DE102016220222A1 - Diagnostic device and method for state detection of an object by means of the diagnostic device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung (1). Diese weist ein Gehäuse (10) auf, in dem mehrere Messumformer (14, 15, 16), mindestens ein Ausgabeelement (13) und eine Auswahleinrichtung (111) angeordnet sind. Die Auswahleinrichtung (111) ist eingerichtet, um in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Analysefragestellung einen oder mehrere der Messumformer (14, 15, 16) für die Durchführung einer Messung auszuwählen. Ein Verfahren zur Zustandserfassung eines Objekts (3) mittels der Diagnosevorrichtung (1) umfasst ein Vorgeben einer Analysefragestellung durch einen Benutzer, ein Auswählen mindestens eines Messumformers (14, 15, 16) in Abhängigkeit von der Analysefragestellung, ein Durchführen einer ersten Analyse des Objektes (3) mittels Sensoren (141, 151, 161) der ausgewählten Messumformer (14, 15, 16), und ein Durchführen einer ersten multivariaten Analyse von Daten, die von den ausgewählten Messumformern (14, 15, 16) ausgegeben werden. The invention relates to a diagnostic device (1). This has a housing (10) in which a plurality of transducers (14, 15, 16), at least one output element (13) and a selection device (111) are arranged. The selection device (111) is set up to select one or more of the transducers (14, 15, 16) for performing a measurement as a function of a predetermined analysis question. A method for detecting the state of an object (3) by means of the diagnostic device (1) comprises presetting an analysis query by a user, selecting at least one transmitter (14, 15, 16) in dependence on the analysis query position, performing a first analysis of the object ( 3) by means of sensors (141, 151, 161) of the selected transducers (14, 15, 16), and performing a first multivariate analysis of data output by the selected transducers (14, 15, 16).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Diagnosevorrichtung. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Zustandserfassung eines Objekts mittels der Diagnosevorrichtung. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist.The present invention relates to a diagnostic device. Furthermore, the present invention relates to a method for condition detection of an object by means of the diagnostic device. Moreover, the present invention relates to a computer program which is set up to carry out steps of the method according to the invention, as well as a machine-readable storage medium on which the computer program is stored.
Stand der TechnikState of the art
Für die Erkennung der Zustände eines Objektes werden verschiedene Einzelsensoren eingesetzt. Lebensmittel, wie beispielsweise Früchte, können auf diese Weise auf ihren Reifegrad untersucht werden. Pharmaka können beispielsweise auf ihre Echtheit untersucht werden, um sie von Produktfälschungen zu unterscheiden, die unwirksam oder sogar gesundheitsschädlich sind. Zur Diagnose wird dabei jeweils nur ein einzelnes Sensorsignal verwendet. Die Wahrscheinlichkeit einer richtigen Klassifikation des Zustandes liegt dabei je nach genauem Anwendungsfall unterschiedlich hoch. Zudem muss je nach analytischer Fragestellung vom Benutzer gegebenenfalls ein anderer Einzelsensor ausgewählt werden, um eine aussagekräftige Zustandserkennung durchführen zu können.Various individual sensors are used to detect the states of an object. Food, such as fruits, can thus be examined for their degree of ripeness. For example, pharmaceuticals can be tested for their authenticity to distinguish them from counterfeit products that are ineffective or even harmful to health. For diagnosis, only a single sensor signal is used in each case. The probability of a correct classification of the condition varies depending on the exact application. In addition, depending on the analytical question, the user may have to select another individual sensor in order to be able to carry out meaningful status recognition.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Diagnosevorrichtung weist ein Gehäuse auf, in dem mehrere Messumformer, mindestens ein Ausgabeelement und eine Auswahleinrichtung angeordnet sind. Die Auswahleinrichtung ist eingerichtet, um in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Analysefragestellung einen oder mehrere der Messumformer für die Durchführung einer Messung auszuwählen. Hierdurch wird ein kompaktes System bereitgestellt, das für die Zustandserkennung an einem Objekt mehrere Sensormessgrößen erfassen und miteinander verrechnen kann.The diagnostic device has a housing in which a plurality of transducers, at least one output element and a selection device are arranged. The selection device is set up to select one or more of the transducers for carrying out a measurement, depending on a predetermined analysis question. As a result, a compact system is provided, which can detect and correlate several sensor measurement quantities for the state detection on an object.
