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Vermessung von Wärmestrahlern mittels fokussuchender Verfahren

Holzinger, Jan (1995):
Vermessung von Wärmestrahlern mittels fokussuchender Verfahren.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Ein Unterscheidungsmerkmal zwischen Menschen und Maschinen ist die Emission von Infrarotwärmestrahlung, die organische Stoffe (und damit auch Lebewesen) in hohem Maße ausstrahlen. Dies findet heute auch schon breite Anwendung in Form von passiven Infrarotsensoren im Arbeitsschutz und in der Sicherheitstechnik. Die hier eingesetzten Bewegungsmelder sind nicht in der Lage eine Entfernung zu messen.

Infrarot-Wärmestrahlung weist die gleiche elektromagnetische Wellennatur auf wie das sichtbare Licht. Ziel dieser Arbeit ist es, geeignete passive Entfernungsmessverfahren in den Bereich der IR-Wärmestrahlung zu übertragen.

Da thermische IR-Sensoren nicht die Leistungsfähigkeit bekannter Fotoelemente aufweisen, muss das Autofokusverfahren mit sehr einfachen Detektorelementen auskommen.

Simuliert und erprobt wurden zwei schärfemessende Verfahren. Das erste Prinzip basiert auf einer streifenförmigen, vertikalen Bildaufteilung und mißt den Bildkontrast. Sind die Streifen nicht zu schmal gewählt, so enthalten die beiden Teilbilder unterschiedliche Anteile des Gesamtbildes und damit unterschiedliche Helligkeit. Das scharfe Bild weist dabei den maximalen Helligkeitsunterschied der Teilbilder auf.

Beim zweiten Prinzip wird das Bild mit einem Strichgitter abgetastet. Das Signal am eindimensionalen Sensor enthält dann einen Wechselanteil, der für das scharfe Bild am größten ist. Damit wird die Schärfe über den Helligkeitsverlauf an den Objektkanten bestimmt. Dieses Verfahren funktioniert nur bei Objekten mit gleichen statistischen Bildmerkmalen.

Bei den Vorversuchen hat sich herausgestellt, dass keines der beiden Verfahren für die fokusuchende Entfernungsmessung mittels Wärmestrahlung geeignet ist. Hinzu kommt, dass die ausgewählten thermischen Sensoren eine nur unbefriedigende Dynamik aufweisen.

Technische Daten:

* Simulierte Genauigkeit: ca. 20%

* Entfernungsmessbereich: 0,5-3m

*Abtastfrequenz: 1Hz

* Detektierte Wellenlängen: 7-14µm

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 1995
Creators: Holzinger, Jan
Title: Vermessung von Wärmestrahlern mittels fokussuchender Verfahren
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Ein Unterscheidungsmerkmal zwischen Menschen und Maschinen ist die Emission von Infrarotwärmestrahlung, die organische Stoffe (und damit auch Lebewesen) in hohem Maße ausstrahlen. Dies findet heute auch schon breite Anwendung in Form von passiven Infrarotsensoren im Arbeitsschutz und in der Sicherheitstechnik. Die hier eingesetzten Bewegungsmelder sind nicht in der Lage eine Entfernung zu messen.

Infrarot-Wärmestrahlung weist die gleiche elektromagnetische Wellennatur auf wie das sichtbare Licht. Ziel dieser Arbeit ist es, geeignete passive Entfernungsmessverfahren in den Bereich der IR-Wärmestrahlung zu übertragen.

Da thermische IR-Sensoren nicht die Leistungsfähigkeit bekannter Fotoelemente aufweisen, muss das Autofokusverfahren mit sehr einfachen Detektorelementen auskommen.

Simuliert und erprobt wurden zwei schärfemessende Verfahren. Das erste Prinzip basiert auf einer streifenförmigen, vertikalen Bildaufteilung und mißt den Bildkontrast. Sind die Streifen nicht zu schmal gewählt, so enthalten die beiden Teilbilder unterschiedliche Anteile des Gesamtbildes und damit unterschiedliche Helligkeit. Das scharfe Bild weist dabei den maximalen Helligkeitsunterschied der Teilbilder auf.

Beim zweiten Prinzip wird das Bild mit einem Strichgitter abgetastet. Das Signal am eindimensionalen Sensor enthält dann einen Wechselanteil, der für das scharfe Bild am größten ist. Damit wird die Schärfe über den Helligkeitsverlauf an den Objektkanten bestimmt. Dieses Verfahren funktioniert nur bei Objekten mit gleichen statistischen Bildmerkmalen.

Bei den Vorversuchen hat sich herausgestellt, dass keines der beiden Verfahren für die fokusuchende Entfernungsmessung mittels Wärmestrahlung geeignet ist. Hinzu kommt, dass die ausgewählten thermischen Sensoren eine nur unbefriedigende Dynamik aufweisen.

Technische Daten:

* Simulierte Genauigkeit: ca. 20%

* Entfernungsmessbereich: 0,5-3m

*Abtastfrequenz: 1Hz

* Detektierte Wellenlängen: 7-14µm

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Autofokus passiv, Bildschärfe, Pyroelektrische Fühler, Thermosäule, Tiefeninformation von Bildern
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
Date Deposited: 05 Oct 2011 09:44
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1233

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 17-10-1994

Ende Datum: 17-07-1995

Querverweis: 17/24 EMKD 1153, 17/24 EMKS 1202, 17/24 EMKS 1251

Studiengang: Elektrotechnik (ET)

Vertiefungsrichtung: Elektromechanische Konstruktionen (Dipl.)

Abschluss: Diplom (EMK)

Identification Number: 17/24 EMKS 1233
Referees: Rönneberg, Dipl.-Ing. Gerrit and Weißmantel, Prof. Dr.- Heinz
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