SÄÄTÖTEKNIIKAN LABORATORIO Strip Temperature Toolbox: Käyttöliittymätyökalu kuumanauhan lämpötila-analyysiin Jani Posio, Jari Ruuska Raportti B No 61, Marraskuu 2005
Oulun yliopisto Säätötekniikan laboratorio Raportti B No 61, Marraskuu 2005 Strip Temperature Toolbox: Käyttöliittymätyökalu kuumanauhan lämpötila-analyysiin Jani Posio, Jari Ruuska Oulun yliopisto, Säätötekniikan laboratorio Tiivistelmä: START-projektissa kehitettiin useita erilaisia kuumanauhan lämpötilamittauksien käsittely- ja analysointimenetelmiä. Menetelmäkehityksen rinnalla luotiin Strip Temperature Toolbox (STT), joka sisältää käyttöliittymän kuumanauhojen käsittelyyn ja analysointiin. Menetelmät ja käyttöliittymät kehitettiin Matlab -ohjelmistolla. Käyttöliittymän käyttö nykyisessä muodossa tapahtuu off-line -tilassa ja se vaatii vähintään Matlab 7.0 version ja sen image processing, signal processing, wavelet ja statistics toolboxit. Käyttöliittymä koostuu päädialogista ja useista alidialogeista. Kelat ja kelatiedot ladataan ennen prosessoinnin aloitusta. Ladatut kelat on esikäsiteltävä ennen analyysityökalujen käyttöä. Analyysityökalut jakaantuvat neljään eri alidialogiin, joiden jaottelu perustuu yhtenäiseen menetelmäteemaan, esimerkiksi trendien laatimisikkunassa menetelmät koostuvat erilaisista trenditysmenetelmistä. Analyysidialogeja ovat trendidialogi, suodatusdialogi, 1D-analyysidialogi ja 2D-analyysidialogi. Menetelmien teoreettisena perustana ovat pääasiassa digitaalisen signaalinkäsittelyn, kuvankäsittelyn ja tilastotieteen teoriat. Esimerkkimenetelminä teoreettisen viitekehyksen eri osa-alueilta voitaisiin mainita digitaaliset suotimet, kaksiulotteiset tekstuuripiirteet ja lämpötilahistogrammit. Tulosten visualisoimisella on myös olennainen osa käyttöliittymän hyödynnettävyyden kannalta. Matlab - ohjelmiston tarjoamia mahdollisuuksia hyödynnettiin muun muassa kaksiulotteisten lämpötilakuvien värikarttojen valinnassa ja väriskaalojen optimoinnissa. Tässä raportissa kuvattu versio on toistaiseksi kehitysversio. Projektin puitteissa toteuttamatta jäivät sovelluksen testaus ja osa analyysimenetelmistä. STT:n mahdollisesta jatkokehityksestä päätetään tulevaisuudessa. Hakusanat: Käyttöliittymä, kuumanauhavalssaamo, lämpötilaprofiili. ISBN 951-42-7903-4 ISSN 1238-9404 Oulun yliopisto Säätötekniikan laboratorio PL 4300 FIN-90014 OULUN YLIOPISTO
Sisällysluettelo 1 JOHDANTO 1 2 STRIP TEMPERATURE TOOLBOX, KÄYTTÖLIITTYMÄ 2 2.1 Käyttöliittymän kuvaus 2 2.1.1 Käyttöliittymän yleisrakenne ja operaatiot 2 2.1.2 Dialogien komponentti- ja operaatiokuvaukset 4 2.2 Käyttöliittymän tehtäväkuvaukset 12 2.2.1 Päädialogin tehtäväkuvaukset 12 2.2.2 Esikäsittelydialogin tehtäväkuvaukset 14 2.2.3 Muiden dialogien tehtäväkuvaukset 14 3 YHTEENVETO 15
1 JOHDANTO START-projektissa kehitettiin työkalupaketti kuumanauhavalssaamon skannaavilta SCOAP-pyrometreilta (SCOAP0 ja SCOAP1) saatavan kaksiulotteisen lämpötiladatan analysointiin ja käsittelyyn. Työkalujen soveltamiseksi luotiin useita eri signaalinkäsittelyn, tilastotieteen ja kuvankäsittelyn menetelmiä hyödyntävä käyttöliittymä. Menetelmät ja käyttöliittymä koottiin yhteiseen Strip Temperature Toolboxiin (STT). Projektin puitteissa on kokeiltu useita erilaisia esikäsittelyalgoritmeja kaksiulotteisen SCOAP-lämpötiladatan esikäsittelyyn. Esikäsittelyyn kuuluvat mm. poikkeavien arvojen haku ja korjaus, reunaroson silittäminen sekä tarvittaessa tehtävä profiilin suoristaminen. Esikäsittelyä lähestyttiin sekä perinteisten tilastollisten menetelmien että muutaman kuvankäsittelystä johdetun menetelmän avulla. Tilastolliset menetelmät ovat pääasiassa tuttuja yksiulotteisten signaalien esikäsittelystä. Suurimpina tekijöinä hakualgoritmien toimintaan vaikuttivat poikkeavien arvojen lukumäärä ja käsiteltävän datan epästationäärisyys. Mediaania käyttävissä, esimerkiksi robusteissa, menetelmissä mediaanin