Scilab als Auswertesoftware für Messdaten

26.1.2010 von XS.

Scilab ist ein „Clon“ von Matlab für Anwendungen im Mathematikbereich. Eher selten wird Scilab im kommerziellen Bereich zur praktischen Messdatenanalyse eingesetzt. Dabei muss sich das auch für Firmenanwendungen kostenlose Programm in keinster Weise hinter den teuer erkauften professionellen Anwendungen verstecken.
Der Vorteil von Open Source ermöglicht im Gegenteil benutzerindividuelle Anpassungen und Programmerweiterungen, da alle Schnittstellen und der Source Code offengelegt sind. Dies wiederum bedeutet aber auch, dass Software, die auf diesem Programm fusst, ebenfalls wieder als Open Source, also kostenlos, zur Verfügung gestellt werden muss.

Kurzcheck: Funktionen, Datenvisualisierung

Einen Vergleich mit der Signalanalyse Software FAMOS in Hinblick auf Funktionsumfang und Features im Kurvenfenster muss Scilab nicht fürchten. Im Gegenteil FAMOS bietet ca. 400 Funktionen, Scilab kommt inzwischen auf über 1000 Funktionen, darunter Features wie:

• Matrizenrechnung
• Objekte, Objektdefinitionen, Objektverwaltungen
• komplexe Strukturen
• Polynome
• symbolisches Rechnen
• Vektorenrechnung (Skalarprodukt, Vektorensuche)
• offen gelegte Schnittstellen
• Anbindung an LateX (prinzipiell jede beliebe Dokumentstruktur: Druckbilder)
• Umfangreiche Toolboxen (z. B. Imageprozessing: ermöglicht u. a. Kantensuche in der Bildverarbeitung)
• Binärvergleiche (logische Vergleiche auf Datensatzebene)
• Reguläre Ausdrücke (sehr mächtiges, hocheffizientes „Programmierwerkzeug“ im Hinblick z. B. für die Programmierung von Einlesefilter für unterschiedliche Datenformate)
• Variablenfenster
• Erstellung eigener Oberflächen
• Animation und Simulation
• CACSD (Computer Aided Control System Design)

Aus Demo: Erstellung eigener Benutzeroberflächen

Das Grafikfenster von Scilab bietet alle Freiheitsgrade und Möglichkeiten, z. B.:

• Anzeige von Fehlerbalken
• Freie Positionierung von Texten, Markern
• Farbkarten
• Isolinien
• Darstellung von Bode-Diagrammen, Nyquist-Darstellung
• 3D Darstellungen
• 3D Animationen
• Vektorfelder
• Histogramme
• Freie Definition von Ticks usw.

Demo: Grafikfenster mit Achsen-Eigenschaftendialog

Hürden für den Praktiker

Die erste Hürde für den Endanwender ist den Überblick über die umfangreichen Funktionen und deren korrekte Anwendung zu erhalten. Eine Einarbeitung in das z. B. für Famos Anwender wohl „kryptischere“ Programmierkonzept kann langwierig und frustierend sein (da es sich dabei um einen Matlab Clon handelt, stellt der Umstieg vom Matlab nach Scilab kaum ein Problem dar).

Die zweite Hürde besteht darin, „echte“ Messdaten von bestehenden Messsystemen nach Scilab zu importieren. Über ASCII können diese eingelesen werden. Im Prinzip kann für Scilab der Import jeglicher entsprechender Dateiformate realisiert werden.

Die dritte Hürde besteht in der akademischen Herkunft des Programmes. Das Problem liegt hier erst mal in der unterschiedlichen Herangehensweise, dem Auffinden vergleichbarer Befehle, bzw. dem exakten Formulieren der mathematischen Auswertealgorithmen. Es setzt auf jeden Fall gute mathematische und physikalische Kenntnisse voraus, denn für reale Messdaten ist die Herangehensweise einer Auswertung natürlich etwas anders als für rein mathematische Probleme.
Man muss viel genauer wissen, was man aus den Daten eigentlich herauskitzeln will und wie eine mathematisch und syntaxtechnisch richtige Formulierung in Scilab lautet. Für den praktischen Anwender, der sich nicht oder nicht mehr mit akademischen Fragen auseinandersetzen möchte, sondern schnell Antworten braucht, kann das frustierend sein.

