Ich hab denn Sinn dieser Übung glaub ich noch nicht verstanden. Hast du die Blende aufgebohrt, um zu sehen wie gross die Aktive CCD-Fläche ist?
Wolfgang
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Ich hab denn Sinn dieser Übung glaub ich noch nicht verstanden. Hast du die Blende aufgebohrt, um zu sehen wie gross die Aktive CCD-Fläche ist?
Wolfgang
Ich bin noch am Probieren.
Die meisten Linsen mit denen ich sonst ein Bild auf den Sensor bringe haben eine kleinere Apertur (bzw. Öffungswinkel) und ich erreiche durch die 1mm Öffnung nicht den ganzen 2mm Chip.
Bei der Gelegenheit wollte ich auch gleich festhalten, dass die Beleuchtung gepulst ist. Die rote LED, die den Untergrund schräg anstrahlt wird mit Impulsen der Dauer 75µs betrieben, die ohne Bewegung in einer Rate von 150Hz kommen und bei Bewegung mit der 12 fachen Rate von 1,8kHz. Das wird auch gerade die Bildfolgefrequenz sein.
Manfred
Wird die Tastfrequenz für die LED nur umgeschaltet, oder wird sie je nach Reflexionsgrad (AvgPix Register) des Untergrundes angepasst?
Die schräge Beleuchtung könnte auch von Vorteil sein, um den Kontrast bei einfarbigen aber rauen Oberflächen zu erhöhen.
Evtl. war das auch der Grund, warum wir bei unseren Versuchen die Genauigkeit nicht wesentlich erhöhen konnten.
Wolfgang
Für die Tastfrequenz habe ich zwei Stufen beobachtet zwischen denen umgeschaltet wird. Man kann leicht die Umschaltung in die schnelle Stufe bewirken, indem man eine Bewegung mit der Maus macht.
Das Rücksetzen auf die langsame Stufe erfolgt dann wohl nach einer Zeit ohne Bewegung.
Ich glaube es gibt noch eine ganz langsame Stufe mit Pausen von einer halben Sekunde und geringem Licht von einer halben Sekunde, also ganz niedriger Rate, (wenn man vom Mittagessen kommt).
Dass der flache Winkel zur Erkennung von Schattenstrukturen auf einfarbigen Flächen vorgesehen ist habe ich auch in der Beschreibung gesehen.
Habt ihr Flächen ohne Muster abgetastet?Zitat:
Evtl. war das auch der Grund, warum wir bei unseren Versuchen die Genauigkeit nicht wesentlich erhöhen konnten.
Manfred
Für Versuche und Justage Millimeterpapier oder strukturierte Platinen.
Für brauchbare Applikationen wäre eine Abtastung auf Kunststoff, eloxiertem/lackiertem Alu oder Stahl nötig gewesen. Alles ohne strukturierte Oberfläche.
Wir haben uns dann aus anderen Gründen für andere Sensoren entschieden und die Sache mit der optischen Abtastung nicht weiter verfolgt.
Den Ruhemodus kann man im Konfigurationsregister von
Agilentsensoren auch deaktivieren. Leider benötigen diese
optischen Sensoren auch eine strukturierte Oberfläche um
die Bewegung zu detektieren.
Die Oberfläche wird dazu mit einer endlichen Zahl Frames
(1500/2300 pro sec.) abgetastet, durch Bildvergleich wird
dann die Translation mittels DSP registriert und entweder
über Quadr.-ausgang oder Register 0x42h/0x43h ausgelesen.
Es gibt ein anderes optisches System am Markt, das misst die Geschwindigkeit mittels Laser (vielleicht finde ich die Quelle noch) und ermittelt durch Integration die zurückgelegte Strecke.
Gruß,
Mr. Maus
Mit strukturierter Oberfläche meinte ich eine gesondert behandelte Oberfläche. Normale Mäuse funktionieren auf eloxiertem Alu oder lackiertem Stahl.
Das ist wie gesagt solange richtig, wie Stahl und Alu eine ausreichende Oberflächenstruktur für den Sensor bieten. Bei komplett spiegelnden und unstrukturierten Oberflächen (CCD bekommt immer dasselbe Oberflächenbild) gehts eben prinzipbedingt nicht.
