Gesamtmodulübersicht

Das Modul Offline Analyse ist ein Werkzeug zur Aufbereitung und Analyse von Messdaten, die mit dem Moist-Sensoren in verschiedenen Anordnungen gewonnen werden. Grundlegend unterschieden werden die Messdaten hinsichtlich ihrer lokalen bzw. zeitlichen Abhängigkeit. Bei Messdaten die im Raster aufgenommen werden, also einem 2D-Messfeld; wird gewöhnlich der Kontext ihrer Umgebung betrachtet während Messwerte als Einzelwerte oder Vektoren im zeitlichen Verlauf betrachtet und ausgewertet werden. Dementsprechend sind die Auswertemethoden abhängig von der Art der Messwerte. Die Resultate der Auswertungen werden in separaten Diagramm im Offline Analyse Steuerungsmodul dargestellt oder im Fall der Einzel- oder Vektorwerte als Zusätzlicher Graph in das jeweilige darstellende Diagramm als fett gedruckte Kurve eingefügt. Unterschiede in der Messwertauswahl ergeben sich in der Menge der auszuwertenden Daten. Wird ein Archiv betrachtet stehen mehrere hfs-Dateien in chronologischer Reihenfolge zur Verfügung. In diesem Fall können einzelnen Bereiche bis hin zu einer Einzeldatei oder das gesamte Archiv einer Analysemethode unterworfen werden. Wird nur ein Einzelprojekt betrachtet entfällt diese Bereichsauswahl.

Die Offline Analyse bezieht , wie der Name schon andeutet , aus schon bestehenden Messdatenbeständen die in hfs-Dateien vorliegen müssen. Daher ist mindestens eines der Dateiauswahlmodule Projekt(.hfs) und Archiv(.hfs) zum Wählen der Daten nötig.

Optionen Offline Analyse

Für das Modul Offline Analyse stehen keinen globalen Einstelloptionen zur Verfügung.

Visualisierung Offline Analyse

Die Visualisierung erfolgt zum einen durch die Darstellung der betrachteten Daten in der von der Datenart vorgegebenen günstigsten Form. Nachfolgende Tabelle gibt die Möglichkeiten zur Darstellung der verschiedenen Messfeldtypen einer hfs-Datei wieder. Derzeit werden nicht in allen Darstellungsarten Offline-Analysemethoden angeboten. Es ist die jeweilig unterstütze Darstellungsform für die Analyse auszuwählen.

Typ des Messfeldes	Primäre Darstellungsform	Weitere mögliche Darstellungsformen	Darstellungsform für Offline Analyse
2D Einzelschicht Messfeld	2D-Plot	3D-Plot Tabelle (farbig)	2D-Plot
2D Multischicht Messfeld	2D-Plot	3D-Plot Tabelle (farbig)	2D-Plot
3D Einzelpunkt Messfeld	3D-Plot	Tabelle (farbig)	-
Messgrößenvektor (zeitbezogen)	Diagramm	Tabelle	Diagramm

Die Ergebnisse der verschieden Analysearten werden in einem Diagram oder als direkte Zahlenwerte in der Diagramlegende innerhalb des Steuerungsmoduls dargestellt. Einzelheiten zu den Ergebnisvisualisierungen der verschiedenen Auswertemethoden sind im nachfolgenden Abschnitt erläutert.

Steuerung Offline Analyse

Je nach Art der Daten bzw. deren Visualisierung stehen unterschiedliche Steuermöglichkeiten im Modul Offline Analyse zur Verfügung. Zu Beginn wird mittels des Doppelklicks auf einen Knoten im Datenauswahlmodul Projekt bzw. Archive die gewünschten Daten ausgewählt . Es stehen nun je nach ausgewählter Visualisierungsform die in der Auswahlbox Methode... nachfolgend erläuterten Analysemetthoden zur Verfügung.

Bei jeder Darstellungsform stehen nach dem Öffnen die Attribute und der genaue Speicherort der gewählten Daten zur Verfügung. Diese Daten könne über das Datenimportmenü des Reportes in diesen bzw. die Windows Zwischenablage als Text kopiert werden. Aktiviert wird das Menü über einen Rechtsklick mit der Maus in das Datenfeld.

