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Diese
Erfindung betrifft das Betrachten von Daten auf Anzeigen elektronischer
Erfassungsinstrumente mit mehreren Kanälen, und insbesondere ein Verfahren
zur selektiven Verarbeitung einer Untermenge erfasster Daten zur
Einbeziehung dieser in eine Anzeige eines elektronischen Erfassungsinstruments
mit mehreren Kanälen.
Dies betrifft insbesondere ein elektronisches Erfassungsinstrument
mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1. Ein derartiges
elektronisches Erfassungsinstrument ist bekannt aus der
US 5 397 981 A .
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Bislang
waren Benutzer in der Lage, eine Untermenge der Kanäle anzuzeigen,
für die
Daten erfasst wurden, wobei die Daten aus Kanälen, welche zum aktuellen Zeitpunkt
nicht von Interesse für den
Benutzer sind, ausgeblendet werden. Bei dieser Form der Datenunterdrückung wird
ausgewählt,
welche Datenkanäle
von Interesse sind. Einzelne Kanäle
und Gruppen von Kanälen
können
je nach Belieben des Benutzers entweder zur Anzeige ausgewählt werden
oder unsichtbar bleiben. Diese Entscheidungen können vor oder auch nach der
Datenerfassung getroffen werden. Jedesmal, wenn derartige Entscheidungen
getroffen werden, dienen sie dazu, Datenkanäle aus der Sicht auszublenden.
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Die
bislang üblichste
Art der Unterdrückung von
Abtastwerten besteht in einer Verringerung der Anzahl von zum Zeitpunkt
der Datenerfassung im Instrument gespeicherten Abtastwerten. Hierbei
ergab sich das Problem, dass die Bedienungsperson, wenn sie mehr
Abtastwerte zur Auswertung benötigte,
die Speichertiefe erweitern und Daten neu erfassen musste. Dies
erweist sich als zeitaufwendig und kostenintensiv, wenn die gerade
analysierte Problematik schwer reproduzierbar ist. In diesem Zusammenhang
wird verwiesen auf die bereits erwähnte
US 5 397 981 A , sowie weiterhin
auf die
EP 0 664 459
A2 , die
EP
0 477 379 A1 , die
DE
196 17 620 A1 sowie die
JP 620 555 64 A .
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Der
Stand der Technik kennt auch andere Arten der Filterung auf der
Abtastwert- oder Zeitachse. Die Datenfilterung auf dieser Achse
stellt, auf die eine oder andere Art gesehen, eine Filterung gemäß irgendeiner
Abhängigkeit
von den erfassten Daten dar. Einzelne Bits werden hierbei untersucht,
um festzustellen, ob der Abtastwert anzuzeigen bzw. zu unterdrücken ist.
Dies ist unter dem Begriff „Datenqualifikation" bekannt und lässt sich
während
des Erfassungsvorgangs oder auch nach der Datenerfassung durchführen. Letzteres
ist dann als „Postprocessing" (Nachbearbeitung)
bekannt.
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Eine
komplexere Form der Nachbearbeitung ist das sogenannte „Dissassemblieren". Das „Assemblieren" bezeichnet die Umwandlung
von Mikroprozessorcode, der vom Programmierer verwendeten Sprache,
in spezifische Muster aus 1en und 0en, die von einem bestimmten
Mikroprozessortyp verstanden werden. Beim Disassemblieren handelt
es sich um den umgekehrten Vorgang, nämlich das Rückumwandeln von vom Mikroprozessor
verwendeten 1en und 0en in für
den Programmierer verständliche
Assembliersprache. Dieser Vorgang erfordert die Untersuchung großer Mengen
erfasster Daten und das Umwandeln dieser in mnemonischen Prozesscode.
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Eine
Vielzahl von Datenvereinfachungsverfahren lassen sich während der
Anzeige disassemblierter Daten im Instrument anwenden. Hardwarezyklen
lassen sich unterdrücken,
wonach nur noch die Softwareablaufoperationen in klarer und konzentrierter
Form vorliegen. Durch die Programmablaufsteuerung werden alle Abtastwerte
mit Ausnahme derjenigen entfernt, die während des Prozessorlaufs eine Verzweigung,
einen Unterprogrammaufruf oder eine Rückkehr aus dem Unterprogramm
oder einen Unterbrechungsaufruf bzw. eine Rückkehr aus der Unterbrechungsbehandlung
ausgelöst
hatten. Alternativ lassen sich auch nur wiederholte Eintritte des
Programms in das bzw. Austritte aus dem Unterprogramm zeigen, was
eine umrißartige
Gliederungsansicht der ausgeführten
Unterprogramme erzeugt.
