Hallo Leute! Das Problem ist ein 3D Vermessungssytem über eine Linearachse mit Laser und einer Kamera, welches mit dem Lichtschnittverfahren arbeitet, gemessen wird von oben. Leider wurde dies zur damaligen Zeit von einer Fremdfirma entwickelt, daher kann ich auch nicht sehr viele Angaben dazu machen. Das Problem besteht darin, dass die zu vermessenden Objekte sehr stark reflektiern, da sie zuerst in ein heißes Teer getaucht werden und danach abkühlen und härten. Hauptproblem ist die Aufnahme der Rohdaten: Werden die Objekte z.B. bestäubt, damit sie nicht so glitzern, funktioniert es soweit recht gut. Ansonsten ist eine Auswertung der Daten bisher sehr schwer bis unmöglich. Meine Fragen: Inwieweit gibt es Möglichkeiten, die Messwertaufnahme zu verbessern? Oder kann man die Spikes auch softwaremäßig filtern, da man eigentlich ungefähr weiß, was für Signale zu erwarten wären? Erste Verbesserung ergab eine Änderung des Winkels zwischen Kamera und Laser: die Kamera schaut nun gerade nach unten, und ~ 2m weiter leuchtet der Laser unter einem Winkel von ~15° hinunter. Messhöhe: zwischen 2 und 3m mfG
eine SW Filterung macht dann Sinn wenn der Sensor noch Nuancen des Signals im Müll findet. Siehe auch Korrelationsverfahren. Damit lassen sich noch Muster auch unterhalb des Störteppichs erkennen. Ein Komplett geblendeter Sensor liefert gar keine verwertbaren Daten mehr. Da hilft nur eine Pegelbgrenzung durch eine optische Blende.
Hallo > Das Problem besteht darin, dass die zu vermessenden Objekte sehr > stark reflektiern, Stand der Technik wäre IMHO als Bildaufnehmer einen Sensor zu verwenden, den man im Rolling Shutter Mode betreiben kann und die Ergebnisse einer ersten Messung sehr schnell auszuwerten, um Über- und Unterbelichtung zu erkennne, und dann bei der nächsten Messung den Laser so, synchron um Shutter, so zu modulieren, damit die Belichtung stimmt. Alternativ kann man auch ohne Rolling Shutter auskommen, wenn man die Laserebene nicht durch eine Zylind- oder Parabolerlinse sondern über einen rotierenden Polygonspiegel erzeugt und den Laser moduliert. Glänzende stellen führen ja entweder dazu, dass an manchen Stellen zuviel oder zu wenig Licht von Laser in den Aufnehmer reflektiert wird. Das läst sich durch Modulation ausgleichen, da es keine 100% Spiegel gibt, ein teil wird immer diffus gestreut, bei genug Leistung kann man daraus auch ein brauchbare Bild machen. Ich fürchte nur mit Filtern der Daten wird's schwierig, wo man keine Daten hat kann man auch keine hinfiltern. Grüße Flo
Danke erstmal für die schnellen Infos. Das heißt: Der zu stark geblendete Sensor ist praktisch nicht auswertbar. Also wären die ersten Ansätze: 1. evtl. Versuch mit Korrelation 2. einen modularen Laser verwenden Inwieweit wäre ein Polarisationsfilter vor der Linse sinnvoll? Das Tageslicht ist ja zirkular und das Laserlicht linear polarisiert. Denn auch das Umgebungslicht beeinflusst die Messung stark, das hatte ich leider vergessen zu erwähnen. Beispielsweise ist es an sehr sonnigen Tagen schwieriger gute Ergebnisse zu erzieln, trotz dass díe Anlage teils schon verdunkelt ist, mfG
Ich wuerd mal die Laserleistung vermindern, zB ein ND2, sprich 100fach Abschwaecher vor den Sensor.
Hallo
> Ich wuerd mal die Laserleistung vermindern, zB ein ND2, sprich 100fach
Abschwaecher vor den Sensor.
Ist das Problem denn tatsächlich ein geblendeter Sensor, weil der Strahl
direkt hinein reflektiert wird? Ich hab bei spieglendenOberflächen immer
eher das Problem gebaht, dass zuwenig Licht am Sensor ankommt, weil der
Strahl im Wesentlichen direkt irgendwohin reflektiert wird, und der
diffuse Anteil, der zum Sensor kommt, zu klein ist.
Wenn man genug über die Form des zu erfassenden Objektes weiß könnte man
die direkten "Treffer" vielleicht durch eine anderen Anordnung von
Laserebene und Kamera vermeiden.
