Rauhigkeit optisch messen

Feb 01, 2008 13 Replies

Hallo,



ich habe vor kurzem von einer Methode gelesen, die Oberflächenrauhigkeit (z.B. von Papier) mittels einer Kamera zu messen. Dazu wird bei seitlicher Beleuchtung eine Kamera in einigen mm Abstand senkrecht auf die Oberfläche gerichtet und schrittweise der Fokus/Schärfenebene verstellt. Die Oberflächenstrukturen in der Schärfenebene liefern dann auch die steilsten Flanken im Videosignal, weil sie eben "scharf" abgebildet werden.



Meine Überlegung (und Frage) nun ist die, braucht man dazu eigentlich unbedingt Methoden der Bildanalyse oder sollte es evtl. auch genügen das Videosignal je über einen Hochpass/Tiefpass zu führen und anschließend das Verhältnis der langfristigen Mittelwerte (über mehrere Bilder) zu messen?



Frank


Frank Esselbach schrieb:

Das sollte funktionieren, allerdings musst du die Synchronpulse maskieren, sonst machen die dir die Genauigkeit der restlichen Daten kaputt. Das wiederum stelle ich mir nicht so trivial vor. Am besten auch noch eine Schlitzblende vor die Kamera und den dunklen Bereich komplett filtern.

Mit heutigem Equiqment ist es zumindest im Labor einfacher und billiger, tatsächlich das Videosignal zu digitalisieren und dann auf die Nutzdaten in bspw. einem MJPEG-Stream einen Hochpass anzuwenden. Dafür braucht man nur Software selbst zu basteln -- vermutlich nicht mal das.

Wenn du so eine Messung natürlich in großer Stückzahl in eine Maschine einbauen musst, solltest du mbMn gleich nach einer einzelnen CCD-Zeile und passender Optik ?==Fotokopierer-Bauteile) Ausschau halten.

Mit freundlichem Gruß

Jan

Hi,

Und zusätzlich noch eine Fensterfunktion über das Bild legen, so dass die Empfindlichkeit zum Rand hin abnimmt. Denn sonst würde der scharfe hell/dunkel Kontrast am Bildrand das Messergebnis dominieren. Das könnte man mit einem optischen Verlauf-Filter erreichen.

Gruss Michael

Für Metall gabs Methode a la Plattenspieler: Saphir-Spitze auf Piezo der elektrisches Signal erzeugt. Sowohl Energie als auch über Filter Spektrum auswertbar. Da man die Spitze nicht beliebig klein machen kann gibts natürlich Grenze wie fein man Punkt mechanisch auflösen kann.

Mechanische Tastspitze offensichtlich nicht so optimal, weil weich.

Scheint mir Variante Reflektometer, Glanz-Messer. Wäre mir nicht so sicher daß mechanische Rauhigkeit und optische Reflektion immer identisch sind.

MfG JRD

Frank Esselbach pisze:

Die optische Methode kann bei Papier schon Probleme bereiten - da die Reflexion von vielen Parametern abhängt und sie erlaubt natürlich auch nicht die Aussage über absolute Werte. Ich würde daeher eine Methode empfehlen, die wir vor kurzem für Vibrationsmessung fertiggestellt haben: mit fokussiertem Ultraschallbündel (Frequenz über 1MHz). Damit sind absolute Messungen der Unebenheit möglich.

W. Bicz

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Hallo,

Ich bin mir da nicht sicher, ob das vielleicht ein Missverständnis ist. Ich will eigentlich nicht die Reflexion messen, sondern das Verhältnis von scharfen (hochfrequenten) zu unscharfen (niederfrequenten) Bildstrukturen in mehreren Ebenen (Entfernungen) ... Solange in den einzelnen Ebenen noch hochfrequente Anteile vorkommen, ist da auch Struktur ... Ein Glanzlicht wird, wenn es unscharf ist trotzdem zu einer niederfrequenten Signalkomponente, oder?

Wie äußern sich die Unebenheiten? Welchen Durchmesser erreicht der Messfleck? Ist das Prinzip im "Taschenformat" realisierbar? Darum geht es nämlich hauptsächlich. Die Originalapparaturen sind ziemlich sperrige Laborgeräte.

Frank

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Frank Esselbach pisze:

Die lokal unterschiedliche Reflexion wird das Bild sowieso stören. Die Messung in mehreren Ebenen verlangt außerdem in der Z-Ebene bewegliche Mikroskop-Objektive mit extrem kurzen Brennweiten und natürlich eine glatte Papieroberfläche verlangen. Ich kann nicht behaupten, daß ich Erfahrung mit derartigen Messungen hätte (obwohl ich Optik studiert habe), sehe es aber als schwierig an.

Die Unebenheiten verursachen, daß die reflektierten Impulse mit unterschiedlichen Verspätung kommen. Es wird einfach die Laufzeit gemessen.

Bei 1MHz etwa 0,1mm. Ich vermute, dass man relativ leicht 0,03mm erreichen könnte.

Der Sensor ja, der Bewegungsapparat kann je nach Bedarf unterschiedliche Größe haben. Da es sich um Echtzeitmessung handeln kann lässt sich das an einer laufenden Papierbahn anbringen. Die Elektronik ist nicht besonders groß. Vierkanalsystem ist zum Beispiel hier zu sehen:

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W. Bicz

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Das ist überhaupt kein Problem. Es gibt Bausteine, die aus einem Videosignal die Synchronimpulse heraustrennen. Damit ließe sich mit nem PIC das ganz einfach maskieren. Geht auch mit ein paar Logikbausteinen, d.h. Monoflops und UND-Gatter.

Gruß

Stefan DF9BI

Stefan Brröring schrieb:

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- Henry

www.ehydra.dyndns.info

Ja genau den, Typenbezeichnung fiel mir gerade nicht ein. Ich habe den mal zusammen mit einem Comparator und einem PIC16F627 dazu verwendet, einen Laserpunkt auf einer Leinwand zu lokalisieren.

Gruß

Stefan DF9BI

Stefan Brörring schrieb:

Verstehe ich nicht. Wie soll das gehen?

- Henry

www.ehydra.dyndns.info

Hi,

Ich schon. Du prüfst nach, in welcher Zeile ein besonders hoher Peek auftritt (Y) und dann, an welcher Stelle in der Zeile (X) ...

Frank

... oder man nimmt eine digitale Videoquelle, die diese Signale garnicht erst beimischt. Wenn Maussensoren nicht so wenig Auflösung hätten, wären die, glaube ich, ganz brauchbar. Ein Matrix-CCD braucht so viel Außenbeschaltung. Gibts da was Günstiges?

Frank

Genauso.

Gruß

Stefan DF9BI

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