Ein Luftultraschall-Mehrwandlersystem zur lageunabhängigen Objekterkennung für die industrielle Automation:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI Verl.
1996
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 8]
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Autor: Vossiek, Martin
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FORTSCHRITT- BERICHTE VW Dipl.-Ing. Martin Vossiek, München Ein Luftultraschall- Mehrwandlersystem zur lageunabhängigen Objekterkennung für die industrielle Automation Reihe 8 : Meß-, Steuerungsund Regelungstechnik Nr. VW VERLAG
V Inhaltsverzeichnis Liste häufig verwendeter Formelzeichen und Abkürzungen VIII Zusammenfassung XIII 1 Einleitung 1 1.1 Stand der Technik....................................................................................2 1.2 Zielsetzung und Konzeption der Dissertation........................................7 2 Ein Luftultraschallmeßsystem zur lageunabhängigen Objekterkennung 10 2.1 Meßprinzip und Definition qualitativer Meßparameter......................10 2.2 Systemkonzeption zur Objekterkennung..............................................18 2.3 Unterdrückung von Untergrundechos..................................................21 2.4 Ultraschallwandler.................................................................................22 2.4.1 Dimensionierung und Aufbau der PVDF-Wandler...................23 2.4.2 Wandlerschallfelder....................................................................25 2.5 Datenaufhahme mit einer Wandlergruppe...........................................30 2.6 Funktionsprinzip des realisierten Meßsystems....................................38 3 Signalübertragung 42 3.1 Systemtheoretische Beschreibung der Meßmechanismen...................42 3.2 Zeitliche Signalübertragung..................................................................44 3.2.1 Inverses Filter.............................................................................44 3.2.2 Pulskompression..........................................................................47 3.3 Räumliche Übertragungsfunktion.........................................................51
VI Inhaltsverzeichnis 4 Rekonstruktion der Objekteigenschaften 53 4.1 Akustische Breitbandholographie........................................................53 4.2 Simulation breitbandholographischer Abbildungseigenschaften.......57 4.3 Ein vereinfachter Rekonstruktionsansatz...........................................62 4.4 Berechnung von Reflexionsprofilen......................................................66 4.5 Experimentelle Rekonstruktionsergebnisse bei typischen Werkstücken.........................................................................69 4.5.1 Reflexionsprofile.........................................................................69 4.5.2 Schnittbilder von Hauptreflexionsebenen.................................73 4.6 Störgrößen und Systemkalibrierung....................................................76 5 Lageunabhängige Erkennung von Objekten 84 5.1 Funktionsprinzip von Objekterkennungssystemen.............................84 5.2 Bildmomente zur Musterrepräsentation..............................................87 5.2.1 Geometrische Momente..............................................................87 5.2.2 Zernike-Momente........................................................................89 5.3 Verfahren zur Musterklassifikation.....................................................91 5.4 Klassifikation mit Neuronalen Netzwerken........................................94 5.4.1 Mehrlagige Perzeptron Netzwerke............................................95 5.4.2 Backpropagation-Algorithmus...................................................97 5.5 Beschreibung der realisierten Verfahren zur Werkstückerkennung............................................................................99 5.5.1 Auswahl der Merkmale und des Klassifikators........................99 5.5.2 Ablaufdiagramm.......................................................................104
Inhaltsverzeichnis _ V7J 6 Praktische Anwendung des Systems bei der Werkstückerkennung 106 6.1 Beschreibung der Testobjekte..............................................................106 6.2 Dimensionierung und Training der realisierten Klassifikatoren......107 6.3 Klassifikationsergebnisse....................................................................110 7 Ansätze zur Weiterarbeit 116 A Anhang 118 A.l Grundlagen der Schallausbreitung in Luft.........................................118 A.l.l Wellenausbreitung....................................................................118 A.l.2 Streuung und Reflexion............................................................121 A.l.3 Beugung.....................................................................................126 A.2 Sende-Empfangsstufe..........................................................................128 A.3 Zusammenfassung der Systemparameter...........................................133 Literaturverzeichnis 134
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