murtumispiste aiheutti ongelmia. Globaalisti toimivien algoritmien suorituskykyä heikensivät profiilin pituus- ja poikkisuunnan epästationääriset komponentit, esimerkiksi keskiarvon muuttuminen kyseisissä suunnissa. Johtopäätöksenä todettiin, että toimiakseen mahdollisimman tehokkaasti muuttuville profiileille algoritmien pitäisi etsinnässä adaptoitua toimintaympäristönsä mukaisesti. Toisaalta algoritmien toimiminen paikallisesti ja adaptoituvasti lisää laskentakuormaa ja siten hidastaa niiden toimintaa. Kuten voitiin jo etukäteen odottaa, yhtä ja ainoaa oikeaa menetelmää on miltei mahdotonta määritellä, joten valinta joudutaan tekemään tapauskohtaisesti. Menetelmäkehityksen tavoitteena oli tuottaa tehokkaita menetelmiä kuumanauhojen lämpötilamittauksien analysointiin käyttäjän tarpeiden perusteella. Pääpaino oli 2Dmittauksien analyysimenetelmissä. Lopullisessa sovelluksessa 2D-mittauksia tarkastellaan sekä sellaisenaan että poikki- ja pituussuuntaisina yksiulotteisina profiileina. Lisäarvoa analyyseihin muodostettiin kelakohtaisilla diagnostiikka- ja kelatiedoilla sekä erilaisilla tunnusluvuilla. 1
2 STRIP TEMPERATURE TOOLBOX, KÄYTTÖLIITTYMÄ Alkuperäisessä menetelmäkehityksen tarvemäärittelyssä mainittiin muun muassa seuraavia toiminnallisia osa-alueita: kelatiedostojen ja kelatietojen lataus, 2Dlämpötiladatan esikäsittely (ylimääräisen keula- tai häntäalueen poisto, reunaroson tasoittaminen ja poikkeavien arvojen korjaus), trendien laadinta, profiilien suodatukset ja kynnyskuvat, profiilien 1D- ja 2D-analyysit. STT-sovellus kehitettiin edellä mainittuihin tarvemäärittelyihin perustuen. 2.1 Käyttöliittymän kuvaus Käyttöliittymäkuvauksessa esitetään käyttöliittymän yleisrakenne, dialogien rakenteet ja niissä suoritettavat operaatiot. 2.1.1 Käyttöliittymän yleisrakenne ja operaatiot Kuvassa 1 on esitetty STT käyttöliittymän dialogihierarkia. Kaksitasoinen hierarkia rakentuu ensimmäisen tason päädialogista ja toisen tason kuudesta alidialogista. Käyttöliittymän dialogihierarkiassa kelojen valinta, lataaminen, tiedot, esikatselu ja alidialogien avaaminen (analyysin valinta) tehdään päädialogista. Kelatiedostojen lataamisen jälkeen käyttäjällä on pääsy ainoastaan esikäsittelydialogiin, jossa ladatut lämpötilaprofiilit voidaan esikäsitellä. Esikäsittelyn jälkeen voidaan siirtyä takaisin päädialogiin ja jatkaa haluttuun analyysidialogiin. Jatkoanalyysejä varten suunniteltuja alidialogeja ovat trendi- suodatus-, 1D-profiilianalyysi- ja 2Dprofiilianalyysidialogit. Lisäksi jokaisesta dialogista voidaan avata help-dialogi. Päädialogi 1D-analyysidialogi Helpdialogi 2D-analyysidialogi Trendidialogi Esikäsittelydialogi Suodatusdialogi Kuva 1. STT käyttöliittymän dialogihierarkia. Käyttöliittymällä voidaan suorittaa eritasoisia toimintoja. Taulukossa 1 on esitetty STT:lla suoritettavat operaatiot. Taulukossa esitetyt operaatiot jakaantuvat eri dialogien kesken. 2
Taulukko 1. STT:lla suoritettavat tehtävät. Nro. Operaatio 1 Lämpötilaprofiilien lataus ja visualisointi. 2 Kelatietojen lataus ja visualisointi. 3 Lämpötilaprofiilin värikartan säätö. 4 Lämpötilaprofiilin zoomaus. 5 Ladattujen kelojen valinta. 6 Alidialogien avaaminen. 7 Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. 8 Esikäsittelyn parametrointi ja visualisointi. 9 Esikäsittely parametreilla 10 Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. 11 Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta pituussuunnassa. 12 1D-trendien laatiminen poikki- ja pituussuunnassa. 13 Keskinauhan trendin laatiminen ja pyrometrien vertailu. 14 Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. 15 Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta pituussuunnassa. 16 Profiilin 1D-suodatus poikki- tai pituussuunnassa. 17 Profiilin 2D-suodatus. 18 Kynnyskuvan laatiminen. 19 Kynnyskuvan laatiminen tavoitearvoilla. 20 Lämpötilaprofiilin ja tarkastelusuunnan valinta sekä visualisointi. Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta pituus- ja 21 poikkisuunnassa. 22 Profiilin 1D-signaalikomponenttien määritys. 23 1D-profiilin dynamiikan analysointi. 24 Konveksisuusanalyysi. 25 Kumulatiivisen summakuvaajan laatiminen. 26 Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. 27 Lämpötilaprofiilien klusterointi. 28 Erotuskartan laskenta. 29 Tekstuuripiirrekartan laskenta. 30 Help toiminto. 3
