Các kỹ thuật Tầm nhìn Âm thanh Máy tính có thích hợp cho các phép đo dưới milimet không?

Tôi có một dự án mà tôi muốn chụp ảnh một vật thể và có thể lấy được độ cao của các tính năng trong hình ảnh này đến độ chính xác đến từng milimet (chính xác là vẫn chưa xác định được độ chính xác, nhưng bây giờ hãy nói là 100 mm. .

Trước đây tôi đã được thông báo rằng các kỹ thuật laser trực tiếp sẽ không phù hợp

• thời gian di chuyển sẽ quá nhỏ và do đó sẽ đòi hỏi quá nhiều độ chính xác để tính toán chính xác
• rung động nhỏ (chẳng hạn như một người đi bộ gần thiết bị) sẽ gây nhiễu kết quả

Tôi đã quan sát thấy một thiết bị laser được bán với giá khoảng 1000 đô la có thể đạt được độ chính xác nhưng gặp phải vấn đề rung (điều này tốt, cách ly cơ học với thiết bị là một cuộc thảo luận khác).

Tôi muốn đạt được một kết quả hiệu quả hơn về chi phí và coi tầm nhìn âm thanh nổi là một giải pháp thay thế. Là một người mới trong lĩnh vực này, tôi không chắc có thể đạt được độ chính xác mong muốn hay không.

Là độ chính xác mong muốn (ít nhất) về mặt lý thuyết có thể đạt được?

Có một tài liệu hoặc tài nguyên được đề nghị sẽ giúp giải thích thêm về chủ đề này?

Ghi chú bổ sung

Các đối tượng trong câu hỏi sẽ có diện tích từ khoảng 1/2 "vuông đến khoảng 2 1/2" vuông với độ dày rất thấp (1/16 "?). Một tỷ lệ lớn bề mặt phải bằng phẳng, mặc dù một thử nghiệm sẽ để xác nhận rằng khẳng định. Các tính năng sẽ khá thô (thường là các chuyển đổi sắc nét). ^{17 tháng 8 lúc 11:00}

Một trong những vật thể "khó" hơn sẽ có kích thước khoảng 20 mm vuông, cao 1,25mm. Các tính năng bề mặt trong câu hỏi sẽ theo thứ tự .1 - .3mm tôi đang ước tính. Vị trí máy ảnh có thể sẽ ở mức 6 "ở trên. Điều này có cho bạn cái nhìn sâu sắc hơn không? ^{17 tháng 8 lúc 15:15}

Tôi không tìm cách thực hiện một phép đo hồ sơ / cứu trợ đơn lẻ, mà là cố gắng tạo ra một bản đồ chiều cao bề mặt của đối tượng. Các tính năng bề mặt của đối tượng, cũng như hồ sơ tổng thể, được quan tâm đáng kể.

Hình ảnh âm thanh nổi

Với trường nhìn rộng mà bạn cần liên quan đến độ chính xác mà bạn muốn và mức độ bạn muốn ở gần, tôi nghĩ rằng hình ảnh âm thanh nổi có thể là một thách thức, vì vậy bạn cần phải khuếch đại sự khác biệt mà bạn đang cố gắng đo lường.

Ánh sáng cấu trúc

Nếu bạn chủ yếu cố gắng đo hồ sơ của một đối tượng, bạn đã xem xét một camera có độ phân giải cao và ánh sáng có cấu trúc chưa?

^{Nhờ công nghệ lặp cho hình ảnh này, được sử dụng mà không được phép, nhưng hy vọng sự ghi nhận sẽ là đủ.}

Lưu ý, góc gặm cỏ càng nông, độ chính xác bạn có thể đo càng cao, nhưng độ sâu trường được hỗ trợ càng thấp, vì vậy, đối với ứng dụng của bạn, bạn sẽ cần tối ưu hóa cho nhu cầu của mình hoặc điều chỉnh hệ thống của bạn (một góc laser cho 0 -500um, một cái khác cho 500-1500um và cứ thế). Trong trường hợp này, có lẽ bạn sẽ phải hiệu chỉnh mỗi lần thay đổi vị trí laser.

