Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Langsame Schwankung der Netzteilspannung?


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von Marius B. (marius_b)


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Hallo, habe hier wohl etwas sehr spezielles..

Also erstmal vorweg:

Ich versuche mit dem Scanner 'Epson Perfection V750 Pro' 
Blendenöffnungen reproduzierbar zu messen.
Dafür lege ich die Blenden immer auf die selbe Fläche des Scanners, 
wandle die Bilddaten dann in 'Text Images' um (Jeder Pixel hat dann 
einen Grauwert von 0 bis 255) und lege einen Schwellenwert fest. Dann 
kann mir LabView sagen wie viele Pixel weiß sind. Über eine kalibrierte 
Blende kann ich so die Pixelgröße bestimmen und damit die Fläche der 
Blendenöffnung.


Jetzt zum Problem:

Der Scanner misst nicht immer den gleichen Wert. Allerdings ist das kein 
normales Rauschen und es nimmt auch nicht nach hunderten Scans ab, 
sondern sieht so wie auf dem Screenshot aus.


Warum ich die Frage in diesem Forum stelle:

Kann es sein, dass das Netzteil eine langsame (sinusförmige) Schwankung 
produziert, wodurch der Motor des Scanners unterschiedlich schnell 
läuft? Oder kann das andere elektronische Ursachen haben?


Wäre toll wenn jemand eine Idee hat. Auch Denkanstöße sind willkommen!

Grüße
Marius

: Bearbeitet durch User
von Achim S. (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Auch Denkanstöße sind willkommen!

Da die Periode der Schwingung ziemlich genau eine Stunde ist (nur 
während der Mittagspause verschiebt es sich um 20 Minuten) würde ich mal 
nach äußeren Einflussfaktoren in deinem Büro schauen, ehe ich mich auf 
die Elektronik des Scanners stürze.

von Marius B. (marius_b)


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Danke für die Antwort.

Habe auch schon über äußere Einflüsse nachgedacht, allerdings steht der 
Scanner in einem klimatisierten Raum und die Scans liefen von 
Nachmittags bis morgens (>900 Scans mit den gleichen Wiederholungen).
Die Raumtemperatur habe ich allerdings noch nicht wirklich beobachtet.

: Bearbeitet durch User
von Der Andere (Gast)


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Deine Schwankung ist gerade mal 1%.
So ein Scanner ist doch kein langszeitstabiles Präzisionsmessmittel.

Wobei diese Regelmäßigkeit schon interessant ist.

von Marius B. (marius_b)


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Der Andere schrieb:
> Deine Schwankung ist gerade mal 1%.
> So ein Scanner ist doch kein langszeitstabiles Präzisionsmessmittel.
>
> Wobei diese Regelmäßigkeit schon interessant ist.


Klar, das ist richtig, der Scanner ist dafür nicht gebaut. Will damit 
auch keine Kalibrierungen machen. Allerdings sind die Ungenauigkeiten 
ohne diese auffällige periodische Schwingung für so ein Gerät sehr gut 
und es wäre natürlich toll, wenn diese noch zu beheben wären.

von Peter II (Gast)


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Hast einen 2.Scanner? Dann könnte man mal schauen ob der gleiche Verlauf 
vorhanden ist. Wenn ja, muss es etwas externes sein.

von Marius B. (marius_b)


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Peter II schrieb:
> Hast einen 2.Scanner? Dann könnte man mal schauen ob der gleiche Verlauf
> vorhanden ist. Wenn ja, muss es etwas externes sein.

Leider nicht..

Das einzige, was getauscht werden kann wäre das Netzteil. Vielleicht 
gibt es da Schwankungen im AC DC Wandler? Das könnte dann noch mit einem 
stabilerem Netzteil überprüft werden.

von Peter II (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Das einzige, was getauscht werden kann wäre das Netzteil.
oder einfach mal die Spannung mit messen

> Vielleicht
> gibt es da Schwankungen im AC DC Wandler?

aber nicht so langsame.

von Thomas E. (picalic)


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Meine Vermutung ist ein Aliasing-Effekt mit der 50 Hz 
Netzwechselspannung. Der Scanner hat sicher eine Quarzgesteuerte 
Zeitbasis und der Scanvorgang findet in einem gewissen Zeitraster statt, 
das vom System-Timer und damit vom Quarz gesteuert wird. Da Quarz und 
Netzwechselspannung nicht miteinander synchronisiert sind, ergeben sich 
Scanzeitpunkte, die bezogen auf die Amplitude der Netzspannung langsam 
wandern. Bei einer Abweichung von etwa 5E-6 ergibt sich so eine 
Periodendauer von ca. einer Stunde (bzw. Abweichung von 20ms pro 
Stunde).

: Bearbeitet durch User
von Peter II (Gast)


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Thomas E. schrieb:
> Da Quarz und
> Netzwechselspannung nicht miteinander synchronisiert sind, ergeben sich
> Scanzeitpunkte, die bezogen auf die Amplitude der Netzspannung langsam
> wandern.

aber das Netzteil liefert doch vermutlich eine Gleichspannung. Die 
Netzspannung wird vermutlich nirgends im Geräte ankommen.

von M.N. (Gast)


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Peter II schrieb:
> aber das Netzteil liefert doch vermutlich eine Gleichspannung. Die
> Netzspannung wird vermutlich nirgends im Geräte ankommen.

Aber es gibt doch sicher Brummeinstreuungen in die Analog Elektronik.
Andere Vermutung: Klimaanlage. Unsere im Labor hat eine Periodendauer 
von 20 Minuten, das sieht man dann auch auf den Messungen.

von Marius B. (marius_b)


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Danke für die vielen Ideen!

Werde erstmal ein paar Dinge testen und gebe nochmal Rückmeldung.

Grüße
Marius

von Der Andere (Gast)


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Peter II schrieb:
>> gibt es da Schwankungen im AC DC Wandler?
>
> aber nicht so langsame.

Glaube ich auch nicht.

