Como escolher as melhores técnicas de visualização para o seu sistema de medição

Visão geral

A visualização dos dados é uma função existente em quase todos os sistemas de medição. Da simples construção de um gráfico do sinal adquirido à correlação dos dados das medições com vídeo, som ou projeção de modelos 3D, você tem muitas opções de visualização para sistemas de aquisição de dados (DAQ) à sua disposição. A seleção da melhor técnica de visualização para a sua aplicação pode ser a diferença entre ser capaz de obter adequadamente informações úteis para a execução de ações a partir de dados brutos ou perder informações importantes. Este artigo discute cinco perguntas a serem consideradas na escolha de suas ferramentas de visualização.

Cinco perguntas a serem feitas na escolha das melhores ferramentas de visualização

  1. Preciso visualizar meus dados inline, offline ou ambos?
  2. Minha(s) ferramenta(s) de visualização pode(m) trabalhar com meus dados?
  3. Minha(s) ferramenta(s) de visualização oferece(m) os recursos de que preciso?
  4. Posso adaptar minha visualização às necessidades de minha aplicação?
  5. Preciso visualizar os dados de medição sincronizados com dados de outras fontes?

 

1. Preciso visualizar meus dados inline, offline ou ambos?

A maior parte das aplicações exige alguma forma de visualização, mas uma decisão importante é onde esse processamento será executado: inline, offline, ou ambos.

 

Inline

Na visualização inline, os dados são exibidos na própria aplicação que os adquiriu. Como um exemplo, os dados adquiridos podem ser exibidos em uma tela de computador, de forma que um técnico possa literalmente ver o sinal que está sendo medido e garantir que todas as conexões foram feitas corretamente. Se a análise inline for executada com visualização inline, uma versão filtrada do sinal pode também ser exibida em um monitor. Esse tipo de arquitetura dá a você um "feedback instantâneo", pois lhe permite visualizar os dados adquiridos quase em tempo real. Entretanto, ela requer que o software de aplicação escolhido contenha todas as ferramentas de visualização necessárias.

Assim como ocorre na análise, a visualização de dados inline exige cuidado no tocante à maior capacidade de processamento exigida para a execução dos cálculos e apresentação dos dados. As atualizações da interface de usuário são uma das ações que mais exigem do processador. Isso significa que se sua aplicação de aquisição tiver requisitos rígidos de temporização, você terá de se certificar que a visualização não se tornará um gargalo do sistema, fazendo-o perder dados. Enquanto você estiver desenvolvendo sua aplicação, poderá verificar quanto tempo leva para adquirir, analisar e visualizar os seus dados e se assegurar de que não está perdendo pontos de dados. Outra opção é configurar seu código em paralelo, de forma que um thread faça a aquisição dos dados, enquanto outra trate de todo o processamento e visualização dos dados com menor prioridade, somente quando houver recursos da CPU disponíveis. Esse é um ótimo recurso, que aproveita as várias CPUs atualmente disponíveis na maior parte das máquinas.

 

Offline

Embora comum, a visualização inline nem sempre é a metodologia correta para a implementação de seu sistema. Na verdade, ela não é nem mesmo necessária em algumas aplicações. Você pode escolher executar a visualização offline quando não precisar ver os dados à medida que eles vão sendo adquiridos, ou quando quiser garantir que o processador de seu computador poderá se concentrar inteiramente na aquisição e transferência de dados ao disco. A visualização offline envolve o armazenamento de dados para inspeção posterior. Ela requer um formato de armazenamento apropriado e a seleção de uma ferramenta de visualização offline dedicada. Entretanto, a opção de visualizar dados offline oferece a você flexibilidade ilimitada na interação com os seus dados, pois você terá acesso aos dados brutos originais como eles foram adquiridos. Além disso, você não estará limitado pelas restrições de temporização e memória da aquisição dos dados, e a visualização em tempo real durante a aquisição não mais será um gargalo, pois a CPU não terá de executar atualizações gráficas, que exigem um intenso esforço computacional.

Muitas aplicações combinam a visualização inline e offline dos dados. Normalmente a visualização inline é limitada ao processamento mínimo necessário para confirmar que o sistema está se comportando corretamente (por exemplo, pela redução da taxa de atualização de um gráfico). Você pode usar a visualização offline em conjunto com a visualização inline para inspecionar e correlacionar dados em detalhes, quando isso não afetar a aquisição.

 

2. Minha(s) ferramenta(s) de visualização pode(m) trabalhar com meus dados? 

Quando for escolher uma ferramenta de visualização de dados, você precisa considerar o volume de dados que pode ser representado e o formato dos dados de entrada. Caso seus dados estiverem sendo visualizados inline, com o uso do software de aplicação escolhido por você para a aquisição, a formatação não deverá ser problema. Entretanto, lembre-se de que a taxa de dados tem influência na quantidade de dados que precisam ser representados, o que no final acabará por afetar a capacidade de processamento gráfico necessária para construir a visualização.