Zum Beenden der Analyse an den ausgewählten Daten wird entweder der Knopf „schließen“ betätigt oder es werden neue Daten zur Analyse geladen, was ein schließen der jetzigen Daten nach sich zieht.

Stellen die gewählten Daten ein Archiv dar, kann ein Datenbereich für die Analyse selektiert werden. Der nächste Abschnitt Bereichswahl bei Archiven geht auf das genaue vorgehen dabei ein.

Hiernach wird eine Analysemethode gewählt eventuell parametriert und mittels „...anwenden“ auf die gewählten Daten angewendet. Dieser Vorgang kann auch mit anderen Methoden , Methodenparametern oder mit neu gewählten Datenbereichen wiederholt werden

Ist die Darstellung der Ergebnisse im Ergebnisdiagram unübersichtlich so kann ein Bereich des Diagramms herausgeschnitten und vergrößert werden indem von recht oben nach links unten ein Bereich markiert wird. In umgekehrtrer Richtung verschwindet die Vergrößerung.

Bereichswahl bei Archiven

Wird ein Archiv geöffnet und dabei der mittlere Knoten (Dauer:...) benutzt muss als erstes mit dem Auswahlschieber ein Zeitbereich (Dauer der Aufzeichnung in ein einzelnes hfs-Datei) also ein spezielles File aus dem Archiv gewählt und mit „...auswählen“ bestätigt werden. Wird hingegen der erste oder dritte Knoten zum Öffnen genutzt wird das erste oder letzte File des Archivs sofort geöffnet. Soll ein größerer Bereich betrachtet und analysiert werden muss dessen Anfang und Ende mit dem Auswahlschieber gewählt werden. Bewegen sie den Auswahlschieber auf einen der beiden gewünschten Bereichsgrenzen und betätigen die den Knopf „...setze Anfang“ - der Knopf ändert seine Beschriftung zu „..setze Ende“. Bewegen sie nun den Auswahlschieber auf die zweite Bereichsgrenze und betätigen sie den Knopf „..setze Ende“ – der Knopf ändert seine Beschriftung zu“. ..löschen“ und die Knopf Überschrift wird fett gesetzt zum Zeichen , dass ein Bereich aktiviert ist. Nun kann einen Methode gewählt, eventuell parametriert und auf nur den gewählten Bereich angewendet werden.

Eine Besonderheit der Darstellung besteht bei Messfeldarchiven: da die Darstellung von größeren Bereichen nicht wie bei Diagrammdarstellung sinnvoll erhöht werden kann, wird jeweils nur ein Teil des Bereiches (genau einer Dateigröße) dargestellt. Bei Anwendung einer Methode wird aber der Bereich, auch visuell dargestellt, durchlaufen.

Manuell kann durch betätigen der Pfeiltasten neben dem Knopf „..auswählen“ der Bereich in entsprechender Richtung durchlaufen werden.

Wenn kein Bereich definiert ist wird bei Messfeldarchiven das gesamte Archiv betrachtet bei Vektorarchiven jedoch nur die gerade gewählte Datei.

Neben der Archivdatei kann jeweils in dieser auch die darzustellende Schicht gewählt werden (pull-down-Menü unter dem Auswahl-Knopf), so ein Archiv mit mehreren Datenschichten vorliegt. Diese Einstellung bleibt auch beim Wechseln der Archivdatei bestehen.

Das Infoblatt

Der Methodenauswahlpunkt „keine (Infoblatt)“ ist erster Bestandteil jeder Methodensammlung und ist nur sinnvoll nachdem eine Methode angewendet wurde. Wenn diese nach einer Methodenanwendung gewählt wird, wird das Infoblatt angezeigt welches die im Ergebnisdiagramm der Methodenanwendung dargestellten Kurven als Diagrammlegende erläutert bzw. weiterführende statistische Zahlenwerte liefert. Nachfolgend werden für jede Methode jeweils das Ergebnis Diagramm und dieses Infoblatt erläutert. Die Daten könne über das Datenimportmenü des Reportes in diesen bzw. die Windows Zwischenablage als Text kopiert werden. Aktiviert wird das Menü über einen Rechtsklick mit der Maus in das Infoblatt.

