DE2737490A1

DE2737490A1 - Verfahren und datenverarbeitungssystem zum verarbeiten von messdaten

Info

Publication number: DE2737490A1
Application number: DE19772737490
Authority: DE
Inventors: Michael Hansford
Original assignee: Associated Engineering Ltd
Current assignee: Associated Engineering Ltd
Priority date: 1976-08-19
Filing date: 1977-08-19
Publication date: 1978-02-23
Also published as: GB1580441A; US4136396A; IT1080297B; ZA774984B; AU2802677A; BR7705486A; IN149026B; AU510992B2; FR2362442A1; JPS5324756A

Description

Verfahren und Datenverarbeitungssysteiiii zusi Verarbeiten von Meßdaten

Die Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von Daten, z.B. von durch Parameter-Meßumformer, wie Abmessungs-Meß- lehren, erzeugten Daten.

Geaaß der Erfindung wird ein Datenverarbeitungssystem zum Verarbeiten von Meßdaten vorgesehen, das einen Eingang zur Aufnahme der Meßdaten, eine zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten arbeitende Abtasteinrichtung zum Abtasten des augenblicklichen Wertes der Meßdaten an den Eingang, wobei die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte willkürlich oder pseudo— willkürlich über die Zeit verteilt sind, und eine Einrich-

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tung aufweist, die so geschaltet ist, daß sie die abgetasteten Datenwerte erhält und verarbeitet.

Erfindungsgemäßr.ist ferner ein Datenverarbeitungssystem vorgesehen, das auf eine Abmessung eines kontinuierlichen Bandmaterials anspricht, und eine Meßlehre zum Erzeugen kontinuierlicher analoger Daten, die den augenblicklichen Wert der Abmessung angeben, eine Steuereinrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten, die willkürlich oder pseudo-willkürlich -über die Zeit verteilt sind, eine auf jedes Steuersignal ansprechende Abtasteinrichtung zum Abtasten des Wertes der Analogendaten zu dem jeweiligen Zeitpunkt, einen Analog-Digital-Wandler zum Umformen jedes abgetasteten Analogendatenwertes in die digitale Form, einen Mikroprozessor, der so geschaltet ist, daß er die aufeinanderfolgenden Datenwerte in digitaler Form erhält und so programmiert ist, daß er sie verarbeitet, um die Durchschnitts- und Normalabweichungswerte davon zu berechnen, und ein Ausgabegerät zum Empfangen dieser berechneten Werte aufweist.

Erfindungsgemäß wird auch ein Datenverarbeitungsverfahren angegeben, bei dem der Wert der Meßdaten zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abgetastet und die abgetasteten Werte verarbeitet werden, wobei die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte willkürlich oder pseudo-willkürlich über die Zeit verteilt sind.

Erfindungsgemäße Datenverarbeitungssysteme und Verfahren zum Verarbeiten der Daten von Abmessungs-Meßlehren werden jetzt anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines der Systeme, Fig. 2 das von dem System nach Fig. 1 ausgeführte Programm und

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Pig. 3 und 4 Blockschaltbilder, die die Teile des Systems nach Pig. 1 im einzelnen zeigen.

Das jetzt im einzelnen zu "beschreibende System zum Verarbeiten von Daten, die von einer Meßlehre 10 erhalten werden, mißt die Stärke eines kontinuierlichen Metallbandes,