Mindestens zwei Messumformer sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Spektrometern, Gassensoren, Umgebungslichtsensoren, Kameras, Ultraschallwandlern, Massenspektrometern, NMR-Scannern, Feuchtesensoren, Raman-Spektrometern und Fluoreszenzspektrometern besteht. Diese Messumformer ermöglichen es, mit der Diagnosevorrichtung eine große Anzahl verschiedener Analysefragestellungen zu beantworten. Es ist bevorzugt, dass die Messumformer mindestens ein Spektrometer umfassen, da Spektrometer besonders aussagekräftige Informationen über ein zu untersuchendes Objekt liefern können.At least two transducers are preferably selected from the group consisting of spectrometers, gas sensors, ambient light sensors, cameras, ultrasonic transducers, mass spectrometers, NMR scanners, humidity sensors, Raman spectrometers and fluorescence spectrometers. These transducers allow the diagnostic device to answer a large number of different analysis questions. It is preferred that the transducers comprise at least one spectrometer, since spectrometers can provide particularly meaningful information about an object to be examined.
Als weitere Messumformer können beispielsweise Kraftsensoren oder Abstandsensoren verwendet werden. Diese können Hilfsmessgrößen für die Auswertung der Daten der anderen Messumformer liefern.As a further transmitter, for example, force sensors or distance sensors can be used. These can provide auxiliary measurements for the evaluation of the data of the other transducers.
Um eine gleichzeitige Untersuchung eines Objektes mit mehreren oder allen der Messumformer zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass alle Sensoren der Diagnosevorrichtung auf derselben Seite ihres Gehäuses angeordnet sind. Dabei weist jeder Messumformer mindestens einen der Sensoren auf. Grundsätzlich kann jeder der Sensoren einen eigenen Messzugang besitzen. Bei dem Messzugang kann es sich beispielsweise um ein optisches Fenster, eine fluidische Öffnung oder einen mechanischen Kontaktaufnehmer handeln. Es ist allerdings besonders bevorzugt, dass mindestens zwei Sensoren einen gemeinsamen Messzugang aufweisen, um einen besonders kompakten Aufbau der Diagnosevorrichtung zu ermöglichen.In order to allow a simultaneous examination of an object with several or all of the transducers, it is preferred that all the sensors of the diagnostic device are located on the same side of their housing. Each transmitter has at least one of the sensors. In principle, each of the sensors can have its own measuring access. The measurement access may be, for example, an optical window, a fluidic opening or a mechanical contact receiver. However, it is particularly preferred that at least two sensors have a common measuring access in order to allow a particularly compact construction of the diagnostic device.
Die Auswahleinrichtung kann insbesondere Teil einer Steuereinrichtung sein, welche die Messumformer ansteuert und dort als Bauteil oder als Softwarefunktion implementiert sein.In particular, the selection device can be part of a control device which activates the transducers and is implemented there as a component or as a software function.
Das Ausgabeelement ist in einer Ausführungsform der Diagnosevorrichtung eingerichtet, um einem Benutzer ein Diagnoseergebnis unmittelbar anzuzeigen. Hierzu kann es insbesondere als Bildschirm oder als optischer Signalgeber, beispielsweise in Form einer lichtemittierenden Diode (LED) ausgeführt sein. In einer anderen Ausführungsform der Diagnosevorrichtung ist das Ausgabeelement dazu eingerichtet, das Diagnoseergebnis in analoger oder digitaler Form an eine andere Vorrichtung zur weiteren Verarbeitung weiterzugeben. Hierzu kann es insbesondere als Stecker oder als Antenne ausgeführt sein.In one embodiment of the diagnostic device, the output element is set up to directly display a diagnosis result to a user. For this purpose, it can be designed, in particular, as a screen or as an optical signal generator, for example in the form of a light-emitting diode (LED). In another embodiment of the diagnostic device, the output element is configured to pass the diagnostic result in analog or digital form to another device for further processing. For this purpose, it can be designed in particular as a plug or as an antenna.