Ngẫu nhiên, một cách rất rẻ để thử điều này sẽ là chọn một cặp Kéo Laser bao gồm một đèn LED laser dòng cơ bản.

Cuối cùng, bạn có thể loại bỏ sự cố rung bằng cách lấy mẫu nhiều lần, từ chối các ngoại lệ và sau đó lấy trung bình. Một giải pháp tốt hơn mặc dù sẽ là gắn toàn bộ thiết bị thử nghiệm trên một khối đá granit. Điều này hoạt động tốt đối với các công cụ gia công vi mô bằng laser mà tôi đã làm việc trước đây, đòi hỏi vị trí cấp micron và độ sâu của độ chính xác lấy nét, ngay cả khi được đặt trong các nhà máy.

Một số mặt sau của tính toán phong bì.

Giả sử góc tới 10 độ so với phương ngang và máy ảnh có độ phân giải 640x480 và trường nhìn 87 x 65mm. Nếu chúng ta đặt chùm tia sao cho đúng ở dưới cùng của khung chân dung mà không có mẫu, sau đó đặt mẫu với chùm tia đi qua nó, điều này sẽ cho chúng ta chiều cao tối đa khoảng 15mm và do đó độ phân giải không đáng lo ngại là khoảng 24um đối với mỗi pixel, dòng đi lên màn hình. Với thiết lập này, một biến thể 0,1mm sẽ hiển thị dưới dạng biến thể 4 pixel ở vị trí.

Tương tự, nếu chúng ta sử dụng góc tới 2 độ so với phương ngang thì điều này sẽ cho chúng ta chiều cao tối đa khoảng 3 mm (Tan (2deg) * 87mm) và do đó độ phân giải không đáng kể là khoảng 4,7um mỗi pixel, cho 20 đáng chú ý hơn nhảy pixel . Điều này có lẽ sẽ cần một dòng laser chính xác hơn nhiều tuy nhiên.

Lưu ý, nếu máy ảnh đủ gần thì bạn có thể cần thực hiện phép tính trig thứ hai, sử dụng chiều cao camera, để xác định vị trí thực của đường so với đường cơ sở.

Cũng lưu ý rằng nếu bạn không cần độ chính xác tuyệt đối và độ lặp lại cục bộ là đủ (giả sử bạn đang định hình độ phẳng của mẫu để đảm bảo nó nằm trong dung sai cho trước) thì có thể thấy vị trí tương đối của đường laser có thể đủ.

Độ chính xác của hệ thống âm thanh nổi bị giới hạn bởi kích thước pixel. Các máy ảnh cao cấp về mặt lý thuyết nên có mật độ điểm ảnh đủ cho độ chính xác như vậy. Tất nhiên, các camera sẽ cần phải được hiệu chỉnh, và đối tượng sẽ phải ở gần các camera một cách hợp lý.

Nó phụ thuộc vào hình học, nhưng chắc chắn về nguyên tắc.

Các đối tượng của bạn cần có đủ "kết cấu" để bạn có thể khớp các đặc điểm nhận dạng từ máy ảnh này sang máy ảnh khác, và sau đó máy ảnh của bạn cần có đủ số pixel có độ chênh lệch độ sâu 0,01mm tương ứng với> 1 pixel khi chiếu lên hình ảnh máy bay.

Lập bản đồ biến dạng ống kính có thể là một vấn đề lớn hơn bình thường ở các tỷ lệ này.

Đối với độ phân giải rất tốt, đặt cược tốt nhất của bạn có thể là máy đo độ sâu laser giá rẻ và có sẵn từ Keyence. Chúng hoạt động, chúng tương đối rẻ, và chúng là một tiêu chuẩn công nghiệp. http://www.keyence.com/products/measure/laser/laser.php

Kỹ thuật quang học 2D rẻ nhất có thể là tạo ra một hệ thống "bóng Moire" bằng cách sử dụng các phán quyết của Ronchi. Với sự hướng dẫn của một kỹ sư quang học vài năm trước, tôi đã thiết kế một số thiết bị cầm tay để đo các biến dạng nhỏ trên bề mặt kim loại mờ. Chúng tôi có thể phát hiện sự thay đổi độ sâu khoảng 100 micron (0,1 mm) khá dễ dàng và mặc dù tôi không nhớ chính xác chúng tôi có thể phát hiện ra sự khác biệt về độ sâu khoảng 10 - 20 micron. Các mẫu rìa là dễ dàng để giải thích, và cũng cung cấp một bản đồ chiều cao thuận tiện.

