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Höhere Technische Bundeslehranstalt Hollabrunn Andreas

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1. ATab Control r Abbildung 5 16 Case Bedingungen des Zyklischen Speicherns Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 27 5 1 4 2 Timer Zahl erh hen 4 Die Timer Zahl ist die Anzahl der vergangenen Sekunden seit der letzten Bildaufnahme Diese wird mit jedem Ereignisaufruf also jede Sekunde um 1 erh ht falls die Einstellungen bernommen wurden und sich der Benutzer im richtigen Tab befindet DT Timer Zahl ftTimer Zahl gt Anzahl der vergangenen Sekunden erh hen Abbildung 5 17 Timer Zahl des Zyklischen Specherns erh hen 5 1 4 3 Bild speichern 5 l Uhrzeit und Datumstring generieren und alle ersetzen LA kal gt i angezeigten Bildes ftPfad gt WEIS abo BE e e Jabe Be SE ee 5 aufteilen in 2 Strings gt APFad2 Pfad f r das speichern der Wwinkelinformationen Generieren der Pfades mit Name Datum Uhrzeit aktueller Temperatur und zusatzinfo SNAP Abbildung 5 18 Bild speichern Funktion des Zyklischen Speicherns 1 Das aktuelle Datum und die Uhrzeit werden ausgelesen oben links und alle Doppelpunkt in der Uhrzeit durch h fur Stunde m f r Minute und s f r die derzeitige Sekunde ersetzt da unter Windows keine Doppelpunkte im Pfad vorkommen d rfen 2 Der gew hlte Pfad wird in einen String umgewandelt und in zwei Strings aufgeteilt Der Dateiendung nach dem Punkt und dem Namen 3 Danach wird d
2. sccccsescsosscsossscousscessscecesccuseseuseseusesensseousvencuseneuseneuess 7 24 3 Telaspekte Hardware anne are 8 24A KEE SO OWATE E 9 3 Allgemeines zur Te Ee ENT E 11 3 1 Definition der Oberflachenenerrgic sccscsccscscsccsccccsceccccsccccsceccsceccccsceccscececcecscescscecences 11 3 2 Berechnung der Ober flachenenergie scsccscscsccsccccsceccccsccccscecsccsccecsceccscscescecscescscecences 11 3 3 EM SCL CN OU u ee ee nee 11 3 4 Kontaktwinkel anna er averenuat ss vesauneseesneepeovensmeeeeoenens 11 AEIDIUNLUNE in LabVIEW eege 12 4 1 Allgemeines E 12 4 2 Ereignisstrukturen ssesessssecescessecescesescesesceseecessecesoscesoecescessecssoscescscescecesoesescoesoscessecescesseo 12 PLOETER EA 17 R e o E A nennen E E 17 5 1 1 Verwendete Funktionen screeds reien E 17 51 2 Hvepild Aulnab EE 18 Sl Een e EE 24 5 1 4 Zyklisches Speichern von Bildern cccccssccseccseccesecesecceeccesecesecceneceeeeeeceeneeaseeseneeseeeneeees 25 5 2 SOU ET e TE 29 e RT IT 20 5 2 2 Aktuelle Helligkeitswerte messen ll Tell 31 5 2 3 Min und Max Werte der Arrays bestimmen 2 Tell 32 5 24 Case Bedingungen 3 Teil en oiai 32 5 2 5 Ausmisten der gemessenen Werte 4 Tell 33 5 2 8 DU rschnitt bilden o Teil E 34 5 2 7 Auswertung mit Hysterese Ip Tell 35 5 3 Einstellungen bernehmen ssesessesessecsscsessecesoecescecescecescesesoesoscesoecesoessscessecesoecessesesceseeoeesese 40 EE 40 5 3 2 Atrays
3. Kontrast Schwelle ein bew hrt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 39 Bei der letzten Messung wurde der Tropfen als gl hend erkannt Case TRUE Tropfen gl ht Gl hen b iert Kontrast Schwelle 3 4 2 5 Kontrast Schwelle Abbildung 5 31 Hysterese der Gluherkennung letzter Tropfenzustand nicht gluhend 3 Hier wird der Kontrast berechnet der der Differenz zwischen der Tropfen und Hintergrundhelligkeit entspricht 4 Ist dieser berechnete Kontrastwert also der Helligkeitsunterschied kleiner als die im Tab Einstellungen einstellbare Kontrast Schwelle so wird der Tropfen als gl hend erkannt Bei einer Reihe von Tests hat sich als guter Ausgangswert die Zahl 50 f r das Bedienelement Kontrast Schwelle aus bew hrt 5 Gl h Status speichern 5 Als letztes wird der berechnete Gl hwert als signalisierender Wert in die Anzeige Gl hen die sich im Tab Bildaufnahme befindet gespeichert Dadurch wird bei einer Wert nderung von Gl hen das Ereignis das die Hintergrundbeleuchtungsansteuerung enth lt ausgef hrt siehe 9 5 1 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 40 5 3 Einstellungen bernehmen Sobald alle Einstellung eingestellt oder geladen wurden muss auf Einstellungen bernehmen im Tab Bildaufnahme gedr ckt werden um die Funktionen der Bildaufnahme verwenden zu k nnen Dabei wi
4. 3 Serielle Schnittstelle Hier muss die serielle Schnittstelle angegeben werden an der das Multimeter zur Temperaturmessung angeschlossen wurde Dabei ist zu beachten dass das Multimeter auf dem Messbereich C eingestellt ist und dass der RS 232 Modus aktiviert wurde Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl siehe10 3 2 4 Temp Messsung aktiv Mit diesem Schalter kann die Temperatur Messung deaktiviert werden indem der Schalter auf aus gestellt wird Wenn die Temperatur Messung deaktiviert wurde muss keine serielle Schnittstelle eingetragen und das Ger t nicht am PC angesteckt werden 10 2 2 3 Beleuchtungs Einstellungen 5 5 Serielle Schnittstelle Hier muss die Serielle Schnittstelle angegeben werden die in der Hintergrundbeleuchtungs Ansteuerung eingebaut und mit dem PC verbunden ist Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl siehe10 3 2 10 2 2 4 Einstellungen bernehmen und Speicherpfad angeben 6 6 Einstellungen bernehmen Mit dem klick auf diesen Taster werden alle Einstellungen bernommen und nach dem Speicherpfad gefragt indem das Bild gespeichert werden soll Hier muss der gew nschte Ordner und ein Name gew hlt werden und auf OK geklickt werden Wurden die Einstellungen bernommen beginnt die Status Lampe im Taster gr n zu leuchten Danach wird im Anzeigebereich rechts sofort ein Live Bild des Schmelzvorganges angezeigt Ab nun k nnen Bilder unter dem ausgew hlte
5. Beispielschaltbild eines 40ms Timeout Ereignisses Intervall EFA WO Timeout Abbildung 4 2 Timeout Ereignis Bei allen Ereignissen die programmiert wurden wurde ein Ereignis Fall hinzugef gt der bei einer Werte nderung des Tasters Beenden ausgef hrt wird Nur in diesem Ereignis Fall werden die While Schleifen der Ereignisstrukturen abgebrochen und die Ereignisstruktur ist in weiterer Folge nichtmehr aktiv Dieses Ereignis ist bei allen Ereignisstrukturen notwendig da man das Programm sonst nicht ordnungsgem beenden k nnte Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 15 Beenden Ereignis ZH Beenden Wert nderung_vP ElemRef AlterWert Abbildung 4 3 Beenden Ereignis Um ein Ereignis durch das Programm selbst ausfuhren zu lassen sobald sich der Wert einer Variable andert reicht es nicht aus einfach einen anderen Wert in die gewahlte Variable zu schreiben Daf r muss der neue Wert ber einen Eigenschaftsknotenknoten mit der Eigenschaft Signalisierend in die Variable geschrieben werden Funktionen BW Anpassen Y vY Programmierung Den Eigenschaftsknoten Block findet man unter Programmiereng gt Applikationssteuerung i L Applikationssteuerung gt Eigenschaftsknoten UK Ki Applikationsr YI Referenz Statische VI S CD Referenz sch Di Eigenschaflas bi Methodenkno Aufrufkette Nach spezifis e Klassenbezeic YI Server Re E
6. HIL H here Technische Bundeslehranstalt Hollabrunn H here Lehranstalt f r Elektronik Ausbildungsschwerpunkt Telekommunikation Ich Wir erkl re n an Eides statt dass ich wir die vorliegende Diplomarbeit selbst ndig und ohne fremde Hilfe verfasst andere als die angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht benutzt und die den benutzten Quellen w rtlich und inhaltlich entnommenen Stellen als solche erkenntlich gemacht habe n Andreas Schneider Marcel Forster Hollabrunn im Mai 2012 HINWEISE Die vorliegende Diplomarbeit wurde in Zusammenarbeit mit der technischen Universit t Wien ausgef hrt Die in dieser Diplomarbeit entwickelte Software Produkte d rfen ganz oder auch in Teilen von Privatpersonen oder Firmen nur dann in Verkehr gebracht werden wenn sie diese selbst gepr ft und f r den vorgesehenen Verwendungszweck f r geeignet befunden haben Es wird keinerlei Haftung bernommen f r irgendwelche Sch den die aus der Nutzung der hier entwickelten oder beschriebenen Bestandteile des Projekts resultieren Fur alle Entwicklungen gilt die GNU General Public License http www gnu org licenses gpl html der Free Software Foundation Boston USA in der Version 3 Die Diplomarbeit erf llt die Standards f r Ingenieur und Technikerprojekte entsprechend dem Rundschreiben Nr 60 aus 1999 des BMBWK GZ 17 600 101 11 2b 99 http www bmukk gv at ministerium rs 1999 GO vml SCHL SSELBEGRIFFE Diplomar
7. Options its Fit Options ROI Descriptor H L GZ kb Damit die Oberfl che bestimmt werden kann wenn der Tropfen Gl ht wird in diesem Fall nicht von Bottom to Top sondern von Top to Bottom nach einer Kante gesucht Bereich 3 Ausg nge Hier werden die Einstellungen ausgegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 68 6 2 1 2 Erkennen der Kanten des Tropfens Hier wird der gr ne Bereich des gesamten Programmcodes Beschrieben Dieser Teil ist f r die Erkennung der Kanten des Tropfens zust ndig Siehe 6 1 2 3 Winkelerkennungsskript gt Edge Detector Programmcode H heGrundlinie SubVI f r Einstellungen Edge Detector 1 Abbildung 6 17 Code Erkennen der Kanten des Tropfens F r die Bestimmung der Kanten des Tropfens wird die Information ber die H he der Grundlinie ben tig blauer Pfeil Diese wird verwendet um die H he der Linie festzulegen entlang der nach Kanten gesucht werden soll Die Linie wird 15 Pixel ber der Oberfl che des Testobjektes platziert Dabei ist zu beachten das der Punkt 0 0 Links oben ist und deshalb 15 Pixel gerechnet werden muss um die Line oberhalb der Oberfl che zu setzen Bestimmung der Kanten Der Block in dem roten Bereich ist f r die Bestimmung der Kanten zust ndig Er gibt die Koordinaten der Punkte an an denen die Linie entlang der nach Kanten gesucht wird die Tropfenoberfl che schneidet Diese Daten we
8. groesser 90 In tierere Klasse umwandeln winkel links kleiner 0 Namensformat gt Winkel rechts groesser 90 von Element entfernen Winkel rechts kleiner 0 verkn pfen mit di Fehler im Knoten ignorieren d DHDDDDDDEHUUHDHDD Eigenschaften letzter Tab Abbildung 4 6 Variable des Eigenschaftsknotens Der fertige Eigenschaftsknoten sollte in etwa so aussehen Winkelberechnen einschalten 7 e 28 EN b iert SGL Abbildung 4 7 fertiger Eigenschaftsknoten Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 17 5 Programm 5 1 Bildaufnahme Die Bildaufnahme besteht aus allen Programmteilen die mit dem Aufnehmen der Bilder von der Webcam zu tun haben 5 1 1 Verwendete Funktionen Um ein Bild zu speichern verwendet man die Funktion IMAQ Write File Diese findet man unter Bilderkennung und Motorsteuerung gt Vision Utilities gt Files gt IMAQ Write File Instrumenten I O Bilderkennung und Motorsteuerung Mathematik Signalverarbeitung Datenkommunikation Konnektivit t Reglerdesign und Simulation Express Zusatzpakete Favoriten Eigene Bibliotheken VI ausw hlen A Sichtbare Paletten ndern b 1 1 Bilderkennung und Motorsteuerung I i SE Vision Utilities ImAa Er V X VW D fi V NI IMAQ Yision Utilities i Ga Image Manag Files wT SF eo Dr i NI IMAQdx Ah gt Image Manip Pixel Manipul IMAQReadFile IMAQ W
9. 1 Oben links bei XML File laden wird die gespeicherte XML Datei aus dem Programmpfad T rkis geladen und als XML String an den n chsten Block weitergegeben 2 Dieser Funktionsblock wandelt den XML String in den angegeben Datentyp um In diesem Fall ist der Typ ein Cluster der die Einstellungen enth lt Den Typ gibt der Rosa gef rbte Block Einstellungen Laden Ausgangs Cluster an und wurde beim programmieren von Einstellungen speichern erstellt 20 04 12 Schneider Forster HTBL Hollabrunn HotDropll Seite 46 3 Dieser Block ist ein Anzeigeelement und gibt an welche Datentypen im XML File gespeichert wurden Der Block wurde folgenderma en beim Programmieren von Einstellungen speichern erstellt C Programme HotDropll 4 Einstellungen xml e Es wurde ein Rechtsklick auf die Cluster Leitung hinter dem b ndeln Block gemacht und dann auf Erstellen gt Anzeigeelement geklickt Verdrahtung bereinigen Verzweigung erstellen Yerzweigung l schen Der so generierte Anzeigeblock enth lt den EE d E Cluster Datentyp und wurde dann on a S s ji Palette Cluster Klasse Yariant gt in das Einstellungen laden Programm Konstante eingef gt sorde ee Benutzerdefinierte Sonde 1 Haltepunkt gt Beschreibung und Tipp Abbildung 5 39 erstellen des Ausgangscluster in Einstellungen speichern 4 Nun wird der erhaltene Cluster wieder aufgeteilt um die gespeicherten Einstellungs Wert
10. Illustrative graph photo incl explanation Participation in competitions Awards Accessibility of diploma thesis Approval Date Sign The program for the measurement of surface energy and the hardware to control the backlight has been completed The program was installed on the PC of the University and put into operation Winkel Beta 1 linker Winkel Winkel Beta 2 rechter Winkel 146 659 142 853 Anzeige d D Dropbox DA Ordner D Diverse Bilder atestbildi bmp 640x480 1X 8 bit image 227 0 0 This picture shows a recorded drop whose angles were automatlically determined by the software Bosch Technik f rs Leben Preis 2012 HTL Hollabrunn Anton Ehrenfriedstra e 10 2020 Hollabrunn Examiner Head of Department College Seite 2 von 2 Hot Drop Seite 1 Inhaltsverzeichnis a RB EL E E 4 1 1 Hardware Hintergrundbeleuchtungsansteuerung csccccccscsceccccscsceccccccccscsceccccccscececceees 4 1 2 S ftware LAD le 4 1 3 Bedienungs Software s ssssssesesessesececssssosoecesseosoecesssseoecscssososossssosoeoeossssseosossssososssessoeosseeee 4 SEENEN 5 EES 5 2 2 Systemkonzept EE 5 2 3 VORAUSSETZUNG iross anaE EEEE 6 2 I E Ee EC 6 232 LU VerWengende So ll War ae 6 EE 6 24 Au feabenbereich een 7 2 4 1 Teilaufgaben im berblick ccccsscccoscsssrcccscssosrcescnssscessonscscecsonsersceversscssescosserseeverserecesens 7 2 4 2 Verteilung der Aufgabenbereiche