Mr.Maus
Hab den Link wieder gefunden, keine leider noch nicht das Funktionsprinzip,
aber vielleicht jemand von euch ??
http://www.tracs.de/Produkte/Optomet...erspezial.html
Gruß,
Mr.Maus
Also nach der Skizze mit dem Funktionsprinzip würde ich sagen, dass bei deinem Link nach dem gleichen Prinzip wie bei einer optischen Maus gemessen wird. Zum Messen reicht auch eine Struktur, die mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist. Interessant ist allerdings, dass der Abstand zur Messoberfläche variabel ist.
Wolfgang
Ich tippe auf eine Art Laserinterferometer oder -triangulation. Wohl aber eher
ersteres, der Einbaueinschub bietet dafür vielleicht sogar genug Raum.
Mr. Maus
Interferometer/Triangulation -> du meinst für die Abstandsmessung Kamera - Oberfläche, oder?
Interferometrie ist nicht ganz einfach auf strukturierten Oberflächen.
Würd mich aber wirklich interessieren, wie der gute Mann das macht.
W.
Ja, schon richtig. Vielleicht hilft das bei der "Fokussierung". Wenn ich
das mit dem Colorscan lese, gehe ich bei dem Optometer ebenfalls
von einem CCD-Array aus. Mechanische Anpassung der Optik ist wohl
aufgrund der hohen Datenraten auszuschließen :-)
M.
Das mit der Fokussierung seh ich ähnlich. Eine Scharfstellung im sub ms Bereich ist sicher nur mit erheblichem Aufwand zu machen. Für den Abstand Messkopf - Messgrund wird ausserdem von unterschiedlichen Objektiven gesprochen. Dennoch wirken sich Schwankungen scheinbar nicht sehr stark auf die Messung aus (Messung im Auto: angenommen 20cm Abstand; Schwankung ~+-5cm? wären das 20%. Mit Maussensor wirken sich bereits 1-2% stark auf die Messgenauigkeit aus).
Ist mir ein Rätsel, wie das hier gemacht wird.
W
Es ist ein Bild vom Meßverfahren angegeben das durchaus nachvollziehbar ist.
Soweit wie ich die Seite gesehen habe wird von schnellen Messungen gesprochen, nicht von schneller Justierung des Abstands.
Für die Messung der Bewegung quer zum Meßkopf werden sichtbare oder "unsichtbare" Strukturen benötigt, Interferometire oder Triangulation können speziell dabei auch nur auf Strukturen aufsetzen. Es hlift vielleicht weiter wenn man ergründet, was unter den "nicht optisch erkennbaren" Stukturen verstanden wird.
Zitat:
Das OptometerSpezial benötigt keine optisch erkennbaren Strukturen.
Manfred
Bild hier
Für eine Weg/Geschwindigkeitsmessung aus einem fahrendem Auto muß der Fokus Einfluss auf jeden Fall minimiert sein.
Also: Nachfokussierung im ms Bereich oder ???
Optisch erkennbare Strukturen:
Eine Maus funktioniert auf Papier. Mit blossem Auge sind darauf keine Strukturen zu erkennen. Unter entsprechender Vergrösserung schon. Genau wie bei elox. Alu oder lackiertem Stahl.
"opt. erkennbar" bezieht sich daher vermutlich auf das menschl. Auge als instrument.
Aus den Strukturen (Kratzern, Korngrenzen...) entsteht dann der notwendige Kontrast für das Kamerabild.
Problem: Die mit blossem Auge nicht erkennbaren Strukturen müssen scharf und vergrössert auf dem CCD abgebildet werden, da sonst kein Bildvergleich möglich ist. Oder seh ich das falsch, und das ganze funktioniert auch noch mit unscharfen Bildern?
Wenn es so ist, dann ist die hohe Framerate nicht nur für eine entsprechend genaue Weg/Geschwindigkeitsmessung, sondern auch notwendig um die Unschärfe durch Defokussierung herauszurechnen.
Wenn ich mist geschrieben hab sagts nur.
Wolfgang
Solange ich scharfe Bilde mit meiner DVD Kamera auf 140cm Entfernung machen kann glaube ich, dass das auch unter den beschriebenen Umständen geht. Das Bild muß scharf genug sein um durch Bildvergleich die Geschwindigkeit messen zu können, das ist ja auch nicht "unendlich" scharf.Zitat:
Der Messkopf des OptoMeters ist am PKW in etwa 1,40 m Höhe befestigt und auf die Fahrbahn ausgerichtet.