Thomas E. schrieb:
> Meine Vermutung ist ein Aliasing-Effekt

Hatte ich auch überlegt, aber eine so langsame Schwebung von 70min? Ist 
schwer vorzustzellen. Da müsste auch die 2. Frequenz sehr langzeitstabil 
sein.

M.N. schrieb:
> Andere Vermutung: Klimaanlage.

Bzw. die Heizungsregelung. Wäre eine Möglichkeit.

Falls du was rauskriegst, stellst du es bitte hier rein?
Viel Erfolg.

von Stefan P. (form)


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Marius B. schrieb:
> Die Raumtemperatur habe ich allerdings noch nicht wirklich beobachtet.

Ich denke genau das wird es aber sein.
Es gibt leider sehr viele Klimaanlagen die genau so einen Verlauf mit 
ähnlicher Periodenzeit erzeugen.

von Achim S. (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Allerdings ist das kein
> normales Rauschen und es nimmt auch nicht nach hunderten Scans ab,
> sondern sieht so wie auf dem Screenshot aus.

Wie lange dauert denn ein einzelner Scan, ca. 2 Min?

Kannst du die ständige Folge von Scans auch mal für einen "krummen" 
Zeitraum unterbrechen und dann neu starten. (also z.B. für 15 Min 
unterbrechen). Wenn es irgendein Alias-Effekt ist, sollte sich dann 
irgendeine neue Phasenlage ergeben. Wenn es ein externer Einfluss ist, 
dessen Periode tatsächlich beim 60Min liegt, sollte der "extrapolierte 
Sinus" mit gleicher Phase weiterlaufen.

von Marius B. (marius_b)


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Ich habe über Nacht wieder gescannt.

Dieses mal mit einem anderen (guten) Netzteil mit den selben 
Einstellungen wie das Original.

Es sind 94 Scans mit jeweils 10 Minuten Pause.

Die zuvor angenommende Periodendauer von einer Stunde hat sich demnach 
also nur "zufällig" ergeben, weil es ein Scan pro Minute gab.

Allerdings kann sich die Wiederholung auch nicht auf die Anzahl der 
Scans beschränken, da dies vorherigen Messungen wiederlegen.

PS: Ich wiederhole diese Messung nochmal mit dem originalen Netzteil um 
auszuschließen, dass das andere Netzteil nur eine andere Periodendauer 
erzeugt hat.

Eine Klimaanlage gibt es in diesem Raum noch nicht. Ich werde trotzdem 
die Temperatur aufzeichnen um ggf. Einfluss von Nebenräumen zu erkennen.

von Achim S. (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Es sind 94 Scans mit jeweils 10 Minuten Pause.

waren diese 10 Minuten Pause jeweils programmatisch festgelegt (also - 
im Rahmen deiner Labview-Zeitbasis exakt)? Oder

Wenn die Antwort darauf ja ist, dann gilt für deine folgende Aussage:

Marius B. schrieb:
> Die zuvor angenommende Periodendauer von einer Stunde hat sich demnach
> also nur "zufällig" ergeben, weil es ein Scan pro Minute gab.

sie ist nicht "zufällig" sondern sie dürfte wahrscheinlich eine 
"Aliasfrequenz" sein, die sich aus einer "höherfrequenten Störung" (z.B. 
im Sekundenbereich) ergibt, die unter Verletzung des Abtasttheorems 
abgetastet wurde (mit einem Scan alle 2min bzw. alle 10min). Wenn du die 
Abtastfrequenz änderst, ändert sich zwangsläufig auch die scheinbare 
Frequenz der Störung.

von Achim S. (Gast)


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Noch ein Hinweis:

Marius B. schrieb:
> Dieses mal mit einem anderen (guten) Netzteil mit den selben
> Einstellungen wie das Original.
>
> Es sind 94 Scans mit jeweils 10 Minuten Pause.

Wenn du die Ursache der Störung finden willst, dann ändere nicht mehrere 
zentrale Parameter auf einmal. Wenn du das Netzteil tauschst, dann führe 
die Messung mit den selben Zeiteinstellung durch wie zuvor (also ein 
Scan pro Minute).

Wenn du das Zeitprogramm tauschst (von einer auf 10 Minuten), dann 
behalte dabei das Netzteil bei.

von Marius B. (marius_b)


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Achim S. schrieb:
> Wenn du das Zeitprogramm tauschst (von einer auf 10 Minuten), dann
> behalte dabei das Netzteil bei.

Genau das ist mir dann auch eingefallen, wird noch nachgeholt.

von Minimalist (Gast)


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Zeichne doch Mal die Netzteilspannung mit auf. Dann kann man die 
schonmal sicher ausschließen.

von Minimalist (Gast)


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Oder du Scanner parallel zur Blende ein Weißnormal und normierst auf 
dessen Wert.

von Marius B. (marius_b)


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Minimalist schrieb:
> Zeichne doch Mal die Netzteilspannung mit auf. Dann kann man die
> schonmal sicher ausschließen.

Es laufen zur Zeit Scans um das originale und das alternative Netzteil 
direkt (mit selben Bedingungen) zu vergleichen.

Raumtemperatur und Netzteilspannung messe ich noch bei der nächsten 
Gelegenheit.


Sehr gute Ideen von euch allen!

von Marius B. (marius_b)


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Minimalist schrieb:
> Zeichne doch Mal die Netzteilspannung mit auf. Dann kann man die
> schonmal sicher ausschließen.

Habe nun vergleichbare Messungen mit verschiedenen Netzteilen gemacht.
Das Ergebnis hat sich nicht unterschieden (selbe Periodendauer und 
Amplitude). Die Netzspannung habe ich noch nicht aufgenommen, allerdings 
sollte das Netzteil sehr stabil sein und live konnten auch keine 
Schwankungen erkannt werden.

Achim S. schrieb:
> Kannst du die ständige Folge von Scans auch mal für einen "krummen"
> Zeitraum unterbrechen und dann neu starten. (also z.B. für 15 Min
> unterbrechen).

