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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ultraschallsensoren


Autor: Dennis (Gast)
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Hi,

ich möchte die Oberfläche transparenter und zum Teil spiegelnder Körper 
(Glasstäbe, Durchmesser 20mm) berührungslos in 3D scannen (stationär) 
und suche hierfür verschiedene Messsysteme.

Ich vermute mal, dass die meisten optischen Verfahren (z.B. 
Lichtschnittsensoren, Streifenprojektion und wahrscheinlich auch Stereo 
Imaging) bei einer solchen Applikation leider versagen. Das MPI in 
Saarbrücken hat hier eine interessante Technik entwickelt, bei der 
Glaskörper in eine floureszierende Flüssigkeit getaucht und dann mittels 
Laser-Lichtschnittsensoren (Triangulation) vermessen werden. Das klingt 
sehr interessant, ich suche aber trotzdem noch nach weiteren 
Messverfahren. Bei Fraunhofer Vision habe ich über die 
Weißlicht-Interferometrie gelesen, die auch bei durchsichtigen Objekten 
Anwendung finden soll. Allerdings scheinen dort nur punktuelle Messungen 
und keine kompletten Scans möglich zu sein?!

Neben einer zu aufwändigen Tomographie kam mir noch der Gedanke 
Ultraschall. Gibt es hier eine Art Sensorarray, mit dem ganze 
Oberflächen (5cm² würden ausreichen) in 3D gescannt werden können? Und 
das am besten ohne ein Koppelmedium, also gegen Luft. Ich habe leider 
nichts dergleichen finden können…vielleicht kenn ja einer von euch nen 
Anbieter solcher Systeme bzw. konkrete Sensormodelle. Falls es noch 
andere Ideen zu möglichen Messverfahren gibt, wäre ich sehr dankbar.

Achja...das ganze soll vorerst eine Einzellösung werden. Daher sollte 
ein fertiges Komplettsystem verwendet werden.

Vielen Dank im Voraus.
Dennis

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Neben einer zu aufwändigen Tomographie kam mir noch der Gedanke
> Ultraschall.
> Ich habe leider nichts dergleichen finden können…
Sieh dir mal die Wellenlänge von Ultraschall und die damit erreichbare 
räumliche Auflösung an. Das erklärt dann schnell, warum du nichts 
findest.

> in 3D scannen ... (5cm² würden ausreichen) ...
Welche Auflösung brauchst du? Ultraschall bietet dir hier bestenfalls 
die Information "Objekt da" oder "nicht da".
Also etwa 1 PPO (Pixel pro Objekt)  ;-)

Autor: GastXIV (Gast)
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Medizinische Ultraschallscanner und 3D Echolote arbeiteten mit Piezo 
Arrays auch "Phase Array Transducer" genannt. Unter den Begriffen wirst 
du auch schnell fündig.

Die Dinger werden mit > 1Mhz betrieben um die Auflösung zu erreichen.

Autor: Dennis (Gast)
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Danke für die Hilfe…so etwas habe ich gemeint. Ich habe in einem Bericht 
von Rahiman und Rahim (IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 6, NO. 6, DECEMBER 
2006) eine Anordnung gefunden, bei der zahlreiche Sender und Empfänger 
radial um ein Rohr angeordnet worden sind. Die Transmitter senden dabei 
wohl zeitversetzt im oder gegen den UZS einen US-Impuls aus, der von den 
einzelnen Receivern empfangen wird. Mittels Time of Flight haben die 
dann aus den einzelnen Aufnahmen 3D-Profile rekonstruiert und damit 
Luftblasen in Wasser untersucht. Die Ergebnisse sehen eigentlich recht 
brauchbar aus und Wasser/Luft haben ja ähnliche optische Eigenschaften 
wie Glas. Habt ihr sonst noch ne zündende Idee? ;)
Wäre es nicht beispielsweise auch möglich, den Hintergrund allein 
aufzunehmen und dann von den Aufnahmen mit Glaskörper als Fehler zu 
subtrahieren? Also doch optische Verfahren?!

Viele Dank auf jeden Fall!
Dennis

Autor: GastXIV (Gast)
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Ideen gibts ohne Ende z.B.

Wenn du transparente Körper hast dann haben die auch einen 
Brechnungsindex. Der ist Farbabhängig. Somit kann dat janze vor nen TFT 
Monitor gestellt werden bei dem jeweils ein FarbPixel "beleuchtet" wird.

