Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Kinect und Wasser
Hallo zusammen,
ich bin neu hier und interessiere mich sehr für die Kinect Kamera von der X-Box 360.
Ich würde mit ihr gerne den Wasserstand in einem Tank aufnehmen.
Kann die Kamera das Wasser und somit den Füllhöhe "sehen" oder "sieht" sie einfach auf den Boden?
Grüße
knapsen
Das wird vermutlich nix...
Ich habe zwar selber keine Kinect, aber das Prinzip kenne ich gut. Dabei wird ein Muster auf das Objekt projiziert, und mit einer leicht versetzt angebrachten Kamera aufgenommen. Das funktioniert am besten bei Objekten die matt-weiss sind, ist das Objekt aber transparent oder metallisch spiegelnd funktioniert das nicht mehr.
Um den Füllstand einer Flüssigkeit berührungslos zu erfassen, würde ich eher einen Ultraschallsensor empfehlen (die sind auch sehr viel billiger)
Ja, du hast recht. Ich habe aus einer anderen Quelle bereits das gleiche gehört. Man müsste das Wasser als Suspension mit Kalkpartikeln herstellen.
Über einen Ultraschallsensor habe ich auch schon nachgedacht. Dieser ist aber leider erstens zu ungenau und zweitens viel zu langsam.
Kann in diesem Zuge jemand was über die Geschwindigkeit einer am PC betriebenen Kinect-Kamera sagen?
Du kannst es ja auch erstmal einfach mit einem GP2D120 (oder eine der anderen Varianten) probieren - ist auch IR - wenns damit schon nicht funktioniert wirds mit der Kinect wohl auch nicht gehen.
> viel zu langsam.
Der SRF235 Ultraschallsensor schafft angeblich 100Hz Updaterate wäre also sogar deutlichst schneller als die Kinect.
MfG,
SlyD
Vielen Dank für die schnellen Antworten!
Kannst du was über die Geschwindigkeit des Kinects sagen?
Die beiden Sensoren sind prinzipiell super, nur sind sie entweder zu langsam (GPD120; ~40ms) oder zu ungenau (SRF235; >1mm).
Hast du sonst noch eine Idee, den Füllstand zu detektieren?
Laut Wikipedia arbeitet die Kinect mit 30 Frames/s, das wären also theoretisch etwa 33ms pro Messung.
Wie sind denn die genauen Vorgaben für das Projekt?
Also hauptsächlich mal die gewünschte Abtastrate und Auflösung, und eventuell vorhandene Einschränkungen was die Art und den Einbauort des Sensors (bzw. der Sensoren) betrifft?
Ich habe einen Wasser-Tank, in dem ich den Füllstand überwachen möchte. Dieses würde ich am liebsten berührungslos realisieren.
Ich benötige eine Abtatrate von >40Hz und eine Auflösung von <1mm.
In der Einbauposition bin ich eigentlich sehr flexibel.
Übrigens ist der Tank ist leider nicht transparent.
Dann scheiden Kinect, GP2D120 und SRF235 leider allesamt aus.
Die Kinect wahrscheinlich sowieso weil für Wasser nicht geeignet aber auch zu langsam und <1mm schafft die niemals.
Oder Du überdenkst Deine Anforderungen nochmal.
Schau Dich hier mal um:
http://www.de.endress.com/#products/fuellstand
MfG,
SlyD
Mit denen habe ich schon telefoniert. Die kommen leider auch nicht in meinen Anforderungsbereicht. Die sind eher für groß-Systeme ausgelegt (Silos).
Ich habe gerade mal eine Höhendifferenz von ~100mm.
Gibt es sonst gute kapazitive Methoden, außer die von Sensortechnics (http://www.sensortechnics.com), denn diese sind leider auch zu grob aufgelöst.
Mit denen habe ich schon telefoniert. Die kommen leider auch nicht in meinen Anforderungsbereicht. Die sind eher für groß-Systeme ausgelegt (Silos).
Ich habe gerade mal eine Höhendifferenz von ~100mm.
Gibt es sonst gute kapazitive Methoden, außer die von Sensortechnics (http://www.sensortechnics.com), denn diese sind leider auch zu grob aufgelöst.