Habe jetzt Scans mit verschiedenen Unterbrechungen gemacht.
Ergebnis war, dass es nicht auf die Zeit ankommt, sondern auf die Anzahl 
der Scans, die sind immer um 60-100 pro Periode drehen.
Allerdings sind immer die ersten 1-3 Messungen weniger Pixel pro Bild 
->Screenshot

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Referenziert sich der Scanner alle x Scans?
Bei einer CNC würde man hier ggf. von einem Schlepp-Fehler sprechen.

MfG

von Marius B. (marius_b)


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Patrick J. schrieb:
> Hi
>
> Referenziert sich der Scanner alle x Scans?
> Bei einer CNC würde man hier ggf. von einem Schlepp-Fehler sprechen.
>
> MfG

Das habe ich auch schon überlegt. Hätte dann aber Sägezähne statt Sinus 
erwartet oder?
Wenn es so eine Korrektur gäben würde, dann müsste der Scanner 
irgendwann gegenlenken und dem Motor sagen "ab jetzt wieder langsamer 
bis zur Untergrenze"

von Joe F. (easylife)


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Wie ist denn das Scanobjekt im Scanner fixiert?
Kann es sein, dass es sich bei jedem Scanvorgang um ca. 1/60-1/100 pixel 
verschiebt?
Wenn die Scanzeile die Richtung ändert, bewegt sich der Scanner evtl. 
leicht hin und her. Klebeband kann helfen.

Anderes Thema: evtl. wäre die Auswertung genauer, die Grauwerte aller 
Pixel einfach zu einer (großen) Summe zu addieren, anstatt die Pixel in 
"schwarz" und "weiss" einzuordnen.

: Bearbeitet durch User
von Marius B. (marius_b)


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Joe F. schrieb:
> Wie ist denn das Scanobjekt im Scanner fixiert?
> Kann es sein, dass es sich bei jedem Scanvorgang um ca. 1/60-1/100 pixel
> verschiebt?
> Wenn die Scanzeile die Richtung ändert, bewegt sich der Scanner evtl.
> leicht hin und her. Klebeband kann helfen.

Das glaube ich nicht unbedingt, da die Schwingung ja schon sehr 
gleichmäßig ist. Versuchen werde ich es trotzdem noch.



> Anderes Thema: evtl. wäre die Auswertung genauer, die Grauwerte aller
> Pixel einfach zu einer (großen) Summe zu addieren, anstatt die Pixel in
> "schwarz" und "weiss" einzuordnen.

Wie meinst Du das genau?

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Wie ist denn das Scanobjekt im Scanner fixiert?
>> Kann es sein, dass es sich bei jedem Scanvorgang um ca. 1/60-1/100 pixel
>> verschiebt?
>> Wenn die Scanzeile die Richtung ändert, bewegt sich der Scanner evtl.
>> leicht hin und her. Klebeband kann helfen.
>
> Das glaube ich nicht unbedingt, da die Schwingung ja schon sehr
> gleichmäßig ist. Versuchen werde ich es trotzdem noch.

Gleichmäßig, weil das Objekt eben jedesmal genau die gleiche 
Sub-Pixel-Strecke weiterrutscht... Wenn es um genau 1 Pixel 
weitergerutscht ist, beginnt die nächste "Schwingungs-Periode" ;-)

>
>> Anderes Thema: evtl. wäre die Auswertung genauer, die Grauwerte aller
>> Pixel einfach zu einer (großen) Summe zu addieren, anstatt die Pixel in
>> "schwarz" und "weiss" einzuordnen.
>
> Wie meinst Du das genau?

Na, einfach die Grauwerte aller Pixel der gescannten Fläche 
zusammenaddieren.

: Bearbeitet durch User
von Marius B. (marius_b)


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Joe F. schrieb:
> Gleichmäßig, weil das Objekt eben jedesmal genau die gleiche
> Sub-Pixel-Strecke weiterrutscht... Wenn es um genau 1 Pixel
> weitergerutscht ist, beginnt die nächste "Schwingungs-Periode" ;-)

Aach jetzt versteh ich, das wäre natürlich super, wenn es nur daran 
liegt!
Versuche ich gleich mal aus.


> Na, einfach die Grauwerte aller Pixel der gescannten Fläche
> zusammenaddieren.

Vielleicht verstehe ich hier auch noch nicht ganz, aber ich brauche ja 
erstmal die Grauwerte um die mit dem Schwellwert definierten Pixel 
zählen zu können?

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
>> Na, einfach die Grauwerte aller Pixel der gescannten Fläche
>> zusammenaddieren.
>
> Vielleicht verstehe ich hier auch noch nicht ganz, aber ich brauche ja
> erstmal die Grauwerte um die mit dem Schwellwert definierten Pixel
> zählen zu können?

Ja, aber ob du jetzt die Pixel mit dem Schwellwert in schwarz/weiss 
einteilst, und Pixel zählst, oder die Grauwerte aufsummierst, kommt für 
die Beurteilung der Blendenöffnung auf das gleiche heraus.

Der Unterscheid ist: mit der Schwellwerteinteilung bringst du eine 
gewisse Unlinearität in die Messung.
Die Summe der Grauwerte berücksichtigt Pixel, die eben nur teilweise 
verdeckt sind, mit höherer Genauigkeit.
Theoretisch müsste als Messwert in etwa das 255-fache deiner bisherigen 
Pixel-Zählung herauskommen, denn die weissen Pixel ergeben Grauwert 255, 
die schwarzen weiterhin 0, und die an den Kanten irgendeinen 
Zwischenwert.

: Bearbeitet durch User
von Testfall (Gast)


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Für mich klingt das wirklich nach einem Positionierfehler, der bei jedem 
Scan rund 1/60 "Pixel" in die eine oder andere Richtung zu weit oder zu 
kurz bewegt.

Teste doch mal, ob ein klar umrissenes Objekt bei mehrfacher Aufnahme 
die kanten immer an der gleichen Position hat.

von Marius B. (marius_b)


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Joe F. schrieb:

> Der Unterscheid ist: mit der Schwellwerteinteilung bringst du eine
> gewisse Unlinearität in die Messung.
> Die Summe der Grauwerte berücksichtigt Pixel, die eben nur teilweise
> verdeckt sind, mit höherer Genauigkeit.
> Theoretisch müsste als Messwert in etwa das 255-fache deiner bisherigen
> Pixel-Zählung herauskommen, denn die weissen Pixel ergeben Grauwert 255,
> die schwarzen weiterhin 0, und die an den Kanten irgendeinen
> Zwischenwert.

