Software zur Messdatenanalyse

Diplomarbeit von Thomas Bloch

Einleitung:

Von Prüfständen erzeugte Messdaten können Fehler enthalten, die eine spätere Auswertung erschweren oder sogar ganz verhindern. Mit der vorliegenden Diplomarbeit wurde durch die Benutzung von DIAdem von National Instruments ein Messdatenanalysetool entwickelt, mit dem Fehler in den Messdaten festgestellt und automatisch oder manuell korrigiert werden können. Als Ergebnis ist das Messdatenanalysetool MEDALYST entstanden, um Messdaten fehlerfrei für eine spätere Auswertung zu archivieren.

Problemstellung:

Von Prüfständen erzeugte Messdaten werden ausgewertet und visualisiert. Dabei kann es vorkommen, dass sich Fehler einschleichen und die Messdaten nicht mehr auswertbar sind. Dies kann mehrere Gründe haben: Defekte Messtechnik(z.B. Wackelkontakt), Fehler bei der Messdatenaufzeichnung(z.B. Softwarefehler) oder Fehler bei der Definition der Messdatenerfassung(z.B. Benutzereingabefehler).

Durch diese Fehler werden Berechnungen erschwert, im schlimmsten Fall ist diese sogar unmöglich. Da es aus Kosten- bzw. Zeitgründen nicht immer möglich ist, eine Prüfung auf dem Prüfstand zu wiederholen, muss eine Lösung gefunden werden, mit der man diese Fehler auch später ausmerzen kann.

Die Messdaten sollen nach der Prüfung zunächst unterschiedlichen Analysefunktionen unterworfen und anschließend falls möglich automatisch bzw. manuell korrigiert. Die korrigierten Messdaten sind dann abzuspeichern, um eine Auswertung mit der vorhandenen Auswertesoftware ohne Hindernisse zu ermöglichen.

Das Messdatenanalysetool soll das spätere aufwendige Lokalisieren von Fehlern aufgrund fehlerhafter Messdaten verhindern und somit zeitliche Ersparnisse für den User mitbringen. Mit der Messdatenkorrektur können aufwendige und kostenintensive Messwiederholungen verhindert werden, was zu einer Steigerung der Produktivität beim Testen führt.

Nach den Möglichkeiten von DIAdem von National Instruments wird MEDALYST an die Berechnungen und Analyseverfahren des bestehenden Formats angelehnt und um weitere Funktionen ergänzt. Die weiteren Funktionen werden mit VB in DIAdem geschrieben. Diese Applikation soll eine einfache Benutzerführung bei zugleich konsistenten Daten gewährleisten. Funktionalität von MEDALYST:

Bevor die Messdaten berechnet und ausgewertet werden, sollen sie zuerst analysiert werden. Das Ziel dabei ist, fehlerhafte Daten sofort zu korrigieren und somit nachfolgende und langwierige Suchprozesse zu erübrigen. Diese Plausibilitätsprüfung soll der Anwender an einer Benutzeroberfläche durchführen können.

Eine Übersicht der zu implementierenden MEDALYST-Funktionen: Messdaten eines Versuches werden eingeladen; in einer Matrix werden den ausgewählten Kanälen die entsprechenden Analysefunktionen zugewiesen; ausgewählte Kanäle können in der „Datensichtung“ grafisch visualisiert werden, um den kompletten Kurvenverlauf zu erhalten.

Der Benutzer kann sich im Fehlerfall für eine von zwei Korrekturvarianten entscheiden: Automatische Korrektur oder manuelle Korrektur. Nach dem kompletten Ablauf der Analyse/Korrektur kann sich der Benutzer die Log-Datei anschauen. In der Konfiguration kann der Benutzer die Software auf seine Bedürfnisse anpassen. Eine genauere Beschreibung von Kanälen bzw. Kanaleigenschaften bekommt der Anwender in der Kanalinfo.

Im Reiter „Korrekturparameter“ können die nötigen Einstellungen für die Korrektur getätigt werden.Unterschiedliche Ampeln repräsentieren verschiedene (Teil-)Ergebnisse und diese Ergebnisse werden durch drei Ampelfarben beschrieben (grün, gelb, rot).

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 3., Beschreibung des Messdaten-Analysetools MEDALYST:

In den nachfolgenden Unterkapiteln wird jede Analysefunktion detailliert beschrieben. Dabei wird zunächst auf den Algorithmus zum Analysieren eingegangen und anschließend erläutert, welche Eingaben der Benutzer in der GUI des Programms tätigen muss, um eine korrekte Analyse durchzuführen. Hinzu wird das Korrekturverfahren Schritt für Schritt erklärt und zuletzt wird auf die notwendigen Korrektureingaben eingegangen.

Dabei ist zu erwähnen, dass der Tabellenausschnitt stets auf den relevanten Bereich zeigt, d.h. wo die Korrektur vollzogen wird. Dies gilt genauso für den dynamischen Zoom vom Kurvenverlauf.

In den Abbildungen 3.1 bis 3.9 handelt es sich bei der grünen Kurve immer um die Originalkurve und die rote Kurve ist die Ergebniskurve, die sich aus der Korrektur ergibt. Diese wird zum großen Teil von der grünen Kurve überdeckt!

Voraussetzung für die Anzeige:

Welche Kanäle nun in der Datensichtung angezeigt werden, hängt einerseits von der im Hauptmenü im Reiter „Analyseparameter“ ausgewählten Kanälen im DDM „Kanal“ gekoppelt mit der aktivierten Checkbox „DS“ ab und andererseits von der Konfigurationseinstellung. Auf diese Einstellung im Reiter „Konfiguration“ möchte ich im Kapitel „Einstellungen im Reiter Konfiguration“ eingehen. Zu jedem Kanal wird mindestens eine Tabellenspalte/Grafik angezeigt und maximal 4. Es ist davon abhängig, ob ein Kanal auch in den anderen Kanalgruppen „Geglaettet“, „Automatisch“ oder „Manuell“ vorhanden ist, in anderen Worten, ob dieser Kanal geglättet, automatisch korrigiert oder manuell korrigiert worden ist. Die Originalspalte wird in jedem Fall angezeigt.

Y-Achsen-Skalierung:

Die y-Achsen-Skalierung wird wie folgt geregelt: Wenn nur ein Kanal zur Datensichtung ausgewählt wurde, wird dieser auf der y-Achse physikalisch angezeigt, d.h. der unterste Punkt ist 0, der oberste hat den maximalen Wert! Es handelt sich hierbei um das „1 System [physikalisch]“, die werden also absolut bzw. physikalisch angezeigt.

Ganz anders ist es bei zwei oder mehr zur Datensichtung bestimmten Kanälen. Hier wird die Skalierung der y-Achse auf Prozent gelegt, d.h. der unterste Wert hat 0%, der oberste 100%! Dies ist auch notwendig, weil sonst ein Kanal mit einem sehr kleinen Maximum in der Grafik in der Nähe der X-Achse angezeigt wird oder sogar auf der X-Achse liegen würde, weil der andere Kanal ein sehr hohes Maximum besitzt. Bei der prozentuellen Skalierung besitzt jeder Kanal als 100%-Marke sein eigenes Maximum. Dadurch ist eine problemlose Darstellung möglich.