Grüße
Flo
Verfahren zur reflektiven Triangulation, zu denen auch die Lichtschnittverfahren gehören, setzen immer eine diffuse Reflexion am Objekt voraus. Am schlechtesten funktionieren diese Verfahren bei Materialien, die nur gerichtet reflektieren (Glas und poliertes Metall). Der schwarze, glänzende Teer ist nicht sehr viel besser, weil auch hier die gerichtete Reflexion die diffuse stark überwiegt. Wie schon geaschrieben wurde, gibt es zwei problematische Effekte: - Die kamera wird vom gerichtet reflektierten Licht geblendet. - Die Kamera empfängt nur diffus reflektiertes Licht, was aber zu schwach ist, um ein vernünftiges Messergebnis zu erhalten. Der erste Fall tritt nur dann ein, wenn die Objektoberfläche in einem ganz bestimmten Winkel zum Messsystem ausgerichtet ist und kann mit den schon genannten Maßnahmen angegangen werden. Beim zweiten Fall kann man nur hoffen, dass er nie eintritt, da er nur durch eine Optimierung des Messsystems selbst bekämpft werden kann. Entweder muss die Laserleistung oder die Empfindlichkeit des Empfängers erhöht werden. Beides ist im konkreten Fall wahrscheinlich schwierig. Natürlich können bei unregelmäßig geformten Objektoberflächen beide Effekte in ein und derselben Messung gleichzeitig auftreten, was die Sache weiter erschwert. Ich würde erst einmal versuchen herauszufinden, welcher der beiden Effekte das Hauptproblem darstellt. Wenn du bspw. mit dem System schräg auf eine glänzende Teeroberfläche misst, sollten gerichtete Reflexionen ausgeschlossen sein. Wenn du dann nichts vernünftiges misst: Hmm ... Wenn die Messung hingegen zuverlässig genaue Ergebnisse liefert, hat das System offensichtlich noch Empfindlichkeitsreserven, so dass du mit den bereits vorgeschlagenenen Maßnahmen (Blenden, Reduktion der Laserleistung, optische Filterung usw.) experimentieren kannst. Vielleicht gibt es auch eine Möglichkeit, das Messsystem so zu montieren, dass es immer ausreichend schräg auf die Objekte schaut, so dass gerichtete Reflexionen komplett ausgeschlossen werden können, oder zumindest so selten auftreten, dass sie für das Gesamtergebnis (dem 3-D-Profil) nocht genügend "richtige" Daten zur Verfügung stehen.
Hallo Wenn das System schon ein paar Jahre auf dem Buckel hat vielleicht auch einfach mal schauen, was es neues gibt. Die Leistung solcher Profillaserscanner ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen, da könnte sich ein Umstieg lohnen. Allerdings scheint mir euer System ungewöhnlich groß zu sein. Vielleicht ist eh eine andere Technologie, etwa Time-of-Flight, besser. Wie hoch ist denn die gefordert Auflösung/Genauigkeit? Hatte mal kurz einen Time-of-Flight Sensoren von Sick in den Fingern, der kam noch mit ziemlich schwarzen Sachen klar, reflektierende Oberflächen ab ich aber nicht probiert. Aktuelle kleine Lichtschnittsensoren, etwa von Perceptron oder Mtetris (Scannbreite 200mm) können übrigens sogar hochglänzende, Verchromte Oberflächen scannen. Grüße Flo
Ja, die Schrägstellung der Kamera bzw. des Lasers gab schon eine deutliche aber leider nicht hinreichende Verbesserung. Etwas Neues kaufen, ist blöd. Leider schreien die Controller schon, da diese Anlage in den letzten Jahren u.a. wegen dieser Problematik nicht wirtschaftlich ist. Und aufgrund der der derzeitigen Wirtschaftslage ist es schwierig Investitionskosten zu bekommen, vor allem wenn man nicht genau weiß um wieviel es dann tatsächlich besser funktioniert. Da muss eine z.Z. fast 1000%ige Refinanzierung gegeben sein.:-) Darum probieren wir zuerst mal eine "kostenarme" Optimierung. Wäre nun eine Wegfilterung des Tageslichts mit Filter vor der Kamera möglich? Wenn ja, womit und wieviel kostet der Filter ungefähr? Einige 100 € sind natürlích total belanglos, nur alles über einige tausend € wird dann schon genauer betrachtet... mfG
