Hilfe! - Neue Linsen-Optik für Mauseinsatz als Hodometer

[lotharl]

hallo zusammen.

ich bin bei den anfänglichen recherchen zu einer studentischen arbeit über dieses forum gestolpert. ich hoffe, ich kann hier etwas starthilfe bekommen, für welche ich euch sehr dankbar wäre!

umriss der aufgabe:
ich halte zu beginn der arbeit einen ausgebauten sensor einer optischen maus in den händen, der via serieller schnittstelle mit einem pc kommuniziert. die pc software zeigt das aufgenomme bild/foto des sensors, sowie seine x- und y-position.
meine aufgabe ist es nun, eine Optik für einen abstand von 3-5 cm über dem boden zu ermöglichen (bzw. dies auszutesten, falls nicht sinnvoll möglich).

wie ich im Forum recherchiert habe, handelt es sich bei verbauter standard-optik um eine kugellinse, welche bei symmetrischer Anordnung je zu ca 4,4mm (mittlere Ebene der Linse) von sensor- und oberflächenebene entfernt befindet. Bildgröße und Gegenstandsgröße sind gleich groß, was zu der Brennweite von ca 2,2mm führt.

es handelt sich um den Sensor ADNS-2610, sowie die Standardlinse HDNS-2100 von Avago (Datenblätter vorhanden).

Zunächst würde ich nun gerne eine Auswahl linsen bestellen, um mit dem testen anzufangen.
was wäre am geschicktesten?!
- standartlinse durch abtragen an der passung näher an den bildsensor bringen?
- sammellinse anderer brennweite mit angepassten abständen (symmetrisch) verbauen?
- der standardlinse "eine brille" (sammellinse als lupe) verpassen?
über vorschläge, ratschläge, tipps, infos oder hilfestellungen würde ich mich sehr freuen.
insbesondere was den konstruktiven aufbau der halterung (gewinde als feinjustierung?!), linsenauswahl, Beleuchtung, oder auch probleme, auf die ich schnell stossen könnte, angeht...

ich werde mich erstmal weiter schlau lesen, also bitte ich fehler oder dummheit zu entschuldigen...
vielen dank für jegliche antworten.

lothar

[Manf]

Die weitere Anwendung dieser Maussensoren ist sicher sehr interessant, es ist billige universelle Technik die praktisch danach verlangt in weiteren Bereichen eingesetzt zu werden.

Wenn die Brennweite vergrößert werden soll dann sollte es als "Brille" ja eine Zerstreuungslinse sein, man sollte mal sehen, was ein Türspion so an Dioptrien hat, oder eine Mittellinse aus einem alten Digicam Zoomobjektiv. Sonst sind es eher Kugellinsen, größere Kugeln größere Brennweite, zum auswechseln, da habe ich auch noch ein paar herumliegen.

Bei der Anwendng hatten wir ja schon ein paar Beispiele im Forum, am Auto mit ca. 1m Brennweite. Man muss wohl beim Einsatz auch darauf achten, dass schieben geht, drehen aber nicht so gut verarbeitet wird, oder gibt es dazu neue Erkenntnisse? Ein Hodometer kann wohl meistens geradeaus fahren.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c5/MessradSuricata.jpg/330px-MessradSuricata.jpg

[Thoralf]

Odometer von odos = Strasse [-X :-b
so unbedingt müßte man die Optik nicht ändern. Die Linsengleichung lautet ja
1/b + 1/g = 1/f

b...Bildweite
g...Gegenstandsweite
f...Brennweite

d.h., wenn man die Linse weiter an den Chip ransetzt = Verringerung der Bildweite, dann steigt die Gegenstandsweite, d.h. der Abstand zum Fußboden. Der Abbildungsmassstab sinkt aber dabei = das Bild wird kleiner. Dabei kann es passieren, dass der Chip keine Inhomogenitäten im Fussboden erkennt und damit keine Bewegungsinformationen erkannt werden. Mit einer Linse mit größerer Brennweite kann man bei gleichen Massstab höhere Abstände erzielen.
Eine andere Möglichkeit, bei der man die ursprüngliche Mauslinse beibehalten könnte, wäre eine Optik wie ein Fernrohr:

Linse mit grosser Brennweite als Objektiv + Linse mit kleiner Brennweite als abbildende Okularlinse.
Das müßte man mal probieren .

M.E. sind aber Lasermäuse nicht mit abbildenden Linsen ausgestattet sondern sowas wie ein Kollimator (= parallele Anordnung von röhrchenförmigen Löchern). Bei denen funktionieren Linsensysteme nur sehr eingeschränkt, würde ich denken. Wenn die Löcher nicht zu schmal und zu tief sind, sind sie eher geeignet -> Maus knacken und nachgucken

[Thoralf]

hier und in anderen Threads steht schon ne Menge (nutz doch mal die Suchfunktion):
https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=12579&highlight=maussensor

[mirco99]

Kannst du das Bild des Sensors auf einem Bildschirm sichtbar machen? So sieht man wenigstens, ob es scharf ist. Es gibt Linsenaufsätze für Webcams bei ebay. Oder du nimmst eine Optik aus eine Webcam. Wenn du dir selber eine Optik basteln möchtest, habe ich hier eine gute Quelle http://www.astromedia.de/shop/linsen.php

[lotharl]

hallo! vielen, vierlen dank für die schnellen antworten und anregungen!

ziel ist es für mich, eine passende optik zu konstruieren und testreihen zur genauigkeit zu starten. hierbei könnte ich mir auch gut vorstellen, 1-2 alternativoptiken gegeneinander zu vergleichen (soll ja auch ordentlich werden).