Kuvassa 2 on esitetty STT:n dialogikaavio. Dialogikaavio on kevyesti muokattu Harelin tilakonenotaatio /1, s.72/, jossa tilaa eli suorakulmiota vastaa dialogi, ja siirtymät tilasta toiseen, eli nuolet, ovat seurauksia käyttäjän toiminnoista. Jokaisessa dialogissa on do: lause, jonka perässä olevat numerot viittaavat edellä esitettyyn numeroituun tehtävälistaan (ks. Taulukko 1). Kukin tehtävä on sijoitettu suoritettavaksi jossakin dialogissa. Vaakakatkoviiva kertoo dialogin olevan sovelluksen pääikkuna. Ehtolauseet dialogeihin siirtymisille on esitetty hakasuluissa. Esimerkkinä voidaan esittää siirtyminen Profile preprocessing-dialogiin. Profile preprocessing-dialogi aukeaa pääikkunasta Preprocessing painonapilla, ja ehtona aukenemiselle on, että vähintään yksi kela on ladattuna tiedostosta. Päädialogiin paluu tapahtuu joko sulkemalla alidialogi tai painamalla Show main dialog painonappia. Profile preprocessing Do: 7, 8, 9 Help Do: 30 Show main dialog Preprocessing [ladattujen kelojen lkm > 1] ---------------------- Strip Temperature Toolbox (STT) Do: 1, 2, 3, 4, 5, 6 Help [STT auki] Close Trend features [Esikäsiteltyjen kelojen lkm > 1] Show main dialog Filtering [Esikäsiteltyjen kelojen lkm > 1] Show main dialog Profile trends Do: 10, 11, 12, 13 Profile filtering And thresholding Do: 14, 15, 16, 17, 18, 19 Two-dimensional profile analysis [ladattujen kelojen lkm > 1] Show main dialog Two-dimensional profile analysis Do: 26, 27, 28, 29 1D-analysis [Esikäsiteltyjen kelojen lkm > 1] Show main dialog One-dimensional profile analysis Do: 20, 21, 22, 23, 24, 25 Kuva 2. Strip Temperature Toolboxin dialogikaavio. 2.1.2 Dialogien komponentti- ja operaatiokuvaukset Päädialogi (Strip Temperature Toolbox) sisältää kaksi kuvaobjektia (axes) visualisointiin ja kuusi toimintokomponenttia, joista jokainen koostuu eri välineistä (listat, painonapit jne). Kuvassa 3 on esitetty päädialogi (Strip Temperature Toolbox) ja sen komponentit (Coil loading, coil information, zooming, colormap settings, data selection, dialog opening). Jokaisella komponentilla voidaan suorittaa tietty tai tietyt operaatiot. 4
Kuva 3. Päädialogin yleiskuva. Taulukossa 2 on esitetty päädialogin tarjoamat operaatiot. Operaation 1 suorittaminen on ehtona muiden operaatioiden suorittamiselle. Kelatiedostoja voi olla ladattuna enintään kaksi kerrallaan, ja kahden kelatiedoston ollessa ladattuna uuden kelatiedoston lataaminen korvaa ensimmäiseksi ladatun kelatiedoston first in first out -periaatteella. Lisäksi jokainen yksittäinen operaatio voidaan edelleen jakaa tehtäviksi, jotka kyseisen toimenpiteen toteuttamiseksi vaaditaan. Tehtävät ovat käyttöohjeiden peruselementtejä, joten tarkemmat tehtäväkuvaukset on esitetty osittain raportin lopussa ja STT:n yhteydessä olevassa Help-dialogissa. Taulukko 2. Päädialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti 1. Lämpötilaprofiilien lataus ja visualisointi. Coil loading 2. Kelatietojen lataus ja visualisointi. Coil information 3. Lämpötilaprofiilin värikartan säätö. Colormap settings 4. Lämpötilaprofiilin zoomaus. Zooming 5. Ladattujen kelojen valinta. Coil selection 6. Alidialogien avaaminen. Dialog opening 5