Đây là một lời giải thích hợp lý về kỹ thuật Moire bóng tối: http://www.ndt.net/article/wcndt00/ con /

Một phán quyết Ronchi có thể có giá khoảng 100 đô la: http://www.edmundoptics.com/products/displayproduct.cfm?productid=1831

Bản thân thiết bị này bao gồm một phán quyết Ronchi (là một tấm kính với các vạch được đặt chính xác), một nguồn sáng được gắn ở một góc cố định với thước đo và một ống ngắm cũng được đặt ở một góc chính xác so với phán quyết. Thiết bị của chúng tôi được đặt tiếp xúc trực tiếp với bề mặt, nhưng bạn cũng có thể tạo một thiết bị không tiếp xúc.

Khi bạn đã lắp ráp thiết bị với nhau, bạn sẽ muốn hiệu chỉnh thiết bị. Dù số lượng tua dự kiến ​​trên mỗi milimet có thể theo toán học, bạn vẫn sẽ cần hiệu chỉnh nó. Để hiệu chuẩn, chúng tôi đã sử dụng các khối đo mỏng, mỏng nhất là tấm mylar có độ dày 1/2 triệu (0,0005 inch, khoảng 12,5 micron). Bạn đặt thiết bị có thước đo trên một bề mặt phẳng, bán phản xạ với khối đo được giấu dưới một cạnh của phán quyết. Điều này tạo ra một loạt các tua. Bạn biết chiều cao của khối đo và chiều dài của thước đo, vì vậy bằng cách sử dụng một lượng giác nhỏ, bạn có thể tính được số lượng tua trên mỗi milimet.

Laser tam giác với một camera duy nhất cũng là một lựa chọn, nhưng nhìn chung phức tạp hơn nhiều so với lần đầu tiên xuất hiện. Có thể mất rất nhiều công sức để đạt được độ chính xác độ sâu khoảng 0,1mm bằng cách sử dụng phương pháp tam giác laser, và có khá nhiều vấn đề liên quan.

Để quét bề mặt có độ chính xác cao, bạn có thể chi tới 100 nghìn đô la để mua một hệ thống thực sự đẹp dựa trên kính hiển vi đồng tiêu. Họ thật độc ác. http://en.wikipedia.org/wiki/Confocal_microscopy

Về lý thuyết, không có gì ngăn cản bạn. Tuy nhiên, tôi có thể nghĩ ít nhất là một vài vấn đề chụp ảnh sẽ xuất hiện ở quy mô này. Tôi không phải là chuyên gia về các vấn đề của kính hiển vi, đây là một số vấn đề:

• Sự thay đổi độ sâu dọc theo đường ngắm sẽ được so sánh với khoảng cách từ máy ảnh đến vật thể? Mặc dù việc chỉnh lưu dễ dàng hơn trong các ràng buộc chỉnh hình tỷ lệ (sự thay đổi độ sâu của vật thể rất nhỏ so với khoảng cách dọc theo đường ngắm từ vật thể đến máy ảnh), điều này sẽ không cung cấp cho bạn chi tiết mong muốn. Vì vậy, máy ảnh sẽ cần phải khá gần đối tượng.

• Đường cơ sở sẽ là gì, so với kích thước của đối tượng? Đường cơ sở rộng là khó, trong khi có những kỹ thuật tốt cho đường cơ sở hẹp. Nghe có vẻ như ở quy mô này, việc định vị vật lý hai camera gần nhau có thể là một thách thức.

(Đăng câu trả lời này với hy vọng giúp OP, mặc dù câu trả lời của tôi không có chủ đề cho trang web này)

Đã chỉnh sửa: Tính toán của tôi dưới đây là cho các phép đo ngang và dọc trên ảnh. Chúng không hợp lệ cho ước tính độ sâu dựa trên âm thanh nổi. Để xem tính toán hợp lệ cho ước tính độ sâu dựa trên âm thanh nổi, hãy xem câu trả lời của Martin Thompson .