11. Pixels X Straight Edges 0 Pointl Pixels Y Straight Edges 0 Point2 Pixels X Straight Edges 0 Point2 Pixels Abbildung 6 27 Verarbeitung Linieninformationen In diesem Bereich werden die Informationen der Grundlinie also der Linie die an die Oberfl che des Testobjektes angelegt wird verarbeitet u ber die rosafarbene Linie roter Pfeil werden die Daten als erstes in den Block Array Indizieren geleitet Aus diesem Block werden die Daten des ersten Elements des Arrays ausgegeben Di Im n chsten Schritt werden diese Daten mit der Funktion Nach Namen Aufschl sseln geteilt und nur die relevanten Informationen weitergeleitet Man erh lt die Koordinaten der Endpunkte der Linie die an die Oberfl che angelegt wurde Im n chsten Schritt werden die Koordinaten in des Zahlenformat 132 umgewandelt Mit der Funktion B ndeln werden sie in ein Cluster umgewandelt Zum Schluss wird mit der Funktion IMAOQO Convert Line to ROI VI aus den Linieninformationen ein ROI Descriptor erzeugt 6 Mit der Funktion Max amp Min wird die maximale H he der Grundlinie bestimmt und an den Block H heGrundline bergeben Das Bestimmen des Maximalwertes ist notwendig damit die ROIs die zum Bestimmen der Kontaktwinkel platziert werden nicht unter der Oberfl che des Testobjektes positioniert werden Tests haben gezeigt dass es in diesem Fall fters zu Fehlmessungen kommt Datenverarbeitung linker Kontaktwinkel I
12. Tropfen gemessen In diesem Anzeigefenster wird die zuletzt gemessene Tropfenhelligkeit angezeigt Diese Information dient als Hilfswert beim Einstellen der Bedienelemente Nr 10 11 und 12 10 Tropfen gl ht Ab dem eingestellten Tropfen Helligkeitswert wird die Hysterese angewandt Dieser Helligkeitswert sollte dem Helligkeitswert des nicht gl henden Tropfens bei eingeschalteter Beleuchtung entsprechen In der Praxis hat sich 150 als brauchbarer Wert erwiesen Siehe 5 2 7 11 Kontrast Schwelle aus Dieser Wert entspricht dem Ausschaltwert der Hysterese Dieser Wert kann ver ndert werden um die Breite der Hysterese anpassen zu k nnen Bei einer Reihe von Tests hat sich als guter Ausgangswert die Zahl 50 bew hrt Siehe 5 2 7 12 Kontrast Schwelle ein Dieser Wert entspricht dem Einschaltwert der Hysterese Auch dieser Wert kann ver ndert werden um die Breite der Hysterese anpassen zu k nnen Bei einer Reihe von Tests hat sich als guter Ausgangswert die Zahl 50 bew hrt Siehe 5 2 7 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 117 10 2 3 5 Einstellungen speichern 13 13 Einstellungen speichern Mit dem Tastendruck auf Einstellungen speichern werden alle Einstellungen die im aktuellen Tab angezeigt werden unter dem Pfad C Programme HotDroplIl abgespeichert Diese k nnen dann im Tab Einstellungen und im Tab Bildaufnahme geladen werden 10 2 3 6 Einstell
13. dBm Code mpb III H Anm TICE dBm It 400nF tov dBm KEE 220 4H II TI TI e 4oouF 40H III TI en LI to J IT S Table 5 Amps functions Table 6 Peak status Column 10 Column 11 H DC H PeakOFF O AC I Calibration i 2orA Peak i O 3orB Peak e Table 7 RFLAG_H Push Button setting Column 12 Valid outputs O Hz 1 Duty Cycle LS 38XRmanualranging 0 Manual 1 Autoranging LA 38XRAutoranging 4 0 Buzzer ON 1 Buzzer OFF B 38XR Autoranging Duty Cycle 8 0 notused 1 38XR model Table 8 RFLAG_L Push Button setting Column 13 Valid outputs 0 1 0 positive 1 negative 0 Positive reading all functions N 2 0 DC 1 AC DC 1 Negative reading VDC dBm uA mA A temperature 2 O AC 1 dBm_ AC DOC no polarity o 8 O ohms 1 Continuity 4 Ka Br po Continuity S O Abbildung 7 3 Ausschnitt der Auswertetabelle des verwendeten Multimeters Mithilfe der Tabellen wurde eine Auswertesoftware in LabVIEW geschrieben welche aus dem Hex Code die Temperatur ausliest und berpr ft ob die Daten richtig bertragen wurden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 85 7 4 Programmcode F r die Temperaturmessung wurde ein eignes Sub Vi erstellt welches in einer Case Struktur welche Ereignisstrukt
14. entsteht auf dem Thermoelement eine Spannung welche von einem Digital Multimeter gemessen und in einen C Wert umgerechnet wird Daf r muss das Multimeter im Temperatur Modus C arbeiten Ein Thermoelement entsteht wenn zwei unterschiedliche Metalle sich ber hren und an diesem Kontaktpunkt eine kleine Spannung die sogenannte Thermospannung als Funktion der Temperatur entsteht Thermospannung Un Differenz aus den Thermospannungen von Metall A und Metall B Anschluss Vergleichs Stelle Vergleichs temperatur Tv Metall A Temperatur differenz AT Metall B Messstelle Temperatur Tm Am Messpunkt verschwei te Metalle Abbildung 7 1 Temperaturmessung Thermoelement http infosys beckhoff com content 1031 el33xx html Bt_EL33xx_Functionality htm Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 82 7 2 Amprobe 38XR A Abbildung 7 2 Temperaturmessung Amprobe http infosys beckhoff com content 1031 el33xx html Bt_EL33xx_Functionality htm Produktbeschreibung Professionelles Multimeter mit Effektivwert Messverfahren und optischer RS232 PC Schnittstelle e Kapazitats Temperatur und Frequenzmessung e Dioden und akustische Durchgangsprufung e Dampfungsmessung dBm e MIN MAX Relativ und Spitzenwertmessung e Automatische und manuelle Messbereichswahl e Integrierter Messwertspeicher Data Hold e Zus tzliche Balkenanzeige 41 Segmente e Beleuchtete Anzeige e Sto und
15. hlt und der resultierende Intensit tswert jedes Pixels in einen Grauwert umgewandelt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 24 3 Sequenz 5 1 2 6 Teil 5 gelb Wenn alle vorherigen Punkte abgearbeitet wurden wird das Bild endg ltig auf die Anzeige geschrieben und angezeigt Teil 5 Abbildung 5 12 Livebild Teil 5 5 1 3 Snapshot Beim Speichern eines Bildes per Hand auch Snapshot genannt wird das aktuell angezeigte Bild mit dem gew hlten Namen aktuellem Datum Uhrzeit Temperatur und dem Zusatz SNAP im Bildnamen im gew hlten Pfad abgespeichert ale 2 Uhrzeit und Datumstring generieren und alle ersetzen leme 2 Abspeichern des Apfadr Zen angezeigten Bildes Jobe Be in String umwandeln in Pfad umwandeln 5 aufteilen in 2 Strings Apfad Pfad f r das speichern der Winkelinformationen Generieren der Pfades mit Narne Datum Uhrzeit aktueller Ternperatur und zusatzinfo SNAP Abbildung 5 13 berblick Snapshot 1 Das aktuelle Datum und die Uhrzeit werden ausgelesen oben links und alle Doppelpunkt in der Uhrzeit durch h f r Stunde m fur Minute und s f r derzeitige Sekunde ersetzt da unter Windows keine Doppelpunkte im Pfad vorkommen d rfen 2 Der gew hlte Pfad T rkis links wird in einen String umgewandelt und in zwei Strings aufgeteilt Der Dateiendung nach dem Punkt und dem Namen Schneider Forster HTBL Holl
16. 11 12 Bild speichern unter Button Es ffnet sich ein Fenster in dem der Name und Speicherort ausgew hlt werden kann Hinweis Werden die Bilder im Explorer verschoben oder kopiert muss darauf geachtet werden dass die zu den Bildern zugeh rigen XML Dateien mitverschoben oder kopiert werden Die Namen der XML Files sind bist auf die Endung xml identisch mit den Namen der Bilder Diese XML Dateien enthalten die Linieninformationen 11 1 4 Erweiterte Einstellungen Unter der Registerkarte Einstellungen Bildaufnahme Einstellungen Winkel Abbildung 11 13 Einstellungen Tab k nnen neben den unter 11 1 Grundeinstellungen beschriebenen noch weitere Einstellungen vorgenommen werden Au erdem k nnen hier die Einstellungen abgespeichert werden 11 1 4 1 Kamera Einstellungen Kamera Einstellungen Kamera ausw hlen Grayscale i en Abbildung 11 14 Kamera Einstellungen Hier wird die Kamera ausgew hlt mit der die Bilder aufgenommen werden sollen ber den Schalter Grayscale kann ausgew hlt werden ob ein Schwarz Wei oder ein Farbbild aufgenommen werden soll Dabei ist zu beachten dass bei Farbbildern die Automatische Winkelerkennung nicht funktioniert Zus tzlich kann der Video Mode ausgew hlt werden in dem die Kamera betrieben werden soll F r die Messung ist ein Video Mode mit einer Aufl sung von 640 x 480 Pixel am besten geeignet Video Modes 240x176 IYUV 10 00fps A 320x240 14
17. 1420 Tele 352x288 IYUY 10 00fps EENS Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl 640x480 IYUV 10 00Fps siehe10 3 2 Temperaturmessung Einstellungen A Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv SC OH E C Beleuchtungs Einstellungen 6 Serielle Schnittstelle SCC D 2 Grayscale Dieser Schalter muss aktiviert werden wenn die Kamera Farbbilder aufnehmen kann Durch die Aktivierung der Grayscale Funktion werden die Farbbilder in Grauwert Bilder umgewandelt um die automatische Hintergrund Beleuchtungsansteuerung und die automatische Gl herkennungs Einstellungen Gl hen Hintergrund gemessen Tropfen gemessen a AN O Winkelberechnung zu erm glichen Kontrast Schwelle Kontrast Schwelle 3 Video Modes Ve dek re ein Hier kann der Aufnahmemodus der Kamera festgelegt 1 9 0 EI 5 0 12 9 0 werden Es sollte immer eine Aufl sung von 640x480 1 3 Einstellungen speichern 4 Einstellungen Laden Das Bild sollte in einem der zwei Pixelformate 1420 oder Abbildung 10 6 Einstellungen 2 Tab Pixel ausgewahlt werden IYUV aufgenommen werden da diese von LabVIEW unterst tzt werden Falls eine neue Kamera angeschlossen wurde m ssen die Einstellungen zuerst bernommen werden um die Liste der Video Mods die die Kamera beherrscht neu aufzulisten Danach kann der Video Mod w hren das Live Bild angezeigt wird ge ndert werden Die Einstellungen m ssen nicht neu bernommen werden 10 2 3 2 Temperat
18. 2010 Zus tzliche Installer 8 z E ei W Mein Computer I LabVIEW 201 Dialogfeldinformationen Registry OCH EEN amp LabVIEW 201C Hardwarekonfiguration He i LabVIEW 201 Versionsangaben m komplett_Version_8 2 vi EN LabVIEW 201 Windows Sicherheit Tropfen256 ico CN LabVIEW 201 Fortgeschritten EN LabVIEW 201C 4 Pers nlich ale Programme l H HotDrop2 EE W Treiber Abbildung 28 Installer erstellen Einstellungen Quelldatei hinzuf gen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 97 4 Zus tzliche Installer hinzuf gen Unter dem Punkt Zus tzliche Installer k nnen durch anhaken die ben tigten Installer ausgew hlt werden Kategorie Zus tzliche Produktinformationen Ziele Einzubeziehende Installer von National Instruments Quelldateien F NI LabVIEW Run Time Engine Web Server on i 3 Z NI LabVIEW Runtime Engine 2010 SP1 e d en e 2 Math Kernel Libraries Cus izache Installer LF NI LabVIEW 2010 Real Time NBFifo Dialogfeldinformationen 7 NI LabVIEW 2010 Run Time Engine Web Sen Registry 7 NISSL Support Hardwarekonfiguration LINN System Web Server 1 1 Versionsangaben iF NITDM Streaming 2 2 F Windows Sicherheit NIVC2008MSMs 7 PE 2 NI Web Application Server 1 1 iff NLLogos_5 2 1 AIT I ahlAf nAlamae ZC MI NND Biintime Enaine Abbildung 29 Installer erstellen Een zus tzliche Installer Wir Ben tigten folgende zus tzlic
19. 65 VAC P range locked 95 VAC P OL range locked 0 0 0 0 ohms open input ohms OL 50 Mohm cont 2 kohm cont 20 ohm tone 200 ohm 200 ohm diode OL over range 48 V Hz open 100hz 100hz 100hz up ranged 50 D C O0 F 2 ai DIE 0 oo CHIC CH Glo oO oO OCH n nn n A IP CH Schneider Forster Table 2 Table 3 leleledeel aaseja eeler ele ajama najala Tel Tabia ial SE EE E EE te EE EE S Table 6 Table 7 o N OO ech wh N Meter Serial Output String o o o gt 10000000000A0 10000000000A0 10697 11C000A0 1069691C00080 10BODD2800080 1008960410080 1001680120080 o o N o O 1012062A000A4 10BODD2A200A4 1007012A000A5 1000002A000A4 Co EFFE P NM NIN N CH ololo o ololo o gt gt gt gt mot gt 0C099604100A1 0C137005000A0 0C 13700500080 0C01370110080 0C00140020080 0C00010030080 0C00140020081 jojojo ojo FF oO 0 0 0 o 0 0 0 4 0 5 HI 0 0 0 0 0 CH 0C996523000A2 0C99732800082 1065001A200A0 1091911120280 1091911120380 10B0DD1920280 EE Seele ae Eelere je Tee ee 3 i gt Sisiseiisiel sek Salles Auto Manual DB olm o jo 00 00 00 3 gt o Bag ojal Oja 08BODD28000A0 __ A 8 s r 08B0DD2850088 8 8 r 0801990150088 8 A
20. Anzeigen werden nun genauer erkl rt 10 2 2 Bildaufnahme 1 Tab Bidaufnahme Einstelungen Winkel Kamera Einstellungen Die Einstellungen Nr 1 bis Nr 5 sind die wichtigsten Einstellungen 1 a a 2 Grayscale die vorgenommen werden m ssen bevor die Einstellungen H cam0 gt bernommen werden und Bilder aufgenommen werden k nnen Temperaturmessung Einstellungen 3 Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv 10 2 2 1 Kamera Einstellungen 1 2 Kom E Cc en Beleuchtungs Einstellungen Hier muss die angeschlossene USB Kamera ausgew hlt 5 Serielle Schnittstelle Scan El werden ber welche Bilder des Tropfens aufgenommen werden sollen Einstellungen Gbernehmen 2 J d Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl Siehe 10 3 2 8 Bildaufnahme Snapshot Automatik Ein Aus 1 0 Oe jn 2 Grayscale Dieser Schalter muss aktiviert werden wenn die Kamera Hintergrund Beleuchtung Farbbilder aufnehmen kann Durch die Aktivierung der Gl hen Auto Manuell Beleuchtung o Ce Temperaturmessung Status Temperatur 1 4 o 1 5 255 C Grayscale Funktion werden die Farb Bilder in Grauwert Bilder umgewandelt um die automatische Hintergrund Beleuchtungsansteuerung und die automatische Winkelberechnung zu erm glichen Abbildung 10 5 Funktionen der Bildaufnahme 1 Tab Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 113 10 2 2 2 Temperaturmessung Einstellungen 3 4
21. Bilder aus dem Livebild sollen zyklisch alle par Sekunden und jederzeit per Hand abgespeichert werden k nnen Um mehrere Operationen gelichzeitig abarbeiten zu k nnen ist es notwendig mehrere parallel laufende Schleifen zu erstellen die sich nicht gegenseitig unterbrechen Zus tzlich zu den Bildern sollen auch die Winkellinieninformationen abgespeichert werden Als zus tzliche Vereinfachung k nnen auch die Einstellungen der Bildaufnahme gespeichert und geladen werden Die Winkellinien und Einstellungen werden als xml File abgespeichert wobei das xml File der Winkellinien den selben Speicherort und Namen wie die Bilddatei besitzt Dadurch k nnen fehlerhaft gespeicherte Winkelinformationen leicht gel scht werden und das Bild kann bei einem Fehler nicht so leicht besch digt werden Temperaturmessung Zus tzlich zum Livebild wird parallel die Temperatur mitgemessen Da die Funktion nicht immer verwendet wird kann sie auch deaktiviert werden Die aktuelle Temperatur wird ber einen USB zu RS232 Adapter der an einem Multimeter angeschlossen ist eingelesen Das Programm fragt die aktuelle Temperatur vom Messger t ab und zeigt diese in der Programmoberfl che an Wird ein Bild abgespeichert wird der derzeitige Temperaturwert im Dateinamen mit angegeben Benutzeroberfl che Die Benutzeroberfl che ist die Oberfl che des ganzen Programms In ihr k nnen alle Einstellungen vorgenommen werden und das Programm bedient werden Weiters werden in d