Ich kenne die Firma und die Hintergründe nicht und kann das Ganze noch nicht vollständig beurteilen. Insofern kann ich auch nicht beurteilen ob jemand Mist geschrieben hat. Ich will nur versuchen das Verfahren, das sicher auch zu Werbezwecken glänzen muss, mit Bekanntem zu vergleichen.
Manfred
Das mit den 140cm hab ich überlesen. Dann sind die Abstandsschwankungen im Bereich von +-3%. Das hatten wir damals auch so vorgesehen.
War also Mist.
Trotzdem ist die erreichte Genauigkeit nicht schlecht.
Wie steht es bei deinen Versuchen?
Wolfgang
Ich wünschte es ginge schneller, (immerhin bin ich schon bei der zweiten Maus #-o). Ich habe auch schon die 4 getrennten quardratur Pins lokalisert und verifiziert.
Ich werde die Maus dann getrennt mit Spannnung versorgen, einen up-down counter an ein Richtungssignal anschließen und hin und herlaufende Bilder auf den Sensor projezieren und den Zählerstand wohl erst mal mit D/A Wandler verfolgen.
Die Bilder sind dann noch etwas speziell zu generieren.
Manfred
Hallo Manfred
bist du an der Sache noch dran?
Gruß Wolfgang
Die zweite Maus ist noch funktionsfähig. Sie hat zwei herausgeführte Leitungspaare auf der 5V Quaradtursignale anstehen.
Sie sehr gut zum Erfassen von kleinsten Bewegungen geeignet. Auf dem Mousepad sind es die 400-800dpi (31µm). Mit einem Bild, das über einen Spiegel auf das Sehloch projeziert wird kann entsprechend feine Spiegelbewegungen erfassen. (Faktor 20-100.)
Beim geplanten Einsatz, die Erfassung der Verschiebung von Interferenzmustern gab es bis jetzt zu starke Störungen durch die Struktur des Laserbildes. Die optischen Dimensionen Liniendichte und Abblidung von Speckles müssen noch optimiert werden.
Manfred
Kannst du evtl. mal ein Foto von dem Aufbau machen? So kann ich mir das nicht so recht vorstellen.
Wolfgang
Zitat:
Mit einem Bild, das über einen Spiegel auf das Sehloch projeziert wird kann entsprechend feine Spiegelbewegungen erfassen.
Hier also erst mal ein Bild von dem Spiegel O:)Zitat:
Kannst du evtl. mal ein Foto von dem Aufbau machen? So kann ich mir das nicht so recht vorstellen.
[fliph:18b2cb00ad]Bild hier [/fliph:18b2cb00ad]Ein Bild wird dann über einen Spiegel auf die unterseite der Maus projeziert. Die steht dabei auf der Seite. Ich versuche noch ein Bild von dem Ganzen zu manchen.
Die Inteferenz ist allerdings ein zweites Thema.
Manfred
Hier also das Bild mit dem Spiegel. Er ist nicht ganz senkrecht zur Drehachse auf den Motorflansch aufgeklebt und er projeziert ein "Bild" mit feiner Struktur in die Fokusebene der Maus.
Das "Bild" oder die Struktur ist einfach das Muster eines aufgeweiteten Laserstrahls, dann erübrigt sich auch das Fokusieren auf die Maus.
Die Drehbewegung des Spiegels ist für das Experiment nicht wichtig, nur die Kippung.
Am einfachsten erkennt man die Kreisbewegung wenn man die Maus wieder an den Computer steckt und den Cursor beobachtet.
(Siehe 4,5 sec Dokumentarfilm "Laser und Maus")
Die Lichtstärke auf dem Papier (zur Demonstration) vor der Maus ist übrigens viel zu stark. Kaum sichtbar ist für die Maus ausreichend.
Manfred
Danke für die Bilder.
Mit welchem Programm kann man denn den Film anschauen?
Wolfgang
Das ist Real Media (gezippt) für Real Player. Mit 128kbps auf 320x240. Es sind dann halt nur 48k. Welches andere Format wird gewünscht?