Methoden bei Einzel- oder Vektordaten (Diagrammdarstellung)

Bei Einzel oder Vektordaten werden die Analyseergebnisse wenn sie einen Zeitbezug aufweisen innerhalb der eigentlichen Messdaten als fett gedruckte Kurven dargestellt. Die Farbe der jeweilig betrachtetem Messgröße wird übernommen.

Bei allen Vektormethoden muss mindestens ein Parameter eingegeben werden, bevor die Methode ausführbar ist – es muss der Ausgangsmesswert gewählt werden. Es wird die Messgröße des Vektors ausgewählt, die betrachtet werden soll bzw. auf welche die Methode angewendet werden soll. Gleichzeitig wird damit auch das Resultatausgabediagramm gewählt da es das selbe ist, indem die gewählte Messgröße dargestellt wird. Ist für Ansicht der gewählten Messgröße im Diagramm Modul „keine“ gewählt wird auch kein grafisches Methodenergebnis angezeigt jedoch das Infoblatt wird ausgefüllt.

Methode gleitender Mittelwert

Beim gleitenden Mittelwert werden die letzten x(=Periodenlange) Messwerte addiert und durch die Anzahl der betrachteten Werte geteilt.

Die Methode „gleitender Mittelwert“ erfordert einen zweiten Parameter:

Periodenlänge: dieser Wert im Bereich von 2 bis 1000 stellt den Bereich der letzten Messwerte dar, über den der Mittelwert gebildet wird. Da es bei den ersten Messwerten jeweils noch nicht diese Anzahl Vergangenheitsmesswerte vorliegen wird die Ergebniskurve anfänglich gestrichelt gezeichnet.

Als Ergebnis erscheint die errechnete Mittelwertkurve sowie im Infofenster die Werte für Minimal- , Mittel- (in Klammern gesetzt) und Maximalwert der Ergebniskurve.

Das Ergebnis mit der Messwertdarstellung und das Infoblatt:

Methode gleitender Median

Beim „gleitenden Median“ werden die letzten x(=Periodenlange) Messwerte der Größe nach sortiert und der in der Mitte der Sortierung stehende Wert als Ergebnis herangezogen. Diese Methode der Mittelung ist weniger anfällig gegen Ausreißer.

Die Methode „gleitender Median“ erfordert einen zweiten Parameter Periodenlänge: dieser Wert im Bereich von 2 bis 1000 stellt den Bereich der letzten Messwerte dar, über den der Median gebildet wird. Da es bei den ersten Messwerten jeweils noch nicht diese Anzahl Vergangenheitsmesswerte vorliegen wird die Ergebniskurve anfänglich gestrichelt gezeichnet.
Als Ergebnis erscheint die errechnete Mittelwertkurve sowie im Infofenster die Werte für Minimal- , Mittel- (in Klammern gesetzt) und Maximalwert der Ergebniskurve.
Das Ergebnis mit der Messwertdarstellung und das Infoblatt:

Methoden bei 2D-Einzelschicht/Multischicht Messfeldern ( 2D-Rastermessungen)

Bei Messfelddaten (Rastermessungen) werden die Analyseergebnisse, da sie meist nicht den örtlichen Bezug aufweisen wie die Ausgangsdaten in einem eigenen Diagramm im Steuerungsmodul „Offline Analyse“ dargestellt. Auf dem wählbaren Infoblatt ist die Diagrammlegende für die Einzelnen Kurven dargestellt.

Die Diagrammauswertung entfällt, wenn nur ein einziges Rasterfeld betrachtet wird. In diesem Fall wird nur das Infoblatt ausgefüllt.

Methode Mittelwertabweichung

Bei dieser Methode wird der Mittelwert , das Maximum und das Minimum der jeweiligen Messwertdatei berechnet. Bei Archiven also einer Menge von Dateien wird das Ergebnis für jedes der betrachteten Archivfiles im Diagram abgelegt so dass ein Stufendiagramm entsteht.