22. Dateien hinzugefugt wird der Installer erstellt und wird dann im Projekt Explorer bei den Objekten angezeigt Date Bearbeiten Ansicht Projekt S le Projekt HotDrop2 lvproj E Mein Computer DI Treiber ba m komplett_Version_8 2 vi I A Tropfen256 ico e 57 Abh ngigkeiten e Build Spezifikationen Fal HotDrop2 i Al HotDrop2 Installer Abbildung 32 Installer erstellen Fertige Projektdateien Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 99 9 Hardware 9 1 Allgemeines Dadurch dass sobald der geschmolzene Metalltropfen gl ht die Kostrastverh ltnisse zwischen Tropen und Hintergrund zu schlecht sind k nnen die Konturen nicht mehr ausreichend gut erkannt werden um eine automatische Messung der Winkel durchzuf hren Um dieses Problem zu l sen wurde eine Hardware entwickelt um wenn der Tropen zu gl hen beginnt die Hintergrundbeleuchtung ausschalten zu k nnen Dadurch ist der Kontrast des hellen Tropfens zum dunklen Hintergrund wieder ausreichend gro Die Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung ist entweder durch einen Schalter direkt an der Hardware durch einen Button im Programm per Mausklick oder automatisch durch das Programm m glich F r die automatische Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung wurde mit Hilfe von NIVision ein Programm erstellt das den Kontrast zwischen Hintergrund und Tropfen misst Bei der Hintergrundbeleuchtung handelt es sich um einen 500W Halogenscheinwerfer 9
23. E UE 130 1172 71 Bedienung arten ee een 130 11 2 2 Fehlerbenepunes au 131 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 4 1 Lastenheft Fur die Diplomarbeit HotDrop II alias Automatische Bildauswertung f r die Oberfl chenenergie bei wechselnden Kontrasten ist folgendes zu erledigen Es soll eine Automatisierungssoftware f r das Oberfl chenenergiemessger t welches an der Technischen Universit t am Institut f r Festk rperphysik aufgebaut ist erstellt werden Es werden Bilder von einer Webcam aufgenommen und der aktuelle Schmelzvorgang im Programmfenster angezeigt Dabei soll das volle Potential der Webcam ausgenutzt werden um den Vorgang m glichst in Echtzeit verfolgen zu k nnen W hrend der Anzeige des aktuellen Schmelzvorgangs sollen die Bilder automatisch alle par Sekunden oder per Hand abgespeichert werden k nnen Die Aufnahmen sollen zus tzlich mit dem aktuellen Datum Uhrzeit und derzeitiger Temperatur versehen werden Bei der Bildaufnahme kann es dazu kommen dass der aufgenommene Tropfen zu gl hen beginnt In diesem Fall ist es notwendig eine Hintergrundbeleuchtung anzusteuern und diese auszuschalten Nach der Aufnahme sollen zwei Kontaktwinkel an den im Bild dargestellten Tropfen angelegt werden und die dazugeh rigen Winkelwerte berechnet werden Da sich die aufgenommenen Tropfen in der Form sehr stark unterscheiden kann es zu Problemen bei einer automatischen Winkelerkennung kommen
24. Image Color Grayscale Binary Machine Vision Identification Help p l l Batch Processing Gh P PRAL E Performance Meter View Measurements Create LabVIEW VI Abbildung 6 12 NI Vision Create LabVIEW VI Es Offnet sich der LabVIEW VI Creation Wizard DR LabVIEW VI Creation Wizard Steplof4 00000 1 Choose the version of LabVIEW and NI Vision that you want to use to create the VI sie RR 2 Choose a file path for the new VI Abbildung 6 13 LabVIEW VI Creation Wizard Step1 Hier w hlt man als erstes den gew nschten Speicherort aus Step2 Als n chstes kann man ausw hlen ob man das aktuelle oder ein abgespeichertes Skript verwenden m chte Step3 Hier kann ausgew hlt werden von welcher Quelle das Bild kommen soll Step4 Hier kann noch ausgew hlt werden f r welche Funktionen Bedienelemente erstellt werden sollen Als letztes klickt man auf den Button Finish Jetzt wird das VI erstellt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 65 6 2 Winkelerkennung in LabVIEW Das aus dem NIVision Skript erzeugte LabVIEW VI zur Winkelerkennung wurde in das Hauptprogramm integriert 6 2 1 Gesamter Programmcode Abbildung 6 14 bersicht Code Winkelerkennung Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 66 Erkennen der Oberfl che des Testobjektes Erkennen der Kanten des Tropfens Erkennen des Linken Winkels Erkennen
25. NENNEN 126 Abbildung 11 12 Bild speichern unter Button 127 Anbilaune 11 13 Einstellungen Tapas se nie 127 Abbildung 11 14 Kamera Emmnsteliungen nenn nenne A A AE 127 Anbildung 11 15 Video Modes ns rien ta a 127 Abbildung 1l1pGTemperaturmessung Emmnstellungen nee nennen 128 Abbildung 11 17 Beleuchtungs EinstellUngen cccccccsseccsecceseceseceseeceecceceeneceeeceeueeeeeeeeeeeeeegeeees 128 Abbildung 11 18 Gl bherkennungs Eimnstellungen nennen 129 Abbildung 11 19 Einstellungen Speichern Laden Buttons 129 Abbildung 11 20 Oberseite Hardware sssssssesssessessrrsersressesserssrsseeserserssresresersrrsseeserseresesseeseeseeesenss 130 Abbildung 11 21 Vorderseite Hardware 131 Abbilaune 11 22 Platin er ee 132 Abbildung 11 23 Anschluss USB RS232 Converter 133 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12
26. O8BODD28000A0 0 m 0819910850080 0 a 08199108500A0 DE EEE E Ofr 04BODD0A10080 __ ojejojr 04B0DD0A10080 o e ofr 0404790210080 I EEE HE 0 a OFO00000000A0 0 a 0F099904100A0 o 8 0 m 0FO9990410080 o 8 0 m oF01000020080 BEE N EEE a a 0F00002A000B0 Keel 1 0 oI1IA 1 1 D1218 1 0 8 110 8 o0 0 0 0 0 HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 84 Table 1 Function Codes columns 1 2 H p02 H VAC dBm 20 mA DC A F A Hz Duty Cycle Table 2 Reading and Error codes Columns 3 4 5 6 BODD OL overload of range Input jack error measage Table 3 Bargraph segments column 7 column 8 0 segment not counted Column7 Column BO H 0x16 0_ En Er u Hex Er i O 1 1x16 16 _ 2 x 16 32 Le 14 1x16 4 20 segments 28 2 x 16 32 8 40 segments Table 4 Range Codes Column 9 Range Dev ACV AC DC To a mA 10A mH H Hz oe a EE BEE I N Te ee o 1000mV 1000mV 1000mV 40MQ 100uA 10mA A 4mH 100Hz 7 10V 10V 10V 10 MQ 10001A 100mA 40mH 1000Hz 2 100v 100v 100v 1MQ 400mA 400mH ks 3 1000V 1000v 1000V 100k2a D 4H 100kHz 2 LL ak I 3 4 1000kHz Il moon ll S 10MHz e 40MHz Range Cx H m 420 C F DC
27. bergeben Der erste Funktionsblock Array indizieren sucht den Wert des Elements mit dem Index des aktuellen Schleifenz hlwertes und gibt diesen an den n chsten Block weiter Der n chste Block Teil Array ersetzen f gt den Wert des Elements an der Indexstelle 0 in das Array Tropfen ausgemistet ein In der n chsten Sequenz werden die Elemente des Arrays Tropfen ausgemistet um eins nach rechts verschoben geshiftet Das Array ist 3 Elemente gro damit bei einer 5 Mal wiederholten Schleife alle drei Elemente des Arrays mit gerade gemessenen Werten berschrieben werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 34 5 2 6 Durschnitt bilden 5 Teil RHintergrund ausgemistet gt 1 In diesem Teilbereich wird der Durcnsennitt ber alle ausgemisteten Werte gebildet Dazu wird der Funktionsblock Array indizieren verwendet und die einzelnen Werte der Elemente der Arrays der ausgemisteten Werte mit den Indizes 0 2 ausgegeben und dann addiert Tropfen ausgemistet gt Anschlie end werden die resultierenden Werte durch 3 dividiert und dann in die Variablen Hintergrund und Tropfen gespeichert Diese Variablen werden dann f r die Gl herkennung verwendet 2 Zus tzlich werden die Elemente der Arrays mit den gemessenen Werten um eins nach 2 H rechts Verschoben shiften um bei der erneuten Ausf hrung des Ereignisses den ltesten Messwert mit dem ak
28. der Benutzer im richtigen Tab ist um einige Bedingungen 1 3 erweitert Automatik Ein Aus Abspeichern des angezeigten Bildes gew hlter Sekunden Zyklus bmp e in String umwandeln in Pfad umwandeln i S aufteilen in 2 Strings Pfad f r das speichern der vWinkelinformationen 3 frEinstellungen bernommen Py i S a 3 enerieren der Pfades mit Name Datum Uhrzeit aktueller Temperatur und zusatzinfo SNAP S Winkel Berechnung Y ATab Control E gt Con i S S 0 gt fTimer Zahl True mp SH Es Timer Zahl amp ea zur cksetzen ftTimer Zahl gt gt 2 x DE Anzahl der vergangenen Sekunden erh hen Abbildung 5 15 Uberblick zyklisches Speichern 5 1 4 1 Case Bedingungen 1 3 Automatik Ein Aus 1 Ein Schalter auf der 1 Benutzeroberflache muss auf Ein e ge stehen um die Bildaufnahme zu aktivieren 2 Wenn bereits gleichviele oder mehr Sekunden als die gew hlten 2 R ATimer Zahl Sekunden zu denen ein Bild vergangenen vergangenen Sekunden aufgenommen werden soll seit der letzten Bildaufnahme vergangen sind wird die Bildaufnahme aktiviert gew hlter Sekunden Zyklus 3 Wie schon bei den anderen Ereignisstrukturen m ssen die Einstellungen bernommen sein und der Benutzer darf nicht das Winkel 3 ftEinstellungen bernommen f Berechnung Tab offen haben um die Bildaufnahme zu aktivieren TAD a o ap Winkel Berechnung Y
29. gemessen In das Array Hintergrund gemessen im Index 0 1 a wird der Aktuelle Hintergrundwert gespeichert Abbildung 5 22 Teil 1 der Gl herkennung aktueller Helligkeitswert der Tropfens gt Im ersten Bereich wird das aktuell angezeigte Bild Anzeige in das SubVi Graustufenerkennung geschickt Die eigens programmierte Graustufenerkennung siehe 6 3 berechnet die Helligkeit des gerade angezeigten Tropfens und des Hintergrundes Da die Werte aber nicht konstant sind und sich manchmal Fehler bei der Berechnung einschleichen m ssen die berechneten Werte noch weiter bearbeitet werden bevor erkannt werden kann ob der Tropfen gl ht Daher werden die zwei Werte in zwei Arrays siehe 5 3 2 in den Index O gespeichert Jedes dieser Arrays kann bis zu f nf Werte speichern Sp ter im 5 Teil werden alle Elemente der Arrays um eins nach rechts verschoben geshiftet Dadurch kann beim n chsten Aufruf des Programms wieder der Index O berschrieben werden da dieser Index den ltesten Messwert enth lt Das bedeutet dass nach dem f nften Aufruf der Ereignisstruktur nach 15 Sekunden alle Werte im Array durch neue ersetzt worden sind Die Informationen in den Arrays Hintergrund gemessen und Tropfen gemessen werden als Ausgangswerte f r die weiteren Berechnungen verwendet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 32 5 2 3 Min und Max Werte der Arrays bestimmen 2 Teil Im dritten B
30. initialisieren 1 Teil nee ae 40 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 2 5 3 3 Pfad abfragen und Variablen setzen 2 Teil aa 41 5 3 1 Ausrichtungslinie einzeichnen 3 Tell 42 5 4 Speichern und Laden der Aufnahmeeinstellungen ccscscsscscsscscsccscsccscsceccscsccccscescnces 43 5 4 1 Einstellungen allgemein en ee a 43 54 2 Einstell ngen speicherfne nee thedseatacenatenaeed 44 5 43 ENS telung en laden ana an 45 5 5 Einzeichnender Linien ees 47 EIERE 47 5 6 Berechnung der Winkels este 49 SOAGE MENE Sonya e 49 5 62 Auslesen der Tee 49 5 6 5 BErFEcHNUNg zes esse 49 5 7 Speichern und Laden der Bilder und Linien seseseseesenennnennnnnnnnnnnnnnnnnununnnnnsnnunnnnnenenn 52 5 7 1 Speichern der Unieninformationen ccecccsseccesececeececeeeeeeneceeeceesuceseeceeneceaeceseeceseeeeees 52 5 22 DING neu abspeichern ana 52 5 7 3 Laden von Bildern und Upnienintormationen 53 6 Butler eebe 56 6 E VISION W E 56 A E ER NEE 56 BEZENIVMISION ASSIS UCI Eee cetaas tuum N E 56 6 2 Winkelerkennung in LabVIEW eege ege dee edd deeg EES eN 65 02 een geet era 65 6 3 Erkennen von Gl hen in LabVIEW 1 nenn l n 77 6 3 1 Gesamter Programmcode a eier 71 7 dl Ed d ut TEE 81 7 1 Alleemeinesauscnsaea irre 81 7 2 AMDPLODE3BSKRA nass ensure 82 7 3 MexXcode auswerten ee 83 n et TE 85 7 4 1 Verwendete Funktionen a aa Eee 85 TA 2 bersicht aussen st
31. kein g ltiger Hex Code empfangen werden kann Mit dem Block darunter wird die Zahl auf eine kommastelle genau in einen String umgewandelt und dann im n chsten Block mit der Endung C versehen Am Schluss wird der String in die Variable Temp String ausgegeben um diese beim Speichern von Bildern wiederverwenden zu k nnen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 89 8 Installationspaket erstellen Um das Programm samt allen Treibern und zus tzlicher Software installieren zu k nnen muss ein Installationspaket erstellt werden In diesem Abschnitt werden die dazu erforderlichen Schritte erkl rt 8 1 Erstellen eines neuen Projekts Der erste Schritt beim Erzeugen des Installer Packages ist ein neues Projekt zu erstellen und alle erforderlichen Dateien hinzuzuf gen Dazu geht man wie folgt vor Man ffnet das LabView Programm f r das man ein Installer Package erstellen will Als n chstes klickt man unter dem Men punkt Projekt auf Neues Projekt Date Bearbeiten Ansicht arses Ausf hren Werkzeuc on RES RS RS RS ES ES ES RS ES ES ES ES SR Projekt ffnen IRR Uae H III I IRE Projekt speichern Projekt schlie en Abbildung 11 Neues Projekt Es ffnet sich folgendes Fenster bei dem man auf Hinzuf gen klickt Dadurch wird das aktuelle VI zu dem Projekt hinzugef gt Er Elemente ffnen Al Es sind VIs in der Hauptapplikat
32. mit Minimaloberfl che zusammenziehen w rden Wenn ein Fl ssigkeitstropfen auf einer ideal ebenen homogenen Oberfl che liegt bildet sich an jedem Punkt der Dreiphasenlinie an der Festk rper Fl ssigkeit und Dampfphase zusammensto en ein Gleichgewichtsrandwinkel 8 zwischen der Fl ssigkeit und der Festk rperoberfl che aus Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 12 gasf rmig of Pe Lx fl ssig Os Ei e Abbildung 3 1 Winkellinien mit an einer Tropfenform 4 Einf hrung in LabVIEW Bevor die Programme erkl rt werden k nnen wird in diesem Kapitel LabVIEW und das programmieren von Ereignisstrukturen kurz erkl rt 4 1 Allgemeines Dieses Kapitel behandelt die grundlegenden Dinge der grafische Entwicklungsumgebung LabVIEW LabVIEW ist ein graphisches Programmiersystem von National Instruments wobei die Abk rzung f r Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench steht Im Unterschied zu herk6mmlichen professionellen Programmiersystemen wie C oder Basic bei denen die Anweisungen in Textform erfolgen besitzt LabVIEW eine eigene Programmiersprache G Programme werden grafisch in Form eines Datenflussmodells mit der Computermaus konstruiert wodurch LabVIEW sehr gut f r die Erfassung und Verarbeitung von Signalen und Daten geeignet ist Die in LabVIEW geschriebenen Programme werden als Virtuelle Instrumente oder einfach VIs bezeichnet Diese VIs bestehen aus 2