Okay, habs doch noch verstanden!
Das rechne ich mal durch und gucke inwiefern sich das Ergebnis ändert.

von Marius B. (marius_b)


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Testfall schrieb:
> Für mich klingt das wirklich nach einem Positionierfehler, der bei jedem
> Scan rund 1/60 "Pixel" in die eine oder andere Richtung zu weit oder zu
> kurz bewegt.
>
> Teste doch mal, ob ein klar umrissenes Objekt bei mehrfacher Aufnahme
> die kanten immer an der gleichen Position hat.

Man kann tatsächlich leichte Positionsunterschiede (Drift) erkennen, 
allerdings nicht wirklich gleichmäßige. Habe da den Anfahrtsweg vom 
Motor in Verdacht. Aber solange er nach dem Ankommen gleichmäßig fahren 
wurde, wäre der Unterschied egal.

von hc (Gast)


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Mechanik? Ungenau, klemmt?
Ist der Fehler Synchron zur Winkelposition von Motor/Getriebe?

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
> Man kann tatsächlich leichte Positionsunterschiede (Drift) erkennen,
> allerdings nicht wirklich gleichmäßige.

Drift mit festgeklebtem Objekt, oder noch lose aufgelegt?

von Hp M. (nachtmix)


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Ich vermute, daß die langsame Schwingung durch die Überlagerung zweier 
quarzgenauer Frequenzen zustande kommt.
Das eine wird die Clock des ADC sein, das andere eine Störung z.B. durch 
USB oder die vom eingebauten µC getaktete Beleuchtung des Scanners.

von Klaus (Gast)


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Ob das nicht mit einer Kamera leichter bzw schneller ginge? Die Blende 
gegen eine gleichmäßig beleuchtete Fläche aufnehmen, zur Not mit einer 
Makrolinse. Dann ein wenig Opencv Magie ...

MfG Klaus

von Joe F. (easylife)


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Klaus schrieb:
> mit einer Kamera

Mit eine Photozelle... ;-)

von Stephan (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Anderes Thema: evtl. wäre die Auswertung genauer, die Grauwerte aller
> Pixel einfach zu einer (großen) Summe zu addieren, anstatt die Pixel in
> "schwarz" und "weiss" einzuordnen.

Das ist so ne Sache... Kleine Änderungen an der Beleuchtung / des 
Schwarzwerts gehen da dann deutlich ein. In jedem Fall müsste statt mit 
den sRBG-Werten die der Scanner vermutlich liefert mit linearen 
Helligkeits-Werten gerechnet werden.
Die Pixel-Zuordnung des Scanners ist dagegen recht konstant.

Evtl. ist aber nur der Schwellwert für die Entscheidung schwarz/weiß 
schlecht gewählt. Er müsste bei 50% der Helligkeit liegen (nicht 50% des 
sRGB-Werts).
Bei einem sauberen Weißwert von 255 also bei ca. 188.
>> Ausprobieren

Bei falschem Schwellwert (z.B. 127, entspricht 21% Beleuchtungsstärke) 
werden aus einem gewerteten Pixel schnell 2, bzw. umgekehrt.
Allerdings ist das Objekt wohl rund 740 Pixel im Durchmesser (wenn ich 
die 433500 Pixel recht interpretiere). Mit Unsauberkeiten am Rand lassen 
sich die +- 2000 Schwankung dann nicht erklären.

Aber stell doch mal 2 Aufnahmen als PNG hier rein. Eine mit hoher und 
eine mit niedriger Pixelzahl.

Stephan

von Stephan (Gast)


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Stephan schrieb:
> Mit Unsauberkeiten am Rand lassen
> sich die +- 2000 Schwankung dann nicht erklären.

Nochmal weitergedacht:
- Mit welcher Auflösung scannst du?
- Sind alle Pixel auch echte Pixel?
- Sind "Bildverbesserungen" im Spiel (ja, siehe unten)?
- Ist die zu messende Blende in der Fokusebene (direkt auf dem Scanner 
aufliegend)?

Evtl. ist die verwendete Auflösung unrealistisch und Treiber / Software 
/ Scanner rechnen aus den Messwerten nur ein schönes Bild zusammen...

aus http://www.filmscanner.info/EpsonPerfectionV750Pro.html
...
schafft der V750 die angegebenen 6400 dpi bei weitem nicht. Um genau zu 
sein: der Auflösungstest ergab zum kleinen Bruder identische Werte.
...
Bei Dursichtvorlagen leistet die hardwarebasierte Staub- und 
Kratzerentfernung Digital ICE auch im Epson Perfection V750 Pro gute 
Dienste
...

von Henrik V. (henrik_v)


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Ich vermute auch eine Drift der Abbildung.
Test:Klebe einen Schwarzen Strich senkrecht oder waagerecht auf das 
Glas. Er wird nie genau entlang einer Zeile oder Spalte verlaufen. 
Driftet die Abbildung wird ähnlich einem Nonius der 'Sprung' in die 
nächste Zeile/Spalte wandern ... Synchron mit Deiner Schwankung?

von Marius B. (marius_b)


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Joe F. schrieb:
> Marius B. schrieb:
>> Man kann tatsächlich leichte Positionsunterschiede (Drift) erkennen,
>> allerdings nicht wirklich gleichmäßige.
>
> Drift mit festgeklebtem Objekt, oder noch lose aufgelegt?

Beim lose aufgelegten Objekt. Der andere Test folgt grad. Das Problem 
ist ja, dass immer mind. eine Stunde gescannt werden muss bevor ich 
etwas aussagen kann.