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Die „zustandsbasierte" Filterung stellt
eine weitere Form der Allzweckfilterung dar. Der von der Bedienungsperson
gespeiste Filter untersucht jeweils einen Abtastwert erfasster Daten
auf einmal und steuert, welche Abtastwerte zur Anzeige präsentiert
werden sollen. (Zustandmaschinen untersuchen im allgemeinen den
Zustand alter Daten und neuer Daten und gehen in einen entsprechenden
nächsten Zustand über). Zustandsbasierte
Filter sind zwar leistungsfähige
Werkzeuge, benötigen
jedoch auch eine Menge Rechenzeit zum Lesen und Auswerten von Daten,
bevor diese angezeigt werden können.
Diese Art von Filter ist als „zustandsbasiert" bekannt, da jeder
erfaßte
Abtastwert gemäss
dem früheren
Datenzustand sowie den Daten des aktuellen Zustand behandelt wird,
in etwa vergleichbar mit einer Triggerzustandsmaschine (oder der
voranstehend beschriebenen, generischen Zustandsmaschine).
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Mit
dem Preisverfall für
Speicher und dem immensen Anstieg der Längen der von elektronischen
Erfassungsinstrumenten mit mehreren Kanälen erfassten Datenaufzeichnungen
sind über
die Jahre hinweg relativ riesige Speichertiefen zunehmend üblich geworden.
Da Erfassungsspeicher immer länger
werden, die Erfassungen zeitaufwendiger werden und Analysen umständlich machen,
gewinnen neue Verfahren, die das Augenmerk der Bedienungsperson
auf die wichtigsten Abschnitte der Daten richten, zunehmend an Wert.
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Im
Idealfall sollte ein Werkzeug zur Bewirkung einer derartigen Filterung
den Anzeigevorgang nicht zusätzlich
belasten, da das Manipulieren sehr großer Datenaufzeichnungen bereits
viel Zeit erfordert. Erwartungsgemäß soll dieses Filterwerkzeug
in Verbindung mit anderen Arten von Filtern verwendet werden. Mit
anderen Worten ist dieser Datenfilter vielmehr als Ergänzung anderer
Filterarten gedacht und nicht als Ersatz für diese.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte elektronische Erfassungsinstrument derart weiterzubilden,
dass eine Datenunterdrückung
auch bei schwer reproduzierbaren Signalverläufen ermöglicht wird.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein elektronisches Erfassungsinstrument mit den Merkmalen
von Patentanspruch 1.
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Gemäß vorliegender
Erfindung lassen sich beliebige Abtastwertmengen bezüglich Anzeige
und Analyse unterdrücken.
Die sich ergebende Aufzeichnung kann dann in ihrer vollen Form,
d.h. in ununterdrückter
und unterdrückter,
oder abgekürzter,
nur ununterdrückter,
Form abgespeichert werden. Eine derartige Aufzeichnung läßt sich
auch wieder abrufen und beliebig ein zweites oder drittes Mal teilweise
unterdrücken,
was eine Reihe von kleineren und weniger vollständigen Erfassungsversionen
ergibt. Jede dieser Aufzeichnungen lässt sich mit oder ohne unterdrückten Abtastwerten
abspeichern, und später erneut
anzeigen, wobei dann die ursprünglich
abgespeicherten Abtastwerte sowie deren Attribute, beispielsweise
die Zeit der Speicherung des Abtastwerts und seine ursprüngliche
Abtastwertnummer, zuverlässig
wiedergegeben werden. Ohne unterdrückte Abtastwerte abgespeicherte
Aufzeichnungen gehen dauerhaft verloren.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachstehenden Beschreibung der Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung dessen, wie eine virtuelle Ansicht aus
Abschnitten der vollständigen
erfaßten
Speicheraufzeichnung aufgebaut wird;
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2 eine
Darstellung der Dialogbox zur Verwaltung der virtuellen Ansicht;
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3 eine
Wellenform-Übersicht
(Zeitachse) eines Abschnitts der virtuellen Ansicht; und
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4 eine
Listenansicht (Zustandstabelle) bezüglich eines Abschnitts einer
virtuellen Ansicht.
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Die
Abtastwertunterdrückung
gemäß vorliegender
Erfindung gibt der Bedienungsperson willkürliche Kontrolle darüber, welche
Abtastwerte des Instruments zur Anzeige und Analyse verfügbar sind. Diese
Kontrolle kann als "willkürlich" betrachtet werden,
da die Bedienungsperson jeden beliebigen Abtastwert des Instruments
auswählen
und entscheiden kann, diesen Abtastwert anzuzeigen ("Zeigen") oder zu unterdrücken ("Verstecken"). Diese Wahl ist
unabhängig
davon, ob der Abtastwert mit Hardware- oder Softwareaktivität in Zusammenhang
steht, oder ob er (oder auch nicht) in Verbindung mit etwaigen anderen Kriterien
auftritt.