33. ngigkeiten St HotDrop2 exe EN VI Einstellungen anpassen Standard Speichereinstellungen verwenden Frontpanel entfernen Blockdiagramm entfernen Keine Passwort nderung Passwort entfernen Neues Passwort bernehmen Diese Datei im Build umbenennen HotDropAvi Abbildung 16 Exe erstellen Einstellungen Einst Quelldatei 4 Symbol Auswahlen Unter dem Men punkt Symbol kann ein Symbol fur die exe erstellt oder ausgew hlt TS E Speer iii Informationen Quelldateien Ziele Einstellungen der Quelldateien Fortgeschritten Zus tzliche Ausschlie ungen Versionsangaben Kategorie LabVIEW Standardsymbol verwenden Symboldatei im Projekt Gal Symbol Editor Symbolgrafik 16 x 16 4 Bit Farbe EN Abbildung 17 Exe erstellen Einstellungen Symbol Ausw hlen Dazu entfernt man den Haken bei LabVIEW Standartsymbol verwenden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 92 Es ffnet sich ein Fenster bei dem man auf Hinzuf gen klickt und das gew nschte Symbol ausw hlt Projektdatei ausw hlen Dateien im Projekt a E Mein Computer Abbildung 18 Exe erstellen Einstellungen Symbol Auswahlen Speicherort 5 Fortgeschrittene Einstellungen Unter dem Men punkt Fortgeschritten macht man einen Hacken bei den Punkten Fehlersuche aktivierten Fehlersucht vor Ausf hrungsbeginn und Fehlercodedateien kopieren S
34. schlagfest durch serienm ig zugeh rende Schutzh lle Kleinste Aufl sung Innenwiderstand e U DC 100 uV 10 MOhm e U AC 100 uV 10 MOhm e DC 100 nA e AC 100 nA e R 100 mOhm e C 10 pF e Freq 100 mHz e T 1 C 1 F e Schallpegel 0 01 dB e Tastverh ltnis 0 01 e Diodentest 1 mV Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 83 7 3 Hexcode auswerten Das Digital Multimeter sendet Uber eine serielle Schnittstelle die Daten an einen RS232 zu USB Konverter welcher via USB mit dem PC verbunden ist Um die empfangenen Daten auswerten zu k nnen wurde folgende Auswertetabelle dem Datenblatt entnommen 38XR Serial Output Code Tables Examples see additional tables below for explanations of each column mod 11 24 04 RS232 settings Baud Rate 9600 Data Bits 8 Start Stop Bits 1 Parity None or Odd Flow Control None Terminate CR LF Examples column Meter inputs vac open vac short 7 vac Tvac 1 vac ol 9 vac 1 7 vac h ak ek EA OQ k h ek OO h CH 12 dbm dbm OL no beep 7 dbm 0 dbm h akak mk cc seele ele eieeielel oel eloliel elelelel elel isioleel e 1 VDC 137 mVDC auto 137 mVDC mV range 137 mVDC 10V range 137 mVDC 100V range 137 mVDC 1000V range 137 mVDC 100V range o o ojo OO Olio 00 0 JON ONIN OJON O eeh o 0 0 VAC DC 1V 60Hz VAC DC 1V 60Hz 65 VAC auto 65 VAC P range locked
35. verschoben werden indem man diese in der Mitte anklickt und mit gedr ckter linker Maustaste an eine andere Stelle verschiebt KETTEN Al Abbildung 10 15 Bild eines Tropfens Abbildung 10 14 Tropfenbild mit ver nderter Winkellinie Zus tzlich k nnen die Winkellinien an einem gew nschten Eckpunkt gepackt werden und dieser dann in eine gew nschte Richtung gezogen werden Der andere Eckpunkt bleibt dabei Fix Da die Linie zwischen den zwei Eckpunkten gezogen wird kann dadurch der Winkel und die L nge der Linie ver ndert werden Abbildung 10 17 Bild eines Tropfens Abbildung 10 16 Tropfenbild mit ver nderter Winkellinie Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 122 10 3 1 4 Hauptanzeige 5 1 Hauptanzeige bei der Bildaufnahme Auf dieser Anzeige wird bei der Bildaufnahme das Live Bild des aktuellen Schmelzvorganges angezeigt Dabei wird zus tzlich eine rot Linie angezeigt die zur Ausrichtung der Webcam dient Abbildung 10 18 Live Bild eines Schmelzvorganges mit Ausrichtungslinie Die Webcam sollte so ausgerichtet werden dass die Kante des Testobjekts mit der Roten Linie bereinstimmt so wie es auf dem oberen Bild gezeigt wird Dadurch wird sichergestellt dass der Tropfen und der Hintergrund bei der automatischen Gl herkennung und Winkelerkennung voneinander unterschieden werden k nnen 2 Hauptanzeige bei der Winkelberechnung Bei der Winkel Berechnung wird auf der Hauptanzeige ein berei
36. verwendet um sicherzustellen dass der Computer an dem sie angeschlossen ist keinen Schaden nimmt Wegen seiner Verf gbarkeit haben wir uns f r den Optokoppler PC817 entschieden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 103 9 4 2 Supressordiode Transzorbdiode 9 4 2 1 Theorie Allgemeines Die Transzorbdiode ist ein Halbleiterbauelement Sie dient zum Schutz vor kurzzeitigen Uberspannungen an elektrischen Eingangen Schaltzeichen Ss Abbildung 9 6 Schaltsymbol Supressordiode 9 4 2 2 Verwendung In der Schaltung sind zwei Transzorbdioden eingebaut Die Diode D1 wird verwendet um den Eingang des Optokopplers vor zu hohen Spannungen in Sperrrichtung zu Sch tzen Die Diode D2 wird zum Schutz des Trafos vor berspannungen eingesetzt 9 5 USB RS 232 Converter Der RS 232 Adapter wurde in das Geh use eingebaut sodass von au en nur noch die USB Schnittstelle zu sehen ist Dazu wurde auf der Platine eine USB B Buchse eingelotet an die durch eine ffnung im Geh use ein USB B Kabel angeschlossen werden kann Diese USB B Buchse ist ber die Platine mit einer USB A Buchse verbunden an der im Inneren der Box der USB RS232 Converter angeschlossen wird Abbildung 9 7 Durchf hrung USB 9 5 1 Programmcode Ansteuerung DTR VISA Ressourcenname gt DTR State Uber den Eigenschaftsknoten Block rechts siehe 4 2 wird der Status der DTR Leitung der RS232 Schnittstelle ver ndert Mit VISA Resso
37. zum leuchten gebracht 1 die sich im Button Einstellungen O 2 Be speichern befindet um zu verdeutlichen dass die Einstellungen nun bernommen wurden Diese 2 Variable wird auch dazu verwendet 3 dass die Ereignisstrukturen der Bildaufnahme die in einem Intervall ausgef hrt werden erst ausgef hrt 3 werden wenn die ben tigten Arrays und Variablen initialisiert wurden und Bitte geben Sie den Bildspeicherort an auf Einstellungen bernehmen gedr ckt wurde Abbildung 5 34 Teil 2 von Einstellungen bernehmen Pfad abfragen unt 2 Der Inhalt der Variable Pfad2 wird Variablen setzen zur ckgesetzt 3 Mit dem Block Dateidialog wird gefragt wo die aufgenommen Bilder mit welchem Namen abgespeichert werden Als Ausgangspfad wird die Variable Pfad genommen das man nicht immer neu in einen bestimmten Pfad gehen muss wo man die Bilder mit einem anderen Namen speichern will Als Dateiendung wird bmp bernommen und der gew hlte Pfad in die Variable Pfad gespeichert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 42 5 3 1 Ausrichtungslinie einzeichnen 3 Teil N galg Abbildung 5 35 Einstellungen bernehmen Ausrichtungslinie einzeichnen Hier wird die Linie eingezeichnet als Orientierung beim Einrichten der Kamera dient Sie muss auf die Oberfl che des Testobjektes angelegt werden In diesem Bereich werden die Koordinaten des Anfangs und Endpunktes der Linie defini
38. 1 Abbildung 6 7 NI Vision Adv Straight Edge Macht man einen Doppelklick auf die Funktion werden n here Informationen angezeigt E Adv Straight Edge Setup Main Edge Detector Settings Straight Edge Settings Results Detection Method Best Edge Projection Pe F Suggest Values Search Direction Right to Left v Edge Polarity Dark to Bright Le Minimum Edge Strength 40 14 cton Wid 3 Minimum Edge SNR dB Interpolation Zero Order Kernel Size 13 Projection Method Average Gap a 3 Straight Edges Found 1 Edge Strenath Profile Edge Index 1 40 15 Edge Points found on Search Line X Y Strength STR dB TNR dB SNR dB i 152 71 300 88 121 53 9 62 0 00 10 14 Angle in Sear 279 50 130 94 315 02 33 00 57 00 BEER EENG G ER Abbildung 6 8 NI Vision Adv Straight Edge n here Informationen In diesem Fall ffnet sich f r die Einstellungen ein zus tzliches Fenster Die wichtigsten Einstellungen hier sind Detection Mode Best Edge Projection Search Direction Right to Left f r den rechten Winkel Left to Right Edge Polarity Dark to Bright In diesem Bereich werden die Ergebnisse der Messung angezeigt In diesem Fall werden die Koordinaten der Endpunkte der Linie die an den Tropen angelegt wird angegeben In diesem Bereich kann die ROI festgelegt werden Dazu wird mit der Maus die Gr e und Position des R
39. 2 Konzept 9 2 1 Blockschaltbild PC USB RS232 Schaltung Scheinwerfer Adapter Hintergrundbeleuchtung Abbildung 9 1 Blockschaltbild Hardware Als Verbindung zum Computer haben wir uns f r die RS232 Schnittstelle entschieden Da der verwendete Laptop keine RS232 Schnittstelle besitzt wird einen USB RS 232 Adapter verwendet Die Ansteuerung der Platine geschieht ber die Handshake Leitung DTR der RS 232 Schnittstelle da diese ohne viel Aufwand mit LabVIEW ansteuerbar ist 9 3 Entwicklung 9 3 1 Allgemeines Die Schaltung wurde zuerst auf dem Papier entwickelt auf einem Steckbrett aufgesteckt und getestet Als n chstes wurde sie auf einer Lochrasterplatine aufgel tet Dann wurde sie mit Hilfe des Programmes Altium Designer Release 10 gezeichnet und ein PCB entworfen das in der hauseigenen Leiterplattenherstellung der HTL Hollabrunn gefertigt wurde Dieses PCB wurde best ckt und die Bauteile eingel tet Zum Schluss wurde die Platine in ein Geh use eingebaut Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 100 9 3 2 Schaltung Die Schaltung ist grunds tzlich in 3 Teile unterteilt Xi x 75V EA epp D D USB_A D D GND GND USB_B USB_A Abbildung 9 2 Ubersicht Schaltung Hardware Teil 1 Der erste Teil ist an dem USB RS 232 Konverter angeschlossen Uber die DTR Leitung wird ein Optokoppler angesteuert Der Widerstand R1 begrenzt den Strom der durch den Optokoppler fliefst Mi
40. 20 10 00fps 320x240 IYUV 10 00fps 352x288 1420 10 00fps 352x288 IYUV 10 00fps 640x480 1420 10 00fps 640x480 IYUY 10 00fps Abbildung 11 15 Video Modes Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 128 11 1 4 2 Temperaturmessung Einstellungen Temperaturmessung Einstellungen Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv o o e Abbildung 11 16 Temperaturmessung Einstellungen Hier wird die Serielle Schnittstelle ausgew hlt an die das Multimeter das f r die Temperaturmessung zust ndig ist angeschlossen ist ber den Schalter Temp Messung aktiv kann ausgew hlt werden ob die Temperaturmessung durchgef hrt werden soll 11 1 4 3 Beleuchtungs Einstellungen Beleuchtungs Einstellungen Serielle Schnittstelle H Abbildung 11 17 Beleuchtungs Einstellungen Hier wird die Serielle Schnittstelle ausgew hlt an der die Hintergrundbeleuchtungsansteuerung angeschlossen ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 129 11 1 4 4 Gl herkennungs Einstellungen Unter diesem Punkt k nnen die aktuellen Helligkeitswerte des Testobjektes und des Hintergrundes abgelesen und die Einstellungen f r die automatische Hintergrundbeleuchtungsansteuerung angepasst werden 1 Gl herkennungs Einstellunge Gl hen Hintergrund gemessen Tropfen gemessen A 0 0 Kontrast Schwelle Kontrast Schwelle ht Tropfen gl ht De ein d i d d CR S x Abbildung 11 18 Glu
41. 28 bersicht Code Erkennen von Gl hen 77 Abbildung 6 29 Eing nge von Gl hen erkennen 78 Abbildung 6 30 Messung Auswertung TeStObjekt ccccceccccceceeseeccceseeeeeeeccsseeeueseesseeesaueeeeeeeseaas 79 Abbildung 6 31 Ausg nge Erkennen von Gl ohen 80 Abbildung 7 1 Temperaturmessung Thermoelement nenne nnnenenennnnennnenennnenn 81 Abbildung 7 2 Temperaturmessung Amprobe ccccscccsscesseecsecceccaeceeseceeceaecseeeaeeeeecaseeeeneseneeneees 82 Abbildung 7 3 Ausschnitt der Auswertetabelle des verwendeten Multimeters 84 Abbildung 7 4 verwendete Case Struktur 85 Abbildung 7 5 Serielle Funktionen su onainsvaseoserteaeneeesaenets 85 Abbildung 7 6 bersicht Temoeraturmessung ENEE 86 Abbildung 7 7 Temperaturmessung LSeguen oaraiinennia e a a A NERA a 86 Abbildung 7 8 Temperaturmessung 2 Sequenz eeesesesesesnensnenennnennenenenennnnnnnnennnensnnensnensnensnnensnensnnnenne 87 Abbildung 7 9 Temperaturmessung 1 Sequenz Case Struktur cccceccsscceecceeeenseeeceseceeeeenseseeeeeees 88 Abbildung 7 10 Temperaturmessung 3 beguen 88 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 136 AnBildune 11 Neues Projekt ne ea Es ee lei Ends 89 ee e Tiet EAR le ER EE 89 ApDilaune 13 E EE 90 Abbildung 14 Exe erstellen Einstellungen Informationen 90 Abbildung 15 Exe erstellen Einstellungen Quelldatel nenne nnnenenennnnennnenennnennn 90 Abbildung 16 Exe erstellen Einstellungen Einst Ouelldate e
42. 3 Teil 1 von Einstellungen bernehmen Arrays initialiSieren c cccccesceeseeeseeeeeees 40 Abbildung 5 34 Teil 2 von Einstellungen bernehmen Pfad abfragen und Variablen setzen 41 Abbildung 5 35 Einstellungen bernehmen Ausrichtungslinie einzeichnen nern 42 Abbildung 5 36 Einstellungs Ubersicht ccssscccccssssccsccesssercevscssersecsosserccesessecesesessseceesvessersessessnarens 43 Abbildung 5 37 Einstellungen Speichern 22 ad id cto i es 44 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 135 Abbildung 5 38 Einstellungen laden u a ss a Ed 45 Abbildung 5 39 erstellen des Ausgangscluster in Einstellungen speichern nennen 46 Abbildung 5 40 Neu einzeichnen der Unien 47 Abbildung 5 41 Linieninformationen von Anzeige auslesen nenn 49 Abbildung 5 42 Berechnung der Kontaktwinkel ccccsscccseccseeceecceseceecceeceeeeeseceeneceseeeeseeeneeeeeees 50 Abbildung 6 1 Startbildschirm NI VISION NEEN 56 Abbildung 6 2 Benutzeroberfl che NI VISION cccccesecccsecccsscccescceenceessceaeeceaeecessuceseeesegeceaeceneeeess 57 Abbildung 6 3 NI Vision Find Straight Edge RAR 58 Abbildung 6 4 NI Vision Find Straight Edge n here Informationen 58 Abbildung 6 5 NI Vision Edge Detectoren een 60 Abbildung 6 6 NI Vision Edge Detector n here Informationen 60 Abbildung 6 7 NI Vision Adv Straight Edge uk 61 Abbildung 6 8 NI Vision Adv Straight Edge n here lnt
