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Fertigungskette von Si-Kugeln und interferometrische Bestimmung des Kugelvolumens

Online-Softwarevalidierung via Internet

01.12.2011


Software liefert heutzutage einen entscheidenden Beitrag im Bereich der Koordinatenmesstechnik, indem zunächst die reinen Messdaten der verschiedenen, im Gerät verbauten Sensoren online korrigiert werden, um die so korrigierten Messdaten zu analysieren und aus ihnen das Messergebnis zu berechnen. Insbesondere bei Software für komplexe Auswertungen und Berechnungen ist es schwierig zu beurteilen, ob die Software für den jeweiligen Anwendungszweck auch hinreichend korrekte Ergebnisse liefert. Weiterhin kann häufig nicht von vornherein ausgeschlossen werden, dass die Software im Ganzen fehlerfrei ist. Insbesondere bei nichtlinearen Auswerteansätzen, deren Resultate meist iterativ berechnet werden, kann der Anwender der Software kaum erkennen, ob die Konvergenz- und Toleranzgrenzen richtig gesetzt worden sind, so dass die Software hinreichend genaue Ergebnisse liefert.

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt hat nun die technischen Voraussetzungen geschaffen, um zukünftig rechenintensive Auswertealgorithmen im Bereich der Koordinatenmesstechnik online jederzeit und weltweit zu validieren. Das Prinzip der Online-Validierung beruht darauf, dass Koordinatenmessgeräte unabhängig von der Messaufgabe zunächst einzelne Messpunkte einsammeln und das Messergebnis in Form diskreter Einzelpunkte als dreidimensionale Punktewolke speichern. Diese Punktewolke wird dann nach einer Sollgeometrie analysiert und daraus das eigentliche Messergebnis in Form eines Satzes von Parametern berechnet, der die Geometrie der Punktwolke analytisch beschreibt. Aus den Einzelpunkten einer Kreismessungen kann beispielweise der mittlere Durchmesser nach Gauß, der Hüllkreis mit dem kleinstmöglichen Durchmesser, der alle Messpunkte umschließt, der Pferchkreis mit dem größten Radius oder ein Kreis mit kleinster Zone berechnet werden.

Das internetbasierte Validierungsverfahren IASV (Internet Aided Software Validation)  setzt nun darauf auf, dass Punktwolken verschiedenartig ausgewertet werden können und stellt dafür auf einem zentralen Server der PTB geprüfte Datensätze bereit. Die Datensätze enthalten jeweils eine verschieden große Anzahl von Messpunkten, sogenannte Testdaten und die dazugehörigen, geprüften Referenzdaten, die die Punktewolke analytisch beschreiben. Anwender können nun über definierte Protokolle  online diese Testdaten via Webservices (Fall I, II und III) herunterladen, diese auswerten und die berechneten Parameter sofort an den Server zurücksenden. Die berechneten Parameter werden sofort mit den hinterlegten Referenzdaten verglichen. Sind die Differenzen zwischen den berechneten Parametern und den Referenzdaten kleiner als eine vorgegebene Schranke, ist der Test erfolgreich. Für einen vollständigen Softwaretest, beispielweise nach ISO 10360-6, sind jeweils mehrere Testdatensätze für verschiedenartige Geometrieelemente auszuwerten. Sind alle Einzeltests erfolgreich, wird automatisch ein digitales Zertifikat an den Nutzer verschickt, das aufgeschlüsselt nach Geometrieelement jeweils die maximale Abweichung eines berechneten Parameters zu den Referenzdaten ausweist, zusammen mit der maximal zulässigen Abweichung.

Das IASV-System besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptkomponenten: Einer Datenbank zur Speicherung der Referenz- und Testdaten und zur Verwaltung von Nutzerdaten. Der Nutzer kann zwischen verschiedenartigen Tests wählen. Der Datenaustausch zwischen Server und zu testender Software erfolgt über XML-Dateien (Extensible Markup Language (XML)) und XML-Schemata. Auf die Software-Validierung kann über verschiedene Webservices, z.B. ein Webformular oder einen Webclient, zugegriffen werden (Bild 1). Über definierte Schnittstellen ist es auch möglich, den Softwaretest sehr anwenderfreundlich direkt aus der Client-Anwendung (Anwendungssoftware des Messgeräteherstellers (Fall III in Bild 1)) heraus aufzurufen. Im Bedarfsfall kann die Schnittstellenbeschreibung bei der PTB erfragt werden.


Bild 1: Komponenten der internetgestützten Software-Validierung

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