Hallo > Wäre nun eine Wegfilterung des Tageslichts mit Filter vor der > Kamera möglich? Klar ist das möglich. Dazu müsstest Du nur die Wellenlänge des Laser, der den Lichtschnitt projiziert, wissen und dann ein passendes Filter besorgen, dass im wesentlichen diese Wellenlänge passieren lässt. Einen passenden Filter gibt's z.B. bei Edmund Optics: http://www.edmundoptics.com/DE/ Vermutlich wird aber eh schon gefiltert. Vielleicht ließe sich auch eine Verbesserung durch ein Polarisationsfilter erzielen. Der Laser ist vermutlich recht gut linear polarisiert, die diffuse Reflexion ist vermutlich weniger deutlich polarisiert als die direkte. So könnte man einen Teil der direkten Reflexion unterdrücken, wenn die wirklich das Problem ist. Ich überblicke die Physik da grad nicht ganz und bin mir nicht sicher, ob es bei Teer wirklich einen Unterschied in der Polarisation zwischen direkt und diffus reflektierten Strahlen gibt, aber ein kleines Experiment mit einem Laserpointer, schwarzem Kunststoff und einem einfachen Polfilter zeigte eine, im Wesentliche, unpolarisierte diffuse Rflexion und eine deutlich polarisierte direkte. Grüße Flo
OK, danke erstmal für die vielen Tips. Im laufe der nächsten Woche werden dann weitere Versuche gestartet. Sollte sich etwas Bahnbrechendes ergeben, schreib ich es natürlich sofort rein :-) mfG
Vielleicht noch eine Ergänzung: 1) Metallische Oberfflächen sind bei diesem Verfahren problematisch. 2) Vorschlag: Ein Bild soll aus zwei Aufnahmen berechnet werden. a)Bild + Markierung durch Linienlaser aufnehmen. b)Bild ohne Makrierung mit Laser aufnehmen c) Bild a minus Bild b bilden
Koennte man die Oberflaeche matt machen, zb etwas Pulver drauf, Mehl, Russ, irgendwas ?
JaaWaa wrote: > Koennte man die Oberflaeche matt machen, zb etwas Pulver drauf, Mehl, > Russ, irgendwas ? Wird bereits praktiziert und hilft sehr gut:) Hat aber leider massive Nachteile: Die Anlage ist automatisch, somit werden mechanische Komponenten (Ketten, Antriebe etc.) sehr stark verschmutzt und damit auf Dauer beschädigt Der Bediener muss ständig in der Produktionsaublauf eingreifen --- Betriebszeit sinkt dadurch mfG
Hallo >> Koennte man die Oberflaeche matt machen, zb etwas Pulver drauf, Mehl, >> Russ, irgendwas ? > > Wird bereits praktiziert und hilft sehr gut:) Vielleicht gibt's was besseres als das im Moment verwendete Mittel zum Mattieren. Ich hab (allerdings nur bei kleinen Objekten und bei Raumtemperatur) sehr gute Erfahrungen mit Cyclododekan-Spray gemacht. Das ergibt eine dünnen matten, sofort trockene, sehr gut deckende weiße Beschichtung, die sich hervorragend scannen lässt und, die innerhalb einiger Stunden wieder vollständig verdampft und keinerlei Rückstände hinterlässt. Ich fürchte allerdings, dass es sich nicht mit heißem Teer verträgt, es wird viel zu schnell verdunsten. Grüße Flo
Ändert sich bei der Reflektion nicht die Polarisationsebene des Lichts? Versucht es doch mal mit einem Polarisationsfilter!
Danke an Floh, das Spray ist schon bestellt. Das Teer ist schon kalt und hart, wenn die Produkte bearbeitet werden, also kein Problem. Nun ist nur noch zu klären, ob wir nicht zu viel davon brauchen, so dass es zu teuer wird. Denke ich aber nicht, wirklich ein hilfreicher Tip!!!!! @ Rüdiger Polarisationsfilter sind eine gute Idee, aber inwieweit ändert sich die Polarisation nach der Reflektion? Und noch etwas: Bei dem Lichtschnittverfahren (zumindest in unserem Fall) wird auf das diffuse Licht "geschaut". Wäre es nicht besser, die Kamera und den Laser im gleichen Winkel zu richten, und dann eine Blende vor die Kamera zu geben um zu starke Blendung zu vermeiden? Denn offensichtlich ist hier momentan nicht die Blendung sondern die Streuung das Problem....(zumindest was ich aus euren Beiträgen so herausgelesen habe) mfG
Ich zitiere mal Wikipedia: "In der Fotografie werden Polarisationsfilter unterschiedlich eingesetzt: Unerwünschte Reflexionen von glatten, nichtmetallischen Oberflächen (z. B. Wasser, Glas) lassen sich unterdrücken. An nichtmetallischen Oberflächen wird bevorzugt Licht mit einer bestimmten Polarisation reflektiert, insbesondere wenn der Austrittswinkel etwa 30° bis 40° beträgt, also nahe dem Brewster-Winkel liegt. Wenn der Polarisationsfilter geeignet ausgerichtet ist, werden die reflektierten Lichtwellen unterdrückt, so dass der unpolarisierte Hintergrund nicht von den Reflexionen überstrahlt wird. So ist es z. B. möglich, störende Reflexionen auf Fensterscheiben oder Wasseroberflächen auszublenden."