43. 7 1 Speichern der Linieninformationen 5 7 1 1 Allgemeines Diese Aktion wird ausgef hrt wenn auf dem Userinterface der Button Bild Speichern angeklickt wird Beim Speichern der Linieninformationen wird zus tzlich zu der vorhandenen Bilddatei eine XML Datei erstellt die die Linieninformationen enth lt 5 7 1 2 Programmcode 1 Pfad2 enth lt den aktuellen Pfad des angezeigten Bildes 2 Mit der Funktion Pfad nach String wird der Pfad in einen String umgewandelt 3 Mit der Funktion String suchen und ersetzen wird in dem String die Endung bmp gesucht i und durch die Endung xml ersetzt 4 Im n chsten Schritt wird mit der Funktion String nach Pfad der vorher ge nderte String wieder in einen Pfad umgewandelt So erh lt man den Pfad der XML Datei 5 Mit dem Eigenschaftsknoten werden die ROI Informationen aus der Anzeige ausgelesen 6 Hier werden die ausgelesenen ROI Informationen mit der Funktion B ndeln zu einem Cluster zusammengef gt 7 Mit der Funktion In XML konvertieren wird jetzt das Cluster in einen XML String konvertiert 8 Das VI In XML Datei schreiben speichert die erstellte XML Datei unter dem vorher erstellten Pfad ab 5 7 2 Bild neu abspeichern 5 7 2 1 Allgemeines Dieser Code wird ausgef hrt wenn auf dem Userinterface der Button Bild speichern unter angeklickt wird Wird das Bild unter einem neuen Namen gespeichert wird auch eine ne
44. BL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 73 Restliche Einstellungen Line Options TEENS Best Edge Projection Y PISS ooo ooo oon Sooo ee Line Options ling Edges al S a Zero Order Average Y d N lw Adv Straight Edge 1 a abe Search Direction Left to Right e Abbildung 6 24 Einstellungen ROI Positionierung Die wichtigste Einstellung in diesem Bereich ist die Edge Polarity orange markiert Sie gibt an ob die gesuchte Kante von dunkel auf hell oder von hell auf dunkel wechstelt Uber die griine Linie mit grunem Pfeil markeiert erhalt das Case die Information ob der Trofen Gluht Je nach dem wird dann entwerder nach Falling Edges oder nach Rising Edges gesucht In diesem Bereich kann eingestellt werden welche Linien an gezeigt werden sollen Search Area Search Lines Edges Found Result Diese Einstellungen sind bei uns nicht relevant da in diesem Teil des Programmmes keine Linen eingezeichnet werden Das Geschieht durch einen anderen Programmteil Search Direction Hier kann ausgew hlt werden in welche Richtung gesucht werden soll Da wir den linken Winkel suchen muss Left to Right eingestellt sein Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 74 6 2 1 4 Erkennen des rechten Winkels Hier wird der blaue Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben Dieser Teil ist f r die Erkennung der Kanten
45. Deswegen sollte es m glich sein die Winkel manuell einzuzeichnen Es sollte auch m glich sein die eingezeichneten Winkel sp ter wieder zu bearbeiten und nachzubessern 1 1 Hardware Hintergrundbeleuchtungsansteuerung Mit der Hardware soll es m glich sein die Hintergrundbeleuchtung anzusteuern Damit soll gew hrleistet werden dass immer der bestm gliche Kontrast zwischen Tropfen und Hintergrund vorhanden ist Die Steuerung der Hintergrundbeleuchtung soll sowohl direkt mit einem Mechanischen Schalter als auch ber den PC per Hand oder automatisch durch die Software m glich sein 1 2 Software LabVIEW e Anzeige eines Live Bildes des aktuellen Schmelzvorganges e Speichern einzelner Bilder des Tropfens e Messung der Temperatur e Bildbearbeitungssoftware zum Erkennen eines gl henden Tropfens e Bildbearbeitungssoftware zum Anlegen der Kontaktwinkel e Berechnung der Winkel e Speichern und ffnen eines Bildes samt Winkeleinstellungen 1 3 Bedienungs Software Bilder der Tropfen sollen automatisch und per Hand abgespeichert werden k nnen Dabei soll es eine Funktion geben die es erm glicht jederzeit ein Bild der aktuellen Aufnahme abzuspeichern Weiters soll der Benutzer das Intervall in dem Bilder automatisch aufgenommen werden selber einstellen k nnen Um n here Informationen bez glich des Schmelzverlaufs zu erhalten soll die gemessene Temperatur in der Bedienoberfl che angezeigt und mit abgespeichert werden Gefordert i
46. Einsichtnahme in die Arbeit Pr fer in Abteilungsvorstand Direktor in Approbation Datum Unterschrift Seite 2 von 2 COLLEGE of ENGINEERING HOLLABRUNN Department Electronics Educational focus computer engineering DIPLOMA THESIS Documentation bildung mit zukunft Andres Schneider Marcel Forster Author s Form SAHELT Academic year Automatic image analysis for measuring the surface energy with varying contrasts Co operation partners Technical University of Vienna This diploma thesis is based on a diploma thesis which was done in the last year The aim is to improve the existing applications and to add some functions which are necessary for practical use Measuring the surface energy is an important method to analyze and characterize surfaces in solid state physics The Institute of Solid State Physics at the University of Technology Vienna Thin Film Group uses an instrument which allows the measurement of the surface energy under high vacuum and at temperatures up to 2000 C To do that they place a little metal piece on the surface of the test object The metal piece forms a drop when it melts By measuring the shape of the drop Assignment of tasks it is possible to determine the surface energy These measurements are crucial for the characterization of different material combinations relating to soldering or hard soldering The surface properties of such high temperature composites have not been exp
47. GBI H Nr 70 vom 24 02 2000 Pr fungsordnung BMHS die Ausarbeitung einer Diplomarbeit mit der umseitig angef hrten Aufgabenstellung gew hlt Die Kandidaten Kandidatinnen nehmen zur Kenntnis dass die Diplomarbeit in eigenst ndiger Weise und au erhalb des Unterrichtes zu bearbeiten und anzufertigen ist wobei Ergebnisse des Unterrichtes mit einbezogen werden k nnen Die Abgabe der vollst ndigen Diplomarbeit hat bis sp testens 11 05 2012 beim zust ndigen Betreuer zu erfolgen Die Kandidaten Kandidatinnen nehmen weiters zur Kenntnis dass gem 9 6 der Pr fungsordnung BMHS nur der Schulleiter bis sp testens Ende des vorletzten Semesters den Abbruch einer Diplomarbeit anordnen kann wenn diese aus nicht beim Pr fungskandidaten bei den Pr fungskandidaten gelegenen Gr nden nicht a ce werden kann an at BEI mm mm nr rn nt nt ht tl a a EEEEEE EEN Kandidaten Kandidatinnen Unterschrift Schneider Andreas Forster Marcel Pr fer Dipl Ing Wilfried Trollmann Abteilungsvorstand Genehmigung 23 jan 2012 St P lten am Landegschulinspektor H HERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT HOLLABRUNN Abteilung ELEKTRONIK Ausbildungsschwerpunkt TELEKOMMUNIKATION S KANDIDAT Marcel FORSTER Andreas SCHNEIDER BETREUER Dipl Ing Dr Anton BERGAUER Dipl Ing Franz GEISCHLAGER THEMA Hot Drop H AUFGABENSTELLUNG Die Diplomarbeit baut auf den Ergebnissen ei
48. Geh use ffnen und wieder verschlie en kann Das Geh use sollte so geformt sein dass man alle Schalter Leds Ein und Ausg nge intelligent positionieren kann und eine einfache Bedienung des fertigen Ger tes m glich ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 9 2 4 4 Teilaspekte Software Winkelerkennung Ziel unserer Diplomarbeit ist es die Berechnung der Oberfl chenenergie von verschiedensten Materialen zu automatisieren Dazu werden an den Konturen des Tropfens Winkellinien angelegt die zur Berechnung der Winkel die f r die Oberfl chenenergie wichtig sind zust ndig sind Diese Winkellinien werden ber die Bildverarbeitung von NI Vision angelegt Winkelberechnung Aus den Koordinaten der angelegten Winkellinien werden die Winkelwerte berechnet Die Winkelwerte werden sofort neu berechnet sobald sich die Winkellinien ndern So ist es m glich die Winkelwert nderung stetig zu verfolgen wenn man die Winkellinien per Hand ndert Erkennung eines gl henden Tropfens W hrend des Schmelzvorgangs soll die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet werden sobald der Tropfen zu gl hen beginnt um einen guten Kontrast zwischen Tropfen und Hintergrund zu erzielen Daher wird mit NI Vision aus dem aktuellen Live Bild der aktuelle Helligkeitswert des Tropfens und des Hintergrunds ermittelt Da es leicht zu Unregelm igkeiten beim Bestimmen der Helligkeitswerte kommen kann m ssen stark abweichende Werte i
49. HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 86 7 4 2 bersicht Die Temperaturmessung besteht aus einer flachen Sequenzstruktur wobei die einzelnen Sequenzen nacheinander von links nach rechts abgearbeitet werden Status Temperatur Serielle Schnittstelle ei Se gt neuenen String weitergeben l berpr fen SES ng auf die serielle Schneittstelle 12 Zeichen Schnittstelle DATA In schreiben einlesen schlie en pe S abe Stringl nge herausfinden Stringl nge berpr fen f Zahl auf eine Kommastelle genau C an den String 7 in einen String umwandeln anh ngen Be at 3 Abbildung 7 6 bersicht Temoeraturmessung In der ersten Sequenz werden die Temperaturdaten vom Messger t ausgelesen und in einen String geschrieben Serielle Schnittstelle A ASATI Y VISA 31 wei R f4 auf die seriele Schneittstelle 12 Zeichen Schnittstelle DATA In schreiben einlesen schlie en Fl Va CH GC oS Bak Jile Konfigurieren des seriellen Ports Abbildung 7 7 Temperaturmessung 1 Sequenz Im Block Serielle Schnittstelle steht der Name der ausgew hlten seriellen Schnittstelle an der das Messger t angeschlossen wurde Im VISA Block rechts daneben wird die Serielle Schnittstelle so konfiguriert wie es f r das Messger t vorgesehen ist Folgende Einstellungen wurden aus dem Datenblatt des Digital Multimeter Amprobe 38X R entnommen e Baudrate von 9600 e 8 Datenbits s Parity NONE s
50. Komponenten Frontpanel entspricht dem User Interface Blockdiagramm entspricht dem LabVIEW Source Code grafisches Programm Der LV Source Code wird nicht von einem Interpreter abgearbeitet sondern kompiliert Dadurch ist die Performance vergleichbar mit der von anderen Hochsprachen vgl Rumpold amp Zimmermann 2007 S 3 4 1 4 2 Ereignisstrukturen In LabVIEW kann man bei bestimmten Ereignissen wie einem Mausklick auf einen Button der Werte nderung einer Variable oder nach einer gewissen Zeit Programme ausf hren lassen Das Programm in der Ereignisstruktur wird wiederholt falls das Ereignis erneut auftritt Es ist auch m glich ein Programm aufgrund mehrerer verschiedener Ereignisse ausf hren zu lassen In einer einzelnen Ereignisstruktur k nnen aber auch mehrere Ereignisse angelegt werden die verschiedene Programme ausf hren Diese Ereignisse werden dann in einem Dropdown Men angezeigt dass die verschiedenen Programmcodes enth lt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 13 Eine LabVIEW Regel besagt dass jedes Ereignis in einer while Schleife liegen muss Daher wurde Uber jedes einzelne Ereignis eine while Schleife gelegt Da parallel zur Anzeige des Livebildes der Webcam noch andere Dinge wie das speichern eine Bildes per Hand oder das automatische speichern von Bildern alle par Sekunden m glich sein sollen wurden auch parallel laufende Ereignisse ben tigt Die while Schle
51. Optokoppler ccccccceeccseecseeceseceseceeeeaeeccseceeeceeceeueeeeeeaeeeeeceeeeeaes 102 Abbildung 9 6 Schaltsymbol Supressordiode 103 Abbildung 9 7 Durchf hrung USB un ea an 103 Abbildung 9 8 Pinbelegung RS232 eu wiuedusdasadeszeeaeieds 104 Abbildung 9 9 Abmessungen Geh use sssessesssessessersersrrsserserssrssesserserssersresereersseeserserosesseesersereserss 106 Abbildung 9 10 Oberseite Hardware aa 107 Abbildung 9 11 Vorderseite Hardware 108 ett e e 9 12 R ckseite Hardwares EE 108 Apbildung 9 13 Platine E ge OT 109 Abbildung 9 14 Verkabelung Wahlschalter nenn nenennnnenenennnnnnnnennnennnnn nennen 109 Abbildung 10 1 Useninterlace 2 2 ein des 110 Abbildung 10 2 Unterteilung des Ueerintertaces 110 Abbildung 10 3 Das Bedienfeld des Userinterfaces Bereich 111 Abbildung 10 4 Tableiste des 1 Bereiches aininn r R a 111 Abbildung 10 5 Funktionen der Bildaufnahme Tab 112 Abbildung 10 6 Einstellungen 2 Tab uses se ate NIN 115 Abbildung 10 7 Funktionen der Winkel Berechnung 3 Tab 117 Abbildung 10 8 Tropfenbild mit eingezeichneten Winkelltmien 117 Abbildung 10 9 Tropfenbild mit automatisch angelegten Winkellinien ccccccsecccssecceeeceeseceeeees 118 Abbildung 10 10 Anzeigebereich des Userinterfaces Bereich 119 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 137 Abbildung 10 11 Funktionen des Anzegebereiches ssssssussenssessesserserssesressrrsers
52. Stop bits 1 e Flow control NONE Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 87 Mit dem Dritten Funktionsblock wird der String DATA n auf den Seriellen Bus geschrieben und so an das Messgerat gesendet Das Messgerat sollte dann einen 12 Zeichen langen Hex Code zuruckschicken der dann mit dem Vorletzten Funktionsblock in einen String gespeichert und in der 2 Sequenz weiterverarbeitet wird Am Schluss wird die Serielle Schnittstelle geschlossen 7 4 4 2 Sequenz In der zweiten Sequenz wird der empfangene Hex Code berpr ft da es zu Fehlern beim Empfangen der Daten kommen kann Wurde der Code Korrekt bertragen wird die Information ber die aktuelle Temperatur herausgefiltert und in eine Zahl umgewandelt Status P al Ss ersten zwei Zeichen in Zeichen neuenen String weitergeben l berpr fen TA a gt Stringl nge herausfinden Strinal nae bernr fen Als erstes werden oben links die ersten zwei Stellen des 12 Bit langen Hex Codes berpr ft da diese Informationen ber den Messbereich bieten Wie man aus der oben angef hrten Tabelle erkennen kann steht der Hex Code 06 f r den Temperatur Messbereich da die Temperatur gemessen werden soll An der Universit t werden Thermoelemente verwendet um die hohen Temperaturwerte zu messen Da das Messger t diese aber problemlos erkennt und auch ber diese die Temperatur richtig messen kann m ssen keine Spannungen gemessen wer