das mausgehäuse existierte noch gar nicht. es wurde nur ein ein sensor verwendet, der auch in LED-mäusen zum einsatz kommt + dessen standardlinsenaufsatz. verdrehen spielt für mich erstmal auch keine rolle.


ich kann zur subjektiven schärfeempfindung das aufgenomme graustufenbild (64 Graustufen) auf dem monitor ausgeben.
zur objektiven beurteilung ist es ebenfalls möglich, jeweils die anzahl der minimalen pixelwerte (weiß) bzw. maximalen pixelwerte (schwarz) ausgeben zu lassen, um somit rückschlüsse über den kontrast zu bekommen.

wenn ich mir den ist-zustand einer maus anschaue (und hier recherchiert habe), so wird ein symmetrischer aufbau mit gegenstandsweite g = bildweite b verwendet und eine sammellinse mit brennweite f1 = f2 = 0,5b = 0,5g verwendet.
jenes führt dazu, dass bildgröße B (welche dann wohl so gewählt ist, die sensorfläche komplett auszunutzen) gleich der gegenstandsfläch G (abgetastete Größe der Oberfläche) ist (nur auf dem kopf).

wenn ich nun bei der vorauswahl der genannten möglichkeiten darauf bedacht bin, die sensorfläche weiter voll auszunutzen, fällt die idee mit dem "heranrücken" der originallinse erst einmal weg.

was wäre denn zu bevorzugen bei einer "gesetzten Bildgröße" (die den sensor voll ausnutzt): die abgetastete fläche zu vergrößern (B<G) oder beim Urzustand eines symmetrischen aufbaus bleiben (B=G)?

oder ist das alles käse, was ich da schreibe? ;)

vielen dank für weitere infos!

gruß,
lothar

[hacker]

Hallo,

hier ist auch noch ein vermutlich interessanter Thread für dich:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=32134&highlight=maussensor

Grüße,
hacker

[Manf]

Die Position in der Mitte zwischen Gegenstand und Bild ist ja der mit der geringsten Empfindlichkeit der Positionierung und wird wohl deshalb genommen. Man sollte sicher Extrempositionen meiden bei denen man Abstände sehr präzise einstellen muss wie man es vom Mikroskop kennt.

Wenn man die Linse näher heranrückt dann wird ein größerer Bereich auf der Sensorfläche abgebildet, das geht schon auch.

[lotharl]

also ich komme hier zwar noch gar nicht richtig nach, aber vielen dank für die super antworten! hilft mir auch speziell, um mich möglichst effektiv weiter "schlau" zu lesen...

das es anscheinend mehrere möglichkeiten gibt, beruhigt mich.

ziel für mich ist es wohl erstmal, bevor linsen bestellt werden, eine "perfekte" linse rechnerisch inkl. abständen für eine arbeitshöhe von ca 4cm zu bestimmen....

und da ist mir momentan noch einiges unklar. wie gehe ich da am besten vor?
wie bekomme ich in der theorie heraus, welche (durch die optik eingestellbare) bodenfläche für jeweils einen pixel am idealsten wäre?

die brennweite der standardlinse ist dank hackers hilfe bereits identifiziert - es handelt sich bei mir um die gleiche linse...

[lotharl]

bei meinen überlegungen, welchen bildausschnitt der oberfläche ich durch eine optik auf dem chip abbilden möchte, bin ich über einen sogenannten SQUAL-wert gespolpert, den der ADNS-2610 zur beurteilung der oberflächenqualität ausgibt. weiß jemand, wie sich der errechnet oder um was es sich da genau handelt?
so könnte man optik, gegenstandsfläche, beleuchtung etc. so bestimmen, dass der wert maximal wird.

[Manf]

http://www.avagotech.biz/docs/AV02-0113EN

Hier ist es kurz angedeutet, die Qualität ist sicher dann optimal, wenn benachbarte Bildpunkte Unterschiede aufweisen.
Die Abbildungsgröße beim Mausssensor wurde für die Struktur von üblichem weißen Papier optimiert.
Der Wert wird bei Papier in der näheren Umgebung nicht sehr kritisch sein eben so um die Fasergröße herum.

[lotharl]

danke manf! ich werde mir das mal anschauen!

edit: ich bin mir mittlerweile ziemlich sicher, um was es sich genau beim squal-wert handelt.
ein aufgenommenes bild mit dem adns-2610 betseht aus 18x18 pixeln zu je 64 graustufen. jeder graustufe wird hierfür ein wert von 0 (schwarz) bis 63 (weiß) zugeordnet. der squalwert bezeichnet die differenz zwischem dem maximal vorhanden wert mit dem minimal vorhandenem wert und spiegel somit die bilddynamik wieder.

ich werde jetzt versuchen, ein mit dem adns-2610 aufgenommenes bild auf weißem papier (für welches die standardoptik ausgelegt ist) mit einem makrofoto einer spiegel reflexkamera (oÄ)zu erfassen und den selben bildausschnitt nach 18x18pixel/tiff/400dpi/6bit graustufen exportieren. diese tiff sollte nach einer grauwertanalyse mit photoshop oÄ einen ähnlichen "squalwert" besitzen.

verdoppele oder halbiere ich den zu exportierenden bildausschnitt, sollten die squalwerte hierfür (bei annahme einer einigermaßen homogenen oberfläche) schlechter ausfallen.

ziel ist es dann, es auf einen industriebodenbelag zu übertragen, um den bildauschnitt zu bestimmen, der den besten squalwert liefert, um diesen dann durch eine optik für arbeitshöhe auf dem chip abzubilden...

irgendein denkfehler??? ich vermute es ja stark...

vielen dank für weitere zahlreiche antworten und infos!

beste grüße,
lothar