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Diese
Art der Datenunterdrückung
ermöglicht
es der Bedienungsperson, quasi der "Richter" zu sein und zu bestimmen, welche Abtastwerte
Bestandteil der Anzeige sein werden und welche unterdrückt werden.
Dies ist sinnvoll, da nicht alle während eines bestimmten Erfassungsvorgangs
erfaßten
Abtastwerte wichtig und einer Analyse wert sind. Außerdem können sich
der subjektiv wahrgenommene Wert und die subjektiv wahrgenommene
Bedeutung beibehaltener Abtastwerte über unterschiedliche Niveaus
der Prüfgenauigkeit
hinweg ändern.
Sobald die Bedienungsperson mehr über die von ihr erfaßten und
abgespeicherten Daten erfährt,
können
somit weitere Unterdrückungsentscheidungen
als Teil des weiterlaufenden Analysevorgangs erwünscht sein.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung dessen, wie eine virtuelle Ansicht
aus Abschnitten des erfaßten
Speichers aufgebaut wird. Abtastwerte von Daten (Spannungspegel,
Zustandswert, Zeitpunkt der Messung, usw.), die einen Abtastwertunterdrückungsvorgang
durchlaufen, lassen sich am besten als "virtuelle Ansicht" oder "virtuelles Bild" beschreiben. Alle Datenfenster zeigen
ihre Daten unter Zugrundelegung dieser virtuellen Ansicht an. Der
Benutzer verfügt über Bedienungselemente,
die es ihm ermöglichen,
Abtastwerte (einzeln oder als Abtastwertblöcke) diesem Bild hinzuzufügen bzw.
aus diesem Bild zu entfernen, ohne hierbei neue Daten zu erfassen.
Dies verleiht der Bedienungsperson die vollständige Kontrolle darüber, welche
Abtastwerte anzuzeigen, zu analysieren und schlußendlich auf Diskette abzuspeichern
sind.
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Die
Anzahl und Größe dieser
Blöcke
von Abtastwerten ist lediglich durch die Anzahl ursprünglich erfaßter Abtastwerte
beschränkt.
Jeder Abtastwert des Instrumentenspeichers kann nur einmal im virtuellen
Bild erscheinen. Die Reihenfolge der Abtastwerte in dem virtuellen
Bild muß monoton
sein (d.h. der eigentliche Abtastwert 5 kann in dem virtuellen Bild
nicht vor dem eigentlichen Abtastwert 4 erscheinen).
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Datenfenster
empfangen Abtastwerte von dem virtuellen Bild des Instruments. Wie
in diesem Beispiel kann jede Ansicht die selben oder andere Abschnitte
der virtuellen Ansicht anzeigen. Wenn die Bedienungsperson der virtuellen
Ansicht Instrumentenabtastwerte hinzufügt, dann werden diese von allen
Instrumentenansichten angezeigt werden.
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Es
wird als nächstes
auf 2 Bezug genommen. Diese zeigt eine Darstellung
der Dialogbox zur Verwaltung der virtuellen Ansicht. Diese Dialogbox
ermöglicht
es der Bedienungsperson zu steuern, welche Menge von Daten anfänglich an
die Datenansicht geleitet wird. Das Instrument erfaßt und füllt allen
Speicherplatz, wobei jedoch nur die als solche in dieser Dialogbox
definierten Abtastwerte angezeigt oder analysiert werden. Nach der
Datenerfassung kann die Bedienungsperson nach ihrem Ermessen mehr
Abtastwerte anzeigen bzw. unterdrücken, mittels direkter Manipulation über die
Auflistung oder Wellenformansichten.
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3 zeigt
eine Wellenform-Übersicht
(Zeitachse) eines Abschnitts der virtuellen Ansicht. Wo Daten unterdrückt wurden,
bezeichnen gestrichelte Linien die Stelle der fehlenden Daten. Alle
verbleibenden Abtastwerte werden im typischen Zeitdiagrammformat
angezeigt. Die Unterdrückung
von Abtastwerten führt
nicht zu einer horizontalen Komprimierung der Anzeige, da dies das
zeitliche Verhältnis von
Daten auf dem Bildschirm verändern
würde,
was die Erwartungen der Bedienungsperson verletzen würde. Durch
das Entfernen nicht-erheblicher Daten kann der Benutzer sein Augenmerk
auf diejenigen Abtastwerte richten, die am meisten relevant sind.
