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自動化測試上位機軟件開發
作者: 由你创
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自動化測試上位機軟件是工業和實驗室領域中實現高效、可靠、可重複測試的核心。它負責控制測試設備（如電源、量測儀器、感測器）、讀取數據、執行測試邏輯、判斷結果並生成報告，從而將人力從繁複的手動操作中解放出來。
一、核心功能與組成模組
- 設備通訊與驅動層
- 功能： 負責與所有測試設備（如萬用電錶、示波器、電源供應器、PLC、運動卡）進行通訊。
- 實現： 整合各種通訊協議（GPIB, USB, RS-232/485, Ethernet, LAN LXI, VISA）和儀器驅動程式（如IVI、VXIplug&play），或呼叫設備商提供的DLL庫。
- 測試序列與流程引擎
- 功能： 這是軟件的「大腦」。它根據預先定義的測試流程（Test Sequence）執行一系列動作，例如：設定參數 -> 激發設備 -> 延遲等待 -> 讀取數據 -> 判斷結果。
- 實現： 可透過腳本引擎（如Python, Lua）或直觀的流程圖式介面來設計複雜的測試邏輯。
- 數據管理與可視化層
- 功能：
- 即時顯示： 以數字、儀錶盤、波形圖、趨勢曲線等方式即時顯示測試數據。
- 數據記錄： 將原始數據、測試結果、時間戳記等儲存到資料庫（如SQLite, MySQL, InfluxDB）或文件中（如CSV, Excel）。
- 歷史查詢： 提供界面供用戶查詢歷史測試記錄並重新載入數據进行分析。
- 功能：
- 報警與結果判斷系統
- 功能： 對讀取的數據即時進行判斷（Pass/Fail），例如是否在上下限（Upper/Lower Limit）範圍內。可觸發聲光報警或控制設備停止測試。
- 測試報告生成器
- 功能： 自動生成標準化、專業的測試報告（格式如PDF, HTML, Excel）。報告通常包含產品SN、測試參數、結果、判斷、時間及統計資訊（如CPK）。
- 用戶與權限管理
- 功能： 區分操作員、工程師、管理員等角色權限，防止關鍵參數被隨意修改，確保測試過程的嚴肅性和安全性。
- 系統校准與診斷
- 功能： 提供設備自檢、通道診斷、參數校准等工具，確保測試系統本身的可靠性。
二、技術選型建議
| 組件 | 推薦選擇 | 說明 |
|---|---|---|
| 編程語言 | C# | 業界首選。搭配.NET Framework/.NET 6+，生態成熟，擁有豐富的UI控制項（WinForms/WPF）和數控庫（如NI VISA、各種儀器廠商的.NET SDK）。 |
| Python | 快速原型開發。擁有強大的科學計算庫（NumPy, SciPy）和資料視覺化庫（Matplotlib），非常適合數據分析和研究階段。但軟件執行效率和打包體積可能不如C#。 | |
| LabVIEW | National Instruments主推。圖形化編程，對於習慣硬體思維的工程師上手快，特別適合與NI的硬體產品搭配使用。 | |
| UI框架 | WPF | （C#）介面美觀、靈活，支援強大的數據綁定（Data Binding），適合開發複雜且交互性強的專業測試界面。 |
| WinForms | （C#）開發簡單快速，適合傳統風格的工業界面。 | |
| Qt | （C++）跨平台能力極強（Windows/Linux），性能優異，是許多高端測量設備商的首選。 | |
| 通訊協定 | VISA | 必備。VISA（Virtual Instrument Software Architecture）是業界標準的I/O介面庫，可以統一控制GPIB、串列埠、USB、LAN等多種介面的儀器。 |
| IVI驅動 | 提供更高級的儀器抽象層，實現儀器互換性。 | |
| Modbus/TCP | 常用於與PLC、溫濕度箱等工業設備通訊。 | |
| 數據儲存 | SQLite | 輕量級，無需伺服器，適合單機版測試系統儲存測試結果和配置。 |
| CSV/Excel | 最簡單直接的數據記錄方式，方便後續用Excel打開分析。 | |
| 時序數據庫 | InfluxDB 專門為儲存帶時間戳的感測器數據優化，讀寫效率極高，適合高速數據採集系統。 |
三、開發流程
- 需求分析與規格定義：
- 明確測試項目（Test Items）、精度要求、節拍時間（Takt Time）。
- 列出所有待控設備清單及通訊方式，並取得其程式手冊（Programming Manual）。
- 架構設計：
- 採用分層架構和模組化設計，將設備控制、測試邏輯、UI顯示、數據管理分離。這便於後續維護、擴充和復用。
- 強烈建議使用狀態機（State Machine） 模式來管理測試流程，邏輯清晰，易於處理異常。
- 實現與整合：
- 優先實現設備通訊層，確保每一台設備都能被正確驅動和讀寫。
- 實現核心的測試序列引擎，逐步加入各個測試項。
- 最後開發UI界面，並透過多執行緒技術確保UI不會在測試執行時卡死。
- 測試與驗證：
- 單元測試： 對每一個設備驅動和功能模組進行測試。
- 集成測試： 連接所有真實設備進行全流程測試。
- 系統驗證： 使用黃金樣本（Golden Sample） 進行測試，驗證軟件輸出的結果是否與預期完全一致，確保測試系統的準確性和可靠性。
- 部署與維護：
- 製作安裝包（Installer），包含所有必要的運行環境（如.NET Runtime, VISA庫）。
- 編寫詳細的使用手冊和設備校準指引。
- 提供後續的軟件維護和功能升級服務。
四、為何選擇專業團隊進行開發？
開發此類軟件需要跨領域知識：
- 軟件工程知識： 架構設計、設計模式、多執行緒編程。
- 硬體通訊知識： 理解各種匯流排和協議。
- 測量基礎知識： 了解誤差、精度、濾波、觸發等概念。
專業的開發團隊由你創科技擁有：
- 豐富經驗： 累積了多行業（汽車電子、電池測試、醫療設備）的測試系統開發經驗。
- 技術實力： 精通C#、WPF、VISA、Modbus等關鍵技術，能解決開發中的深層次問題。
- 質量保證： 遵循嚴格的開發流程，確保軟件的穩定性和可交付性。