Eine Möglichkeit schnelle und wenige µm genaue Messung bieten Laser Module http://www.directindustry.de/prod/micro-epsilon/laser-abstandssensoren-5788-514437.html Ob die bei Wasser Funktionieren? Aber die Auflösung (hier 0.1 mm Messbereich 0.2 bis 10m )... es gibt die Teile aber auch weitaus genauer.
Gruß Richard
Die meisten optischen Sensoren sind darauf angewiesen, daß das Objekt auch genügend Licht reflektiert und das ist bei Wasser nicht unbedingt gegeben.
Zwar wird bei jeder Änderung des Brechungsindizes (also auch beim Übergang zwischen Wasser und Luft) etwas Licht reflektiert, aber eben nicht besonders viel. Dazu kommt noch, daß man durch Wellen auf der Wasseroberfläche nie genau wissen kann in welche Richtung dieses Licht denn nun reflektiert wird. Dadurch scheiden alle auf Triangulation basierenden Verfahren (Kinect, Sharp IR-Abstandssensoren etc.) schonmal grundsätzlich aus. Laufzeitmessung könnte noch halbwegs funktionieren, aber das wird entweder unbezahlbar oder schafft die geforderte Auflösung nicht (oder beides).
Es existieren natürlich auch noch einige andere optische Effekte die man zur Abstandsmessung nutzen kann, aber da wird man kaum einen Sensor finden der auch bezahlbar ist.
Es existieren natürlich auch noch einige andere optische Effekte die man zur Abstandsmessung nutzen kann, aber da wird man kaum einen Sensor finden der auch bezahlbar ist.
na ja, ich kann mit so ohne weitere Info nur relativ schwer einen "kleinen" Behälter vorstellen dessen Pegelstand +/- 1mm genau mit einer Abtastrate > 40 kHz erfasst werden muss? Andrerseits durfte ein im Rohr geführter Schwimmer per Laser Abstandsmessung die Kriterien ohne Probleme erfüllen. In wie weit ein "getauchter" kapazitiver Sensor dazu in der Lage ist? Da fehlt mir jede Erfahrung. Das ganze System Wiegen ist auch eine Möglichkeit bei relativ kleinen Systemen wirft aber sicherlich andere Probleme wie momentane Dichte u.s.w. auf. Ein andere Möglichkeit ist die Messung des Zuflusses durch z.B. eines Perfursor http://de.wikipedia.org/wiki/Spritzenpumpe kommt halt auf die Anwendung an. :-)
Gruß Richard
tbasnoopy
22.09.2011, 10:32
Schau Dich hier mal um:
http://www.de.endress.com/#products/fuellstand
oder beim Konkurent Vega: http://www.vega.com/de/index.htm
Ich verstehe zwar die krassen Vorraussetzungen leider nicht weil man durch Umbau des Behaelters meistens auch die Anforderungen an die Messsysteme realistisch halten kann. Z.B. kann man durch Vergroeserung des Volumens des Behaelters die Genauigkeit <1mm veraendern. Kommt aber voll und ganz auf die Aufgabenstellung an.
Was vllt. auch noch moeglich waehre ist die gefuehrte Mikrowelle. Aber da kenn ich mich zu wenig mit aus und liegt auch mal garnicht in meiner Preisliga ^^
Das mit den Wellen ist ja genau das Problem; Ich möchte gerne den Ausschlag von Wasserwellen messen. (Deshalb geht die Waage leider auch nicht)
Da diese Ausschläge sehr klein (<30mm) und schnell (>10Hz) sein können, muss ich leider so schnell und genau Auflösen.
Ich habe auch schon überlegt das Wasser einzufärben. Das verändert ja die Fluideigenschaften nicht so hingehend.
Bei Vega hatte ich genau das gleiche Problem wie beim Mitbewerber. :)
Laser uns Schwimmer ist auf jeden Fall eine gute, funktieonierende, aber teure Möglichkeit. In meinem Fall habe ich aber Bedenken, wegen des Einflusses auf die Wellenbewegung.
Vermutlich gut geeignet, aber sch**** teuer: Particle Image Velocimetry (http://de.wikipedia.org/wiki/Particle_Image_Velocimetry)
Damit haben wir am Institut schonmal gearbeitet. Ist aber eher zum bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit und kann leider nicht in die Tiefe auflösen.