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Es
wird nunmehr auf 4 Bezug genommen. Diese zeigt
eine Ansicht einer perspektivischen Auflistung (Zustandstabelle)
bezüglich
eines Abschnitts einer virtuellen Ansicht. Die grauen Horizontallinien
in der Abtastwertspalte zeigen, wo sich auf Abtastwertunterdrückung zurückzuführende Lücken befinden.
Durch Einsatz einer Unterdrückung
kann der Benutzer direkt steuern, welche Menge an Daten sichtbar
ist, und sich somit ausschließlich
auf die für die
Bedürfnisse
seiner Messung relevanten Daten konzentrieren. Es wird darauf hingewiesen,
daß bei dieser
Anzeige die unterdrückten
Abtastwerte vollständig
entfernt werden, was eine Komprimierung der Anzeige ermöglicht.
Diese Verdichtung hilft der Bedienungsperson dabei, ihr Hauptaugenmerk
auf den wichtigen Teil der Daten zu richten. Die Bedienungsperson
kann mittels eines Wellenform- oder Listenfensters mittels direkter
Betätigung
von Bedienungselementen wie einer Maus oder einer Tastatur Abtastwerte
anzeigen oder unterdrücken.
Der Benutzer wählt
einen Abtastwert oder einen Block von Abtastwerten aus und gibt
dann an, ob sie angezeigt oder unterdrückt werden sollen. Wiederum
bezugnehmend auf 4 und den obenstehenden Abtastwert
kann die Bedienungsperson nun diejenigen erfaßten Abtastwerte sehen, welche
sichtbar sind (z.B. die Abtastwerte 16334 bis 16345 und 16360 bis 16369)
und diejenigen, die unterdrückt
wurden (Abtastwerte 0 bis 16333, 16346 bis 16359). Auf diese Weise
liefert das Listenfenster äußerst detaillierte
Informationen darüber,
wie sich die Abtastwertunterdrückung
zu diesem Zeitpunkt auf die Anzeige von Daten auswirkt.
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Eine
Abtastwertunterdrückung
läßt sich
auch anderen Formen von Datenfiltern (zustandsbasierten Filtern,
Disassemblern, Datenqualifikation usw.) hinzufügen. Hierdurch erlangt die
Bedienungsperson Kontrolle darüber,
welche Menge an Daten im Instrumentenspeicher durch andere Softwarefilter
analysiert werden soll. Dadurch kann die Bedienungsperson während des
Analysevorgangs weitaus schneller in den Daten vor- und zurückscrollen,
da diese anderen Analysewerkzeuge auf Softwarebasis nicht auch noch
Zeit zur Analyse der unterdrückten
Speicherbereiche aufwenden müssen.
Jedwede unterdrückten Abtastwerte
können
später
zurückgewonnen
und nach Belieben dem Analysevorgang wieder zugeführt werden.
Die Fähigkeit
zur Rückgängigmachung der
Abtastwertunterdrückung
ist eine äußerst wichtige
Eigenschaft. Ein Abspeichern ohne unterdrückte Abtastwerte führt jedoch
zu einer dauerhaften Löschung
dieser. Der Benutzer hat dann nicht mehr die Möglichkeit zur Rückgängigmachung
der Unterdrückung
dieser Abtastwerte.
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Das
Schöne
an diesem Ansatz ist, daß der Vorgang
der Datenunterdrückung
nicht ein sorgfältiger
oder sogar durchdachter Vorgang sein muß, der auf der Kenntnis des
Inhalts der Daten basiert. Stattdessen lassen sich Daten nach einer
Erfassung und bevor die Bedienungsperson ein sinnvolles Verständnis darüber hat,
welche Daten welche sind, beliebig manipulieren. Fast alle Filter
waren bislang auf die Auswertung einer äußerst spezifischen Art von
Daten ausgelegt. Im Betrieb untersuchen sie vom Instrument gespeicherte
Daten gemäß Erfassungs-
und Anzeigealgorithmen. Diese Werkzeuge sind im allgemeinen anwendungsspezifisch
und funktionieren daher nicht unter allen Umständen. Selbst bei einem zustandsbasierten
Allzweck-Filter besteht die Funktion darin, Datenabtastwerte und
ihren Inhalt zu untersuchen.