Esikäsittelydialogi (Profile preprocessing) sisältää kolme akseliobjektia (axes) visualisointiin ja kaksi toimintokomponenttia (manual preprocessing and edge smoothing, coil selection and preprocessing) esikäsittelyn manuaaliseen parametrointiin ja toimeenpanoon. Kuvassa 4 on esitetty esikäsittelydialogi ja sen komponentit. Kuva 4. Esikäsittelydialogin yleiskuva. Taulukossa 3 on esitetty esikäsittelydialogin toteuttamat operaatiot. Esikäsittelydialogi aukeaa päädialogista kun kelatiedosto on ladattuna. Esikäsittelydialogia avattaessa lasketaan algoritmilla kynnysarvo lämpötilaprofiilin histogrammille poikkeavien arvojen poistamiseksi. Kynnysarvon vaikutukset visualisoidaan ja käyttäjä voi halutessaan muuttaa kynnysarvoja. Taulukko 3. Esikäsittelydialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti Lämpötilaprofiilin valinta ja 1. Coil selection and preprocessing. visualisointi. Esikäsittelyn parametrointi ja Manual preprocessing and edge 2. visualisointi. smoothing. 3. Esikäsittely parametreilla. Coil selection and preprocessing. 6
Trendidialogi (Profile trends) sisältää yhden akselikomponentin (axes) visualisointiin ja neljä toimintokomponenttia (Coil selection, longitudinal limits, partial trends ja mid-line trends) datan valintaan, trendien muodostuksen parametrointiin ja toimeenpanoon. Kuvassa 5 on esitetty trendidialogi ja sen komponentit. Kuva 5. Trendidialogin yleiskuva. Taulukossa 4 on esitetty trendidialogin tarjoamat operaatiot. Trendejä voidaan laatia 2D-profiilista 1-5 osajaolla joko pituus- tai poikkisuunnassa. Keskinauhan trendinmuodostukselle on oma komponenttinsa, jossa voidaan valita myös vertailu pyrometrimittaukseen. Taulukko 4. Trendidialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti 1. 2. 3. 4. Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta pituussuunnassa. 1D-trendien laatiminen poikkija pituussuunnassa. Keskinauhan trendin laatiminen ja pyrometri vertailu. Coil selection Longitudinal limits Partial trends Mid-line trend 7
Suodatusdialogi (Profile filtering and thresholding) sisältää yhden akselikomponentin (axes) visualisointiin ja viisi toimintokomponenttia (coil selection, longitudinal limits, one-dimensional filtering, two-dimensional filtering, profile segmentation) eri suodatus- ja kynnystystoimintojen manuaaliseen parametrointiin ja toimeenpanoon. Kuvassa 6 on esitetty suodatusdialogi ja sen komponentit. Kuva 6. Suodatusdialogin yleiskuva Taulukossa 5 on esitetty suodatusdialogin tarjoamat operaatiot. Suodatusdialogissa voidaan tutkia eri voimakkuudella suodatettuja profiileja joko pituus- tai poikkisuunnassa. Lisäksi voidaan laatia kynnystettyjä profiileja erilaisilla kynnystysehdoilla. 8
Taulukko 5. Suodatusdialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti 1. Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. Coil selection 2. Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta Longitudinal limits pituussuunnassa. 3. Profiilin 1D-suodatus poikkitai pituussuunnassa One-dimensional filtering 4. 2D-suodatus Two-dimensional filtering 5. Kynnyskuvan laatiminen Profile segmentation 6. Kynnyskuvan laatiminen tavoitearvoilla Profile segmentation 1D-analyysidialogi (One-dimensional profile analysis) sisältää kaksi akselikomponenttia (axes) ja kuusi toimintokomponenttia (coil selection, data limits, profile components, slope and valley detection, convexity analysis, cumulative sum trend analysis) profiilianalyysin parametrointiin ja toimeenpanoon. Kuvassa 7 on esitetty 1D-analyysidialogi ja sen komponentit. Kuva 7. 1D-analyysidialogin yleiskuva. 9
