배열 고장

 

지난 몇 개월 동안 배열에 대한 신뢰성 계산과 관련하여 여러 고객들로부터 연락을 받았습니다. 실제 배열은 다르지만 (가변 메시지 도로 표지판용 LED 매트릭스와 IR 카메라용 센서 배열) 목표는 동일했습니다.

배열 고장까지의 시간 분포를 계산합니다.

배열 (A)의 픽셀이 고장날 때마다 배열 오류가 발생하고 두 개의 가까운 픽셀도 오류가 발생합니다. 그림 1에 예가 나와 있습니다. 그림 2는 2개의 추가 픽셀 B와 C의 예를 보여줍니다.


그림 1 : 픽셀 A 근처의 고장 영역 예

 

 


그림 2 : 배열 고장의 예 : 픽셀 A, B 및 C에 오류가 발생했습니다.

 

그림 2에 표시된 것처럼 각 고장난 픽셀 (A)에 대해 A의 8개 인접 픽셀 중 2개 픽셀 (B 및 C)의 추가 오류로 인해 배열 고장이 발생합니다.
그룹화 된 픽셀 오류는 도로 표지판과 IR 카메라 모두에 중요합니다. 도로 표지판의 경우 운전자가 표지판의 문자를 읽을 수 없음을 의미할 수 있습니다. 카메라의 경우 이미지에 어두운 점이 나타납니다. 심각한 오류에 대한 유사한 정의가 다른 시스템에도 적용됩니다. 감시 카메라, 위성 및 통신 타워가 겹치는 범위입니다.
해결책:
모든 고장 가능성을 열거하려면 배열에서 고장난 부품의 가능한 모든 위치와 고장난 부품 간의 거리를 고려해야 합니다. 이것은 실용적인 방법이 아닙니다. 대신 시뮬레이션이 사용되었습니다. 다음을 수행하는 프로그램을 만들었습니다.
1. 다음 픽셀 고장까지의 평균 시간을 계산합니다 (작동 픽셀 수에 따라 다름). 배열의 각 픽셀에 대해 일정한 고장률을 가정하였습니다.
2. 무작위로 오류난 픽셀을 선택합니다.
3. 최신 픽셀 오류로 인해 배열 오류가 발생하는지 확인합니다. 배열 오류가 발생하지 않으면 1-3 단계를 반복합니다.
4. 시뮬레이션을 10,000번 반복하고 배열이 고장날 때까지 작동 시간 분포를 찾습니다.

결과는 표 1에 요약되어 있습니다.
해상도 단일 픽셀 단위의 배열 고장에 대한 평균 시간 (MTBF 배열 고장에 대한 평균 픽셀 고장 수)

해결 단일 픽셀 MTBF 단위의 평균 배열 고장 시간 배열 오류에 대한 평균 픽셀 오류 수
80×60 0.0212 100
320×200 0.00853 543
640×480 0.0049 1,520
1920×1080 0.0026 5,401

표 1 : 다양한 크기의 배열에 대한 시뮬레이션 결과. 각 배열에 대해 10,000번의 시뮬레이션이 수행되었으며 평균 값이 표에 제공됩니다.

 

사례:
320 x 200 해상도의 IR 카메라를 생각해보십시오. 각 픽셀의 MTBF는 1,000,000시간입니다. 배열에 64,000개의 픽셀이 있으므로 첫 번째 픽셀은 106/64,000=15.625 작동 시간 이후 고장날 것으로 예상됩니다. 표 1을 사용하면 심각한 고장까지의 평균 작동 시간은 8,530시간, 즉 약 1년 연속 작동시간으로 나타납니다.
배열 고장까지의 시간 분포는 기하 급수적이지 않습니다. 그림 3은 320 x 200 케이스에서 배열 고장 시간에 해당하는 히스토그램을 보여줍니다.

그림 3 : 해상도가 320 x 200 인 배열의 심각한 고장까지 시뮬레이션 된 시간의 히스토그램.

요약:

다양한 배열의 고장 시간 분포에 대한 계산이 수행되었습니다.
표 1은 표준 해상도의 배열과 단일 픽셀 MTBF의 다른 값에 대한 배열 MTBF를 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

다양한 형상, 고장 규칙 및 해상도에 대한 배열 신뢰성 계산에 관심이 있는 경우 당사에 문의하십시오.