53. Timeout Ereignis des zyklischen Speicherms none nenn nenne nennen 25 Abbildung 5 15 berblick zyklisches Speicher 26 Abbildung 5 16 Case Bedingungen des Zyklischen Speicherms 26 Abbildung 5 17 Timer Zahl des Zyklischen Specherns erh hen cccscccsecceseceseeeeecceneceseeeeseeeeeeeseess 27 Abbildung 5 18 Bild speichern Funktion des Zyklischen Speicherms onen nennen 27 Abbildung 5 19 Timer Zahl des Zylischen speicherns zur ckeetzen 28 Abbildung 5 20 Case Funktion der Gl herkennung nenn nnnnennnennnennnnennnenennnennn 29 Abbildung 5 21 berblick Gl herkennune u u uu uuu 0uu0sn een 30 Abbildung 5 22 Teil 1 der Gl herkennung sssssseessessessesseessrssrrsesserssersersersrrsserserseeoseoserseeseesserserseeseees 31 Abbildung 5 23 Teil 2 der Gl herkennung erria a e E E A aN 32 Abbildung 5 24 Teil 3derGl herkennung ecra a e E E A 32 Abbildung 5 25 Teil 4 derGl herkennung eca e E E 33 Abbildung S ZpTeibderGl herkennung eeuna a a a a 34 Abbildung 5 27 Hysterese der Gl bherkennung 35 Abbildung 5 28 Hysterese Allgemein ENNEN 36 Abbildung 5 29 Hysterese der Gl bherkennung 37 Abbildung 5 30 Hysterese der Gl herkennung letzter Tropfenzustand nicht gl hend 38 Abbildung 5 31 Hysterese der Gl herkennung letzter Tropfenzustand nicht gl hend 39 Abbildung 5 32 berblick Einstellungen bernehmen ccccccecccessscceccssesecsessssecsecssesecesesseseessessaeeas 40 Abbildung 5 3
54. X Yerschobene Stopp LabVIEW bee AE ES KT a2 OC Speicherverw Palettenbear CPU Informat Abbildung 4 4 Einf gen eines Eigenschaftsknoten Schneider Forster HTBL Hollabrun HotDropll Seite 16 Durch einen Rechtsklick auf den eingef gten Knoten kann dieser angepasst werden Als Eigenschaft des Knotens muss Wert signalisierend angegeben werden beilspiele DESLI IT LU ty F Beschreibung und Tipp Blinkend Haltepunkt gt DataSocket gt Datenbindung Eigenschaft ausw hlen Deaktiviert In Lesen nder Sichtbar Element hinzuf gen Synchrone Anzeige Element entfernen Tastaturfokus Winke i SEH Palette Applikationssteuerung gt Tipp gie bert Palette Boolesch 3 Untertitel b Erstellen Wert Wert signalisierend Ersetzen b Control gt Klasse auswahlen gt Zugewiesene Taste In tiefere Klasse umwandel Booleschen Text zentrieren Namensformat gt Boolescher Text gt Yon Element entfernen Farben 4 Yerkniinfen mit b em mp 8 eX ee Abbildung 4 5 Eigenschaft des Eigenschaftsknotens Nun muss mit Verkn pfen mit die Variable angegeben werden em re Element entferne Geen Palette Applikationssteuerung gt Weit gt p Wert Palette Boolesch gt Tropfen ausgemistet gt Erstellen gt Winkel grund Ersetzen gt Winkel grund groesser 90 Winkel grund kleiner 0 Klasse auswahlen gt Winkel links
55. a Session Name der initialisierten Kamera wird gespeichert um die Session im n chsten Schleifendurchlauf wieder verwenden zu k nnen und diese nicht neu initialisieren zu m ssen 4 Alle eingestellten Kameraeinstellungen wie Videomode werden gel scht um diese sp ter neu konfigurieren zu k nnen 5 Aus dem Array der Video Mod Namen der Kamera mit der Funktion Array indizieren den im Tab Einstellungen eingestellten Video Mod Namen heraussuchen 6 Herausgesuchten Video Mod Namen in die Konfiguration der Kamera schreiben und die neue Konfiguration bernehmen 7 1 CamDurchlauf um eins erh hen um sich das Initialisieren der Kamera zu merken Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 23 5 1 2 4 Teil 3 orange Die bereits initialisierte Kamera Session IMAQdx Session wird geladen und mit einem leeren Error Cluster an das nachfolgende Programm Teil 4 weitergegeben AIMAOd Session gt Abbildung 5 10 Livebild Teil 3 5 1 2 5 Teil 4 blau letzte Aufnahme in die Anzeige speichern aufgenommenes Bild in ein Grauwert Bild umwandeln Abbildung 5 11 Livebild Teil 4 Das zuletzt aufgenommene Bild der Webcam wird auf die Anzeige geschrieben Falls die Kamera Farbbilder unterst tzt muss Grayscale aktiviert werden um das Bild sofort in ein Grauwert Bild umzuwandeln Dabei wird mit dem Modus Intensity die Intensit t aller Farben an einem Pixel zusammengez
56. abrunn 20 04 12 HotDropll Seite 25 3 Danach wird der Pfad zusammengef gt aus dem gew hltem Bildernamen Leerzeichen Datum Uhrzeit aktueller Temperatur Zusatz SNAP f r Snapshot Dateiendung Der generierte String wird dann in einen Pfad zur ckgewandelt und an die Funktion Bild speichern weitergegeben 4 Die Bild Speichern Funktion speichert das aktuell angezeigte Bild unter dem generierten Bildpfad ab 5 Zus tzlich wird der generierte Pfad unter Pfad2 gespeichert um bei einem folgendem Wechsel in die Winkel Berechnung den Pfad weiterverwenden zu k nnen 5 1 4 Zyklisches Speichern von Bildern Bei der Aktivierung des automatischen zyklischen Speichern von Bildern wird alle paar Sekunden automatisch ein Bild abgespeichert um den Schmelzvorgang zu dokumentieren Dieses Ereignis wird jede Sekunde ausgel st da h chstens jede Sekunde ein Bild aufgenommen werden soll Eingestellt wird der Wert mit der kleinen blauen Sanduhr links oben Als Ereignis Case muss wie schon erw hnt Timeout ausgew hlt werden Grafische Veranschaulichung 1000 Hz 0 Timeout gt Automatisches zyklisches abspeichern von Bildern GI SE Abbildung 5 14 Timeout Ereignis des zyklischen Speicherns Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 26 Die oben erw hnten Case Struktur Siehe 5 1 2 Abbildung 5 5 wurde neben der Abfrage ob die Einstellungen bernommen worden sind und ob
57. abrunn 20 04 12 HotDropll Seite 45 Das Cluster wird in diesem Block in einen XML String konvertiert der dann abgespeichert werden kann Der XML String wird nun als XML File unter dem Programmpfad mit dem Namen Einstellungen xml T rkis gespeichert 5 4 3 Einstellungen laden Beim Laden der Einstellungen wird das gespeicherte XML File ge ffnet die Einstellungsdaten entnommen und in alle Einstellungsvariablen geschrieben Da manche Einstellungsvariablen wie im Punkt Einstellungen allgemein beschrieben doppelt existieren werden manche Einstellungen in zwei identische Variablen geschrieben da diese die zwei gleichnamigen Einstellungen in den Tabs Bildaufnahme und Einstellungen darstellen gt AKkamera ausw hlen gt kamera ausw hlen C Programme HotDropIN ep e Grayscale 4 Einstellungen xml b MGrayscale 2 gt video Modes m m 4 Aus XML Datei lesen String Y EN eee ua gt Serielle Schnittstelle SM Hie laden AN sst be BEL tft Serielle Schnittstelle XML File holen pey ge PATemp Messung aktiv Lieta autin Temp Messung ski Enstellungen Laden Ausg ngs Cluster Temp Messung aktiv gt ft Serielle Schnittstelle Beim Einstellungen speichern gt ASerielle Schnittstelle erstelltes Anzeigeelment dass den inhalt XML Files angibt gt ATropfen gl ht F gt fEinstellungen bernommen Rkontrast Schwelle aus Kontrast Schwelle ein Abbildung 5 38 Einstellungen laden
58. b Bildaufnahme als auch im Tab Einstellungen geladen werden Ein speichern der Einstellungen ist nur im Tab Einstellungen m glich 5 4 1 Einstellungen allgemein F r einige Einstellungen gibt es jeweils zwei Variablen Im Tab Bildaufnahme gibt es f r die wichtigsten Einstellungen eine Kopie der Einstellung im Tab Einstellungen Bildaufnahme Einstellungen Winkel Kamera Einstellungen Kamera ausw hlen Grayscale gt I 4 Cam Jes 160x120 YU 2 20 00Fps al 320x240 YUY2 20 00fps 640x480 YUY2 20 00fps 800x600 YUY2 20 00fps Bildaufnahme Einstellungen Winkel Kamera Einstellungen 1024x768 YUY2 10 00fps Kamera ausw hlen Grayscale k cam sl Geh Temperaturmessung Einstellungen Temperaturmessuna Einstellumaen a Schnittstelle Temp Messung aktiv Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv Kr a CB E SP Beleuchtun s Einstellun en Beleuchtungs Einstellungen Serielle Schnittstelle Serielle Schnittstelle COM SO Di Einstellungen bernehmen J Gluherkennungs Einstellungen Gl hen Hintergrund gemessen Tropfen gemessen A kb i In Kontrast Schwelle Kontrast Schwelle aus ein 9 0 3 0 3 0 Einstellungen speichern Einstellungen Laden Tropfen gl ht Abbildung 5 36 Einstellungs bersicht Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 44 Die Einstellungen werden grunds tzlich aus dem Tab Bildaufnahme bernommen da de
59. bVI bergeben werden Der gr ne Pfeil bergibt dem SubVI die Information ob der Tropfen gl ht ber die rosafarbene Linie werden die Informationen ber die Lage der an den Tropfen angelegten Linie ausgegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 70 Sub VI f r Einstellungen Unter Punkt 6 2 1 3 wurde bereits erw hnt dass mehrere Daten an das SubVI bergeben werden Diese Daten werden f r die Berechnung Breite und die Positionierung der ROI ben tigt EdgeLinks H heGrundl n k Digital 40 60 Abbildung 6 19 Anschl sse Sub VI f r Einstellungen Erkennen Winkel links SubVI f r Einstellungen Edge Links gibt den X Wert der Kante des Tropfens 15 Pixel ber der Grundlinie an H he Grundlinie gibt die H he der Grundlinie an Hier ist zu beachten dass sich der Punk 0 0 in der linken oberen Ecke befindet Die Zahlen 40 und 60 bestimmen wie breit die ROI links und rechts von EdgeLinks ist Die ROI wird so positioniert dass die rechte Begrenzungslinie 60 Pixel rechts von Edge Links und die linke Begrenzungslinie 40 Pixel links von Edge Links liegt Die untere Begrenzungslinie liegt 1 Pixel ber der Oberfl che des Testobjektes Die H he der ROI betr gt immer 35 Pixel l man R H he I Grundlinie Edge Links ER a N Abbildung 6 20 Positionierung der ROI Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 71 Progra
60. beit Oberfl chenenergie LabVIEW NI Vision Bildverarbeitung DANKSAGUNGEN Ein besonderer Dank gilt e der TU Wien ohne die die Durchf hrung dieser Diplomarbeit nicht m glich gewesen ware e unseren Betreuern f r ihr Engagement an unserer Diplomarbeit e Herrn Prof Dobart und Herrn Prof Smetana die uns bei der Entwicklung der Schaltungen Hilfestellungen gaben INISCHE BUNDESLEHRANSTALT HO H here Lehranstalt f r Elektronik Ausbildungsschwerpunkt Telekommunikation 2011 2012 Reife und Diplomprufung Thema Hot Drop II Aufgabenstellung Erg nzende Ausf hrungen siehe Beilage Kurzfassung Kandidaten Kandidatinnen Schneider Andreas Forster Marcel Betreuer Betreuerin DI Dr Anton Bergauer Di Franz Geischl ger Externe Kooperationspartner Firma Institution TU Wien Institut f r Festk rperphysik Betreuer Kontaktperson 4 0 Univ Prof Dipl Ing Dr Christoph Eisenmenger Sittner Schriftliche Kooperationsvereinbarung liegt vor nein Budget i t 7 e 300 00 Bedeckung durch HTL Hollabrunn Geplante Verwertung der Ergebnisse Einsatz f r die Bestimmung der Oberfl chenenergiemessung am Institut f r Festk rperphysik an der TU Wien Erkl rung Die unterfertigten Kandidaten Kandidatinnen haben gem 34 3 SchUG in Verbindung mit 22 1 Zi 3 lit b der Verordnung ber die abschlie enden Pr fungen in den berufsbildenden mittleren und h heren Schulen B
61. builds HotDrop2 HotDrop2 bertragung von Umgebungsvarial builds HotDrop2 HotDrop Abbildung 14 Exe erstellen Einstellungen Informationen 2 Quelldateien ausw hlen Unter dem Men punkt Quelldateien markiert man die gew nschten Dateien und klickt auf den Pfeil nach rechts um sie hinzuzuf gen ae gg Fe Informationen DESSEN Zu startende Vis Ziele SR Mein Computer komplett_Version_8 2 vi Einstellungen der Quelldateien e komplett_Version 8 2 Symbol 5 5 Fortgeschritten Zus tzliche Ausschlie ungen Versionsangaben Windows Sicherheit Objekt hinzuf gen Abbildung 15 Exe erstellen Einstellungen Quelldatei Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 91 3 Einstellungen der Quelldateien Unter dem Men punkt Einstellungen der Quelldateien k nnen verschiedenste Einstellungen vorgenommen werden Hier kann der Name den die VI haben soll eingestellt werden Dazu muss man bei Diese Datei im Build umbenennen einen Haken machen und darunter den gew nschten Namen eintragen Informationen Quelldateien Ziele Symbol Fortgeschritten Zus tzliche Ausschlie ungen Versionsangaben Windows Sicherheit bertragung von Umgebungsvarial Sprachen des Laufzeitsystems Aktionen vor nach dem Build Proz Vorschau Tow iii Lio Kategorie Einstellungen der Quelldateien Projektdateien DR Mein Computer Art der Einbeziehung komplett_Version_8 2 v G3 Abh
62. c eccceeccsecceseceseceeeeeeneceeeeeeeeeseeeseees 91 Abbildung 17 Exe erstellen Einstellungen Symbol Auswablen 91 Abbildung 18 Exe erstellen Einstellungen Symbol Ausw hlen Speicherort een 0 92 Abbildung 19 Exe erstellen Einstellungen Fortgeschrittene Eimsteliungen 22000 92 Abbildung 20 Exe erstellen Einstellungen Zus tzliche Ausschlie ungen ccceecceecceeeseeeseenseeneeeeens 93 Apprdune 21 Buld Status EEE 93 Abbildung 22 B lld Spezifiestionen asu 2ssnn sei in a 93 Abbildung 23 Ordner zu Projektexplorer hinzuf gen 94 Abbildung 24 Projekt EXDlOlel unse 94 Anbilaunge25 lnstallererstellen au 95 Abbildung 26 Installer erstellen Einstellungen Name und Pfad 95 Abbildung 27Installer erstellen Einstellungen zus tzliche Ordner erstellen 96 Abbildung 28 Installer erstellen Einstellungen Quelldatei hinzuf gen 96 Abbildung 29 Installer erstellen Einstellungen zus tzliche Installer nee enn nenn 97 Abbildung 30 Installer erstellen CDs auswablen cc cccceeccsscccseeceeeceecceeceeuecaeceeecseuceeneeeeeseneeaeeeeeees 97 Abbildung 31installer erstellen Pad zu CDs an EEeEn 98 Abbildung 32 Installer erstellen Fertige Projektdateien nenne nnnnnnnennnnennnenennnennn 98 Abbildung 9 1 Blockschaltbild Hardware Ai Gees etch hice a ee 99 Abbildung 9 2 bersicht Schaltung Hardware 100 Apbildung 93 PBE Layout Hardware EE 101 Abbildung 9 4 Diagramm Stromst rke Leterplatten nenne nnnennnne nenn enenn 102 Abbildung 9 5 Schaltsymbol