Jetzt noch rutzliputzli ein paar Spiegel (Parabol Halbhohl  usw.) und ne 
Leuchststärke. Dichte, Spektralmessung und die alle Pixel nacheinander 
an aus. Voilá ist doch alles ganz einfach und hochauslösend ;-).

Autor: Dennis (Gast)
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Sorry...ich kann dir nicht ganz folgen. Kannst du mir bitte dazu nen 
Link schicken bzw. es etwas genauer (am besten mit Skizze) erklären? Das 
wäre sehr nett, danke.

Aber mal angenommen, ich hätte dann mehrere Körper aus unterschiedlichen 
Materialien (z.B. Glas und Acrylglas) bzw. mit verschiedenen 
Rauigkeiten. Funktioniert das Ganze dann überhaupt noch, wenn beide 
kombiniert, also z.B. nacheinander gemessen werden sollen?

Autor: GastXIV (Gast)
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Ist ne Idee, link in meinen Kopf gibt es gottseidank (noch) nicht.

Ansatz ist das ein TFT Monitor viele hochgenau positionierte Pixel hat 
(ergo eine hohe Auflösung in der Fläche). Mit Spiegeln wird jetzt die 
äußere nicht benötigte Pixelfläche um den Körper herumprojiziert und 
mittels Einzelpixelsteuerung und Detektor gemessen ob etwas ankommt, 
abgeschwächt oder abgelenkt wird.

Brechungsindex ist ungleich schwieriger und "Phase II".

Ob sowas existiert mußt du selbst recherchieren, wäre aber nahe liegend

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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Das ist doch eine Art Tomographie.

Autor: GastXIV (Gast)
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>Das ist doch eine Art Tomographie.

Bei Tomographie wird die unterschiedliche Dämpfungscharakteristik von 
Gewebe Knochen Blut im Verbindung mit der Signallaufzeit etc. genutzt.

Das ist bei homogenen Körpern sinnlos.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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GastXIV schrieb:
> Das ist bei homogenen Körpern sinnlos.

Das hast du doch hier ganz genau so: Luft und Glas. Es wird Licht aus 
verschiednen Richtungen durchgeschickt und nachgesehen, was am anferen 
Ende der Meßstrecke heraus kommt.

Aus diesen "Schattenrissen" wird dann das 3D-Modell berechnet - im 
Prinzip dasselbe macht ein Tomograph.

Autor: GastXIV (Gast)
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>Aus diesen "Schattenrissen" wird dann das 3D-Modell berechnet - im
>Prinzip dasselbe macht ein Tomograph.

"Im Prinzip ja" wenn man Tomograph allgemein als bildgebendes Verfahren 
sieht. Dann hast du zwar eine Definition, kannst aber bei Posting 1 
wieder anfangen.

Autor: Uhu Uhuhu (uhu)
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GastXIV schrieb:
> "Im Prinzip ja" wenn man Tomograph allgemein als bildgebendes Verfahren
> sieht.

Eben nicht.

http://de.wikipedia.org/wiki/Tomographie

Autor: Dennis (Gast)
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Hm...nochmal kurze Frage, ob ich dich richtig verstanden habe:

Wenn ich das in 2D messen möchte, stelle ich beispielsweise nen TFT 
hinter den Glaskörper, lasse jedes Pixel einzeln aufleuchten und schaue 
auf der gegenüberliegenden Seite, was da raus kommt. Ist das okay 
soweit? Falls ja, sehe ich es schon auch so, dass es quasi eine optische 
Tomographie ist - nur wesentlich einfacher realisierbar...

Nur...wie bekomme ich das dann in 3D? Müsste ich es nicht ähnlich wie 
beim Stereo Imaging aus mindestens 2 Aufnahmen rekonstruieren? Oder 
wolltest du das irgendwie mit den Spiegeln bezwecken?

Besten Dank für deine Hilfe!
Dennis

Autor: GastXIV (Gast)
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Dennis, das ganze ist ne Idee, kann also Nebenwirkungen und Riskien 
sowie Spuren von Erdnüssen und Ei enthalten.

Die 3 Dimension bekommst du dadurch das für deine stabförmigen Körper 
nur ein Teil des TFTs gebraucht wird. Den Rest kannst du mittels z.B. 
eine Spiegelkonstruktion um den Körper herumlenken, wobei die Auflösung 
durch die Spiegelzahl deren Anordnung usw. festgelegt wird.

Das kann man natürlich noch mit mehreren TFTs konvexen / konkaven 
Spiegeln, Prismen CCDs und was auch immer verfeinern. Die Grundidee, ein 
günstiges Verfahren um von bekannten Punkten mit bekannten Farben zu 
senden sollte klar sein.

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