Optische Geschwindigkeitsmessung mit PB
Verfasst: 25.10.2009 06:01
Hi zusammen, ...
ich suche eine Möglichkeit auf optischem Wege eine Geschwindigkeits- oder auch Streckenmessung zu machen.
Um zu erklären worum's dabei genau geht, hier mal einige Hintergrundinformationen dazu:
Wir stellen bei uns in der Firma Luftpolsterfolie her (Ihr wisst schon - diese *PENG*-Folie).
Das Problem was ich versuche zu lösen ist die Ungenauigkeit bei der Längenmessung an den Produktionsmaschinen.
Bei der Produktion läuft die Folie über diverse Walzen. Die Ermittlung der produzierten Länge erfolgt momentan durch Redkontakte an diesen Walzen, wodurch die Umdrehungen dieser Walzen gemessen werden kann. Die von den Maschinen ermittelte Länge berechnet sich also aus "Anzahl der Umdrehungen * Umfang der Walze").
Dadurch dass unterschiedliche Folien jedoch verschiedene Eigenschaften aufweisen sowie durch Schlupf (geringes Durchrutschen der Walzen) haben wir je nach produzierter Folie Längenunterschiede zwischen der tatsächlichen Folienlänge und der von der Maschine durch die Walzenumdrehung berechneten Länge von bis zu 5%.
Eine Toleranz von 5% ist natürlich ein nicht wirklich akzeptabler Wert und so wird bislang in bestimmten Zeitabständen die tatsächlich produzierte Länge mit viel Aufwand "manuell" überprüft und mit der von der Maschine berechneten Länge abgeglichen.
Wenn es nun gelänge die tatsächlich produzierte Länge über einen optischen Weg direkt von der Folie zu ermitteln, so würden die Messtoleranzen durch die oben genannten Fehlerquellen (unterschiedliche Folieneigenschaften sowie Schlupf) eliminiert und die aufwendigen Nachkontrollen könnten entfallen.
Meine Idee dazu wäre nun, die Folie an einer geeigneten Stelle von einer Kamera ober einem anderen optischen Sensor (z.B. Laser) abtasten zu lassen und so die exakte Geschwindigkeit bzw. Länge zu ermitteln.
Unter (http://www.lupo-king.de/Pictures/) sind mal einige Aufnahmen von Luftpolsterfolien (im unteren Bereich "Oberflächenmuster") - wodurch man vielleicht einen Eindruck davon bekommen könnte mit was für einem Material bzw mit was für einer Oberfläche man es hier zu tun hätte.
![Bild](http://www.lupo-king.de/Pictures/TN_4_000031.JPG)
Bei diesen Aufnahmen muss man natürlich bedenken das sie von einem Fotografen im Studio gemacht wurden. Aufnahmen per Kamera direkt an den Produktionsmaschinen würden natürlich etwas anders aussehen.
Wie gesagt - mir stellt sich die Frage, wie man an diese Sache am besten ran gehen sollte.
So könnte man z.B. permanent Bilder durch eine Kamera erstellen und die Bewegung innerhalb des Bildes durch eine Mustererkennung auswerten - wobei hier aber wohl folgende Faktoren noch zu beachten wären:
- Die kleinste Noppengröße (also der kleinste Durchmesser) beträgt 10mm (es gibt auch noch 20mm und 30mm Noppen). Durch die Anordnung der Noppen ergibt sich in etwa alle 15mm eine wiederkehrende Struktur.
- Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt bis zu 60m/Min. - also maximal rund 1m/Sec.
- Bei einer üblichen Abtastung mit 30Bildern/Sek würde sich die Folie also rund 33mm je Bild weiterbewegen.
- Dadurch dass man jedoch alle 15mm eine wiederkehrende Struktur vorfindet dürfte man (zumindest meinem Verständnis nach) bei einer Bewegung von 33mm/Bild mit einer Mustererkennung nicht weit kommen.
Die einzige Möglichkeit hierfür doch eine Mustererkennung ein zu setzen läge wohl in der enorme Erhöhung der Bilderanzahl pro Sek. - z.B. auf >= 200. Bei z.B. 200 Bildern/Sek. hätte man dann nur eine Verschiebung von 5mm/Bild wodurch dann auch die Bewegung einer 15mm großen Struktur zuverlässig zu ermitteln wäre.
Hierbei stellt sich dann halt die Frage welche Kamera für so etwas geeignet wäre - eine normale Webcam wohl kaum noch. Hätte da vielleicht jemand von Euch 'nen Vorschlag?
