Messdaten auswerten und visualisieren 5 Tipps, die passende Darstellungstechnik für ein Messsystem zu finden

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1 Messdaten auswerten und visualisieren 5 Tipps, die passende Darstellungstechnik für ein Messsystem zu finden Autor / Redakteur: Nach Unterlagen von National Instruments / Hendrik Härter Messdaten darstellen: Welche Darstellungstechnik eignet sich für mein Messsystem? (National Instruments) Messdaten aufbereiten und sie zu visualisieren macht es leichter, Ergebnisse aus den Rohdaten zu gewinnen. Doch welche Darstellungstechnik ist geeignet? Wir geben Ihnen 5 Tipps. Die Visualisierung und Aufbereitung von Messdaten gehört in der Regel zu fast allen Messsystemen. Die Möglichkeiten von Datenerfassungssystemen zur Darstellung sind umfangreich. So können damit beispielsweise erfasste Signale grafisch dargestellt oder Messdaten zu Videos, Audioaufnahmen oder 3-D-Modellen in Beziehung gesetzt werden. Die Auswahl der passenden Darstellungstechnik kann darüber entscheiden, ob relevante Informationen aus Rohdaten gewonnen werden oder wichtige Einblicke verwehrt bleiben. Wir geben Ihnen in diesem Beitrag fünf Tipps, die bei der Wahl der Darstellungswerkzeuge hilfreich sein können. 1. Messdaten inline, offline oder auf beide Wege darstellen? Die meisten Anwendungen benötigen eine gewisse Form der Darstellung. Eine wichtige Entscheidung in dem Zusammenhang betrifft allerdings eher, wo diese Verarbeitung stattfindet: inline, offline oder beides. Der Begriff Inline-Darstellung impliziert, dass die Datendarstellung innerhalb derselben Anwendung erfolgt wie die Datenerfassung. Erfasste Daten lassen sich visualisieren, so dass ein Techniker das gerade gemessene Signal direkt sehen und sicherstellen kann, dass alle Anschlüsse richtig verbunden sind. Falls eine Inline-Analyse zusammen mit einer Inline-Darstellung ausgeführt wird, kann ebenfalls eine gefilterte Version desselben Signals angezeigt werden. Diese Art Architektur liefert sofort Rückmeldungen, da die erfassten Daten nahezu in Echtzeit dargestellt werden können. Sie setzt allerdings voraus, dass die gewählte Anwendungssoftware alle möglicherweise benötigten Darstellungswerkzeuge umfasst. Wie schon bei der Inline-Analyse besteht die Hauptschwierigkeit bei der Darstellung von Inline-Daten darin, dass erforderliche Berechnungen und darzustellende Daten zusätzliche

