann durch Subtrahieren eines Bilds entspre- chend Fig. 3, welches die Funktionalität bzw. Eigenschaf- ten des Warmwasser-Thermostats über einen definierten Be- reich von Parametern anhand eines Temperaturverlaufs des ausfließenden Wassers darstellt, mit einem entsprechenden Bild eines funktionsfähigen Warmwasser-Thermostats und Vergleichen der jeweiligen Bildelemente, d. h. durch Er- fassen von Abweichungen, festgestellt werden, ob der ge- rade geprüfte Warmwasser-Thermostat gewünschten Quali- tätsanforderungen genügt. Als weitere Bildverarbeitungs- möglichkeit wird hier noch die Filterung von Signalen er- wähnt, welche beispielsweise zur Unterdrückung von Rau- schen verwendet wird. Dabei werden Signale bzw. Bild- punkte unterhalb einer bestimmten Dichte, welche als Störsignale gewertet werden, unterdrückt. Es wird hier festgestellt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf ei- ne der obigen Techniken der Bildverarbeitung beschränkt ist.

Ein Unterschied zwischen einer herkömmlichen Anordnung, die sich der Techniken aus der Bildverarbeitung bedient, und der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Werte der Eingangsgrößen nicht über einen optischen Bildaufnehmer, sondern über geeig- nete Sensoren wie beispielsweise ein Manometer, Durch-

flußmeter oder Thermometer erfaßt bzw. aufgenommen und in elektrische Signale zur analogen oder digitalen weiter- verarbeitung umgewandelt werden.

Zweite Ausführungsform Als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden ein Operationsverstärker entsprechend Fig. 4 beschrieben.

Das Testverfahren ist im Prinzip gleich demjenigen der ersten Ausführungsform. Im Unterschied dazu werden jedoch andere Eingangs-und Ausgangsgrößen verwendet bzw. er- faßt, wobei die Antwort auf die Variation der Werte der Eingangsgrößen um ein Vielfaches schneller erfolgt.

Eingangsgrößen sind etwa die Eingangsspannungsdifferenz, (Offsetspannung, offene Verstärkung), absolute Eingangs- spannung (Gleichtaktverstärkung), positive Betriebsspan- nung, negative Betriebsspannung, Lastwiderstand, Fre- quenz, usw. Ausgangsgrößen sind demgegenüber etwa die Offsetspannung, Gleichtaktunterdrückung, Frequenzverhal- ten, Rauschen, Oszillieren, Latch up, Übernahmefehler in der Gegentaktendstufe, usw.

Es wird festgestellt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt ist.

Die obigen Ausführungsformen dienen vielmehr der Erläute- rung des Prinzips des Erfindungsgegenstands.

Im folgenden werden kurz die bei der vorliegenden Erfin- dung auftretenden Vorteile umrissen : Zusammenhänge zwischen Eingangs-und Ausgangsgrößen lassen sich über weite Bereiche schnell erfassen und (online) optisch darstellen ;

mittels Techniken aus der Bildverarbeitung wird eine schnelle Auswertung einer Vielzahl variabler Eingangsgrö- ßen ermöglicht ; die optische Darstellung der Vielzahl variabler Ein- gangs-und Ausgangsgrößen bietet einem Anwender ein hohes Maß an Anschaulichkeit ; es wird schnelle Beurteilung des Qualitätszustands eines Prüflings bei dessen Fertigung ermöglicht ; und es wird eine hohe Testtiefe durch Erfassen des ge- samten Betriebsbereiches von Interesse erzielt.