das von einer Metallbehandlungsanlage 8 ausgegeben wird. Das System spricht auf die Daten von der Meßlehre an und berechnet die Durchschnitts- und Normalabweichung der Stärkenmessungen, wie dieses im einzelnen noch erläutert wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, werden die Daten von der Meßlehre 10 in analoger Form an eine Abtast- und Halteschaltung 12 über eine Leitung 14 gegeben. Die Abtast- und Halteschaltung 12 tastet die analogen Keßlehren-Daten unter Steuerung einer Steuereinheit 16 ab, wonach dann die abgetasteten analogen Daten in digitale Form mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers 18 umgeformt und an einen Mikroprozessor 20 gegeben werden. Der Mikroprozessor 20 berechnet die Durchschnitts- und Normalabweichung der Stärkenmessungen und gibt die Ergebnisse der Berechnungen an irgendeine geeignete oder gewünschte Art einer Ausgabeeinheit oder Einheiten. Eine solche Einheit oder Einheiten sind durch den Block 22 dargestellt und können z.B. einen Drucker, eine sichtbare Anzeigeeinheit, eine Art einer Datenaufzeichnungseinheit, d.h. ein Magnetband oder ein Lochstreifen, oder eine Einheit zum Durchführen weiterer Berechnungen der Daten und/oder zur Steuerung eines Prozesses in Abhängigkeit von den Daten haben. So kann z. B. der Ausgabeblock 22 eine Einrichtung zum Steuern der Metallbehandlungsanlage über eine Leitung 24· in Abhängigkeit von den Berechnungen aufweisen, die von dem Mikroprozessor 20 durchgeführt sind, um irgendwelche Fehler in der gemessenen Abmessung des Metallbandes zu korrigieren. Zu diesem Zweck kann der Ausgabeblock 22 ein Bezugssignal, z.B. über eine Leitung 26, erhalten, das die gewünschten

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Abmessungswerte angibt.

Fig. 2 zeigt das Programm des Mikroprozessors 20 und die Gesamtbetriebsfolge, die von dem System durchgeführt wird.

Anfangs folgt das System einer ersten Schleife A, bis ein

Signal von der Steuereinheit 16 die Verarbeitung der Meßlehren-Daten einleitet..

Die Daten werden dann in den Analog-Digital-Wandler 18 über die Abtast- und Halteschaltung 12 gegeben und gelangen in den Mikroprozessor 20, wo sie einer zweiten Programmschleife B folgen. In der Schleife B werden die aufeinanderfolgenden Datenproben verarbeitet und der Wert x· einer jeden Probe oder Abtastung auige zeichnet. In Abhängigkeit von jeder Datenprobe bringt der Mikroprozessor zwei Akkumulatoren auf den neuesten Stand, die jeweils

2. ^ x_± , und

η -

akkumulieren, wobei η die Anzahl der bisher empfangenen Datenproben ist. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von jeder Probe der Gesamtwert 1 ^x in dem ersten Akkumulator herausgezogen und mit η multipliziert sowie das Ergebnis zu dem ankommenden Wert von x^ hinzuaddiert. Der Gesamtwert wird dann durch den neuen Wert η dividiert und das Ergebnis zurück in den Akkumulator gegeben. Ein ähnlicher Prozeß wird für 1 -3^ χ ausgeführt.

Die Schleife B setzt sich fort, bis der Mikroprozessor erfaßt, daß eine bestimmte Anzahl von Datenproben n_ß verarbeitet wurde. Die Anzahl n^ ist z. B. eine Partieanzahl, die von Hand mit Hilfe einer Handsteuerung 28 über eine Leitung 30 eingestellt werden kann (Fig. 1). Wenn n_ß Proben verarbeitet wurden, tritt das System in die Schleife C ein.

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In der Schleife C wird der Durchschnittswert x„ der n_n Da-

tenproben berechnet und ausgegeben. Dieses erfordert tatsächlich in einfacher Weise nur das Auslesen der in dem Akkumulator gespeicherten Daten, der 1.*> ^x± akkumuliert.

n" ^ Der Ausgangswert x_ wird an die Ausgabeeinheit oder Ein-

B
heiten 22 gegeben.

Zusätzlich wird die Normalabweichung S berechnet, wobei

ⁿB

2 2

ⁿB n_B

Diese Berechnung umfaßt das Auslesen der in dem Register gespeicherten Daten, das 1_£ χ. 2 akkumuliert, den Durchschnittswert χ subtrahieVfc und dann die Quadratwurzel als

Ergebnis zieht. Der Wert S wird dann an die Ausgabeeinheit

ⁿB
oder Einheiten 22 ausgegeben.