Taulukossa 6 on esitetty 1D-analyysidialogin tarjoamat operaatiot. 1Danalyysidialogissa voidaan analysoida pituus- tai poikkisuuntaisen profiilin dynamiikkaa ja kylmiä paikallisia alueita. Lisäksi voidaan tutkia profiilien konveksisuutta tai muutoksia tiettyyn referenssitasoon nähden. Taulukko 6. 1D-analyysidialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti 1. Lämpötilaprofiilin ja tarkastelusuunnan valinta sekä Coil selection visualisointi. 2. Lämpötilaprofiilien tarkastelualueen valinta pituus- ja Data limits poikkisuunnassa. 3. Profiilin signaalikomponenttien määritys Profile components 4. 1D-profiilin dynamiikan analysointi Slope and valley detection 5. Konveksisuusanalyysi Convexity analysis 6. Kumulatiivisen summakuvaajan laatiminen Cumulative sum trend analysis 2D-analyysidialogi (Two-dimensional profile analysis) sisältää yhden akseliobjektin (axes) visualisoimiseen ja neljä toimintokomponenttia (coil selection, temperature clustering, differential map, sliding texture parameters) profiilianalyysin parametrointiin ja toimeenpanoon. Kuvassa 8 on esitetty 2D-analyysidialogi ja sen komponentit. Kuva 8. 2D-analyysidialogin yleiskuva 10
Taulukossa 7 on esitetty 2D-analyysidialogin tarjoamat operaatiot. 2D-analyysit tarjoavat mahdollisuuden lämpötilaprofiilin klusterointiin, lämpötilaprofiilien välisen erotuskartan ja tekstuuripiirrekartan laadintaan. Taulukko 7. 2D-analyysidialogin tarjoamat operaatiot. Nro Operaatio Toteuttava komponentti 1. Lämpötilaprofiilin valinta ja visualisointi. Coil selection 2. Lämpötilaprofiilien klusterointi. Temperature clustering 3. Erotuskartan laskenta Differential map 4. Tekstuuripiirrekartan laskenta Sliding texture parameters Help-dialogi sisältää painonapit ja tekstipaneelin eri toimintojen help-kuvauksille. Kuvassa 9 on esitetty Help-dialogi komponentteineen. Help-dialogi tarjoaa operaationa eri käyttötapausten ohjeistuksen. Ohjeistus kattaa yleisimmät käyttöliittymällä toteutettavat toimenpiteet. Kuva 9. Help-dialogin yleiskuva. 11
2.2 Käyttöliittymän tehtäväkuvaukset Käyttöliittymän esittelyn viimeisenä vaiheena on tehtävien kuvaaminen. Tehtävien kuvauksessa esitetään, miten tehtävälistan tehtävät on suunniteltu käyttöliittymällä suoritettavaksi. Tässä yhteydessä viitataan käyttöliittymän help toimintoon, joka sisältää yleisimpien tehtävien kuvaukset. Lisäksi tässä raportissa kuvataan päädialogin ja esikäsittelydialogin tehtävät käyttäen kuvaustekniikkana OMT++ -menetelmästä /1, s.78/ tuttuja tapahtumakaavioita, joissa kuvataan käyttäjän, sovelluksen ja elementtien kommunikointi. 2.2.1 Päädialogin tehtäväkuvaukset Tapahtumakaaviossa kuvataan käyttäjän, sovelluksen ja käyttöliittymän elementtien kommunikointi. Kuvassa 10 on esitetty tapahtumakaavio päädialogissa suoritettavalle operaatiolle kelatiedoston lataus. Käyttäjä, käyttöliittymän elementit (Coil selection, Coil loading) ja itse järjestelmä (application) on kuvattu kaavion ylälaitaan. Näiden olioiden yhteistoiminta on kuvattu viestinuolilla, joiden päällä on kuvattu ennen väliviivaa toiminnan kohde (käyttöliittymän väline esim. painonappi tai käytettävä tieto esim. kelanumero) ja väliviivan jälkeen suoritettava toimenpide. Nuolen alkupäässä on viestin lähettäjä tai toiminnan alkulähde ja nuolen loppupäässä on sen kohde. Suoritus etenee kaaviossa ylhäältä alas. Käyttäjä STT: Coil selection STT: Coil loading Application Käyttäjä syöttää polun Kelatiedostoihin. Edit text syötä polku Käyttäjä painaa Get coil- Painonappia. Sovellus asettaa löydetyt Kelatiedostot listaan Käyttäjä valitsee ladattavan Kelan listasta. Käyttäjä valitsee SCOAP- Nro:n menusta. Get coils - paina Listbox - valitse Popup-menu - valitse Tiedostopolku - Aseta kelat listaan Käyttäjä painaa Load- Painonappia. Load - Paina Sovellus tallettaa ladattavan Kelan COIL-struktuuriin, Asettaan kelanro:n listaan ja Tulostaa kelan näyttöön. Valittu kelanro ja scoap Aseta kela tietoineen struktuuriin aseta kela listaan, tulosta kela kuvaan. Kuva 10. Kelan lataaminen kuvattuna tapahtumakaaviolla. Kuvassa 11 on esitetty päädialogissa tehtävä kelatietojen lataus ja visualisointi tapahtumakaaviona. Kaaviossa edetään ylhäältä alaspäin. 12