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Das
Instrument kann unter Verwendung einer Bitmap oder eines anderen
Mittels, beispielsweise einer Liste von Abtastwerten oder Abtastwertbereichen,
die virtuelle Ansicht auf aktuellem Stand halten. Ein Bitmapindex
ist das funktionelle Äquivalent einer
Hinzufügung
einer Datenerweiterung um ein einziges Bit zu dem bestehenden Speicherinhalt. Diese
Bits können
jede der zwei Bedeutungen haben, d.h. sie stellen entweder zu unterdrückende Daten
oder anzuzeigende und zu analysierende Daten dar. Dieser Bitmapansatz
ist am effizientesten, wenn erwartet wird, daß die Anzahl von Fragmenten
(Bereich von Abtastwerten) hoch ist. Eine Liste kann ein Paar Abtastwertnummern
enthalten, die einen anzuzeigenden bzw. zu unterdrückenden
Abtastwertebereich identifizieren. Ein derartiger auf einer Liste
basierender Ansatz ist effizienter, wenn erwartet wird, daß die Anzahl
von Fragmenten (Bereichen von Abtastwerten) niedrig ist.
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Alternativ
kann eine separate Adressenliste zu unterdrückende Abtastwerte und anzuzeigende Abtastwerte
identifizieren, wobei jede Adresse bezüglich der aktiven oder unterdrückten Abtastwerte entweder
als Ein- oder als Austrittspunkt fungiert. Alternativ läßt sich
die virtuelle Ansicht über
zwei verschachtelte (interleaved) Listen von Abtastwertnummern oder
Identifizierungsadressen verwalten. Eine Liste kennzeichnet hierbei
Anfangspunkte von unterdrückten
oder angezeigten Daten, während
die andere Liste Anfangspunkte für
die komplementäre
Art von Speicherstelle (angezeigt oder unterdrückt) kennzeichnet. Es wird
darauf hingewiesen, daß ein Abtastwert,
das Objekt, auf das eine Abtastwertnummer oder eine Abtastwertadresse
verweist, jedwedes Instrumentenmeßergebnis enthalten kann, beispielsweise
Zustandswert, Spannungswert, oder Zeitwert, sowie jedwede andere
auf diesen Abtastwert bezogene Hilfsinformation.
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Ein
fakultatives Merkmal der Abtastwertunterdrückung ist die Fähigkeit
zur Abspeicherung nur dieser Abtastwerte in der virtuellen Ansicht.
Wenn die Bedienungsperson diese Datei öffnet und anzeigt, sollte das
Produkt wissen, daß die
fehlenden Abtastwerte nicht mehr zur Anzeige zur Verfügung stehen. Es
sollte auch die uneingeschränkte
Unterdrückung oder
Anzeige aller übrigen
Abtastwerte ermöglichen. Dies
erfordert, daß die
Liste dahingehend auf dem aktuellen Stand bleibt, welche unterdrückten Abtastwerte
zum aktuellen Zeitpunkt abgespeichert sind und welche nicht. Dies
kann dadurch erfolgen, daß eine
Eigenschaft in der Liste vorgesehen wird, die angibt, ob der Abtastwert
zum aktuellen Zeitpunkt abgespeichert ist und zur Anzeige zur Verfügung steht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
dieses Filters gibt es einige Eigenschaften der erfaßten Daten,
die am besten nicht verändert
werden sollten. Zum Beispiel sollten üblicherweise Abtastwerte nicht umnummeriert
werden. Jeder Abtastwert hat eine eindeutige Nummer, die seinen
ursprünglichen
Speicherplatz im Erfassungsspeicher angibt, und am besten bleibt
diese unverändert.
Außerdem
wird die Anzeigereihenfolge im allgemeinen nicht verändert. Eine Änderung
der Abtastwertunterdrückungsliste sollte
im allgemeinen nicht dazu führen,
daß die
Anzeigereihenfolge zweier Abtastwerte anders wird. Es mag Fälle geben,
in denen sich die Verarbeitung mit einem anderen Algorithmus (Disassemblierer
oder zustandsbasierter Filter) über
diese allgemeine Regel hinwegsetzt. Änderungen des Abtastwert-Unterdrückungs- bzw. -Berücksichtigungsstatus
sollten nicht zur Folge haben, daß derselbe Abtastwert zweimal
auf der Anzeige erscheint.
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Üblicherweise
ist eine einzige Unterdrückungsliste
pro Instrument vorgesehen. Bei dieser Art der Implementierung zeigen
alle Datenfenster Daten an, die diesen gemeinsamen Unterdrückungs filter
durchlaufen. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, für
jedes Datenfenster einen separaten Unterdrückungsfilter bereitzustellen.
Die Bedienungsperson hat dann eine Auswahl mehrerer verschiedener Anzeigen,
die verschiedene Abschnitte der erfaßten Daten zeigen.