Das System ist auch so angeordnet, daß es die Durchschnittsund Normalabweichungswerte für eine bestimmte Anzahl von Partien berechnet. Wie in der Schleife C gezeigt ist, wird

_ 2 dieses durch Akkumulieren der Werte von χ und S^ in

ⁿB ⁿB zwei Akkumulatoren ausgeführt, wenn aufeinanderfolgende Partien von Datenproben gemessen sind. Wenn die Zahl von Partien N die vorbestimmteiAnzahl N erreicht, berechnet die Schleife die Werte x_N und S_n durch eine Durchschnitts-

P P _ ρ wertbildung der akkumulierten Werte von x_, und S_ und

^B _ ^B 2 gibt die Ergebnisse aus. Die die Werte von x_ und S

akkumulierenden Akkumulatoren werden dann gelöscht.

Das System ist auch so ausgebildet, daß es die Durchschnittsund Normalabweichung über eine sehr viel längere unbestimmte

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Zeitdauer berechnen kann.

Wie in einer Schleife D gezeigt ist, wird dieses durch Akku-

_ 2
mulieren der Werte x^ und S „ in zwei Akkumulatoren

ausgeführt, wenn aufeinanderfolgende Partien von Datenproben gemessen sind und durch eine Durchschnittswertbildung der akkumulierten Werte, um die Größen 5L, und S™ zu erzeugen, die jeweils die Durchschnitts- und Normalabweichung von M solcher Partien sind. Dieser Prozeß wird fortgesetzt und nach jeder Akkumulation prüft die Schleife, ob ein Druckbefehl, z.B. von Hand in den Mikroprozessor 20 eingegeben wurde. Wenn ein Druckbefehl erfaßt ist, wird die akkumulierte Information ausgegeben und die Akkumulatoren gelöscht. Gleichzeitig und auch jedesmal dann, wenn eine Prüfung nach einem Druckbefehl ein negatives Ergebnis erzeugt, werden die die

2
Größen χ und S speichernden Akkumulatoren gelöscht.

Der Mikroprozessor 20 kann irgendeine geeignete Form haben. Ein Beispiel einer geeigneten Form ist der von Bell and Howell Limited unter der Typenbezeichnung PM16 vertriebene Mikroprozessor.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Analog-Digital-Wandlers 18.

Wie gezeigt werden die analogen Daten von der Abtast- und Halteschaltung 12 an einen Eingang eines analogen Vergleichers 40 gegeben. Der zweite Eingang des letzteren wird von einem Digital-Analog-Wandler 42 beaufschlagt, der auf die binären Daten in einem Schieberegister 44 anspricht. Das Schieberegister erhält serielle Daten von dem Mikroprozessor 20 über eine Leitung 46. Der Vergleicher 40 vergleicht die zwei erhaltenen analogen Eingangssignale und bewirkt über eine Steuerleitung 48, daß der Mikroprozessor 20 den Wert der binären Daten auf der Leitung 46 vergrößert oder vermindert, bis Gleichheit erreicht wird.

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Die binären Daten auf der Leitung 4-6 geben dann richtig die abgetasteten analogen Daten an.

Andere Formen einer Analog-Digital-Umformung können benutzt werden.

Um die Möglichkeit auszuschließen, daß Werte der Datenproben durch, irgendeine zyklische Änderung in der Stärke der Metallbänder, z.B. infolge eines Fehlers in der Metallbehandlungsanlage, beeinträchtigt werden oder nicht aufgezeichnet werden, ist die Steueranordnung 16 so angeordnet, daß sie ihre Steuersignale willkürlich oder pseudo-willkürlich erzeugt, wobei eine mögliche Ausführungsform der Steuereinheit 16 in Fig. 4 gezeigt ist.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, weist die Steuereinheit 16 einen programmierbaren, nur auslesbaren Speicher (pROM) 50 auf, in dem eine Reihe von willkürlich oder pseudo-willkürlich gewählten Zahlen gespeichert ist, von denen jede an einen digitalen Vergleicher 52 über eine Leitung 54 gegeben wird. Der zweite Eingang des Vergleichers 52 wird über eine Leitung 56 von einem Zähler 55 beaufschlagt. Der Zähler kann entweder von einer Taktschaltung 58 oder durch eine Einheit 60 angesteuert werden, die Taktimpulse synchron mit der Bewegung des zu messenden Metallbandes erzeugt. Die Einheit 60 kann z. B. durch einen Tachogenerator gespeist werden, der auf die Geschwindigkeit des Bandes anspricht. Ein Schalter 62 wählt entweder die Impulse von der Taktschaltung 58 oder der Einheit 60.