Käyttäjä STT: Coil information STT: Coil selection Application Käyttäjä valitsee kelan Ladattujen kelojen listasta. Käyttäjä syöttää polun Kelatietotiedostoon. Käyttäjä painaa Get info- Painonappia. Listbox valitse Edit text syötä polku Get info - paina Sovellus asettaa löydetyt Kelatiedot listaan Tiedostopolku - Aseta informaatio listaan Kuva 11. Kelatietojen lataus ja visualisointi tapahtumakaaviona. Kuvassa 12. on esitetty päädialogissa tehtävä lämpötilaprofiilin zoomaus tapahtumakaaviona. Zoomaus voidaan tehdä yhdelle akselille kerrallaan ja zoomattava profiili valitaan Coil selection komponentista. Käyttäjä STT: Zooming Käyttäjä valitsee zoomattavan kelan Ladattujen kelojen Listbox valitse listasta. Käyttäjä aktivoi zoomauksen On paina Painamalla zooming- Komponentin on-painonappia. STT: Coil selection Application Käyttäjä zoomaa profiilin Hiirellä. Sovellus zoomaa valittuun Alueeseen. Käyttäjä palauttaa alkuperäisen profiilin original axispainonapilla. Sovellus palauttaa alkuperäisen Profiilin. profiili hiiri Original axis paina Zoomauspiste zoomaa pisteeseen alkuperäinen palauta alkuperäinen Kuva 12. Lämpötilaprofiilin zoomaus tapahtumakaaviona. Kuvassa 13. on esitetty päädialogissa tehtävä lämpötilaprofiilin värikartan säätö tapahtumakaaviona. Värikarttaa voidaan säätä profiilikohtaisesti valitsemalla säädettävä profiili Coil selection komponentista. 13
Käyttäjä STT: Colormap settings Käyttäjä valitsee säädettävän kelan ladattujen kelojen Listbox valitse listasta. Käyttäjä syöttää värikartan Edit text syötä:min-max min-max interpolointivälin STT: Coil selection Application Käyttäjä asettaa uudet Värikarttaparametrit Set colormap-painonapilla. Set colormap paina Sovellus asettaa värikartan min-max välille Värikarttaparametrit muuta värikartta Kuva 13. Lämpötilaprofiilin värikartan säätö tapahtumakaaviona. 2.2.2 Esikäsittelydialogin tehtäväkuvaukset Esikäsittelydialogissa toteutettavat operaatiot on kuvattu yhdessä tehtäväkuvauksessa. Kaikki Taulukossa 3 esitetyt esikäsittelydialogissa suoritettavat tehtävät sisältyvät tässä esitettävään tapahtumakaavioon. Kuvassa 14 on esitetty lämpötilaprofiilin esikäsittely kokonaisuudessaan tapahtumakaaviona. Käyttäjä aukaisee esikäsittelydialogin pääikkunasta Sovellus laskee kynnysarvon poikkeaville arvoille ja visualisoi tulokset. Käyttäjä valitsee esikäsiteltävän kelan listasta. Sovellus laskee kynnysarvon poikkeaville arvoille ja visualisoi tulokset. Käyttäjä säätää profiilin histogrammin kynnysarvoja THbot ja top slidereilla. Käyttäjä visualisoi uudet parametroinnit Set slider Threshold-painikkeella Käyttäjä valitsee profiilin Reunatasoituksen edge Smoothing radionäppäimellä. Käyttäjä esikäsittelee kelan valituilla parametreilla Sovellus esikäsittelee profiilin ja asettaa struktuuriin ja listaan Käyttäjä STT: Dialog opening Preprocessing paina Listbox valitse slider aseta Set slider th. paina Edge smoot. valitse Preprocess paina Profile Profile Preprocessing: Manual preprocessing Profile Preprocessing: Coil selection and Preprocessing: And edge smoothing preprocessing Application Action: dialogi aukeaa kelatunnus kynnysarvo profiilin esikäsittelyyn, histogrammin, keskinauhan, ja kynnyskuvan visualisointi kelatunnus kynnysarvo profiilin esikäsittelyyn, histogrammin, keskinauhan, ja kynnyskuvan visualisointi Uudet parametrit päivitä kuvaajat ja tiedot Tasoitus valittu piirrä tasoitettu reuna esikäsittelyparametrit aseta esikäsitelty kela struktuuriiin Ja päädialogin preprocessed coils-listaan Kuva 14. Lämpötilaprofiilin esikäsittely tapahtumakaaviona. 2.2.3 Muiden dialogien tehtäväkuvaukset Muiden dialogien tehtäväkuvaukset ovat pääpiirteissään esitetty STT-käyttöliittymän Help-dialogissa. Samassa dialogissa on esitetty myös kuvaukset useimmille päädialogin ja esikäsittelydialogin tehtäville. 14
