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Validierung und Optimierung eines Augenphantoms

Langsdorf, Jan Christian (2004):
Validierung und Optimierung eines Augenphantoms.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit einer technischen Nachbildung des menschlichen Auges, bei welcher der Augeninnendruck frei einstellbar ist. Dieses Augenphantom ist im Laufe der Arbeit validiert und optimiert worden, indem die mechanische Impedanz als Ansatzpunkt genommen wurde, um die Materialparameter des Phantoms an die Parameter des Auges anzupassen.

Recherchen in Bezug auf das Frequenzverhalten menschlicher Augen boten zur Bestimmung der gesuchten Parameter einen ersten Anhaltspunkt. Impedanzmessungen an Schweineaugen und an menschlichen Augen ermöglichten anschließend die Verifizierung dieser Parameter. Der jeweils mit einem Signalanalysator aufgezeichnete Frequenzgang wurde sowohl mit einem Modell für menschliches Gewebe als auch mit einem Modell für ein akustisches System ausgewertet, um diejenigen Parameter des Auges zu verifizieren, welche den größten Einfluss auf die Simulation durch das Augenphantom haben.

Es wird gezeigt, dass im Hinblick auf eine möglichst einfache Anpassung des Augenphantoms die Masse, der Durchmesser des Druckkörpers und die Dämpfung die geeignetsten Parameter sind. Die Masse wird durch das Wasservolumen im Druckkörper des Augenphantoms dargestellt, während die Dämpfung durch den Cornea-Ersatz dargestellt wird. Über die Änderung dieser Parameter lässt sich der Frequenzgang des Augenphantoms so beeinflussen, dass er weitestgehend deckungsgleich zum Frequenzgang des menschlichen Auges wird. Entsprechende Vorschläge zur Angleichung werden gemacht.

Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist der Entwicklung einer neuen Elektronik für das Augenphantom gewidmet. Um das Augenphantom anzusteuern und Messungen durchzuführen, war bisher eine Messkarte notwendig. Die neue Elektronik des Augenphantoms wird per USB (Universal Serial Bus) über einen Treiberbaustein (DLP2232C) an den PC angeschlossen. Die Messungen am Augenphantom können nun mit einer Auflösung von bis zu 10kHz und 16Bit Tiefe ohne eine spezielle Messkarte durchgeführt werden. Dies wird durch einen AD-Wandler realisiert, der durch einen µ-Controller ausgelesen wird und die Daten per USB-Bus an den PC sendet.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2004
Creators: Langsdorf, Jan Christian
Title: Validierung und Optimierung eines Augenphantoms
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Die vorliegende Studienarbeit befasst sich mit einer technischen Nachbildung des menschlichen Auges, bei welcher der Augeninnendruck frei einstellbar ist. Dieses Augenphantom ist im Laufe der Arbeit validiert und optimiert worden, indem die mechanische Impedanz als Ansatzpunkt genommen wurde, um die Materialparameter des Phantoms an die Parameter des Auges anzupassen.

Recherchen in Bezug auf das Frequenzverhalten menschlicher Augen boten zur Bestimmung der gesuchten Parameter einen ersten Anhaltspunkt. Impedanzmessungen an Schweineaugen und an menschlichen Augen ermöglichten anschließend die Verifizierung dieser Parameter. Der jeweils mit einem Signalanalysator aufgezeichnete Frequenzgang wurde sowohl mit einem Modell für menschliches Gewebe als auch mit einem Modell für ein akustisches System ausgewertet, um diejenigen Parameter des Auges zu verifizieren, welche den größten Einfluss auf die Simulation durch das Augenphantom haben.

Es wird gezeigt, dass im Hinblick auf eine möglichst einfache Anpassung des Augenphantoms die Masse, der Durchmesser des Druckkörpers und die Dämpfung die geeignetsten Parameter sind. Die Masse wird durch das Wasservolumen im Druckkörper des Augenphantoms dargestellt, während die Dämpfung durch den Cornea-Ersatz dargestellt wird. Über die Änderung dieser Parameter lässt sich der Frequenzgang des Augenphantoms so beeinflussen, dass er weitestgehend deckungsgleich zum Frequenzgang des menschlichen Auges wird. Entsprechende Vorschläge zur Angleichung werden gemacht.

Der zweite Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit ist der Entwicklung einer neuen Elektronik für das Augenphantom gewidmet. Um das Augenphantom anzusteuern und Messungen durchzuführen, war bisher eine Messkarte notwendig. Die neue Elektronik des Augenphantoms wird per USB (Universal Serial Bus) über einen Treiberbaustein (DLP2232C) an den PC angeschlossen. Die Messungen am Augenphantom können nun mit einer Auflösung von bis zu 10kHz und 16Bit Tiefe ohne eine spezielle Messkarte durchgeführt werden. Dies wird durch einen AD-Wandler realisiert, der durch einen µ-Controller ausgelesen wird und die Daten per USB-Bus an den PC sendet.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Eigenfrequenzen Auge, Ersatzmodell Auge mechanisch, Mechanische Impedanz Auge, Parameterindentifikation Auge, USB-Kommunikation PC <-> µC
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Measurement and Sensor Technology
Date Deposited: 07 Sep 2011 10:32
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1556

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 19-04-2004

Ende Datum: 23-07-2004

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung:Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKS 1556
Referees: Weber, Dipl.-Ing. Thomas and Werthschützky, Prof. Dr.- Roland
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