Фреймворк для тестування панелей світлодіодів з використанням бібліотек NumPy, SciPy
Вантажиться...
Дата
2025
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
КПІ ім. Ігоря Сікорського
Анотація
Актуальність теми У сучасному масовому виробництві електроніки забезпечення якості світлодіодної індикації є критичним фактором. Існуючі методи ручного контролю є суб’єктивними, повільними та нездатними фіксувати високочастотні дефекти (ШІМ-мерехтіння). Автоматизація цього процесу з використанням сучасних методів обробки сигналів та наукових бібліотек (NumPy, SciPy) є актуальним науково-практичним завданням, що дозволяє підвищити точність діагностики. Мета роботи Підвищення ефективності та достовірності контролю якості світлодіодних панелей шляхом створення програмного фреймворку для автоматизованого аналізу, генерації еталонів та верифікації динамічних патернів індикації. Завдання дослідження: 1. Провести аналіз предметної області контролю якості в електроніці, виявити недоліки існуючих методів та обґрунтувати доцільність використання інструментального аналізу сигналів фотодатчиків. 2. Розробити математичні моделі генерації еталонів та алгоритми комплексного порівняння сигналів у часовій і частотній областях. 3. Реалізувати програмне забезпечення фреймворку з модульною архітектурою (ETL, аналітичне ядро, веб-інтерфейс) для автоматизованої обробки даних. 4. Провести експериментальну валідацію розробленої системи та порівняльний аналіз її ефективності відносно існуючих аналогів. 5. Розробити стартап-проєкт для комерціалізації створеного програмного продукту. Об’єкт дослідження – процес автоматизованого контролю та діагностики функціонування світлодіодних інтерфейсів. Предмет дослідження – методи, алгоритми та програмні засоби обробки, аналізу та порівняння часових рядів сигналів світлодіодної індикації. Методи дослідження: системний аналіз (для визначення вимог), цифрова обробка сигналів (лінійна інтерполяція, FFT), математична статистика (кореляційний аналіз, агрегація), об’єктно-орієнтоване проєктування. Наукова новизна: вдосконалено метод верифікації динамічних світлових сигналів шляхом поєднання аналізу в часовій та частотній областях (FFT), що, на відміну від аналогів, дозволяє з високою точністю детектувати дефекти частоти мерехтіння та часові розбіжності без використання дороговартісного обладнання машинного зору. Практичне значення: розроблений програмний комплекс led_testing_toolkit та веб-додаток забезпечують автоматизацію створення «золотих стандартів» якості, пакетну обробку лог-файлів та візуалізацію результатів, що скорочує час перевірки продукції та виключає вплив людського фактору.
Апробація результатів дисертації. Основні положення роботи доповідались на XI Міжнародній науковій та практичній конференції "Global Trends in Science and Education", 17-19 листопада 2025 р., м. Київ, Україна.
Дисертація складається з вступу, п’яти розділів та висновків. Повний обсяг дисертації складає 96 сторінок, в тому числі 83 сторінки основного тексту, 16 таблиць, 12 рисунків, 5 cторінок списку використаних джерел у кількості 65 найменувань.
Опис
Розроблений програмний продукт являє собою модульний фреймворк, створений за допомогою мови Python для автоматизованої верифікації та діагностики динамічної світлодіодної індикації. Система призначена для заміни суб’єктивного візуального контролю на об’єктивний інструментальний аналіз часових рядів, отриманих з фотодатчиків. Це дозволяє з високою точністю виявляти дефекти кольору, порушення часових інтервалів та високочастотне мерехтіння, яке є невидимим для людського ока. Математичне ядро програми, реалізоване з використанням бібліотек NumPy та SciPy, забезпечує повний цикл обробки даних: від парсингу та сегментації лог-файлів до генерації статистичних еталонів («золотих стандартів») якості. Алгоритм перевірки базується на багатофакторному порівнянні сигналів, що включає оцінку середньої абсолютної похибки та кореляції Пірсона в часовій області, а також спектральний аналіз за допомогою швидкого перетворення Фур’є для частотної верифікації. Архітектурно комплекс побудовано за модульним принципом і він надає три рівні доступу до функціонала: програмний Python API для інтеграції ядра в сторонні проєкти, інтерфейс командного рядка для автоматизації та пакетної обробки, а також веб-сервіс на базі асинхронного фреймворку FastAPI. Веб-частина використовує базу даних MongoDB та технологію WebSockets для візуалізації динаміки індикації в реальному часі.
Ключові слова
світлодіодна індикація, контроль якості, автоматизація тестування, обробка сигналів, часові ряди, швидке перетворення фур'є, еталонна модель, led indication, quality control, automated testing, signal processing, time series, fast fourier transform, etalon model
Бібліографічний опис
Гевліч, Т. В. Фреймворк для тестування панелей світлодіодів з використанням бібліотек NumPy, SciPy : магістерська дис. : 122 Комп’ютерні науки / Гевліч Тарас Вікторович. – Київ, 2025. – 103 с.