3 YHTEENVETO START-projektissa kehitettiin Strip Temperature Toolbox (STT) työkalupaketti kuumanauhavalsaamon skannaavilta SCOAP-pyrometreilta (SCOAP0 ja SCOAP1) saatavan kaksiulotteisen lämpötiladatan analysointiin ja käsittelyyn. Kehitystyö tehtiin käyttäjän tarvemäärittelyyn perustuen. Tarvemäärittelyssä mainittiin muun muassa seuraavia toiminnallisia osa-alueita: kelatiedostojen ja kelatietojen lataus, 2Dlämpötiladatan esikäsittely (ylimääräisen keula- tai häntäalueen poisto, reunaroson tasoittaminen ja poikkeavien arvojen korjaus), trendien laadinta, profiilien suodatukset ja kynnyskuvat, profiilien 1D- ja 2D-analyysit. Käyttöliittymän dialogihierarkia on kaksitasoinen, ja se koostuu seitsemästä erillisestä dialogista. Päädialogi on hierarkian ylimmällä tasolla ja siitä voidaan edetä alidialogeihin. STT toteuttaa operaatiot kelatiedostojen lataukseen, visualisointiin, informaation hakuun, esikäsittelyyn, piirreirrotukseen ja analysointiin. Perusehtona piirre- ja analyysitoimintojen käytölle on kelojen esikäsittely, joka tehdään omassa dialogissaan. Esikäsittelyn jälkeen voidaan edetä muihin alidialogeihin. Nykyinen STT-versio on kehitysversio. Projektin tiukan aikataulun ja suuren tehtävämäärän puitteissa ei ehditty edetä varsinaiseen testausvaiheeseen. Kaikkia analyysimenetelmiä ei ehditty tutkia ja toteuttaa suunnitellussa laajuudessa. Näiltä osin sovellus on vielä puutteellinen, joten sen käyttöön liittyy tiettyjä epävarmuustekijöitä. Mahdollisesta jatkokehityksestä tullaan päättämään tulevaisuudessa. 15
16
ISBN 951-42-7250-1 ISSN 1238-9404 Oulun yliopisto Säätötekniikan laboratorio - Sarja B - http://ntsat.oulu.fi/ [research] > [reports] > [series b] Toimittaja: Leena Yliniemi leena.yliniemi@oulu.fi 11. Jaako J, Yksinkertaisia prosessimalleja. Syyskuu 1999. 73 s. ISBN 951-42-5353-1. 12. Jaako J, MATLAB-ohjelman käyttö eräissä prosessiteknisissä laskuissa. Syyskuu 1999. 61 s. ISBN 951-42-5354-X. 13. Jaako J, Säätötekniikan laboratorion opetuskokeiluja I Portfoliomuotoisen kurssin toteutus ja tulokset. Helmikuu 2000. 28 s. ISBN 951-42-5544-5. 14. Ahola T, Ruuska J, Juuso E & Leiviskä K, Paperikoneen katkoherkkyysindikaattori. Helmikuu 2000. 33 s. ISBN 951-42-5563-1. 15. Ylikunnari J, InTouch valvomo-ohjelmiston implementointi lämmönsiirron identifiointiprosessiin (PS II:n harjoitustyölaitteisto). Maaliskuu 2000. ISBN 951-42-5568-2. 16. Mäki T & Juuso E, Tapahtumapohjainen sumea lingvistinen yhtälöjärjestelmä lääkevalmisteiden koostumusten ja valmistusprosessien tutkimuksessa. Kesäkuu 2000. ISBN 951-42-5678-6. 17. Jaako J, Säätötekniikan laboratorion opetuskokeiluja II Apuopettaja opettajan apuna. Elokuu 2000. 22 s. ISBN 951-42-5742-1. 18. Sivonen J, Johdatus säätötekniikkaan, opetuslaitteiston suunnittelu ja toteutus. Syyskuu 2000. 20 s. ISBN 951-42-5795-2. 19. Mutka P, Neuraalilaskenta ja epälineaarinen dynamiikka komponenttien kulutus- ja myyntiennusteiden laatimisessa. Joulukuu 2000. 41 s. ISBN 951-42-5873-8. 20. Komulainen K & Juuso E, Vikatietojen hyödyntäminen funktionaalisessa testauksessa. Joulukuu 2000. 22 s. ISBN 951-42-5874-6. 21. Ikäheimonen J, Juuso E, Leiviskä K & Murtovaara S, Sulfaatisellun menetelmät, keiton ohjaus ja massan pesu. Joulukuu 2000. 48 s. IBSN 951-42-5875-4. 22. Ikäheimonen J, Juuso E, Leiviskä K, Murtovaara S & Sutinen R (2000) Keittolipeäja massa-analyysi sellun keitossa ja pesussa. Joulukuu 2000. 35 s. ISBN 951-42-5876-2. 25. Rahikka L & Juuso E (2000) Sulfaattisellun eräkeittoprosessin jatkuvatoiminen analysointi. Joulukuu 2000. 36 s. ISBN 951-42-5879-7. 26. Pirttimaa M & Leiviskä K (2000) Tilastollinen prosessinohjaus: Pastapainoprosessin tehdaskokeet. Joulukuu 2000. ISBN 951-42-5884-3. 27. Jaako J & Nelo S (2001) Prosessi- ja ympäristötekniikan opetuksen tulevaisuuden haasteita. Tammikuu 2001. 25 s. ISBN 951-42-5889-4. 