Die Diagnosevorrichtung kann entweder als eigenständiges Gerät ausgeführt sein oder als Subsystem in ein anderes Gerät integriert sein. Dies ist beispielsweise in einem Endanwenderbereich, im Haushaltsbereich oder in einem Küchenumfeld möglich. Wenn die Diagnosevorrichtung ein Subsystem eines anderen Gerätes ist, so kann ihr Gehäuse ein Teil des Gehäuses des anderen Gerätes sein oder sogar mit dessen Gehäuse identisch sein.The diagnostic device can either be designed as a standalone device or be integrated as a subsystem in another device. This is possible, for example, in an end-user area, in the household sector or in a kitchen environment. If the diagnostic device is a subsystem of another device, then its housing may be part of the housing of the other device or even be identical to its housing.
Das Verfahren zur Zustandserfassung eines Objekts mittels der Diagnosevorrichtung beginnt mit dem Vorgeben einer Analysefragestellung durch einen Benutzer. In Abhängigkeit von der Analysefragestellung wird automatisiert mindestens einer der Messumformer der Diagnosevorrichtung ausgewählt. Eine erste Analyse des Objektes wird mittels Sensoren der ausgewählten Messumformer durchgeführt. Die Daten, die von den ausgewählten Messumformern ausgegeben werden, werden einer multivariaten Analyse unterzogen. Hierzu können sie zuvor in einem Datenvektor zusammengefasst werden. Die multivariate Analyse ermöglicht ein Gewichten der einzelnen Sensormessgrößen gemäß ihrer Relevanz und führt somit zu einem zuverlässigeren Analyseergebnis als mehrere unabhängig voneinander durchgeführte Einzelanalysen.The method for detecting the state of an object by means of the diagnostic device begins with the specification of an analysis question by a user. Depending on the analysis question, at least one of the transmitters of the diagnostic device is automatically selected. A first analysis of the object is carried out by means of sensors of the selected transducers. The data selected by the Transmitters are subjected to a multivariate analysis. For this purpose, they can be summarized beforehand in a data vector. The multivariate analysis allows a weighting of the individual sensor measured values according to their relevance and thus leads to a more reliable analysis result than several independently performed individual analyzes.
In einer einfachen Ausführungsform des Verfahrens kann die Zustandserfassung bereits nach Durchführen der ersten multivariaten Analyse abgeschlossen werden. Es ist allerdings bevorzugt, dass in Abhängigkeit vom Ergebnis der ersten multivariaten Analyse mindestens ein Messumformer ausgewählt wird und anschließend eine zweite Analyse des Objektes mittels Sensoren der ausgewählten Messumformer durchgeführt wird. Anschließend wird eine zweite multivariate Analyse von Daten, die von den ausgewählten Messumformern ausgegeben werden, durchgeführt. Dies ermöglicht eine Energieeinsparung, indem zunächst nur eine erste Analyse mit einem einzigen Messumformer oder einer kleinen Gruppe von Messumformern durchgeführt wird und anschließend aufgrund des Analyseergebnisses ermittelt wird, welche weiteren Messumformer noch aktiviert werden müssen, um eine hinreichend hohe Zuverlässigkeit des Ergebnisses der zweiten multivariaten Analyse zu erhalten.In a simple embodiment of the method, the state detection can be completed already after performing the first multivariate analysis. However, it is preferred that at least one transmitter is selected depending on the result of the first multivariate analysis and then a second analysis of the object is performed by means of sensors of the selected transmitter. Subsequently, a second multivariate analysis of data output by the selected transmitters is performed. This allows for energy savings by first performing only a first analysis with a single transmitter or a small group of transducers and then, based on the analysis result, determining which other transducers still need to be activated to provide sufficiently high reliability of the result of the second multivariate analysis to obtain.