Der Behälter ist ja leider nicht transparent. Denn dann könnte ich auch einfach mit einer High-Speed Kamera arbeiten und die Bilder auswerten.
Kamera ins Wasser eintauchen ;)
Aber das verfälscht das experiment natürlich.
Evtl. geht auch eine modifizierte Scannerzeile. Also ich meine aus einem Flachbettscanner.
Die müsste man allerdings noch Wasserdicht verpacken....
tbasnoopy
23.09.2011, 08:39
Warum nimmst du nicht ein feines stueck plastik das du ins Wasser eintauchst (so tief wie du Wellen erwartest) und misst die Kruemmung dieses Plastiks. Da gabst doch Widerstaende die mit mehr Kruemmung hochohmiger werden...
Um Licht vorwiegend von der Flüssigkeitsoberfläche reflektieren zu lassen, wäre die schon erwähnte Suspension von Kalk (oder Titandioxid) durchaus geeignet. Um die Ortsauflösung zu steigern könnte man die Beleuchtung mit monochromatischem Licht machen und einen Farbstoff der Komplementärfarbe (der also das Licht absorbiert) im Wasser auflösen. Das sollte die mittlere Weglänge der Lichtstrahlen im Wasser verringern. Man kann dann z.B. mit einem Lichtpunkt beleuchten und eine Stelle mit einer PSD-Diode auswerten (Triangulation). Zeilenweise sollte es auch gehen, man braucht dann eine schnelle Kamera. Flächig wird es schwieriger, wahrscheinlich am einfachsten im Zeitmultiplex, also man rastert die Meßfläche mit einem Lichtstrahl ab.
Ich bin nicht sicher, aber die Schwingungsamplitude und die maximal mögliche Vertikalgeschwindigkeit (die für das Verhältnis von Orts- zu Zeitauflösung bestimmend ist) sollte eigentlich (bei gegebenem Schwerefeld) in einer bestimmter Relation stehen. Eine Abtastrate von 40kHz scheint mir - irdische Verhältnisse vorausgesetzt - dem nicht angemessen zu sein.
40Hz... nicht kHz
Na, dann ist meine Welt wieder in Ordnung.
Das wäre dann mit einer Spiegeloptik zu scannen.
Warum nimmst du nicht ein feines stueck plastik das du ins Wasser eintauchst (so tief wie du Wellen erwartest) und misst die Kruemmung dieses Plastiks. Da gabst doch Widerstaende die mit mehr Kruemmung hochohmiger werden...
Irgendwie verstehe ich das noch nicht so genau. Soll ich über die ganze Oberfläche eine Folie legen um dann deren Widerstand zu messen?
Um Licht vorwiegend von der Flüssigkeitsoberfläche reflektieren zu lassen, wäre die schon erwähnte Suspension von Kalk (oder Titandioxid) durchaus geeignet. Um die Ortsauflösung zu steigern könnte man die Beleuchtung mit monochromatischem Licht machen und einen Farbstoff der Komplementärfarbe (der also das Licht absorbiert) im Wasser auflösen. Das sollte die mittlere Weglänge der Lichtstrahlen im Wasser verringern. Man kann dann z.B. mit einem Lichtpunkt beleuchten und eine Stelle mit einer PSD-Diode auswerten (Triangulation). Zeilenweise sollte es auch gehen, man braucht dann eine schnelle Kamera. Flächig wird es schwieriger, wahrscheinlich am einfachsten im Zeitmultiplex, also man rastert die Meßfläche mit einem Lichtstrahl ab.
Ich bin nicht sicher, aber die Schwingungsamplitude und die maximal mögliche Vertikalgeschwindigkeit (die für das Verhältnis von Orts- zu Zeitauflösung bestimmend ist) sollte eigentlich (bei gegebenem Schwerefeld) in einer bestimmter Relation stehen. Eine Abtastrate von 40kHz scheint mir - irdische Verhältnisse vorausgesetzt - dem nicht angemessen zu sein.