Theo Wikipedia, kính hiển vi quét laser đồng tiêu rất hữu ích cho việc định hình bề mặt .

10μm (100 milimét) là điểm khởi đầu hữu ích của tất cả các loại thiết bị kính hiển vi, bởi vì nó chỉ là một bậc độ lớn dưới mức hữu dụng của các thiết bị hình ảnh kỹ thuật số (khoảng 100μm mỗi pixel, ở khoảng cách 10 - 20 cm).

Giả định của tôi là:

• Khoảng cách từ vật: 15cm
• góc nhìn: 10cm
• chiều rộng hình ảnh tính bằng pixel: 3000
• công suất phân giải thô: 30 pixel mỗi mm
• Giả sử tập trung chính xác, và do tiếng ồn, quang học và tạo tác nén,
  • (chức năng trải rộng điểm) các đối tượng có thể được làm mờ cách nhau tối đa 5 pixel
• công suất phân giải ước tính: 6 pixel mỗi mm (160μm)

Điều đó nói rằng, đó là vấn đề xây dựng một số thành phần laser, quang học và hình ảnh (và vỏ bọc, rất quan trọng) ở độ chính xác gia công cần thiết. Tôi không chắc liệu có khả thi để xây dựng kính hiển vi quét laser đồng tiêu của một người nghèo hay không. (Tôi cũng không biết giá cũ của những máy như vậy.)

Ở độ phân giải như vậy, một mình tầm nhìn âm thanh nổi mà không có sự trợ giúp của một nguồn sáng đặc biệt (ánh sáng có cấu trúc, laser, v.v.), sẽ gặp phải vấn đề "thiếu kết cấu".

Về mặt lý thuyết là có thể. Thực tế ... có vẻ như một vấn đề khó khăn đòi hỏi máy ảnh stero có độ phân giải rất cao và tìm ra một số phương trình toán học.

Cụ thể, bạn sẽ cần đưa ra ít nhất một phương trình toán học để tìm ra máy ảnh âm thanh nổi độ phân giải tối thiểu bạn cần là gì. Sau đó, bạn sẽ cần phải tìm ra loại thuật toán khác nhau mà bạn cần và mức độ cần thiết của một số liệu chất lượng để bạn đo lường những gì bạn tính toán được.

Nhưng điểm mấu chốt là về mặt lý thuyết có thể đo được các milimet dưới phạm vi sử dụng máy quay âm thanh nổi ... đây là một vấn đề "kỹ thuật" để thử và làm cho nó hoạt động.

Tôi đã làm việc trong đo lường trong kiếp trước. Hệ thống l ike cái nàyCả hai đều sử dụng chức năng lập thể và tuyên bố để đạt được độ chính xác khoảng 1 micron (độ chính xác của pixel phụ).

Giải pháp với máy quét laser và bộ mã hóa sẽ là một giải pháp khác.

Công việc của tôi là kiểm tra các hệ thống đó. Không thể đạt được độ chính xác mong muốn một cách đáng tin cậy. Trên thực tế, hầu hết các nhà cung cấp đã tăng số lượng một cách giả tạo.

Tôi sẽ đề nghị đi kính hiển vi. Cách tự động phụ thuộc rất nhiều vào một số lượng lớn các yếu tố sẽ hạn chế bạn đạt được độ chính xác mà bạn cần. Ngành hàng không vũ trụ sử dụng CMM để đo các bộ phận, có giá trị hơn 100 nghìn đô la và đang gặp khó khăn để đạt được độ chính xác như vậy trong phòng nhiệt độ được kiểm soát với áp suất và độ ẩm không khí được kiểm soát. Ngoài ra các hệ thống này bị hao mòn và phải được kiểm tra lại mọi lúc.

Nhưng trên hết, tất cả các bí mật thương mại của các hệ thống đó đều nằm trong các thuật toán hiệu chuẩn. Điều này thực sự làm cho nước sốt bí mật và đây là cách phần mềm và một vài 5k$cameras can sell for over 100k$