PTB erweitert Dienstleistungsangebot im Bereich Softwaretest für Koordinatenmesssysteme

Komplexe Auswertesoftware ist heutzutage zentraler Bestandteil vieler moderner Messsysteme. Die Richtigkeit der Berechnungsergebnisse muss validiert werden, da mögliche Fehler einen erheblichen Beitrag zu Messabweichungen und damit zur Messunsicherheit liefern können. Zur Prüfung von metrologischer Auswertesoftware wurde in der PTB das Validierungssystem TraCIM eingerichtet. TraCIM ist ein Akronym für „Traceability for Computationally-Intensive Metrology“.Die Richtigkeit von Auswertealgorithmen lässt sich in einfacher Weise mittels numerischer Normale prüfen. Dies sind Testdaten mit den zugehörigen Referenzergebnissen, die einer genau definierten mathematischen Aufgabe bzw. einem Auswerteverfahren zugeordnet sind. Diese numerischen Normale sind bei TraCIM in einer zentralen Datenbank gespeichert und werden von der PTB bereitgestellt. Auf Anfrage werden dem Kunden (Messgeräte- und Softwarehersteller) automatisch Testdaten übermittelt, die dieser in vorgeschriebener Weise auswerten und die Ergebnisse an TraCIM zurücksenden muss. Stimmen die zurückgesandten Ergebnisse mit den Referenzergebnissen hinreichend überein, hat die Software den Test erfolgreich bestanden. Die Herausforderungen liegen im Design der Testaufgaben, der Entwicklung von Referenzalgorithmen zur Bereitstellung und Validierung der Referenzergebnisse und der Implementierung einer stabilen informationstechnischen Infrastruktur, um Softwaretests über das Internet uneingeschränkt und jederzeit anbieten zu können. Bei komplexen Messaufgaben und hierfür eingesetzten Messgeräten ist zu beobachten, dass Softwarefehler gegenüber Gerätefehlern oder klassischen Messabweichungen dominant sein können. Mögliche Ursachen können sein:

• Falsche Auswahl von Algorithmen
• Fehlerhafte Implementierung
• Unzureichende Näherungen
• Einfache Fehler, wie Vorzeichenfehler

Die Richtigkeit von Auswertealgorithmen lässt sich in einfacher Weise mittels numerischer Normale prüfen. Dies sind Testdaten mit den zugehörigen Referenzergebnissen, die einer genau definierten mathematischen Aufgabe bzw. einem Auswerteverfahren zugeordnet sind. Diese numerischen Normale sind bei TraCIM in einer zentralen Datenbank gespeichert und werden von der PTB bereitgestellt. Auf Anfrage werden dem Kunden (Messgeräte- und Softwarehersteller) automatisch Testdaten übermittelt, die dieser in vorgeschriebener Weise auswerten und die Ergebnisse an TraCIM zurücksenden muss. Stimmen die zurückgesandten Ergebnisse mit den Referenzergebnissen hinreichend überein, hat die Software den Test erfolgreich bestanden. Die Herausforderungen liegen im Design der Testaufgaben, der Entwicklung von Referenzalgorithmen zur Bereitstellung und Validierung der Referenzergebnisse und der Implementierung einer stabilen informationstechnischen Infrastruktur, um Softwaretests über das Internet uneingeschränkt und jederzeit anbieten zu können.

Testdaten und Testergebnisse werden über das Internet ausgetauscht. Dazu wurde eine Client-Server-Architektur mit definierten Schnittstellen entwickelt, die sich einfach in existierende Messsoftware integrieren lassen. Damit ist für den Anwender ein sehr einfacher, automatisierter Validierungsprozess möglich. Für die PTB ist der Aufwand für die Abwicklung und Dokumentation der Tests deutlich reduziert und weniger fehleranfällig, so dass das Testverfahren kostengünstiger als die bisher verfügbaren „manuellen“ Tests ist.

Die PTB bietet über ihren TraCIM Service derzeit zwei Tests zur Prüfung von Auswertealgorithmen aus dem Bereich der Koordinatenmesstechnik an:

	Besteinpassung nach Gauss Datensätze für den Test von Minimierungsalgorithmen nach der Methode der kleinsten Quadrate für die Formelemente Gerade, Ebene, Kreis Zylinder Kegel und Kugel
	Besteinpassung nach Tschebyschow Datensätze für den Test von Minimum-Zone-Algorithmen für die Formelemente 2D Gerade, 2D Kreis, Ebene, Kugel und Zylinder

Weitere Tests sind in der Vorbereitung.

Die Tests sind kostenpflichtig. Ausführliche Informationen finden sich auf: tracim.ptb.de. Die Arbeiten wurden durch das Forschungsprojekt „Traceability for computational-intensive metrology“ (JRP NEW06) des European Metrology Research Programme (EMRP) gefördert. Dieses wird von den im Rahmen von EURAMET am EMRP teilnehmenden Ländern und der Europäischen Union gemeinschaftlich finanziert.


Abb.:1 Weltweit registrierte Nutzer von TraCIM (Stand September 2015)

[1] F. Härtig, B. Müller, K. Wendt, M. Franke, A. Forbes, I. Smith: „Online validation of metrological software using the TraCIM system“, XXI IMEKO World Congress 'Measurement in Research and Industry', E-Proceedings, S. 2092-2097, 2015.