Hp M. schrieb:
>> Ich vermute, daß die langsame Schwingung durch die Überlagerung zweier
>> quarzgenauer Frequenzen zustande kommt.
>> Das eine wird die Clock des ADC sein, das andere eine Störung z.B. durch
>> USB oder die vom eingebauten µC getaktete Beleuchtung des Scanners.

Das würde dann bedeuten mir bleibt nichts anderes als genug 100-200) 
Scans zu machen, richtig?


Klaus (Gast) schrieb:
>> Ob das nicht mit einer Kamera leichter bzw schneller ginge? Die Blende
>> gegen eine gleichmäßig beleuchtete Fläche aufnehmen, zur Not mit einer
>> Makrolinse. Dann ein wenig Opencv Magie ...

War auch schon angedacht. Schneller definitiv. Für reproduzierbare 
Ergebnisse müsste dann eine Vorrichtung mit Kamera und Linse her, die 
bleibt - heißt Anschaffung die preislich wieder über dem Scanner liegen 
würde. Versucht wird es trotzdem noch um zu testen inwiefern die 
Ergebnisse besser werden.


Stephan (Gast) schrieb:
>> Evtl. ist aber nur der Schwellwert für die Entscheidung schwarz/weiß
>> schlecht gewählt. Er müsste bei 50% der Helligkeit liegen (nicht 50% des
>> sRGB-Werts).
>> Bei einem sauberen Weißwert von 255 also bei ca. 188.
>> -> Ausprobieren

Bis jetzt funktioniert es beim Schwellwert von 206 am besten. Heißt die 
Schwankung der Blendenöffnung bleibt über die Flächen von 10...200mm² 
relativ konstant.


Stephan (Gast) schrieb:
>> Aber stell doch mal 2 Aufnahmen als PNG hier rein. Eine mit hoher und
>> eine mit niedriger Pixelzahl.

Im Anhang.


Stephan (Gast) schrieb:
>> Nochmal weitergedacht:
>> - Mit welcher Auflösung scannst du?
>> - Sind alle Pixel auch echte Pixel?
>> - Sind "Bildverbesserungen" im Spiel (ja, siehe unten)?
>> - Ist die zu messende Blende in der Fokusebene (direkt auf dem Scanner
>> aufliegend)?

- 6400 dpi - entspricht dann ca 2300 Linien, aber ebend nur, wenn man 
mit 6400 dpi scannt.

- Die Pixelbestimmung beruht bisher auf die Umrechnung: 
(25,4mm/6400dpi)^2 = 1,57..E-5mm² pro Pixel. Mit dem Wert bleibt "die 
Schwankung der Blendenöffnung bleibt über die Flächen von 10...200mm² 
relativ konstant."

- Die scharfe Kante liegt direkt auf dem Scanner

Echt super wie viele Ideen ich hier bekomme. Danke!

Gruß
Marius

von kk (Gast)


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folgende Vermutung: Die Empfindlichkeit von deinem Aufbau ist 
temperaturabhängig und die Klimaanlage hat eine Regelcharakteristik, die 
leichte Schwingungen der Raumtemperatur mit einer Periodendauer von ca. 
einer Stunde verursacht. Kannst du parallel zum Scannen die 
Raumtemperatur messen und loggen?

von Marius B. (marius_b)


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kk schrieb:
> folgende Vermutung: Die Empfindlichkeit von deinem Aufbau ist
> temperaturabhängig und die Klimaanlage hat eine Regelcharakteristik, die
> leichte Schwingungen der Raumtemperatur mit einer Periodendauer von ca.
> einer Stunde verursacht. Kannst du parallel zum Scannen die
> Raumtemperatur messen und loggen?


In dem (Keller-)Raum gibt es keine Klimaanlage. Bestenfalls vom Flur 
oder angrenzenden Räumen. Die Scans haben ergeben, dass die Anzahl der 
Scans eine größere Rolle spielt, als die Dauer. Bei Gelegenheit werde 
ich die Temperatur trotzdem nochmal messen.

von Stephan (Gast)


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Marius B. schrieb:
>>> Aber stell doch mal 2 Aufnahmen als PNG hier rein. Eine mit hoher und
>>> eine mit niedriger Pixelzahl.
>
> Im Anhang.

Ich dachte eigentlich an 2 Aufnahmen des gleichen Objekts (z.B. das mit 
7qmm). Einmal mit den 435500 und einmal mit den 431500 "weißen" Pixeln.

Und hast du die Aufnahmen auch ohne Dithering (also mit 256 Graustufen 
statt nur 16 wie im 7qmm-Beispiel)?
Wertest du die Dateien nach dem Dithering aus?

Auf jeden Fall fällt schon mal die sehr Breite unscharfe Zone auf...

von Marius B. (marius_b)


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Stephan schrieb:
> Und hast du die Aufnahmen auch ohne Dithering (also mit 256 Graustufen
> statt nur 16 wie im 7qmm-Beispiel)?
> Wertest du die Dateien nach dem Dithering aus?
>
> Auf jeden Fall fällt schon mal die sehr Breite unscharfe Zone auf...

Ich scannt immer gleich mit 8 bit Graustufen (0...255).
Die Umwandlung in .png macht 32 bit draus.

Die unscharfen Kanten kommen einfach durch die Begrenzte Auflösung. Der 
Durchmesser der Blendenöffnung beträgt hier ja nur 3mm.

Anscheind habe ich mir noch nie die Bilder vom Pixelmaximum zum -minimum 
angeguckt..
Die Bilder im Anhang im Vergleich zeigen ja eine Sichtbare Verzerrung.

Das 3. Bild sind beide überlagert.

: Bearbeitet durch User
von Stephan (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Ich scannt immer gleich mit 8 bit Graustufen (0...255).
> Die Umwandlung in .png macht 32 bit draus.

Ich seh da keine 32 Bit in den PNGs, sondern eher 4 Bit (16 diskrete 
Werte). Wobei die Farbtabelle 256 Werte umfasst (aber nur 16 sind 
genutzt). Ist evtl. einfach nur ein schlechtes Programm das die PNGs 
erzeugt.

