Analyse von Kraftsensor-Messwerten mit MATLAB zur Orts ... - Brichzin

2.2 Der Versuch - Vorgehensweise bei der Problemstellung 10
2.2. Vorgehensweise bei der Problemstellung
Bei Aufgabenstellungen, die, wie in diesem Fall, ein völlig unbekanntes System,
die Degenfechtstation, behandeln, ist es essentiell für die weitere Arbeit, zunächst
möglichst viele Informationen über das System aus Messungen zu erhalten. Zu
diesem Zweck wurde zunächst versuchsweise die obere Hälfte der Platte mit einer
konstanten Kraft vermessen, auch mit dem Nebeneffekt besser mit dem
Messvorgang und der Apparatur vertraut zu werden und diese gegebenenfalls zu
modifizieren, wie dies bei der späteren Einführung eines Messverstärkers mit
automatischer Offsetkorrektur geschehen ist. Die nächste Aufgabe bestand darin,
die große Menge an gesammelten Daten nach den gewünschten Gesichtspunkten,
die Messwerte der Mess- und Ruhepunkte, zu filtern und auszugeben. Aufgrund
leichter Bedienbarkeit, einfachem Umgang mit den Messdaten und Erfahrungen
im Umgang mit dem Programm wurden die Daten zunächst in verschiedensten
Formen in Microsoft Office Excel 2003 dargestellt und ausgewertet. Für den
weiteren Weg, mit dem Ziel den Ort aus den Kraftwerten berechnen zu können,
boten sich zwei Lösungsmöglichkeiten an: Zum einen ein theoretisches
physikalisches Grundmodell zusammenzustellen und anhand der Messungen nur
noch die plattenspezifischen Konstanten zu ermitteln, oder aber selbst zu
versuchen, die gemessenen Daten in ein oder mehrere mathematische Modelle zu
fassen. Die Entscheidung fiel auf den zweiten Weg, da die erste Methode nach
längeren Recherchen aufgrund ihrer Komplexität ausschied und den Umfang einer
Facharbeit weit übersteigen würde, bzw. generell die Möglichkeit einer
analytischen Lösung des Problems, eine Platte mit sechs beliebig verteilten
Auflagepunkten, nicht garantiert werden konnte, da Problemstellungen dieser Art
in der Praxis üblicherweise mit der Finiten Elemente Methode gelöst werden. Die
Herausforderung war nun, die einzelnen Sensorkurven in Gleichungen zu fassen,
genaueres dazu in Kapitel 3.2. Als es möglich war, den Ort aus den vorher
gesammelten Messdaten zu berechnen, war der nächste Schritt, diese Berechnung
auch bei verschiedenen einwirkenden Kräften möglich zu machen, weswegen die
Platte erneut, aber diesmal jedoch komplett, mit einem anderen Raster und vier
verschiedenen Kräften, vermessen wurde. Die letzte Erweiterung des Programms
bestand schließlich darin, vor die Ortberechnung einen Algorithmus
hinzuzufügen, der aus dem Zeit-Kraft-Verlauf der Sensoren bei einem, auf die
Platte einwirkenden Impuls eines Hubmagneten dessen Kraft ausliest, weshalb