Oder hat evtl. jemand von Euch schon mal Erfahrung mit den High-Speed Kameras von Casio gemacht (http://de.exilim.eu/de/exilimhighspeed/ ... deo/#movie) und weiß, ob deren 1000Bilder/Sekunde auch permanent über USB abgreifbar wären?
Ein andere Ansatz wäre - statt komplexe Bilder mit einer Kamera zu machen - ein auf die Folie gerichteter Laserstrahl.
Durch die Unebenheiten in der Folienoberfläche wird das Laserlicht nun unterschiedlich reflektiert - wobei man diese Unterschiede wiederum messen könnte.
Wenn man nun also zwei dieser Laserstrahlen in geringem Abstand exakt hintereinander platziert und mit hoher Frequenz deren Reflektion misst, so erhält man zwei Reflektionskurven.
Dadurch dass beide Laserstrahlen exakt hintereinander liegen und somit früher oder später auch auf die gleichen Stellen der Folien treffen sollten die beide Reflektionskurven nahezu identisch sein - nur eben zeitlich versetzt. Durch diesen zeitlichen Versatz sollte sich dann wiederum die Geschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Strecke ermitteln lassen.
Naja - viele "Wenn"s und viele "Aber"s .... und ob DER ideale Lösungsansatz dabei war weiß ich nun ach nicht wirklich.
Aber vielleicht hat ja auch der Ein oder Andere von Euch Lust sich da mal seine Gedanken zu zu machen oder auch den einen oder anderen Kommentar zu meinen Ansätzen. Oder vielleicht hat ja auch jemand eine geniale andere Idee wie man am besten solch eine optische Geschwindigkeits- bzw. Streckenermittlung durchführen könnte?
Ich wäre auf jeden Fall für jeglichen Lösungsansätze und Vorschläge dankbar.
Schon mal vielen Dank und Gruß, PL.
PS an die Moderatoren:
Da es sich ja hierbei im Grunde um eine Kombination aus Hardware (Kamera oder anderes optisches Gerät) und Software handelt, habe ich das mal im "Hardware & Elektronik" Bereich geposted.
Wenn Ihr der Meinung seit, dass es doch besser in ein anderes Forum passt - bitte kurz verschieben.![Wink ;)](./images/smilies/icon12.gif)
ich suche eine Möglichkeit auf optischem Wege eine Geschwindigkeits- oder auch Streckenmessung zu machen.
Um zu erklären worum's dabei genau geht, hier mal einige Hintergrundinformationen dazu:
Wir stellen bei uns in der Firma Luftpolsterfolie her (Ihr wisst schon - diese *PENG*-Folie).
Das Problem was ich versuche zu lösen ist die Ungenauigkeit bei der Längenmessung an den Produktionsmaschinen.
Bei der Produktion läuft die Folie über diverse Walzen. Die Ermittlung der produzierten Länge erfolgt momentan durch Redkontakte an diesen Walzen, wodurch die Umdrehungen dieser Walzen gemessen werden kann. Die von den Maschinen ermittelte Länge berechnet sich also aus "Anzahl der Umdrehungen * Umfang der Walze").
Dadurch dass unterschiedliche Folien jedoch verschiedene Eigenschaften aufweisen sowie durch Schlupf (geringes Durchrutschen der Walzen) haben wir je nach produzierter Folie Längenunterschiede zwischen der tatsächlichen Folienlänge und der von der Maschine durch die Walzenumdrehung berechneten Länge von bis zu 5%.
Eine Toleranz von 5% ist natürlich ein nicht wirklich akzeptabler Wert und so wird bislang in bestimmten Zeitabständen die tatsächlich produzierte Länge mit viel Aufwand "manuell" überprüft und mit der von der Maschine berechneten Länge abgeglichen.
Wenn es nun gelänge die tatsächlich produzierte Länge über einen optischen Weg direkt von der Folie zu ermitteln, so würden die Messtoleranzen durch die oben genannten Fehlerquellen (unterschiedliche Folieneigenschaften sowie Schlupf) eliminiert und die aufwendigen Nachkontrollen könnten entfallen.
Meine Idee dazu wäre nun, die Folie an einer geeigneten Stelle von einer Kamera ober einem anderen optischen Sensor (z.B. Laser) abtasten zu lassen und so die exakte Geschwindigkeit bzw. Länge zu ermitteln.