Es sind die selben Bilder nur bewegt und einmal ein Cursor der auf dem Bildschirm im Kreis herumläuft. Ich gebe zu, daß ich es nicht sauber aufgebaut habe und durchaus ein Schrittfehler dabei sein kann.
Ich maches es nochmal und ich versuche es auch noch mal ohne Laser, ich glaube der Trick ist weniger Licht als man annimmt. Ich habe auch schon eine Vorlage für eine strukturierte Fläche: Objektträger mit Filzstift und feiner Drahtbüste. Es bleibt spannend.
Manfred
Ich werde einfach mal versuchen mir den Realplayer runter zu laden.
Du leuchtest direkt auf die CCD -> weniger Licht. Mehr Licht braucht man erst wenn über Reflexion gemessen wird.
Was mich wundert ist, dass es ohne Abschirmung von Fremdlicht funktioniert. Bei unseren Versuchen hat die Abschirmung den Kontrast deutlich verbessert. Ich schiebe das jetzt mal auf die direkte Beleuchtung.
Wirst du bei dem Objektträger auch mit Durchlicht arbeiten?
Wolfgang
Ja, es ist der Versuch Licht mit große Ausbeute auf den Sensor zu bringen. Zumindest solange ich die Verhältnisse noch nicht so genau einschätzen kann.Zitat:
Wirst du bei dem Objektträger auch mit Durchlicht arbeiten?
Die schräge Originalbeleuchtung mit der man einheitliche Flächen über den Schatten der Rauigkeit nutzt, ist schon sehr speziell und erfordert wohl wirklich sehr starke Beleuchtung.
Manfred
Projektion eines bewegten Musters auf die optische Maus.
Ich gehe einfach mal die Darstellung der Versuchsanordnung durch. Links vorne im Bild ist die Beleuchtung, eine weiße LED (geht auch). Dann ist ein Objektträger (Glasscheibe) auf einem Basslautsprecher gelagert. Dritte Hand einseitig und Abstützung auf Aktenklemme. Es folgt eine Lupe nach 13,3cm und die Maus 40cm hinter der Lupe. Der Basslautsprecher wird mit einem 1Hz Sinussignal angesteuert und bewegt die Glasscheibe auf und ab.
Auf der Scheibe sind verschiedene Muster mit einem Filzstift aufgetragen und mit einer feinen Drahtbürste verfeinert. Das beste Muster ist wie erwartet eines mit einer möglichst feinen Struktur und mit 50% Abdeckung. (Vielleicht muss man auch nur eine staubige Glasscheibe mit fettigen Fingern anfassen, um den besten Effekt zu erzielen.)
Im Oszillogramm zeigt sich dass die Dichte der Wechsel im unteren Signal etwas mit der Steigung des Sinussignals also mit der Geschwindigkeit der Glasscheibe zusammenhängt.
Auf dem PC Bildschirm ergibt sich wie erwartet eine periodische horizontale Bewegung. Die Bewegung der Lautsprechermembran und der Glasscheibe ist senkrecht und die Maus liegt auf der Seite.
Für eine sichere Bewegungsaufnahme ist wie es aussieht, der Winkel unter dem die Maus angestrahlt wird mit entscheidend. Dieser Effekt soll weiter untersucht werden.
Manfred
Erstmal KLASSE VERSUCHSAUFBAU und vielen Dank für die Bilder.
Langsam reizt es mich ja schon, das ganze auch wieder aktiv anzugehen, aber ich bin noch damit beschäftigt wovon wir vor einiger Zeit mal geredet haben.
Das Bild unten in der Mitte ist der Objektträger das eingekreiste die Drahtbürstenstruktur?
Hast du die Linse der Maus noch drinnen?
Ja, die Maus ist mit Linse, ich glaube, dass ich sonst nicht den ganzen Chip durch die kleine interne Blendenöffnung erreiche. Aufbohren wäre die andere Lösung.
Ja, das andere Bild ist von dem Muster auf dem Objektträger, aber ich glaube ich find dafür noch eine einfache vorgefertigte Lösung.
Manfred
Einfallswinkel: Das Bild wird auf die CCD rojeziert, dh mit dem Einfallswinkel verändert sich die Auflösung bzgl. des durchleuchteten Objekts. Ebenfalls sollte sich der Kontrast verschlechtern.