28. Näsi J, Isokangas A & Juuso E (2001) Klusterointi kuorimon puuhäviöiden mallintamisessa. Tammikuu 2001. ISBN 951-42-5894-0 29. Mäki T & Juuso E (2001) Lingvistinen yhtälöjärjestelmä lääkevalmisteiden rakeistusprosessin dynaamisessa simuloinnissa. Tammikuu 2001. ISBN 951-42-5895-9 31. Joensuu P (2001) Vikadiagnostiikka sulatuksen laadun-ohjauksessa: Syherön syntyminen ja siihen vaikuttavat tekijät. Tammikuu 2001. ISBN 951-42-5893-2 32. Ikäheimonen J, Leiviskä K & Ruuska J (2001) Jatketiilen tukkeentumisen mallintaminen neuroverkoilla. Helmikuu 2001. ISBN 951-42-5906-8 33. Ikäheimonen J, Leiviskä K & Ruuska J (2001) Sulkutangon asennon ja valunopeuden käyttö jatketiilen tukkeentumisen ennustamisessa. Maaliskuu 2001. ISBN 951-42-5946-7 34. Ruuska J & Leiviskä K (2001) LD-KG-konvertterin lämpötilamalli. Toukokuu 2001. ISBN 951-42-6411-8 35. Ainali I, Juuso E & Sorsa A (2001) Vesikemikaalien annostelutyökalun kehittäminen: Flotaation perusteet, koejaksot ja mallinnus. Marraskuu 2001. ISBN 951-42-6589-0 36. Näsi J & Sorsa A (2002) Jatkuvatoimisen liuospuhdistuksen Pilot-prosessin mallinnus ja prosessikehitys. Helmikuu 2002. ISBN 951-42-6626-9 17
37. Ikäheimonen J & Leiviskä K (2002) Syherödatan analysointi histogrammeja käyttäen. Maaliskuu 2002. ISBN 951-42-6678-1 38. Ikäheimonen J & Leiviskä K (2002) Neuroverkot ja lingvistiset yhtälöt jatketiilen tukkeuman ennustuksessa. Huhtikuu 2002. ISBN 951-42-6700-1 39. Posio J (2002) Malliprediktiivinen säätö. Marraskuu 2002. ISBN 951-42-6887-3 40. Jaako J (2003) Säätötekniikan laboratorion opetuskokeiluja III - Opettajien perehdyttämiskoulutus. Helmikuu 2003. ISBN 951-42-6955-1 41. Ruuska J, Peltonen J & Leiviskä K (2003) LD-KG-konvertterin dynaaminen ohjaus. Helmikuu 2003. ISBN 951-42-6956-X 42. Ruuska J & Leiviskä K (2003) LD-KG-konvertterin lämpötila- ja lisäainemallit. Helmikuu 2003. ISBN 951-42-6957-8 44. Näsi J & Niemelä P (2003) Hydrometallurgisen prosessin tutkimuskohteita osa 2: Raman analytiikan käyttömahdollisuudet. Huhtikuu 2003. ISBN 951-42-7041-X 46. Heikkinen E-P & Jaako J (2003) Koulutuksen laatuyksikköhakemus ja pedagoginen johtajuus. Elokuu 2003. ISBN 951-42-7091-6 47. Jaako J (2003) Tekniikan pedagogiikka - Väitöskirjat ja tutkijakoulutus prosessi- ja ympäristötekniikan osastolla. Syyskuu 2003. ISBN 951-42-7137-8 48. Jaako J (2003) Tekniikan pedagogiikka Perusteita. Marraskuu 2003. ISBN 951-42- 7212-9 49. Isokangas A, Juuso E & Leiviskä K (2003) Kuorintaprosessin analyysi ja mallintaminen. Joulukuu 2003. ISBN 951-42-7250-1. 50. Auvinen A & Jaako J (2004) Tekniikan pedagogiikka- Muuntokoulutus ja tuutorointi. Helmikuu 2004. ISBN 951-42-7282-X. 51. Mäki T & Posio J (2004) Savukaasumittaukset. Maaliskuu 2004. ISBN 951-42-7333-8. 52. Jaako J (2004) Tekniikan pedagogiikka Muutosvastarinta ja muutos. Lokakuu 2004. ISBN 951-42-7497-0 53. Tenkku H & Ruuska J (2004) Kirjallisuusselvitys eräiden mittausten soveltuvuudesta LD-KG-konvertterin ohjaukseen. Joulukuu 2004. ISBN 951-42-7619-1 54. Sorsa A & Näsi J (2005) Lähi-infrapunamittauksen erälineaarinen kalibrointi neuroverkoilla ja neuro-sumeilla menetelmillä. Tammikuu 2005. ISBN 951-42-7633-7 55. Hartikka M (2005) Paperikoneen retentiopolymeerin konsentraation UVabsorptioon perustuva mittaus. Maaliskuu 2005. ISBN 951-42-7679-5 56. Isokangas A, Hyvönen A, Pöllänen K, Tuomaranta M & Laitinen O (2005) Uunikuha projektin loppuraportti. Elokuu 2005. ISBN 951-42-7828-3 57. Osmo Kauppila (2005) PYO tutkimuksen laadun pilottiyksikkönä EFQM-mallin sovellus tutkimuksen laadun itsearviointiin. Elokuu 2005. ISBN 951-42-7832-1 58. Jaako J (2005) Tekniikan pedagogiikka Metakognitiivisten taitojen kehittyminen ja kehittäminen tekniikan opiskelijoilla. Lokakuu 2005. ISBN 951-42-7874-7 59. Posio J (2005) Mittaussarjoista saatavan tiedon kehittäminen - SCOAP-lämpötilaprofiilin esikäsittely. Marraskuu 2005. ISBN 951-42-7899-2 60. Posio J (2005) Strip Temperature Toolbox - Lämpötilaprofiilien piirteet ja analyysit. Marraskuu 2005. ISBN 951-42-7901-8 61. Posio J, Ruuska J (2005) Strip Temperature Toolbox: Käyttöliittymätyökalu kuumanauhan lämpötila-analyysiin. Marraskuu 2005. ISBN 951-42-7903-4 ISSN 1238-9404 Säätötekniikan laboratorio Sarja B 18