Se sua ferramenta de visualização for offline, será necessário dar atenção ao formato dos dados. Você precisará ter certeza de que a ferramenta de visualização que escolheu conseguirá interpretar o arquivo ou o formato da base de dados que será usado para armazenar dados.

Além disso, até mesmo as ferramentas de análise offline de dados são limitadas pela quantidade de memória alocada pelo sistema operacional e, dessa forma, podem carregar apenas uma determinada parte de conjuntos de dados maiores. Muitas ferramentas de visualização impõem restrições aos dados, devido a essa limitação, o que impede que os engenheiros carreguem e representem graficamente mais do que um volume de dados pré-determinado. Por exemplo, muitas ferramentas financeiras impõem um limite de carregamento de 1.048.576 (220) pontos de dados por coluna e um limite de representação gráfica de 32.000 pontos por chart. Selecionar uma ferramenta de visualização criada para lidar com conjuntos de dados de engenharia irá ajudá-lo a acessar e visualizar os seus dados adequadamente. Muitas vezes, a ferramenta incluirá técnicas de redução dos dados, que simplificam o trabalho com conjuntos de dados extremamente grandes.

 

3. Minha(s) ferramenta(s) de visualização oferece(m) os recursos de que preciso?

Para a visualização, a maior parte dos engenheiros precisa, no mínimo, de recursos de representação por charts e gráficos. Por sorte, quase todas as ferramentas de visualização de dados do mercado podem criar charts e gráficos simples. Além disso, ferramentas dedicadas à visualização oferecem um poderoso conjunto de recursos adicionais, que você pode usar para obter mais informações de seus dados.

Se você souber que vai precisar representar graficamente em um mesmo chart curvas que utilizam escalas "y" muito diferentes, precisará verificar se sua ferramenta de construção de gráficos conta com recursos que possam diferenciar essas escalas. Muitas ferramentas têm essa capacidade, mas têm também um número máximo limitado de eixos y.

Além disso, você precisa considerar suas necessidades de visualização que vão além da representação gráfica básica em 2D. Por exemplo, se você tiver de representar dados usando gráficos polares, ou se os seus dados forem melhor representados na forma de um gráfico 3D, então sua ferramenta de visualização terá de poder trabalhar com esses recursos.

 

4. Posso adaptar minha visualização às necessidades de minha aplicação?

A escalabilidade e capacidade de customização dos recursos de visualização são considerações importantes. Como cada aplicação de medição de engenharia é diferente – seja por conter tipos de medição diferentes ou ter objetivos diferentes – sua ferramenta de visualização deverá ser suficientemente flexível para poder ser adaptada às necessidades de cada aplicação. Ferramentas prontas para o uso, que incorporam a aquisição e visualização dos dados em um pacote fechado, muitas vezes impõem limitações rígidas quanto ao tipo de visualização oferecida. Embora essa característica possa ser inicialmente adequada, você pode precisar ver os dados adquiridos de maneira mais completa para tomar decisões bem informadas. Isso requer que mais dados sejam colocados no gráfico para cada curva, mais curvas sejam plotadas em cada gráfico e um maior número de gráficos seja visualizado. Ou pode ser necessário simplesmente utilizar ferramentas de zoom, deslocamento e escala que são limitadas em muitos pacotes de visualização. Se você souber que suas necessidades de visualização irão crescer com a sua aplicação, tenha certeza de que irá escolher uma ferramenta de visualização que possa ser ampliada.

 

5. Preciso visualizar os dados de medição sincronizados com dados de outras fontes?

Ferramentas avançadas de pós-processamento de dados de engenharia possuem o recurso de visualização sincronizada, que vai além de planilhas e gráficos estáticos simples. Além dos recursos de zoom e deslocamento nos eixos dos gráficos, elas permitem sincronizar os cursores de gráficos diferentes – normalmente utilizando uma base de tempo comum – para correlacionar as informações visualizadas nesses gráficos. Por exemplo, os cursores de um gráfico podem permitir que um engenheiro especifique o início e fim da região "x" de uma curva utilizada no cálculo dinâmico e apresentação de transformadas rápida de Fourier (FFT) dos dados nessa região. A visualização dessa banda poderá então ser ampliada ou reduzida dentro de todo o conjunto de dados, para isolarmos a região de interesse.

Além da sincronização dos gráficos dos dados medidos com outros gráficos de dados ou cálculos resultantes, ferramentas avançadas podem sincronizar os dados de medição nos gráficos com dados provenientes de outras fontes, como vídeo, som, modelos 3D ou GPS. Correlacionando os dados das medições com informações fornecidas por essas fontes, que muitas vezes oferecem um maior contexto de engenharia do que simples curvas nos gráficos, você poderá aproveitar melhor seu investimento em medição. Por exemplo, essas ferramentas de sincronização permitem o uso de recursos avançados de visualização, que reproduzem os dados de medição vinculados ao vídeo, de forma que você possa ver o que aconteceu durante a medição, som, para que você possa ouvir o que aconteceu, ou GPS, para que você possa determinar onde algo aconteceu.

Próximos passos:

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