Aber egal. Die deutliche Verzerrung ist die offensichtliche Ursache.
Evtl. liefert eine andere Positionierung auf dem Scanner bessere 
Ergebnisse.

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
> Durchmesser der Blendenöffnung beträgt hier ja nur 3mm.
>
> Anscheind habe ich mir noch nie die Bilder vom Pixelmaximum zum -minimum
> angeguckt..
> Die Bilder im Anhang im Vergleich zeigen ja eine Sichtbare Verzerrung.

Wenn die Öffnung ca. 3mm ist, ist der Versatz nur ca. 0.03mm = 30um

Ich würde mal alle Teile am Scanner überprüfen, die sich potentiell auch 
nur minimal bewegen können (z.B. ist die Glasplatte fest oder zur 
Reinigung abnehmbar, wie ist die Durchlichteinheit befestigt).

Unter Umständen wäre eine Digitalkamera mit Makroobjektiv die bessere 
(und schnellere) Lösung.

Haben diese Blenden denn immer die gleiche Größe (Aussendimensionen)?

Nachtrag: Temperaturschwankungen rutschen in meinem Ranking gerade auch 
nach oben. Muss ja nicht die Raumtemperatur sein. Der Scanner erzeugt 
auch Wärme.
Die 30um können auch thermische Ausdehnungen sein, vieles in einem 
solchen Gerät ist aus Kunststoff.
Vielleicht doch mal einen Temperatursensor im Scanner platzieren.

: Bearbeitet durch User
von Marius B. (marius_b)


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Stephan schrieb:
>> Ist evtl. einfach nur ein schlechtes Programm das die PNGs
>> erzeugt.

Ich scanne alle als 8 bit .tif-Dateien. Die PNGs hier waren grad mit 
Paint umgewandelt..


Joe F. schrieb:
>> Vielleicht doch mal einen Temperatursensor im Scanner platzieren.

Stimmt, das kann ich tatsächlich versuchen. Vielleicht erstmal einen 
PT100 auf das Glas neben die Blende positionieren.
Es könnte ja sein, dass der Scanner eine interne Temperaturregelung hat 
und in einem gewissen Rahmen immer hoch oder runter korrigiert!


Joe F. schrieb:
>> Unter Umständen wäre eine Digitalkamera mit Makroobjektiv die bessere
(und schnellere) Lösung.

Das wird morgen getestet. Hab aber erstmal nur eine APS-C Kamera mit 1:1 
Makro hier. Reproduzierbarkeit/Schärfe könnten besser sein, aber die 
Pixelanzahl ist noch geringer (dafür mehr echte Pixel)..

von Stephan (Gast)


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Joe F. schrieb:
> Unter Umständen wäre eine Digitalkamera mit Makroobjektiv die bessere
> (und schnellere) Lösung.

Ich vermute auch da wird die Wiederholbarkeit kritisch. Mit nem 180mm 
1:1-Makro ist die aktuelle Schwankung +-0,5% bei spätestens +-0,5mm 
Abstandsschwankung erreicht.
Real wohl eher bei +-0,4mm weil die effektive Brennweite im Nahbereich 
kürzer wird.

von Peter II (Gast)


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Stephan schrieb:
> Ich vermute auch da wird die Wiederholbarkeit kritisch. Mit nem 180mm
> 1:1-Makro ist die aktuelle Schwankung +-0,5% bei spätestens +-0,5mm
> Abstandsschwankung erreicht.
> Real wohl eher bei +-0,4mm weil die effektive Brennweite im Nahbereich
> kürzer wird.

aber eine Kamera hat keine Mechanik die sich bewegen muss, das CCD liest 
alles Pixel immer gleich aus. Selbst wenn das Objekt sich leicht 
verschiebt, so sind doch die Pixel-Matrix konstant.

Wichtig ist wohl eine Fix-Brennweite und ein kontanter Abstand.

von Marius B. (marius_b)


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Stephan schrieb:
> Joe F. schrieb:
>> Unter Umständen wäre eine Digitalkamera mit Makroobjektiv die bessere
>> (und schnellere) Lösung.
>
> Ich vermute auch da wird die Wiederholbarkeit kritisch. Mit nem 180mm
> 1:1-Makro ist die aktuelle Schwankung +-0,5% bei spätestens +-0,5mm
> Abstandsschwankung erreicht.
> Real wohl eher bei +-0,4mm weil die effektive Brennweite im Nahbereich
> kürzer wird.


Bei einem festen Aufbau, bei dem auch (oder nur) das Objektiv fixiert 
ist und mit Spiegelvorauslösung gearbeitet wird könnte ich mir schon 
gute Ergebnisse vorstellen. Um auf bessere Auflösungen zu kommen würden 
ja auch Zwischenringe oder Balgen eine Option sein. Die Schärfenebene 
könnte am PC mit Lupenfunktion gut bestimmt werden.

von Stephan (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Bei einem festen Aufbau, bei dem auch (oder nur) das Objektiv fixiert
> ist und mit Spiegelvorauslösung gearbeitet wird könnte ich mir schon
> gute Ergebnisse vorstellen. Um auf bessere Auflösungen zu kommen würden
> ja auch Zwischenringe oder Balgen eine Option sein. Die Schärfenebene
> könnte am PC mit Lupenfunktion gut bestimmt werden.

Fester Aufbau + Spiegelvorauslösung ist eh klar.
Ob mehr Auflösung wirklich mehr echte Information bringt ist so ne 
Sache. Grad Balgen oder Zwischenringe bringen nochmal Toleranzen rein 
und machen die Positionierung im identischen Abstand kritischer.