Hallo > das Spray ist schon bestellt Viel Erfolg damit. Sollte das verdunsten übrigens zu lange dauern, so kann man das Zeug quasi sofort loswerden indem man etwas Benzin drauf gibt. Es muss nicht abgewaschen werden, sondern das Benzin sorgt dafür, dass es dann zusammen mit dem Benzin ganz schnell verdunstet. In deinem Fall ist das aber vielleicht nicht möglich, weil Teer wohl in Benzin löslich ist, allerdings reicht ziemlich wenig Benzin. Müsste man eben ausprobieren. > Nun ist nur noch zu klären, ob wir nicht zu viel davon > brauchen, so dass es zu teuer wird. Wenn es sich bewährt, gibt's das Zeug sicher auch in groen Gebinden und nicht nur in kleinen Sprühdosen. > Polarisationsfilter sind eine gute Idee, aber inwieweit > ändert sich die Polarisation nach der Reflektion? Wie ich schon mal schrieb ist zu erwarten, dass das direkt reflektierte Licht noch deutlich polarisiert ist, gleiche Polarisationsebene wie die Laserquelle, das indirekt gestreute aber nicht mehr polarisiert ist. Wenn das stimmt, könnte man direkt reflektierte Signal mit einem um 90° gegen die Polarisationsebene des Lasers gedrehten Filter unterdrücken. Für erste Experimente würde ein einfacher Filter, wie er in der Fotografie verwendet wird sicher ausreichen. So einen hat bestimmt jemand unter den Kolegen oder Kolleginnen zu Hause. >Denn offensichtlich ist hier momentan nicht die Blendung > sondern die Streuung das Problem.... Irgendwie ist immer noch nicht so recht klar wo das Problem eigentlich liegt. Wird die Kamera durch zu helle direkte Reflexionen geblendet, oder ist das diffus reflektierte Signal zu schwach um von der Kamera erfasst zu werden? Die Kamera will i.A. nur die diffuse Reflexion sehen, je stärker die Oberfläche spiegelt, um so kleiner wird der diffus reflektierte Anteil. Das ist i.A. die Ursache für die Probleme mit glatten/glänzenden Oberflächen. Kannst Du vielleicht ein Bild aus der Kamera zeigen? Grüße Flo
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Hallo! Hier mal ein Bild ohne jegliche Bestreuung, danach kommt gleich eines mit Staub. Man muss dazusagen, dass wir die oben genannte Testkamera mit anderen Winkeln schon monitert haben, die deutlich bessere, aber nicht ausreichende Ergebnisse liefert. Dein Ansatz ist glaub ich ganz richtig, dass der diffuse Teil untergeht... Nächste Woche kommt die andere Firma für weitere Tests... Noch eine Frage: Sollte ich nun den 90° gedrehten Filter probieren (was ich sicher werde), wird auch das zirkulare Tageslicht, das ja auch stört, gefiltert. Kann der Anteil, der von dem noch durch den Filter kommt, auch noch stören, oder ist der dann tatsächlich vernachlässigbar klein? Und eine Idee wäre noch die Winkel direkt gegeneinander zu richten, so dass das volle Signal in die Kamera gelangt, und dieses dann vor der Linse wieder zu schwächen. Oder ist das genau der falsche Ansatz, wenn die Kamera auf das diffuse Licht geht? mfG
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Hier ein Bild mit Kreiden - Bestreuung! Man muss dazusagen, dass die Auswertung auch sehr schlecht programmiert wurde. Ich habe selbst schon ein Programm geschrieben, welches das Bild viel besser zeichnet, aber leider reicht das Budget nicht für eine totale Neuprogrammierung. Und vor allem nmüssen ja die Rohdaten ohne Bestäubung erstmal iO sein. mfG
Besorge dir 2 pol.Filter und experimentiere ein wenig. Du wirst schnell begeistert sein, und herrausfinden was die können und was nicht. Es ist ein feines Spiel mit 2 filtern lassen sich noch Dinge ausblenden und hervorzaubern die du mit nur einem filter nie hinbekommst. ob allerdings deine Teerkörper hinreichende optische eigenschaften aufweisen um auf der kamera ein brauchbares signal zu erzeugen, da bin ich mir nicht sicher. Zumal der Laser ein sehr stark polarisiertes Licht erzeugt. ich fürchte da kommt nicht fiel diffuses retur nur starke totalreflektion. Der Rest wird absorbiert. (schwarzer Körper halt.)