2 Verarbeitungsleistung benötigen. Dabei gehört das Aktualisieren der Benutzeroberfläche zu den besonders prozessorintensiven Vorgängen, die eine CPU ausführen muss. Wenn eine Erfassungsanwendung strikte Timing-Anforderungen hat, darf die Visualisierung nicht zu einem Engpass führen und dadurch Daten übersehen werden. Im Verlauf der Entwicklung einer Anwendung lassen sich Benchmarks setzen. Damit lässt sich ermitteln, wie viel Zeit für die Erfassung, Analyse und Darstellung der Daten benötigt wird, damit keine Datenpunkte übersehen werden. Eine weitere Option besteht darin, Programmfunktionalität parallel zu implementieren, so dass ein Thread die Datenerfassung ausführt, während ein anderer die gesamte Signalverarbeitung und -darstellung mit einer geringeren Priorität bei Freiwerden von CPU-Ressourcen übernimmt. Der Vorteil liegt darin, dass in den meisten Rechnern mehrere CPUs vorhanden sind, die hierbei genutzt werden können. Mehr Flexibiliät bei Offline-Darstellung der Messdaten Die Inline-Darstellung ist zwar gängig, aber nicht immer die richtige Methodik, wenn ein System implementiert wird. Sie ist bei manchen Anwendungen sogar überhaupt nicht notwendig. Wenn es nicht erforderlich ist, Daten während der Erfassung einsehen zu können, oder wenn der Prozessor nur Daten erfassen und übertragen soll, genügt eine Offline-Darstellung. Messdaten werden gespeichert, um sie später prüfen zu können sowie ist es erforderlich, ein entsprechendes Speicherformat zu wählen. Ebenfalls ausgewählt werden muss ein Werkzeug, um die Ergebnisse offline darzustellen. Eine Offline-Ansicht von Daten bietet jedoch unbegrenzte Flexibilität bei der Arbeit mit Daten, da Zugriff auf die ursprünglichen Rohdaten zum Zeitpunkt ihrer Erfassung besteht. Des Weiteren ist der Anwender nicht durch die Timing- und Speichereinschränkungen der Datenerfassung begrenzt und die Darstellung als Engpass während der unmittelbaren Erfassung spielt nicht länger eine Rolle, da die CPU keine rechenintensiven Grafikaktualisierungen mehr leisten muss. Viele Anwendungen verbinden die Inline- und Offline-Darstellung von Daten. Für gewöhnlich ist die Inline-Darstellung auf die minimale Verarbeitung beschränkt, die zur Bestätigung des korrekten Verhaltens des Systems, wie beispielsweise ein Verlangsamen der Aktualisierungsrate eines Diagramms, erforderlich ist. Offline- und Inline-Darstellungen können gemeinsam genutzt werden, um Daten detailliert zu untersuchen und in Beziehung zu setzen, wenn diese Aufgaben keine Auswirkungen mehr auf die Erfassung selbst haben. 2. Ist das Darstellungswerkzeug für die Daten geeignet?

3 Messdaten in Excel exportieren (National Instruments) Bei der Auswahl eines Werkzeugs für die Datendarstellung sind die Menge an Daten und das Format der eingehenden Daten zu berücksichtigen. Werden die Daten inline und mit der für die Erfassung gewählten Anwendungssoftware dargestellt, sollte die Formatierung kein Problem sein. Zu bedenken ist dabei, dass Datenraten die Menge an Daten beeinflusst, die dargestellt werden muss. Das wirkt sich auf die Grafikverarbeitungsleistung für die Ausgabe der Darstellung aus. Arbeitet das Darstellungswerkzeug offline, dann spielt das Format eine Rolle. Das ausgewählte Werkzeug sollte in der Lage sein, das für die Datenspeicherung vorgesehene Datei- oder Datenbankformat zu interpretieren. Allerdings sind Werkzeuge für die Offline-Analyse von Daten durch die Menge an Speicher beschränkt, der ihnen vom Betriebssystem zugewiesen wird. Sie können daher nur einen bestimmten Ausschnitt größerer Datensätze laden. Viele Darstellungswerkzeuge legen aufgrund dieser Begrenzung Einschränkungen fest und hindern den Anwender daran, mehr als eine zuvor bestimmte Menge an Daten zu laden und grafisch darzustellen. So liegt bei vielen Finanzwerkzeugen die Ladegrenze bei oder 2 20 Datenpunkten pro Spalte und die Grenze für Grafiken bei Punkten pro Diagramm. Wird ein Darstellungswerkzeug ausgewählt, das für die Abwicklung technischer Datensätze entworfen wurde, erleichtert dies den Zugang und die Darstellung. Häufig bietet es Techniken zur Datenreduktion, die die Arbeit mit außergewöhnlichen Datensätzen vereinfachen. 3. Bietet das Darstellungswerkzeug die benötigten Funktionen? Für die Darstellung benötigen Anwender zumindest Grundfunktionen zur Tabellen- und Diagrammerstellung. Fast jedes Werkzeug für die Datendarstellung auf dem Markt kann