Die Vorteile von Signalanalyseprogrammen wie FAMOS, Dasylab oder Flexpro liegen hier auf der Hand:
Für den Praktiker kann das Auffinden der richtigen Auswertelösung viel einfacher „erspielt“ werden. Befehle wie Alle0(), xMaxi() usw. (FAMOS) erleichtern die Auswertearbeit ungemein. Umfangreiche Hilfen bieten Unterstützung. Doch auch hier ist ein Grundverständnis der Programmphilosophie und die Kenntnis der wichtigsten Befehle und Sequenz unumgänglich. Die Bedienoberfläche ist für Windowsanwender intuitiver und erleichert sicherlich die Akzeptanz mit dem Produkt zu arbeiten. Die Einarbeitungszeit für sporadische Nutzer hält sich mit qualifizierten Schulungen in Grenzen.

Wie löst man signalanalytische Probleme mit Scilab?

Alle Auswertesequenzen für Messdaten lassen sich natürlich auch mit Scilab umsetzen!
Aber der Anwender muss sattelfest in der theoretischen Materie sein und u. U. mehrere mathematische Operationen mit den richtigen Parametern ausführen lassen, um dann zu einem vergleichbaren Ergebnis zu kommen. Doch diese Auswertealgorithmen müssen auch hier nur einmal realisiert werden, lassen sich dann in eigene Funktionen ableiten und können danach ebenfalls einfach angewendet werden.
Eigene Oberflächen für Auswertungen (vgl. Dialogeditor FAMOS) lassen sich mit den GUI Funktionen erzeugen. Nach der Einarbeitung in das Programm und ausreichende Kenntnis über Programmsyntax und Funktionen überzeugen die schier unbegrenzten Möglichkeiten.

Was nicht passt, wird passend gemacht!

Open Source bedeutet jeder kann Erweiterungen, Funktionen, Anwendungsergänzungen nach Belieben erstellen und hat Zugriff auf den ursprünglichen Code.
Wer Kosten sparen will und dabei auf überdurchschnittliche Leistung nicht verzichten möchte, ist mit Scilab z. B. auch als Signalanalysewerkzeug gut beraten. Die Kosten für Einarbeitung, evtl. Anpassung und Umsetzung bestehender Projekte in Scilab sind ggfs. mit einmaligen finanziellen Aufwand für Dienstleistungen wie Schulung und Programmierarbeit abgegolten, während das eigentliche Softwareprodukt einer permanenten Verbesserung in Funktionsumfang und stetigen Erweiterungen unterliegt..

Das Scilab als Freeware kein mathematisches „Spielzeug“ ist, beweist allein die Liste der professionellen Anwender. Firmen wie EADS, Peugeot, Renault gehören mit zum Konsortium, die sich an der Weiterentwicklung des Programmes maßgeblich beteiligen.

www.scilab.org

Fazit: Uns begeistert Scilab.

Als unabhängiger Dienstleister beraten Sie gerne über die entsprechenden Einsatzmöglichkeiten von Scilab und helfen Ihnen bei der Umsetzung eigener Projekte in Scilab oder bei der schnellen Einarbeitung mit speziell auf Ihren Anwendungsbereich abgestimmten professionellen Schulungen.

Unsere Dienstleistungen:

Schulungen, z. B. Messdatenanalyse mit Scilab,
Erstellung von Einlesefiltern, Umsetzung bestehender Auswerteprogramme in Scilab, Erstellung von Prüfstandssoftware

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