63. chenenergiemessung Links oben sieht man den Hochvakuumofen der auf der TU Wien zur Oberfl chenenergiemessung verwendet wird Rechts oben sieht man den Messcomputer Auf dem Computer l uft ein mit LabVIEW 10 eigens geschriebenes Programm das den Messvorgang bernehmen soll Hochvakuumanlage mit Testobjekt LabView 10 NI Vision USB Thermoelement use Lampe Beleuchtungs Ansteuerung R5232 zu USB Konverter R5232 Abbildung 2 1 Systemkonzept Digital Multimeter Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 6 Zui Die Messung wird mit einer Webcam an welcher ein Objektiv befestigt ist beobachtet Die Webcam ist ber eine USB Schnittstelle mit dem Messcomputer verbunden und wird vom Messprogramm angesteuert Die Software berwacht den Messvorgang und kann die aufgenommenen Bilder des Vorganges abspeichern und weiterverarbeiten Zu 2 Direkt hinter dem Vakuumofen steht eine Lampe die zur Hintergrundbeleuchtung verwendet wird Diese ist notwendig um den Kontrast zu verbessern und das Messobjekt sichtbar zu machen Beginnt das Messobjekt zu gl hen muss die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet werden da der Kontrast sonst zu gering w re und man das Messobjekt nicht vom Hintergrund unterscheiden k nnte Daher muss die Lampe von unserer Software angesteuert werden k nnen Dazu wurde die Beleuchtungs Ansteuerung entwickelt Die Box wird via USB an unserem Messcomputer a
64. den Zus tzlich zum richtigen Messbereich wird links mittig die L nge des empfangenen Codes gemessen und so sichergestellt das der Hex Code richtig bertragen wurde Abbildung 7 8 Temperaturmessung 2 Sequenz Case Struktur In der Case Struktur wird die Information Uber die aktuelle Temperatur herausgefiltert indem die ersten zwei Stellen die den Messbereich darstellen bersprungen werden und die nachfolgenden vier Stellen als Temperaturwert in einen neuen String geschrieben werden Der resultierende String wird im zweiten Block in eine Zahl umgewandelt und an die n chste Sequenz weitergegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 88 Im Fehlerfall Case False wird der Status auf False gesetzt und der letzte gespeicherte Temperaturwert anstatt des neuen ausgegeben Abbildung 7 9 Temperaturmessung 1 Sequenz Case Struktur 7 4 5 3 Sequenz In der Dritten Sequenz wird der Temperaturwert gespeichert und in einen String umgewandelt der dann beim anzeigen der aktuellen Temperatur auf der Benutzer Oberfl che und beim speichern eines Bildes verwendet wird Temperatur letzten Temp Wert merken Temp String Zahl auf eine Kommastelle genau C an den String in einen String umwandeln anh ngen Abbildung 7 10 Temperaturmessung 3 Sequenz Der obere Block gibt den aktuellen Temperaturwert an eine Anzeige auf der Programmoberfl che weiter und dient als Zwischenspeicher falls sp ter
65. den daher nacheinander abgearbeitet Select an image file 2 5 Anzeige IAQ ReadFile e last Anzeige 7 RS 23 1 Mit diesem VI Dateidialog wird ein Fester ge ffnet das den Benutzer auffordert das gew nschte Bild auszuw hlen Das VI Liefert am Ausgang den Pfad zur ck 2 Der Pfad String wird in die Variablen Pfad und Pfad2 gespeichert 3 Mit dem VI IMAQ Create wird ein tempor rer Speicherort f r das Bild erstellt 4 Als n chstes wird mit dem VI IMAQ ReadFile das ausgew hlte Bild geladen 5 Mit diesem Block wird das Bild auf die Anzeige ausgegeben 6 Mit dem Methodenknoten werden alle ROI Informationen die sich eventuell noch auf der Anzeige befinden gel scht Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 55 Winkelberechnen einschalten 7 SS 7 9 1 Mit der Funktion Pfad nach String wird der im Teill ausgew hlte Pfad in einen String umgewandelt 2 Mit der Funktion String suchen und ersetzen wird in dem Pfad String die Endung bmp gesucht und durch die Endung xml ersetzt So erh lt man den Pfad f r die XML Datei 3 Mit der Funktion Pfad nach String wird der ver nderte String wieder in einen Pfad umgewandelt 4 Mit dem VI Pr fen ob Datei oder Ordner existiert wird berpr ft ob f r das Bild ein XML File angelegt wurde Existiert keine XML Datei werden die weiteren Punkte nicht ausgef hrt 5 Ist eine XML Dat
66. des Tropfens zust ndig Siehe 6 1 2 3 Winkelerkennungsskript gt Adv Straight Edge Er entspricht im Wesentlichen dem gelben Bereich der f r den Linken Winkel zust ndig ist Die Unterschiede zum gelben Bereich sind 1 Die Daten die an das SubVI f r Einstellungen geschickt werden EdgeRechts Abbildung 6 25 Anschl sse Sub VI f r Einstellungen Erkennen Winkel rechts Da der Recht Winkel erkannt werden soll werden die X Koordinaten der rechten Kante f r die Positionierung der ROI verwendet Au erdem wird der linke Rand der ROI 60 Pixel links der rechten Kante des Tropfens und der rechte Rand des ROI 40 Pixel rechts der rechten Kante des Tropfens gesetzt 2 Unterschiede innerhalb des Sub VI f r Einstellungen Der einzige Unterschied innerhalb des SubVI ist das die Search Direction auf Right to Left eingestellt ist und nicht auf Left to Right Search Direction Right to Left Abbildung 6 26 Search Direction Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 75 6 2 1 5 Verarbeitung der Linieninformationen In diesem Bereich werden die Daten ber die Linie die an die Oberfl che des Testobjektes angelegt wurde und die Daten ber die Linien die Links und Rechts an den Tropfen angelegt wurden weiterverarbeitet 5 Daten Grundlinie e Pointl Pixels X Anzeige H H E Grayscale YT hp ajctte Type 3 Winkelberechnen einschalten 6 EE_E 2 Wert SGL Straight Edges 0 Pointl
67. des rechten Winkels Bereich 5 Verarbeitung der Linieninformationen 6 2 1 1 Erkennen der Oberfl che des Testobjekts Hier wird der rote Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben Dieser Bereich ist f r das Erkennen der Oberfl che des Testobjektes zust ndig Siehe 6 1 2 3 Winkelerkennungsskript gt Find Straight Edge Programmcode Abbildung 6 15 Code Erkennen der Oberfl che Die Bestimmung der Oberfl che des Testobjekts wird durch die IMAQ Find Edge Block durchgef hrt ber die Lilafarbene Line wird das Bild zum Block geleitet Um den Code bersichtlicher zu gestalten wurden die Einstellungen f r den Block in ein SubVI umgewandelt ber die gr ne gr ner Pfeil Line wird dem SubVI mitgeteilt ob der Tropfen gl ht Je nach dem werden dann die Einstellungen angepasst ber die rosa Line roter Pfeil werden die Informationen ber die Lage der Linie die an die Oberfl che des Testobjektes angelegt wird ausgegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 67 Sub VI f r Einstellungen ffnet man das SubVI k nnen die EE ver ndert werden WER 1 S Bottom to Top Boolesch 3 2 ope e 3 2 Kai n 3 3 a Best Edge Rake d 40 g ROI Descriptor e Ze Abbildung 6 16 Einstellungs SubVI Erkennen der Oberfl che Bereich 1 Eing nge 2 Hier wird eingelesen ob der Tropfen gl ht Bereich 2 Einstellm glichkeiten E 3
68. e Sw Artikel Nr X51778 Kaltgeratebuchse In die Kaltgeratebuchse sind haan eessen 1 1 1 Teilenummer BD 0802 RED 12V LED Signallampe Sedeco BD072 12V http www conrad at http www neuhold elektronik at Geh use Best Nr PB 123 Bu Feinsicherung 3 15A Tr ge 2 5x20mm BE Feinsicherung 1A Tr ge 5x20mm Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 106 9 8 Abmessungen Geh use LI o BE VE T 2 TT Zeichnungsname GEHAUSE TT HOTDROP_2 Oberfl che Abbildung 9 9 Abmessungen Geh use Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 107 9 9 Bilder der Fertigen Hardware Oberseite Abbildung 9 10 Oberseite Hardware An dieser Steckdose wird die Hintergrundbeleuchtung angesteckt U MU Mit diesem Drehwahlschalter wird zwischen Ausgeschalten Eingeschalten und Ansteuerung ber PC gew hlt werden Stellung Links Auto Ansteuerung ber PC Mittelstellung Aus Aus Stellung Rechts Ein Direkt eingeschalten Diese LED zeigt an ob die Schalung in Betrieb ist Sie leuchtet nur wenn der Wahlschalter auf Auto eingestellt ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 108 Vorderseite Far zZ Abbildung 9 11 Vorderseite Hardware An der Vorderseite ist die Kaltger tedose verbaut an die die Spannungsversorgung angeschlossen wird In dieser Dose sind die Sich
69. e die for Schleife verl sst enth lt ein Array mit den addierten Werten aller ROI Bereiche das an die Funktion Array Elemente addieren weitergeleitet wird Diese bildet die Summe aus allen Elementen 4 Um den Mittelwert zu erhalten wird diese Summe durch 13 dividiert Das Ergebnis dieser Berechnung wird dann als Ausgang des SubVIs bereitgestellt 6 3 1 3 Messung und Auswertung Hintergrund Die Messung und Auswertung des Hintergrundes ist bis auf die Positionierung der ROI identisch mit der Messung und Auswertung des Objektes 6 3 1 4 Ausg nge Hier wird der blaue Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben Von dem SubVI werden neben dem Bild und der Error Leitung die Informationen ber die Helligkeit des Testobjektes und des Hintergrundes ausgegeben Image Out error out Hintergrund DEU Abbildung 6 31 Ausg nge Erkennen von Gl hen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 81 7 Temperaturmessung 7 1 Allgemeines Die Temperaturmessung ist fur die Berechnung der Oberflachenenergie wichtig da die Experten anhand von Materialkonstanten Temperatur und Winkel R ckschl sse auf die Oberflachenenergie ziehen k nnen Weiters dient die Temperaturmessung zum Einsch tzen des Schmelzpunktes der Metallprobe Da die Temperatur im Vakuumofen sehr hoch werden kann bis zu 2000 C wird die Temperatur mit einem Thermoelement abgegriffen Wenn sich die Temperatur in der Hochvakuumanlage ndert
70. e roter Punkt und die Koordinaten der rechten unteren Ecke blauer Punkt der ROI durchgef hrt Ergebnisse der Berechnungen Berechnung 1 Start X Berechnung 2 Start Y Berechnung 3 End X Berechnung 4 End Y In diesen Bereich werden die zuvor errechneten Werte mit der Funktion Array erstellen zu einem Array zusammengef gt In diesem Bereich werden die Eigenschaften Coordinates des Clusters ver ndert Es enth lt die Informationen der Position der ROI Dieses ver nderte Coordinates Cluster wird sp ter als erstes Ellement des Arrays Contous verwendet Dies ist das Coordinates Cluster das Ver ndert werden soll Hier werden mit der Funktion Nach Namen b ndeln die urspr nglich in dem Cluster enthaltenen Koordinaten mit den neu errechneten berschrieben In diesem Bereich wird nun das im blauen Bereich erzeugt Cluster das die errechneten Koordinaten enth lt wieder zum ROI Descriptor Cluster hinzugef gt p Als erstes wird mit der Funktion Nach Namen aufschl sseln der Teil Contours aus dem ROI Descriptor Cluster extrahiert 2 Als n chstes wird mit der Funktion Teil Array ersetzen das erste Element des Arrays durch das im blauen Bereich neu erstellte Coordniates Cluster ersetzt 3 Als letzter Schritt wird mit der Funktion Nach Namen b ndeln das ver nderte Contours Cluster zum ROI Descriptor Cluster hinzugef gt Schneider Forster HT
71. e zu erhalten Diese Werte werden dann in die Variablen aller Einstellungen geschrieben Dabei werden manche Einstellungen in zwei identische Variablen geschrieben da diese die zwei gleichnamigen Einstellungen in den Tabs Bildaufnahme und Einstellungen darstellen 5 Einstellungen bernommen auf False setzen um das Programm f r die Bildaufnahme zu stoppen und den Benutzer dazu zu zwingen die Einstellungen erneut zu bernehmen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 47 5 5 Einzeichnen der Linien Die Linien werden immer dann neu eingezeichnet wenn auf dem Userinterface der Button Linien neu einzeichnen angeklickt wird Dabei werde die Linien immer an dieselbe Position gesetzt und k nnen dann mit der Maus ver ndert werden Dies dient dazu die Linien wieder auf den Display sichtbar zu machen falls sie durch eine fasche automatische Erkennung nicht mehr auf dem Display angezeigt werden 5 5 1 Programmcode Aufgrund eines Bugs muss Winkelberechnen zweimal aktiviert werden um in die Winkelberechnung zu Winkelberechnen einschalten Winkelberechnen einschalte HE HE E Wert SGL tb Wert SGL Abbildung 5 40 Neu einzeichnen der Linien In diesem Bereich werden die Koordinaten des Anfangs und Endpunktes der Linien definiert 1 Koordinaten der Linie die an die Oberflache des Testobjektes angelegt wird 2 Koordinaten der Linien die Links an den Tropfen angelegt wird 3 Koordinat
72. echtecks ver ndert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 62 6 1 2 4 Script zum Erkennen von Gl hen In diesem Abschnitt wird n her auf das Skript eingegangen mit dem erkannt wird ob der Tropfen gl ht und auf die einzelnen Funktionen die verwendet wurden Um die Helligkeit des Testobjektes und des Hintergrundes zu Messen wurde die Funktion Measure verwendet Diese Funktion liefert unter anderem Informationen ber das hellste und das dunkelste Pixel in der ROI DR NI Vision Assistant LS xy File Edit View Image Color Grayscale Binary Machine Vision Identification Tools Help ole 2 2 20 pg auto 13 May_2011_270 bmp RGB 32 bits CIR CIES r i oof i Histogram Counts the total number of pixels in each grayscale value and graphs it Line Profile Displays the grayscale distribution along a line of pixels in an image 2 Measure Calculates measurement statistics associated with a region of interest in the image 3D View Displays the light intensity ina 640x480 1X 167 161 172 0 0 three dimensional coordinate system Script Beleuchtungsmessung3 0 vascr soe Stoen nam Al i sa SR Set Coordinate System Builds a coordinate Bi system based on the location and orientation of a reference feature Image Mask Builds a mask from an entire image or a selected region of interest Abbildung 6 9 NI Vision Measure Funktion Es wurde jeweils eine Masure Funkt
73. ei vorhanden werden die Daten mit dem VI Aus XML Datei lesen ausgelesen 6 Mit dem VI Aus XML zuruckkonvertieren werden die ausgelesenen Daten wieder in ein Cluster umgewandelt Dieses Cluster enth lt nun die Linieninformationen 7 Mit der Funktion Aufschl sseln werden die ben tigten Linieninformationen aus dem Cluster herausgeholt 8 Mit dem Eigenschaftsknoten werden die Linieninformationen auf die Anzeige ausgegeben 9 Mit diesem Eigenschaftsknoten wird der Programmteil der f r die Berechnung der Winkel zust ndig ist aktiviert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 56 6 Bildverarbeitung 6 1 NI Vision Zur Auswertung der aufgenommenen Bilder wurde das Zusatzpaket NI Vision von National Instruments verwendet NI Vision enth lt eine Vielzahl von Funktionen f r Bildverarbeitung F r diese Diplomarbeit waren besonders die Funktionen zur Erkennung und zur Bestimmung der Form und Lage von Objekten sowie das Messen der Helligkeit relevant 6 1 1 ROI In den folgenden Abschnitten kommt immer wieder die Abk rzung ROI vor ROI bedeutet region of interest oder auf Deutsch Bereich des Interesses Die ROI ist der Bereich des Bildes auf den die Bildanalyse angewendet wird 6 1 2 NI Vision Assistent 6 1 2 1 Allgemeines Mit dem NI Vision Assistenten k nnen relativ einfach Skripte zur Bildverarbeitung erstellt werden Um ein Skript zu erstellen werden verschiedene Bl cke komb