Parameter werden für diese Methode nicht benötigt.
Das Ergebnisdiagramm:

Das Infoblatt:

Methode Histogramm

Bei dieser Methode wird die Verteilung der Messwerte bezüglich der Bereiche der gewählten Farbskala analysiert und als Kurve mit Absolutanzahlen und prozentualem Wert ins Diagram eingetragen. Es werden der Mittelwert , das Maximum und das Minimum aller betrachten Wert gebildet und im Histogramm dargestellt.

Parameter werden für diese Methode nicht benötigt.

Das Ergebnisdiagramm:

Das Infoblatt:

Methode Durchfeuchtungsgrad

Der Durchfeuchtungsgrad ist eine normierte stoffbezogene Größe welche die absolute Feuchte eines Messgutes zu dessen maximal erreichbaren Feuchte ins Verhältnis setzt. Der Messbereich umschließt daher immer 0-100%. Der Durchfeuchtungsgrad kann nur auf Messfelder angewendet werden , die einen absolute Feuchte wiedergeben.

Als Parameter wird die Maximal erreichbare Feuchte des Materials benötigt – wenn das gemessene Material im Programm vorhanden ist wird der Wert vorausgefüllt.

Der Wert kann jedoch immer durch manuelle direkte Werteingabe geändert werden.

Wenn das Messfeld ein Multischicht-Messfeld ist besteht die Möglichkeit das Ergebnis der Durchfeuchtungsgradermittlung als zusätzliche Schicht zu speichern.

Ansicht der absoluten Feuchte und davon abgeleitet - des Durchfeuchtungsgrades

Methode Ortsfilter

Unter Ortsfilter versteht man allgemein die Neubewertung eines jeden Bildpixel durch Anwenden einer Ortsmatrix. Das Bildpixel hat dabei die Position des Mittenpixels der Ortsmatrix und durch Multiplikation Ortsmatrixwerten mit den zugeordneten umliegenden Bildpixel (3x3 oder 5x5) und anschließende Summierung wird das Mittenbildpixel neu bewertet. Der Vorgang wird für jedes Pixel des Bildes wiederholt.

Wenn man das Prinzip dieses Filters auf die Messwertearrays eines 2D-Einzelschicht/Multischicht Messfelders überträgt, können bestimmte Störungsbilder stärker betont oder abgemildert werden und so die Aussage der Rasterfeuchtemessung auf Wesendliches gelenkt werden. Besonders zur Störstellenfindung in kontinuierlichen Produktionsprozessen können so Entscheidungskriterien abgeleitet werden.

Zur Auswahl stehen 16 vorbelegte Filtertypen, die jeweils eine bestimmte Kombination aus Ortsmatix und angewendeter Berechnungsmethode zzgl. benötigter Parameter festschreibt. Jeder der angegeben Filter kann variiert und als neuer Filter abgelegt und auch wieder gelöscht werden. Die 16 vorbelegte und nachfolgend genannten sind hingegen nicht löschbar.

Das Resultatbild der Filteranwendung kann als neue Schicht gespeichert aber auch nur temporär angezeigt werden. Das Farbprofil des Resultatbildes kann dabei beibehalten, nach den Wertebereich des Resultatbildes autoskaliert oder in festen Grenzen neu angelegt werden. Die Farben (nicht die Schellwerte) werden dabei aus der Ursprungsschicht übernommen.

Die Methodennamen beziehen sich immer auf die Ortsmatrix M0 (exakt das dargestellte Zahlenarray) und auf die Ortsmatrix M90 (die im Uhrzeigersinn um 90°Grad gedrehte Ortsmatrix M0).