180mm Objektiv (effektiv so 150mm): +-0,4mm beim Abstand
50mm Objektiv (effektiv 40-45 mm): +-0,1mm beim Abstand
50mm Objektiv + Balgen für 1:2: +-0,05mm beim Abstand

Und jede Fokusänderung ändert auch die Abstandsverhältnisse und damit 
die Vergrößerung.
Nen Versuch ists aber auf jeden Fall Wert. Evtl. auch mit größerer 
Distanz probieren. Die Auflösung scheint mir weniger wichtig als ein 
reproduzierbarer Skalierungsfaktor. Die Blenden mit geraden Linien dann 
aber nicht unbedingt parallel zu den Pixelreihen des Sensors ausrichten.

von Marius B. (marius_b)


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Stephan schrieb:
> 180mm Objektiv (effektiv so 150mm): +-0,4mm beim Abstand
> 50mm Objektiv (effektiv 40-45 mm): +-0,1mm beim Abstand
> 50mm Objektiv + Balgen für 1:2: +-0,05mm beim Abstand

Ich denke die Stärke der Blenden ist immer die selbe. Ansonsten wäre auf 
Dauer auch (automatische) Abstandsmessung möglich.
Gleichmäßige Hintergrundbeleuchtung wäre dann erstmal noch wichtig.

Der große Vorteil wäre natürlich die Geschwindigkeit. Und ähnliche 
Ergebnisse wie jetzt ohne die mysteriöse Schwingung wäre ja schon sehr 
gut!

Gruß
Marius

von Peter II (Gast)


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könnte man nicht wie beim Röntgen einen Maßstab mit Fotografieren? Damit 
ist man nicht auf Pixel angewiesen und der Abstand ist egal.

von Marius B. (marius_b)


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Peter II schrieb:
> könnte man nicht wie beim Röntgen einen Maßstab mit Fotografieren? Damit
> ist man nicht auf Pixel angewiesen und der Abstand ist egal.

Im Prinzip ja. Das Problem dabei ist, dass dieser Maßstab auch einen 
Grauen Rand hat.
Ziel ist es erstmal gute, reproduzierbare und nicht unbedingt absolute 
Ergebnisse zu bekommen.

von Karl (Gast)


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Peter II schrieb:
> könnte man nicht wie beim Röntgen einen Maßstab mit Fotografieren?

Das wäre dann auch mein Vorschlag beim Scanner. Die Verzerrung ist 
deutlich zu erkennen. Wenn man nun ein Referenzobjekt mitscannt und 
darauf normiert hätte man evtl. ganz gute Chancen. Weiterhin würde ich 
auch den Weg zum Integral über Helligkeit aller Pixel gehen (gerne auch 
gegen die Referenz), weil man durch Schwellwert und Pixel zählen ganz 
einfach Tür und Tor für Aliasing öffnet.

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
> Im Prinzip ja. Das Problem dabei ist, dass dieser Maßstab auch einen
> Grauen Rand hat.
> Ziel ist es erstmal gute, reproduzierbare und nicht unbedingt absolute
> Ergebnisse zu bekommen.

Karl schrieb:
> Das wäre dann auch mein Vorschlag beim Scanner.

Meiner auch.

Wenn das Referenzbild immer das gleiche ist, und fest auf den Scanner 
geklebt ist, dann musst du einfach nach jedem Scan mit der gleichen 
Threshold und dem gleichen Algorithmus die Pixel der Referenz zählen.
Dieser Wert dient dir dann direkt als Kalibrierungswert für die 
Pixelzählung der zu vermessenden Blende (für den jeweiligen Scan).
Ich vermute damit kommst du schlagartig in einen um Längen genaueren 
Bereich und kannst dir Temperaturmessungen etc. ersparen.
Die haben eigentlich eh keinen Sinn, denn es ist ja inzwischen klar, 
dass das Problem in den mechanischen Unzulänglichkeiten des Scanners 
bzw. den hohen Anforderungen an die Repositionierbarkeit der Scanzeile 
begründet ist, was sowieso nicht zu ändern ist.

von Stephan (Gast)


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Karl schrieb:
> Weiterhin würde ich
> auch den Weg zum Integral über Helligkeit aller Pixel gehen (gerne auch
> gegen die Referenz), weil man durch Schwellwert und Pixel zählen ganz
> einfach Tür und Tor für Aliasing öffnet.

Ideal gesehen richtig, dann aber auf jeden Fall Integral über die 
Helligkeit (also lineare Gamma-Kurve). Die .tifs vom Scanner werden Gama 
2.2 sein.

Aber...
Die kleine Blende mit Pixelzahl 433.500 +- 2.000 misst ca. 750 Pixel 
Durchmesser.
Fehler durch Aliasing maximal +-375.
Bei kreisförmiger Blende deutlich weniger, rechteckige Blende nicht 
parallel zu den Scannerpixeln ausgerichtet ebenfalls.
Größere Blenden im Verhältnis nochmal weniger Fehler.
Also maximal +- 0.1% Fehler durch Aliasing.

Wie genau, gleichmäßig und reproduzierbar ist wohl die Beleuchtung und 
Sensitivität der CCD-Zeile?
+- 0.1% wird da nie erreicht werden. 100% zu 99.9% Helligkeit sind 255 
zu 254.89 in RGB.

Integral kann nur klappen wenn man z.B. alle Pixel die über 80% 
Helligkeit liegen und nur von Pixeln über 80% Helligkeit umgeben sind 
auf 100% setzt, für Schwarz analog.
Also nur an den Rändern die gemessene Helligkeit verwenden.
Guter Schwarz- und Weißwert sind trotzdem notwendig.


Und zu Makro und Helligkeitsintegral:
https://tinyurl[dot]com/harve3h
Selbst ein hervorragendes Makro fällt unmittelbar außerhalb der Mitte 
schon um 0,01 Blende ab. Das sind 0,7% weniger Helligkeit und mehr als 
der derzeitige Fehler. Auch stark abgeblendet.
Auch hier kann nur an den Rändern die gemessene Helligkeit verwendet 
werden.


Marius B. schrieb:
>> 50mm Objektiv + Balgen für 1:2: +-0,05mm beim Abstand
>
> Ich denke die Stärke der Blenden ist immer die selbe.

Da wird es schon Toleranzen geben. Dicke, Welligkeit, Höhe der Abrundung 
an der Kante, etc.
0,05mm sind weniger als die halbe Stärke normalen Papiers.

von Marius B. (marius_b)


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Kurze Rückmeldung:

Die Canon 1200D hat leider keine Spiegelvorauslöung :/

Konnte jetzt nochmal mit einer Canon 6D mit 100mm 2.8 messen.