Hallo Daniel, danke für die Bilder. Ich fürchte nur ich habs immer noch nicht ganz kapiert. Ich kann den Lichtschnitt nicht erkennen. Sind das Überlagerungen ganz vieler Schnitte? Ich hatte ein Bilder wie hier erwartet: http://tinyurl.com/de5em5, siehe auch http://tinyurl.com/d4h78o > Dein Ansatz ist glaub ich ganz richtig, dass der diffuse Teil > untergeht... Hmm, sieht mit eher nicht so aus. Bild 1 wirkt nicht überstrahlt, eher im Gegenteil. Klar, es gibt ein paar Stelen, da gibt's ein starkes Signal, das sind wohl im wesentlichen direkte Reflexionen, aber insgesamt kommt da doch zu wenig Licht an der Kamera an, oder? Wenn das so wäre könnte müsste man die Laserleistung erhöhen und dann vielleicht über einen Polarisationsfilter versuchen die direkt reflektierten Strahlen weg zubekommen. Könnte man die Laserleistung Vergrößerern (Augensicherheit gefordert)? Zum Test könnte man vielleicht einfach mal den Laser sehr viel näher am Objekt platzieren, dann leuchtet er zwar nicht mehr die volle Breite aus, aber man hätte eine höhere Leuchtdichte. > Noch eine Frage: Sollte ich nun den 90° gedrehten > Filter probieren (was ich sicher werde), wird auch > das zirkulare Tageslicht, das ja auch stört, gefiltert. Nein, um das Tageslicht loszuwerden hilft nur ein Filter, der nur die Wellenlänge des Lasers durchlässt. Welche Wellenlänge hat der den eigentlich > Kann der Anteil, der von dem noch durch den > Filter kommt, auch noch stören, oder ist der > dann tatsächlich vernachlässigbar klein? Da zu kann man glaub ich nichts vernünftiges sagen, das muss man probieren, mindestens solange man den Aufbau und insbesondere die optischen Eigenschaften des Objektes nicht sehr genau kennt. @Winfried > Zumal der Laser ein sehr stark polarisiertes Licht erzeugt. Diese Eigenschaft ist IMHO sehr nützlich. Unter der Annahme, das die direkte Reflexion auf Teer polarisiert bleibt und die diffuse unpolarisiert ist, stellt man einen Filter vor der Kamera so ein, dass er die direkte Reflexion blockiert, die diffuse wird dadurch nur um ca. 30% unterdrückt. So könnte man Kontrastumfang reduzieren und so ein besseres Bild bekommen. Aber wie gesagt nur, wenn der Teer sich so wie vermutet verhält, das scheint mir zwar plausibel, aber ich weiß ich nicht. Im übrigen fürchte ich aber, dass das Problem nicht zu viel Licht in der Kamera ist, sondern zu wenig. Und dann kann man mit einem Polfilter erstmal nix erreichen. Kann aber sein, dass man mit Polfilter länger belichten kann und so am Ende doch ein besseres Bild bekommt. Grüße Flo
Hallo! Es ist schon Lichtschnittverfahren, in der Software wird während der Messzeit ein Diagramm angezeigt, wo man das Siganl "etwas" mitverfolgen kann, im Nachhinein wird dann in 2D gezeichnet, um den Bediener zu symbolisieren, ob die Messung erfolgreich war. An die PC - Auswertung wird vom Messsystem nur ein File mit Werten in XYZ Richtung geschickt. Die Laserleistung ist schon am Maximum, die Achse kann aber auch auf und ab fahren, somit kann (sollte:-) ) der Messbereich optimal angefahren werden. Mit Änderen der Belichtungszeit kann einiges bewirkt werden, das stimmt soweit. Über die Wellenlänge/Laser allgemein bekomme ich erst nächste Woche die detaillieretn Infos. Danke soweit, mfG
Hallo Daniel, ich verstehe, die beiden Bilder zeigen also bereits 3D Daten, wobei die Farbe der Höhe entspricht. > Es ist schon Lichtschnittverfahren, in der Software wird während > der Messzeit ein Diagramm angezeigt, wo man das Siganl "etwas" > mitverfolgen kann, Das ist das eigentlich interessante Bild. Wenn das nix ist, wird das nie was und nur dort kann man den Erfolg einer Veränderung wirklich beurteilen. Grüße Flo
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