Glättende Ortsfilter

Diese Filter versuchen unter Bezugnahme auf die Umgebungswerten einen eventuellen Ausreißerwert zu elemenieren. Das Resultatbild wird weicher. Zu diesen Filtern gehören:

3x3default
5x5default
3x3Median
5x5Median

davon richtungsbezogen:

5x5Median_X
5x5Median_Y

Aufrauhende Ortsfilter

Diese Filter versuchen den Unterschied zur Umgebung hervorzuheben. Das Resultatbild wirkt rauer. Der Wertebereich des Resultatbildes hat keinen direkten Bezug zum Wertebereich der Ausgangsdaten. Zu diesen Filtern gehören:

3x3_P-Median
5x5_P-Median_Kreuz
5x5_abs(Median(M0)-Mittelwert(M0))
abs(Anstieg_xy)

davon richtungsbezogen:

5x5_abs(Median-Mittelwert_x)

· 3x3_abs(Median-Mittelwert)_x

abs(Anstieg_x)
abs(Anstieg_y)

Korrelationsfilter

Korrelationfilter müssen immer die Methode „A*|Korr(M0)|+B*|Korr(M90)|“ anwenden. Dadurch wird die Ortsmatrix nicht als solche verwendet sondern stellt einen Bildauschnitt dar. Es wird nun versuchen zwischen dem Bildausschnitt (Ortsmatix) und jedem Messpunkt und dessen Umgebung eine Korrelation zu berechnen. Diese Korrelation ergibt den Wert des Resultatbildes. Der Wertebereich des Resultatbildes hat keinen direkten Bezug zum Wertebereich der Ausgangsdaten. Beispielhaft sind hier aufgeführt:

5er_Korrelation_lokMax100
3er_Korrelation_LokMax100

Methode Fehlstellenkorrektur

Bei Aufnahme großer Messwertmengen im Echtzeitumfeld kann es vereinzelt zu Fehlmessungen und Ausreißern kommen. Da diese meist extremen Werte die Anwendung von Autoskalierung unmöglich machen und auch durch die extreme Falschfarben Ortsmatrix die Aussagekraft der Rasterdarstellung mindern, gibt es über die Fehlstellenkorrektur die Möglichkeit, Fehlstellen durch einen aus den Umgebungswerten interpolierten Wert zu ersetzen.

Die Parameter der Funktion beschreiben dabei das Kriterium nachdem einen Fehlstelle klassifiziert wird und den Umgebungsbereich der zur Interpolation herangezogen wird.

Methode Analysesequenz

Um die Möglichkeit schaffen komplexere Bearbeitungen als das Anwenden von Einzelfiltern auf die Messwerte durchzuführen, wurde eine Methode zum Anwenden von Analysesequenzen geschaffen. Die tabellarisch angeordneten Analyseschritte umfassen je eine simple Operation mit bis zu zwei Operanten bzw. Funktion mit bis zu drei fixen Parameter sowie die anschließende Anwendung eines Filters. Neben allen Schichten des Messfeldes stehen als Operanten des Analyseschrittes n auch alle Ergebnisse R0...R(n-1) der vorhergehneden Analyseschritte bereit. Zwischenergebnise. Das Resultat eines jeden Schrittes kann bei Einzelmessfeldern visualisiert werden. Das Endergebnis der Analysesequenzanwendung kann als neue Schicht mit schwellwertverändertem Farbprofil abgelegt werden folgende Operationen / Funktionen können ausgeführt werden:

Rn=X+Y
Rn=X-Y
Rn=X*Y
Rn=X/Y
X>Y? 1:Rn=A 0:R=X
X<Y? 1:Rn=A 0:Rn=X
X>Y? 1:Rn=A 0:Rn=B
Rn=X; Anzeige für A Sek.;speichern?=B (speichern: nicht bei Archiven)

Methode Objektzähler

Bei Auswertung großer Datenmengen wird oft statistische Häufigkeiten herangezogen um Entscheidungen zu treffen. Werden Störstellen detektiert, spielt die Größe der Störung kaum einen Rolle aber die Anzahl bezüglich eines Zeitraumes bzw. Archivabschnitts. Somit ist es nötig anhand einer Objektdefinition (eines Schwellwertes) Objekte zu identifizieren und differenzieren ob es sich um zusammenhängende Gebilde handelt.

Als Ergebnis der Objektzählmethode werden, neben der Gesamtanzahl der ermittelten Objekte, in einem Diagramm die Variationen der Objektgrößen und deren absolute Häufigkeit angegeben.