Sowas ähnliches habe ich auch schon gedacht. Ich kann einen Laser-Scanner bekommen, welcher den punktuellen Abstand von Scanner zu Oberfläche messen kann. Nur weiß ich nicht, wie die Suspension die Fluid-Eigenschaften des normalen Wassers beeinflusst.
tbasnoopy
06.10.2011, 09:40
Neee nich Plastik auf die Oberflache... hab mich da falsch ausgedrueckt...
Es gibt doch einen Widerstand der je nach Kruemmung seinen Widerstandswert aendert. Und wenn man einen solchen in das Wasser eintaucht muesste doch bei jeder Welle der Widerstand sich erhoehen.
Neee nich Plastik auf die Oberflache... hab mich da falsch ausgedrueckt...
Es gibt doch einen Widerstand der je nach Kruemmung seinen Widerstandswert aendert. Und wenn man einen solchen in das Wasser eintaucht muesste doch bei jeder Welle der Widerstand sich erhoehen.
Ich glaube ich habe mich auch etwas unverständlich ausgedrückt. :)
Ich möchte gerne die Wellenhöhe bestimmen und denke, dass mit deiner Methode die Umrechnung sehr diffizil ist. ;)
Nur weiß ich nicht, wie die Suspension die Fluid-Eigenschaften des normalen Wassers beeinflusst.
Sowohl das Auflösen eines Farbstoffs, als auch das Suspendieren eines Pigments können die Fluideigenschaften des Wassers ändern. Das ist natürlich abhängig von der jeweiligen Konzentration. Wenn Deine Arbeit also einen wissenschaftlichen Wert haben soll, muss nachgewiesen werden, dass die entsprechenden Änderungen der Eigenschaften vernachlässigbar klein sind.
Ich vermute, dass es möglich sein sollte eine Konzentration zu finden, die einerseits die nötigen optischen Eigenschaften hat, andererseits die Fluideigenschaften nocht nicht oder nur wenig beeinflusst. Kritischer als die Viskosität wird dabei vermutlich die Oberflächenenergie sein, da genügen schon geringe Zusätze von tensidartigen Substanzen, um die herunterzusetzen. Etwas trickreich wird dann noch sein, eine stabile Pigmentdispersion zu erzeugen (besonders wenn man keine tensidartigen Substanzen einsetzen will). Welche Eigenschaften der Flüssigkeit neben der Viskosität und Oberflächenenergie gibt es noch, die für das Fließverhalten relevant wären?
Bei meiner Betrachtung ist erstmal nur die Reynolds-Zahl von großer Bedeutung. Somit sind als Stoffwerte nur die Viskosität und die Dichte erforderlich.
Die Oberflächenernergie spielt nur eine untergeordnete Rolle.
Ich werde später erste Versuche mit einem Laser-Tracker und mit weißer Wandfarbe suspendiertem Wasser machen. Ich bin mal auf die Ergebisse gespannt.
Bei meiner Betrachtung ist erstmal nur die Reynolds-Zahl von großer Bedeutung. Somit sind als Stoffwerte nur die Viskosität und die Dichte erforderlich.
Die Oberflächenernergie spielt nur eine untergeordnete Rolle.
Ich werde später erste Versuche mit einem Laser-Tracker und mit weißer Wandfarbe suspendiertem Wasser machen. Ich bin mal auf die Ergebisse gespannt.
Hmm, zumindest vor ca. 20 Jahren hat man für Modellflugzug Beplankug sehr dünne Folien hergestellt in dem ein Flüssigkeit in (auf) Wasser getröpfelt wurde. Das ergab dann einen hauchdünnen Film. Wen man davon wenig genug nimmt sollte der derart dünn ausfallen das es zu Deinen Anforderung passen könnte. Ich habe allerdings vergessen wie das Zeug sich nennt oder ob es das auch farbig B.z.W. "versilbert" gibt?
Gruß Richard
Hmm, zumindest vor ca. 20 Jahren hat man für Modellflugzug Beplankug sehr dünne Folien hergestellt in dem ein Flüssigkeit in (auf) Wasser getröpfelt wurde. Das ergab dann einen hauchdünnen Film. Wen man davon wenig genug nimmt sollte der derart dünn ausfallen das es zu Deinen Anforderung passen könnte. Ich habe allerdings vergessen wie das Zeug sich nennt oder ob es das auch farbig B.z.W. "versilbert" gibt?