Beim Betrieb erzeugt der Vergleicher 52 einen Steuerimpuls als Ausgangssignal für die Abtast- und Halteschaltung 12 und den Mikroprozessor 20 (Fig. 1) auf einer Leitung 63,

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wenn der Zählerstand des Zählers 55 gleich der Zahl wird» die von dem Speicher 50 an den Vergleicher gegeben wird. Wenn ein Steuerimpuls auf der Leitung 63 erscheint, wird auch eine Leitung 64 gespeist, die den Speicher 50 dazu veranlaßt, die nächste willkürliche Zahl an den Vergleicher 52 zu geben.

Andere Formen der Erzeugung eines willkürlichen Intervalls können ebenfalls benutzt werden.

Das beschriebene System ist nicht auf die Verarbeitung von Daten beschränkt, die sich auf Bandmessungen beziehen, sondern kann für die Bearbeitung von Daten benutzt werden, die irgendwelche andere. Messungen angeben und nicht auf die Messung von Abmessungen beschränkt sind.

Wenn die Daten in digitaler Form bereits vorgelegt werden, ist natürlich kein Analog-Digital-Wandler 18 erforderlich.

Das beschriebene System kann durch geeignete Programmierung des Mikroprozessors 20 angeordnet und durchgeführt werden, um auf Meßdaten anzusprechen, die nicht eine tatsächliche Abmessung eines Gegenstandes angeben, sondern lediglich, ob die Abmessung oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegt.

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Patentansprüche

Verfahren zum Verarbeiten von Meßdaten, wobei diese einem Eingang zugeführt und am Eingang zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abgetastet werden und die Abtastwerte verarbeitet werden, dadurch gekennzeich net, daß die aufeinanderfolgenden Zeitpunkte willkürlich oder pseudo-willkürlich über die Zeit verteilt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastwerte verarbeitet werden, um deren Durchschnitts- und Normalabweichungen abzuleiten.

3· Datenverarbeitungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Eingang (14) zum Empfang der Meßdaten, einer Abtasteinrichtung zum Abtasten des Wertes der Meßdaten an dem Eingang (14) zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten und einer Verarbeitungseinrichtung (20) zum Ver-

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arbeiten der Abtastwerte der Daten, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16) zum Steuern der Abtasteinrichtung (12) derart, daß die aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkte willkürlich oder pseudo-willkürlich über die Zeit verteilt sind.

4. System nach Anspruch 3» dadurch gekennzeic h n e t , daß die Verarbeitungseinrichtung (20) die Abtastwerte der Meßdaten verarbeitet, um deren Durchschnitts- und Normalabwexchungen abzuleiten.

5- System nach Anspruch 4 oder 5» zum Verarbeiten von Daten, die die Messung einer Abmessung eines Materialbandes, z.B. Metallbandes angeben, gekennzeichnet durch eine Meßlehre (10) zum Erzeugen kontinuierlicher analoger Daten, die den augenblicklichen Wert der Abmessung angeben, und zum Zuführen der analogen Daten an den Eingang (14) und durch einen Analog-Digital-Wandler (18),der zwischen die Abtasteinrichtung (12) und die Verarbeitungseinrichtung (20) geschaltet ist, um jeden abgetasteten analogen Wert in digitale Form umzuformen.

6. System nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und in Kombination mit einem Gerät zum Ausführen von Wirkungen auf ein Material, wobei ein Parameter von diesem durch die Meßdaten dargestellt ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Ausüben einer Steuerfunktion auf das Gerät in Abhängigkeit der Verarbeiteten Datenwerte in einem solchen Sinne, daß der Parameter auf einem gewünschten Wert gehalten wird.

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