Wolfgang
Alle Parameter konnten nicht mit gleich sauber eingestellt werden. Ich hatte beide Hände beim Versuchsaufbau im Einsatz und noch drei "dritte Hände" (der Lautsprecher war auch noch second hand).
Ich hatte aber den Eindruck, daß beim Verstellen des Mauswinkels Änderungen aufgetreten sind. Ich werde den Verschusaufbau aus den letzten beiden Versionen in der Richtung optimieren.
Das optische System ab Mauslinse nach innen muß ich auch noch mal konkret messen. Brennweite, Chipfläche, Pixelgröße, Blendengröße...
Wenn man die Einflussgrößen irgendwann alle kennt wird es nachher ganz leicht.
Manfred
Die Photonen machen meistens nicht nur das was man meint (bewahrheitet sich manchmal auch bei geometrischer Optik).Zitat:
Zitat von Manf
Was für Änderungen sind denn beim variiren des Mauswinkels aufgetreten?
Wolfgang
Das war die Stelle die ich variiert habe als nichts ging, und nachher ging es. Das System ist eben im Moment noch etwas komplex (undurchsichtig), bedingt durch die Regelung, die die Maus intern durchführt.Zitat:
Was für Änderungen sind denn beim variiren des Mauswinkels aufgetreten?
Eine feine 2-dimensionale Stuktur kann man mit einem Filzstift (dünne Schicht) und einer feinen Drahtbüste erzeugen. Eine Alternative ist sicher auch eine Regenschirm-Bespannung durch die man eine entfernte Laterne so stark gebeugt sieht wie durch ein 1/10mm Gitter. Das soll nicht gegen die Romantik eines Regenschirms am Abend sprechen, eher für die Wertschätzung eines 1/10mm Gitters.
Im nächsten Versuch ist bestimmt ein kleiner Teil von einem Regenschirm beteiligt.
Manfred
Evtl. war das Problem die Tiefenschärfe der Maus?
Grundsätzlich ja, die Schärfeneinstellung ist etwas aufwändig.Zitat:
Zitat von Wolferl
Durch den Lautsprecher hatte ich aber die Möglichkeit beim Einstellen der Schärfe die Reaktion zu beobachten. Beim Drüberfahren muß sich ja etwas rühren. Der Effekt trat aber erst ein als ich die Maus noch um 5-10° im Winkel korrigiert habe.
Ich bin auch nicht sicher, ob es genau dadurch bedingt war. Dazu will ich die Messanordnung weiter optimieren, um mich auf die wichtigen Parameter konzentrieren zu können. Ursprünglich bin ich davon ausgegangen, daß der Winkel relativ unkritisch sein müßte. Das Gegenteil kann ich aber auch noch nicht bestätigen.
Die Meßanordnung mit dem rotierenden Spiegel gefällt mir sehr viel besser, zumal sie auch gleich zwei Richtungen testet.
Manfred
Aufgrund des Datenblatts des ADNS 2051 nehme ich an, dass Verkippungen der CCD erhebliche Auswirkungen auf die Messung haben.
Naiver Ansatz: sobald die CCD nicht mehr senkrecht zur Achse des optischen Systems steht, ergeben sich Probleme mit der Tiefenschärfe, da die Bildweiten zu stark variieren. Zweites Problem dabei ist die Projektion des Bildes aufs CCD ("schiefe Projektion"). Dadurch nimmt der Kontrast ab, da die Struktur auf der CCD gestreckt wird. Diese Verzerrung ist auch noch von der Tiefenschärfe der Mauslinse (Tiefenschärfe eher gering, da kurzbrennweitig) verstärkt.
Was dann auf der CCD übrig bleibt kann dann der DSP nicht mehr vernünftig verarbeiten, da die Strukturen durch die "Bewegung" nicht nur ihre Position, sondern auch noch ihre Form ändern.
Wolfgang
Mit Zahlenwerten:
Ich habe eine Maus von 60mm Breite. Wenn ich ein 6mm Plättchen auf der einen Seite Unterlege bei der Maus auf dem Mousepad, dann ist sie an der Grenze, arbeitet aber noch. Das sind 3mm Verschiebung der Fokusebene mit 5,7° Verkippung, na immerhin.
Manfred
Dann wäre ja geklärt, warum es funktioniert hat als du die Maus gekippt hast.
Was wirst du dir als nächstes anschauen?
Wolfgang