Unter (http://www.lupo-king.de/Pictures/) sind mal einige Aufnahmen von Luftpolsterfolien (im unteren Bereich "Oberflächenmuster") - wodurch man vielleicht einen Eindruck davon bekommen könnte mit was für einem Material bzw mit was für einer Oberfläche man es hier zu tun hätte.
Bei diesen Aufnahmen muss man natürlich bedenken das sie von einem Fotografen im Studio gemacht wurden. Aufnahmen per Kamera direkt an den Produktionsmaschinen würden natürlich etwas anders aussehen.
Wie gesagt - mir stellt sich die Frage, wie man an diese Sache am besten ran gehen sollte.
So könnte man z.B. permanent Bilder durch eine Kamera erstellen und die Bewegung innerhalb des Bildes durch eine Mustererkennung auswerten - wobei hier aber wohl folgende Faktoren noch zu beachten wären:
- Die kleinste Noppengröße (also der kleinste Durchmesser) beträgt 10mm (es gibt auch noch 20mm und 30mm Noppen). Durch die Anordnung der Noppen ergibt sich in etwa alle 15mm eine wiederkehrende Struktur.
- Die Produktionsgeschwindigkeit beträgt bis zu 60m/Min. - also maximal rund 1m/Sec.
- Bei einer üblichen Abtastung mit 30Bildern/Sek würde sich die Folie also rund 33mm je Bild weiterbewegen.
- Dadurch dass man jedoch alle 15mm eine wiederkehrende Struktur vorfindet dürfte man (zumindest meinem Verständnis nach) bei einer Bewegung von 33mm/Bild mit einer Mustererkennung nicht weit kommen.
Die einzige Möglichkeit hierfür doch eine Mustererkennung ein zu setzen läge wohl in der enorme Erhöhung der Bilderanzahl pro Sek. - z.B. auf >= 200. Bei z.B. 200 Bildern/Sek. hätte man dann nur eine Verschiebung von 5mm/Bild wodurch dann auch die Bewegung einer 15mm großen Struktur zuverlässig zu ermitteln wäre.
Hierbei stellt sich dann halt die Frage welche Kamera für so etwas geeignet wäre - eine normale Webcam wohl kaum noch. Hätte da vielleicht jemand von Euch 'nen Vorschlag?
Oder hat evtl. jemand von Euch schon mal Erfahrung mit den High-Speed Kameras von Casio gemacht (http://de.exilim.eu/de/exilimhighspeed/ ... deo/#movie) und weiß, ob deren 1000Bilder/Sekunde auch permanent über USB abgreifbar wären?
Ein andere Ansatz wäre - statt komplexe Bilder mit einer Kamera zu machen - ein auf die Folie gerichteter Laserstrahl.
Durch die Unebenheiten in der Folienoberfläche wird das Laserlicht nun unterschiedlich reflektiert - wobei man diese Unterschiede wiederum messen könnte.
Wenn man nun also zwei dieser Laserstrahlen in geringem Abstand exakt hintereinander platziert und mit hoher Frequenz deren Reflektion misst, so erhält man zwei Reflektionskurven.
Dadurch dass beide Laserstrahlen exakt hintereinander liegen und somit früher oder später auch auf die gleichen Stellen der Folien treffen sollten die beide Reflektionskurven nahezu identisch sein - nur eben zeitlich versetzt. Durch diesen zeitlichen Versatz sollte sich dann wiederum die Geschwindigkeit bzw. die zurückgelegte Strecke ermitteln lassen.
Naja - viele "Wenn"s und viele "Aber"s .... und ob DER ideale Lösungsansatz dabei war weiß ich nun ach nicht wirklich.
Aber vielleicht hat ja auch der Ein oder Andere von Euch Lust sich da mal seine Gedanken zu zu machen oder auch den einen oder anderen Kommentar zu meinen Ansätzen. Oder vielleicht hat ja auch jemand eine geniale andere Idee wie man am besten solch eine optische Geschwindigkeits- bzw. Streckenermittlung durchführen könnte?
Ich wäre auf jeden Fall für jeglichen Lösungsansätze und Vorschläge dankbar.
![Allright :allright:](./images/smilies/allright.gif)
Schon mal vielen Dank und Gruß, PL.
PS an die Moderatoren:
Da es sich ja hierbei im Grunde um eine Kombination aus Hardware (Kamera oder anderes optisches Gerät) und Software handelt, habe ich das mal im "Hardware & Elektronik" Bereich geposted.
Wenn Ihr der Meinung seit, dass es doch besser in ein anderes Forum passt - bitte kurz verschieben.
![Wink ;)](./images/smilies/icon12.gif)