Das Durchlicht ist bisher noch sehr dürftig,

ABER: Es gibt (natürlich) keine Schwingung. Lediglich ein Rauchen.


Die Abweichung beträgt jetzt 0.04% !

Und die Messung geht jetzt mind. 10 mal so schnell :)

Gruß
Marius

von Marius B. (marius_b)


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Hier der Vergleich nochmal als Bild.

Bisher ist die Aufnahme mit Jpeg Standard Einstellungen gemacht. Raw 
folgt.

von Joe F. (easylife)


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Marius B. schrieb:
> Die Abweichung beträgt jetzt 0.04% !
> Und die Messung geht jetzt mind. 10 mal so schnell :)

:-)

Es gibt auch schicke, kleine Industriekameras mit USB Anschluss. Könnte 
was für dich sein.
CMOS Sensor (keine Farbe) würde ja reichen.

von Peter II (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Hier der Vergleich nochmal als Bild.

sieht doch gut aus. Aber was meinst du mit

> Das Durchlicht ist bisher noch sehr dürftig

das dort noch die Struktur erkennbar ist?

von Marius B. (marius_b)


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Peter II schrieb:
>> das dort noch die Struktur erkennbar ist?

Genau, das ist nämlich nur ein Handy mit weißem Hintergrund ;)


Joe F. schrieb:
>> Es gibt auch schicke, kleine Industriekameras mit USB Anschluss. Könnte
>> was für dich sein.
>> CMOS Sensor (keine Farbe) würde ja reichen.

Hört sich gut an, werde ich mich mal umschauen.
So eine schöne Vollformat DSLR wäre eigentlich auch zu schade um sie zu 
verbauen.

von Peter II (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Genau, das ist nämlich nur ein Handy mit weißem Hintergrund ;)

dafür könne man Acrylglas OPAL + LED Matrix verwenden.

https://www.acryl-onlineshop.de/Individueller-Zuschnitt/Acrylglas-PLEXIGLAS-PMMA/Acrylglas-Opal-Milchglas/Acrylglas-PMMA-XT-6-mm-OPAL-30-LD.html
http://www.leds.de/LED-Leisten-Module/LED-Matrix/LED-Matrix-mini-weiss-2x2-16-LEDs-272lm-4000K.html

wobei vermutlich die Abstand der LEDs zu groß ist, dann halt selber 
bauen.

von Marius B. (marius_b)


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von Stephan (Gast)


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Marius B. schrieb:
> Die Abweichung beträgt jetzt 0.04% !

Bei 2 Aufnahmen direkt nacheinander oder mit Entnahme der Blende und 
Neumontage?
Wie siehts mit Drehen / Tauschen von Vorder-/Rückseite, etc. aus?

0,04% sind unrealistisch gut finde ich.
Und Gott bewahre, ich will ne tolle Lösung nicht schlecht machen, kanns 
nur nicht so recht glauben.

von Joe F. (easylife)


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Stephan schrieb:
> Wie siehts mit Drehen / Tauschen von Vorder-/Rückseite, etc. aus?

Bei den Tests mit dem Scanner wurde am Objekt ja auch nichts 
verändert... ;-)
Der Unterschied zeigt aber deutlich, dass der Scanner ungeeignet war.

von Marius B. (marius_b)


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Stephan schrieb:
> Marius B. schrieb:
>> Die Abweichung beträgt jetzt 0.04% !
>
> Bei 2 Aufnahmen direkt nacheinander oder mit Entnahme der Blende und
> Neumontage?
> Wie siehts mit Drehen / Tauschen von Vorder-/Rückseite, etc. aus?
>
> 0,04% sind unrealistisch gut finde ich.
> Und Gott bewahre, ich will ne tolle Lösung nicht schlecht machen, kanns
> nur nicht so recht glauben.

Genau, die Blende wurde nicht bewegt. Wenn ich die richtige 
Hintergrundbeleuchtung habe und der Schwellwert dann angepasst ist, kann 
es auch sein, dass es noch schlechter wird (was auch ok ist).

Die größte Verbesserung ist jetzt aber dass nichts schwingt!

von Marius B. (marius_b)


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Habe als Aufbau jetzt ein improvisiertes Stativ und ein 
Einbau-LED-Panel, was eine realtiv homogen ausgeleuchtete Fläche bietet.

Damit das Ergebnis bei 100 Fotos

von Marius B. (marius_b)


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Nochmal eine kleine Rückmeldung:

Wird die Blende nicht bewegt, liegt die Unsicherheit bei ~0,02%.
Wird die Blende neu positioniert steigt sie ca. auf das Dreifach, also 
0,06%.

Die Kanten sind jetzt erst wirklich erkennbar, sodass auch (neu 
hinzugefügte) Beschädigungen sichtbar werden.

Der Grauwert geht von 255 in der Öffnung bis zur halbgrauen Fase in 2-5 
Pixeln auf 80 oder weniger.
Änderungen vom Schwellwert von 200-250 machen nur minimale Unterschiede 
in der Fläche, was vermutlich nur kleine Fusseln am Randbereich oder in 
der Mitte sind.

Das aktuelle Problem ist, dass einige Blenden sehr nah am Kalibrierwert 
sind und andere bis 0,2mm² (~0,2% in diesem Fall) abweichen.
Je nachdem auf welche Blende ich nomiere.

Allerdings alles beim gleichen Fokuspunkt. Die Blenden liegen dabei 
immer mit der schwarfen Kante auf der beleuchteten Fläche. Es kann 
natürlich sein, dass einige Blenden die Kante nicht genau unten haben. 
Aber verstelle ich nur für diese Blende den Fokus/Abstand, kann ich 
nicht mehr alle vergleichen.
Der nächste Schritt ist jetzt mehr abzublenden. Dann werden die Kanten 
zwar nicht mehr so schön aber hoffentlich reproduzierbarer.

PS: Zum Vergleich nochmal die selbe Blende vom Scanner bei ähnlich hoher 
Auflösung.

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