4 einfache Diagramme und Kurven erzeugen. Spezielle Darstellungswerkzeuge stellen eine Reihe von Zusatzfunktionen bereit, mit denen weitere Informationen aus Daten gewonnen werden können. Wenn verschiedene Kurven dargestellt werden sollen, die sehr unterschiedliche y-achsenskalierungen haben, muss das Werkzeug für die grafische Darstellung zwischen diesen Achsen unterscheiden können. Viele Werkzeuge verfügen über diese Eigenschaft, haben jedoch eine begrenzte maximale Anzahl bei den y-achsen. Außerdem sollten die Anforderungen an die Darstellung berücksichtigt werden, die über eine einfache 2-D-Darstellung hinausgehen. Sollen Daten in Polardiagrammen dargestellt oder am besten in Form eines 3-D- Diagramms veranschaulicht werden, dann muss das Werkzeug diese Möglichkeiten unterstützen. 4. Kann die Darstellung an die Anforderungen einer Anwendung angepasst werden? Erweiterungs- und Anpassungsmöglichkeiten der Darstellung sind wichtige Punkte. Da jede technische Messanwendung anders ist sie enthält verschiedene Messtypen oder hat unterschiedliche Ziele, sollte ein Darstellungswerkzeug ausreichend Flexibilität bieten, um sich an die Bedürfnisse der Anwendung anpassen zu lassen. Sofort einsatzbereite Werkzeuge, die die Datenerfassung und -darstellung gebündelt anbieten, schränken die angebotenen Darstellungsmöglichkeiten häufig stark ein. Das mag zwar anfangs ohne Belang sein, jedoch kann ein genauerer Einblick in die erfassten Daten erforderlich sein, damit sich fundierte Entscheidungen treffen lassen. Dazu ist es notwendig, dass mehr Daten pro Kurve aufgenommen, mehr Kurven pro Diagramm aufgezeichnet und mehr Diagramme angesehen werden können. Einfache Werkzeuge zum Zoomen, Scrollen und Skalieren können erforderlich sein, die viele Darstellungspakete nur eingeschränkt anbieten. Wenn davon ausgegangen wird, dass sich die Darstellungsanforderungen mit Ausweitung einer Anwendung erhöhen, muss sichergestellt sein, dass auch das gewählte Darstellungswerkzeug erweitert werden kann. 5. Messdaten darstellen, die mit Daten aus anderen Quellen synchronisiert wurden Moderne Werkzeuge, um technische Daten nachzubearbeiten, beinhalten synchronisierte Darstellungsmöglichkeiten, die über einfache Tabellen und statische Diagramme hinausgehen. Neben Zoomen und Scrollen von Diagrammachsen ist es möglich, Cursor zwischen Diagrammen zu synchronisieren gewöhnlich über eine gemeinsame Zeitbasis, damit betrachtete Informationen zwischen Diagrammen abgestimmt werden können. So erlauben es Cursor in einem Diagramm, den Beginn und das Ende eines x- Achsenausschnitts einer Kurve zu bestimmen, der für die dynamische Berechnung und

5 Anzeige der schnellen Fourier-Transformation (FFT) der Daten im Ausgabebereich genutzt wird. Der ausgewählte Bereich kann anschließend entlang der gesamten Messdaten verschoben, erweitert oder reduziert werden, um den relevanten Bereich zu isolieren. Neben der Synchronisation von Diagrammen mit Messdaten mit anderen Datendiagrammen oder Ergebnisberechnungen können erweiterte Werkzeuge Messdaten in Diagrammen mit Daten aus anderen Quellen synchronisieren. Dazu zählen Videos, Audioaufnahmen, 3-D-Modelle oder GPS. Indem Messdaten mit Angaben aus diesen Quellen, die häufig einen größeren technischen Kontext als nur Kurven auf Diagrammen bereitstellen, in Beziehung gesetzt werden, lassen sich Investitionen in Messungen besser ausschöpfen. Diese Synchronisierungswerkzeuge ermöglichen erweiterte Darstellungsfunktionen, mit denen mit einem Video verbundene Messdaten wiedergegeben werden können. So kann der Anwender sehen, was während der Messung geschieht und das hören. Über GPS kann zudem bestimmt werden, wo etwas passiert. Copyright Vogel Business Media