Außerdem ist es bevorzugt, dass Daten mindestens eines Messumformers, der an der ersten Analyse des Objektes beteiligt war, ausgewertet werden, um vor dem Durchführen der zweiten Analyse Instruktionen zur Positionierung der Diagnosevorrichtung relativ zu dem Objekt an den Benutzer auszugeben. Dieser kann beispielsweise instruiert werden, den Abstand und/oder den Winkel der Diagnosevorrichtung zu dem Objekt zu ändern oder die Diagnosevorrichtung auf einen anderen Messpunkt zu richten. Es kann auch vorteilhaft sein, nach der Neupositionierung der Diagnosevorrichtung einen oder mehrere der Messumformer, die bereits bei der ersten Analyse des Objektes eingesetzt wurden, nochmals bei der zweiten Analyse einzusetzen, um ein zuverlässigeres Analyseergebnis zu erhalten.In addition, it is preferred that data from at least one transmitter involved in the first analysis of the object be evaluated to output instructions for positioning the diagnostic device relative to the object to the user prior to performing the second analysis. This can be instructed, for example, to change the distance and / or the angle of the diagnostic device to the object or to direct the diagnostic device to another measurement point. It may also be advantageous, after the repositioning of the diagnostic device, to reuse one or more of the transducers already used in the first analysis of the object in the second analysis in order to obtain a more reliable analysis result.
Wenn eine Prüfung ergibt, dass eine Freigabebedingung eines Messumformers nicht erfüllt ist, so ist es bevorzugt, dass der betreffende Messumformer bei dem Auswählen für die erste Analyse bzw. bei dem Auswählen für die zweite Analyse nicht berücksichtigt wird. Eine solche Freigabebedingung kann beispielsweise sein, dass die Diagnosevorrichtung auf dem Objekt aufliegen muss, um bestimmte Messumformer, wie beispielsweise einen Kraftsensor einsetzen zu können.If a check reveals that a release condition of a transmitter is not met, it is preferred that the transmitter in question is not taken into account in the selection for the first analysis or in the selection for the second analysis. Such a release condition may be, for example, that the diagnostic device must rest on the object in order to use certain transducers, such as a force sensor can.
In einer Ausführungsform der Diagnosevorrichtung erfolgen die erste multivariate Analyse und/oder die zweite multivariate Analyse in einem Rechengerät innerhalb der Diagnosevorrichtung. In einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die multivariate Analyse außerhalb der Diagnosevorrichtung beispielsweise in einer Cloud durchgeführt.In one embodiment of the diagnostic device, the first multivariate analysis and / or the second multivariate analysis take place in a computing device within the diagnostic device. In another embodiment of the method, the multivariate analysis is performed outside the diagnostic device, for example in a cloud.
Das Ausgabeelement wird im letzten Schritt des Verfahrens insbesondere in Abhängigkeit vom Ergebnis der ersten oder der zweiten multivariaten Analyse angesteuert. Wenn bereits die erste multivariate Analyse ein ausreichend zuverlässiges Ergebnis der Zustandserfassung geliefert hat, so dass keine zweite multivariate Analyse durchgeführt wird, so wird das Ergebnis dieser multivariaten Analyse ausgegeben. Wenn hingegen eine zweite multivariate Analyse durchgeführt wird, so wird das Ergebnis der ersten multivariaten Analyse verworfen und nur das Ergebnis der zweiten multivariaten Analyse ausgegeben.The output element is driven in the last step of the method, in particular depending on the result of the first or the second multivariate analysis. If the first multivariate analysis has already provided a sufficiently reliable result of the condition detection so that no second multivariate analysis is performed, then the result of this multivariate analysis is output. If, on the other hand, a second multivariate analysis is performed, the result of the first multivariate analysis is discarded and only the result of the second multivariate analysis is output.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, Schritte des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es in einem Rechengerät der Diagnosevorrichtung oder in einer Cloud ausgeführt wird. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens in einer Diagnosevorrichtung, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.The computer program is set up to perform steps of the method, in particular if it is executed in a computing device of the diagnostic device or in a cloud. It allows the implementation of different embodiments of the method in a diagnostic device, without having to make any structural changes. For this purpose it is stored on the machine-readable storage medium.
Figurenlistelist of figures
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt schematisch eine Diagnosevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zur Zustandserfassung eines Objektes.
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1 schematically shows a diagnostic device according to an embodiment of the invention. -
2 shows a flowchart of an embodiment of the method for detecting the state of an object.
Ausführungsbeispiele der ErfindungEmbodiments of the invention
Eine portable Diagnosevorrichtung
Sowohl die Steuereinheit
Ein Ablaufdiagramm dieses Verfahrens ist in
Im Schritt
Claims (12)
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2017
- 2017-10-13 FR FR1759592A patent/FR3057660B1/en active Active
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