Gruß Richard
Oh, wir haben bei uns an der Uni einen Prof, der sich sehr für Modellflug interessiert. Vielleicht kann er mir dazu die passende Antwort liefern. Notfalls frage ich google nochmal. :)
Vielen Dank für den Hinweis!
Soll jadenfalls
Oh, wir haben bei uns an der Uni einen Prof, der sich sehr für Modellflug interessiert. Vielleicht kann er mir dazu die passende Antwort liefern. Notfalls frage ich google nochmal. :)
Vielen Dank für den Hinweis!
Ich habe selber eben gesucht aber diese Technik scheint "ausgestorben" zu sein, aber wenn man nicht weiß was man sucht......:-) Das Wasser war da nur als Objektträger gedacht gebraucht um eine flache dünne Folie zu erhalten. Die "Flüssigkeit" leichter als Wasser verteilte sich auf die Oberfläche und nachdem das Lösungsmittel verdunstet war, konnte man dann die z.B. Tragfläche auf die Folie legen und mit der daran haftenden Folie aus dem Wasserbad nehmen. Das klappte auch beidseitig wenn man es geschickt gemacht hat. Was ich aber gefunden habe ist http://www.see-plastik.de/de/seethan_verarbeitung.html , wenn das Zeug leichter als Wasser ist.....? Soll jedenfalls sehr leicht und hoch Flexibel sein ( Schlag Tragflächen Bau ).
Gruß Richard
Die Oberflächenernergie spielt nur eine untergeordnete Rolle
Meistens ist mit einer Änderung der Oberflächenenergie auch die Neigung zur Stabilisierung von Schaum verbunden. Das wäre bei höherem Wellengang störend. Den pragmatischen Ansatz mit Wandfarbe in Wasser finde ich nicht schlecht.
Die Sache mit der Kunststofflösung auf dem Wasser wird wohl nicht gehen, der geschlossene Film würde die Wellenbewegung sicher beeinflussen.
Denkbar wären noch Pigmente, die sich an der Grenzfläche Wasser-Luft anreichern. Der Klassiker wären Bärlappsporen. Eine gleichmäßige Verteilung ist bei Wellengang aber wahrscheinlich schwierig hinzukriegen, außerdem werden sie auch an der Behälterwand kleben bleiben. Eine Alternative zu den Bärlappsporen wären z.B. Metalleffektpigmente, die gibt es in einer als "leafing" bezeichneten hydrophoben Oberflächenbehandlung, die sie an der Oberfläche hält, auch andere feine und hydrophobe Pulver sollten prinzipiell geeignet sein. Ich glaube trotzdem, dass die Pigmentverteilung in der gesamten Flüssigkeit der bessere Weg ist, eben weil das leichter homogen zu halten ist.
Noch ein Aspekt: Sobald man Wasser mit irgendwelchen (organisch abbaubaren) Substanzen versetzt, dauert es nicht lange und es findet sich ein Mikroorganismus der das ausnutzt. Bei kleinen Wassermengen kann man öfter einen frischen Ansatz machen, bei größeren Mengen sollte man an eine geeignete Konservierung denken.
Vielen vielen Dank für die guten Ansätze.
Ich muss aber vorerst mein Problem mit der Technik zum Bestimmen des Abstandes lösen. Richard hat mir in einem anderen Thread aber schon einen guten Link gegeben. Da werde ich mich Montag mal genauer hinterklemmen.
Schönes Wochende!
Um mal einen Stand abzugeben.
Ich habe erste Versuche mit einem industriellen LASER Abstandssensor und mit Dispersionsfarbe gefärbten Wasser gemacht. Die Ergebnisse sind qualitativ relativ gut, um sie nun aber auch quantitativ einordnen zu können ist es wichtig die Viskosität der gefärbten Wassers zu ermitteln.
Kennt jemand farbige Flüssigkeiten, wo relativ viele physikalische Eigenschaften bekannt sind?
Eine Alternative ist ungefärbtes Wasser zu nehmen und den Flüssigkeitsstand mit einem Schwimmer zu ermitteln. Wobei mir eine technische farbige Flüssigkeit lieber wäre. :)
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