74. ein 86 A332 Os 1 8 10 2119 KEE 86 PA 2 SEQUEN2 Sehe een ee nes ee einer 87 7 24 35 e KEE 88 8 Installationspaket erstellen Ee BEN 89 8 1 Erstellen eines neuen Projekts einer 89 8 2 Erstellen der EE 90 8 3 Erstellen der Installer Datei nu 94 9 EN ET 99 EE en 99 d Be Konzept seinen 99 9 22 14 BIOCKSCH lEDL IO ee eek 99 9 3 Geh Te UE 99 3 1 AlBeMelnes naar 99 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 3 GEET 100 933 LEIEE A 9 Fo Wo aa A E O Ei a ee E T E TE 101 CR EE 102 PA MTOKOD DICK ee ee 102 9 4 2 Supressordiode Transzorbdiode ln 103 95 USB RS 232 CONVEVTE ege 103 9 5 1 Programmcode Ansteuerung DIR 103 9 6 Pinbelcg ne RS 232 EE 104 9 7 STUCKISTEN BEE 104 9 8 Abmessungen Geh use EEN 106 9 9 Bilder der Fertisen Hardware uun su AER EE EE 107 10 VUserinterfate nn ee innen 110 lr e BEAT Ee TC 110 10 2 Das Bedienfeld 1 Bereich EE 111 10 2 1 Tap EE 111 1022 Bilda fnahme 1 Tabje su 22 een eine 112 10 223 Einstellungen C2 EC EE 115 10 22 Winkel T aD EE 117 10 3 Der Anzeigebereich LE Besteet 119 10 3 1 berblick ber die FUMKtIONCH ccccccsssscsecsessscccesesssocseveesseesesssssensecveeseneseveessenseveess 119 10 3 2 Schnittstellen Problembebandiung 123 ba TE UNE e E TT 124 11 1 K rzanleitung ET TEE 124 11 1 1 Grundeinstellungen vorpebmen A N 124 tE Re eu E EE 125 11 13 Alswertender Bilder ass 125 11 1 4 Erweiterte Einstellungenesen ee 127 11 2
75. en der Linie die Rechts an den Tropfen angelegt wird Mit der Funktion B ndeln werden aus den Koordinaten 3 Cluster erzeugt Jeweils ein Cluster f r jede Linie Mit den Bl cken IMAQ Convert Line to ROI VI werden die Linieninformationen in ROI umgewandelt In diesem Bereich werden die einzelnen ROI Informationen zu einem ROI zusammengef gt 1 Mit der Funktion B ndeln werden als erstes alle Informationen zu einem Cluster zusammengef gt 2 Als n chstes wird mit der Funktion Cluster nach Array aus den Cluster ein Array erstellt 3 Hier wird mit dem VI IMAQ Group ROls VI aus dem Array von ROI eine einzige ROI erzeugt Hier wird die vorher erzeugte ROI auf die Anzeige ausgegeben Dazu werden mit dem Eigenschaftsknotern die ROI Eigenschaften der Anzeige ver ndert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 48 Hier wird die Winkelberechnung aktiviert ber den Eigenschaftsknoten wird True als signalisierender Wert an Winkelberechnung einschalten bergeben Aus einem uns nicht ersichtlichen Grund muss dies zweimal durchgef hrt werden um einen Effekt zu haben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 49 5 6 Berechnung der Winkel 5 6 1 Allgemeines Die Winkelberechnung wird immer dann ausgef hrt wenn auf der Anzeige eine Mausbewegung erkannt ein Bild neu geladen oder auf den Button Linien einzeichnen oder Automatisch geklick
76. er Benutzeroberfl che alle wichtigen Daten angezeigt und k nnen berwacht werden Die Oberfl che sollte nur so umfangreich wie notwendig mit Bedien und Anzeigeelementen ausgestattet werden um eine einfache Bedienung zu erm glichen Au erdem sollte es klar ersichtlich sein was die einzelnen Elemente f r Aufgaben haben Um eine noch einfachere Bedienung zu erm glichen wurde ein Teil der Anzeige und Bedienelemente je nach Zugeh rigkeit in einen Bedienbereich mit Tabs einsortiert und in den einzelnen Tabs gruppiert und mit berschriften versehen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 11 3 Allgemeines zur Oberfl chenenergie 3 1 Definition der Oberfl chenenergie Die Oberflachenenergie ist ein Ma fur die Energie die zum Aufbrechen der chemischen Bindungen notwendig ist wenn eine neue Oberfl che eines Festk rpers oder einer Fl ssigkeit erzeugt wird Sie ist definiert als die Energie die zum Erzeugen der Oberfl che je Fl cheneinheit aufgewendet werden muss Die Dimension der Oberflachenenergie in SI Einheiten ist Jim das meist verwendete Formelzeichen y Gamma Obwohl meist der Begriff Oberfl chenenergie verwendet wird muss bei Temperaturen oberhalb des absoluten Nullpunktes eigentlich die freie Energie der Oberfl che betrachtet werden Der Unterschied ist jedoch oft gering und kann dann vernachl ssigt werden Die Oberflachenenergie ist immer positiv weil Energie ben tigt wird um Bindu
77. er Pfad zusammengef gt aus dem gew hltem Bilder Namen Leerzeichen Datum Uhrzeit aktueller Temperatur Zusatz SNAP f r Snapshot Dateiendung Der generierte String wird dann in einen Pfad zur ckgewandelt und an die Funktion Bild speichern weitergegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 28 4 Die Bild Speichern Funktion speichert das derzeitig angezeigte Bild unter dem generierten Bildpfad ab 5 Zus tzlich wird der generierte Pfad unter Pfad2 gespeichert bei der Winkel Berechnung den Pfad weiterverwenden zu k nnen 5 1 4 4 Timer Zahl zur cksetzen 6 Bei jedem Aufruf der Bild Speichern Funktion wird anschlie end der Timer wieder zur ckgesetzt da dieser die Anzahl der vergangenen Sekunden seit dem letzten Speichern angibt 0 ATimer Zahl Anzahl der vergangenen Sekunden zur cksetzen Abbildung 5 19 Timer Zahl des Zylischen speicherns zur cksetzen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 29 5 2 Gluherkennung Die Gluherkennung misst die Helligkeit des Tropfens und des Hintergrundes und kann daraus berechnen ob der Tropfen gerade gluht oder nicht Anhand dieser Information wird die Hintergrund Beleuchtung ein oder ausgeschaltet wenn diese im Automatik modus arbeitet Die automatische Hintergrundbeleuchtungsansteuerung soll parallel zur Live Bild Aufnahme und dem Speichern von Bildern arbeiten daher wurde auch diese Funktion in eine
78. er Winkel 48 814 64 281 Se A 6 4 2 Dropbox Da Ordner 8 D Diverse Bilder atestbild1 bmp Abbildung 10 11 Funktionen des Anzeigebereiches Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 120 10 3 1 1 Winkelanzeigen 1 2 i WS Die beiden Anzeigen rechter Winkel und linker Winkel geben zu jedem Zeitpunkt den momentanen Winkel in Grad zwischen den eingezeichneten Winkellinien an 10 3 1 2 Lupenfunktion 3 Wird die Lupe ausgew hlt wird der Lupenmodus aktiv Klickt man in dem Modus auf den Anzeigebereich Nr 5 wird an der aktuellen Position des Mauszeigers in das angezeigte Bild hineingezoomt also das Bild vergr ert dargestellt Klickt man mit gedr ckter Shift Taste oder auch Umschalt Taste auf den Anzeigebereich Nr 5 so wird an der aktuellen Position des Mauszeigers hinausgezoomt also das Bild verkleinert Al Abbildung 10 13 Bild eines Tropfens Abbildung 10 12 vergr ertes Tropfenbild 10 3 1 3 Zeichenmodus 4 Wird der Strich angeklickt wechselt man in den Zeichenmodus In diesem Modus k nnen im Anzeigebereich Nr 5 vorhandene Winkellinien bearbeitet werden Diese Funktion sollte nur verwendet werden wenn die Winkellinien ver ndert werden sollen Deshalb sollte man sich bei der Verwendung der Funktionen des Zeichenmodus im Tab Winke befinden e Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 121 Die Linien k nnen als Ganzes
79. ereich werden die Arrays mit den gemessenen Helligkeitswerten nach dem jeweils gr tem und kleinstem Element durchsucht Das geschieht mit den Bl cken Array Max amp Min in der Mitte des Bildes Zur ckgegeben wird die Indexnummer der beiden gr ten und kleinsten Elemente Diese Elemente sollen im n chsten Teilbereich herausgesucht werden um grobe Fehlmessungen bei der Gl herkennung zu ignorieren Die vier Indexzahlen werden weitergeleitet in eine 5 Mal ausgef hrte Schleife in der sich die Teilbereiche 4 Und 5 Befinden und Ira gation any vrs Array Wertes herausfinden Alle nachfolgenden Erklarungen werden anhand der gemessenen Tropfenwerte erklart Da wie man auf den Bildern erkennen gut kann genau der gleiche Programmablauf auch fur die Hintergrund Werte programmiert wurde Abbildung 5 23 Teil 2 der Gl herkennung 5 2 4 Case Bedingungen 3 Teil N 5x ausgef hrte Schleife In einer Schleife die 5 Mal ausgef hrt wird werden die Indexzahlen der zwei kleinsten und zwei gr ten Elemente der Arrays mit dem aktuellen Schleifenz hlerwert i verglichen Die nachfolgende Case Struktur des Tropfens ist nur dann TRUE wenn der aktuelle Schleifenz hlerwert nicht dem Index des gr ten und kleinsten Elements des Tropfen gemessen Arrays entspricht Auf diese Weise werden die Min und Max Werte in den Arrays ignoriert und dadurch herausgefiltert Schleifenz hler Wert Abbildung 5 24 Teil 3 de
80. ert 1 Koordinaten der Linie die an die Oberfl che des Testobjektes angelegt wird 2 Diese Koordinaten werden nicht ben tigt Mit der Funktion B ndeln werden aus den Koordinaten 3 Cluster erzeugt Mit den Bl cken IMAQ Convert Line to ROI VI werden die Linieninformationen in ROI umgewandelt In diesem Bereich werden die einzelnen ROI Informationen zu einem ROI zusammengef gt 1 Mit der Funktion B ndeln werden als erstes alle Informationen zu einem Cluster zusammengef gt 2 Als n chstes wird mit der Funktion Cluster nach Array aus den Cluster ein Array erstellt 3 Hier wird mit dem VI IMAQ Group ROIs VI aus dem Array von ROI eine einzige ROI erzeugt Hier wird die vorher erzeugte ROI auf die Anzeige ausgegeben Dazu werden mit dem Eigenschaftsknotern die ROI Eigenschaften der Anzeige ver ndert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 43 5 4 Speichern und Laden der Aufnahmeeinstellungen Als Bedienungsvereinfachung wurde eine Funktion erg nzt die das Speichern und Laden aller Einstellungen der Bildaufnahme erm glicht Da die Einstellungen in der Praxis nicht so oft ge ndert werden ist daher nur ein Klick auf laden in der Benutzeroberfl che notwendig um die zuletzt gespeicherten Einstellungen zu laden Danach kann man kann sofort auf Einstellungen bernehmen klicken und mit dem Aufnehmen von Bilder zu beginnen Die Einstellungen k nnen sowohl im Ta
81. erungen integriert R ckseite Abbildung 9 12 R ckseite Hardware An der R ckseite sieht man die USB B Buchse ber die die Hardware an den PC angeschlossen wird Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 109 Platine Abbildung 9 13 Platine Hardware Verkabelung des Wahlschalters Abbildung 9 14 Verkabelung Wahlschalter Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 110 10 Userinterface 10 1 Allgemeines Bildaufnahme Einstellungen Winkel Winkel Beta 1 linker Winkel Winkel Beta 2 rechter Winkel ERROR ERROR Kamera Einstellungen Kamera ausw hlen Grayscale camo E So Temperaturmessung Einstellungen Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv I COM el Cc se Beleuchtungs Einstellungen Serielle Schnittstelle SCH el Einstellungen bernehmen 2 Bildaufnahme Snapshot Automatik Ein Aus Hintergrund Beleuchtung Auto Manuell Beleuchtung ge GE Temperaturmessung Status Status Temperatur A 255 C 2 Dropbox Da Ordner 8 D Diverse Bilder atestbild1 bmp Abbildung 10 1 Userinterface Die Benutzeroberfl che wurde grunds tzlich in zwei Bereiche unterteilt Bildaufnahme Einstellungen Winkel linker Winkel rechter Winkel Kamera Einstellungen 48 814 64 281 Kamera ausw hlen Grayscale k Cam ei Temperaturmessung Einstellungen Serielle Schnittstelle Tem
82. etup Minimum Edge Strength 36 Kernel Size 3 Projection Width 1 40 Gap Edge Strength Profile SearchLineIndex 1 Abbildung 6 4 NI Vision Find Straight Edge nahere Informationen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 59 In diesem Bereich k nnen die Einstellungen vorgenommen werden Hier wurde eingestellt dass von unten nach oben nach der Kante gesucht werden soll Au erdem dass nur Kanten von Dunkel nach Hell relevant sind und dass von allen gefundenen Kanten nur die beste angezeigt werden soll In diesem Bereich werden die Ergebnisse der Messung angezeigt In diesem Fall werden die Anfangs und Endkoordinaten der Linie die vom Programm an die Oberfl che des Testobjektes angelegt wird ausgegeben In diesem Bereich kann die ROI festgelegt werden Dazu wird einfach mit der Maus die Gr e und Position des Rechtecks ver ndert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 60 Edge Detector Mit der Funktion Edge Detector werden die Kanten des Tropfes erkannt und mit kleinen gr nen Vierecken markiert e480 1X 228 226 227 0 0 d Baal Al ai wiel SI Winkel Links Winkel Rechts Original Image Find Straight Edge 1 Edge Detector 1 Abbildung 6 5 NI Vision Edge Detector Macht man einen Doppelklick auf die Funktion werden n here Informationen angezeigt DA NI Vision Assistant File View Help ale LARR ME zlalola
83. gnoriert werden Damit es nicht zu einem schnellen Wechsel zwischen gl hendem und nicht gl hendem Tropfen kommen kann wird eine Hysterese verwendet Dadurch wird verhindert dass die Hintergrundbeleuchtung zu flackern beginnt Hintergrundbeleuchtungsansteuerung Dieser Teil der Software ist daf r zust ndig dass die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet wird sobald der Tropfen gl ht und eingeschaltet wird sobald der Tropfen nicht gl ht Au erdem soll man die Beleuchtung auch per Hand in der Bedienoberfl che ein und ausschalten k nnen Bei der Ansteuerung der Hintergrundbeleuchtung wird ein USB zu RS232 Adapter angesteuert und dieser schaltet je nach gew nschtem Beleuchtungsstatus den Datenflusskontrollport Handshakeport der seriellen Schnittstelle ein oder aus Die Hardware dahinter steuert in weiterer Folge die Lampe an Ansteuerung der Webcam Die Webcam wird sofort nachdem die Einstellungen bernommen werden initialisiert und gestartet Danach ist ein Livebild des Tropfens in der Bedienungsoberfl che zu sehen Da jede Webcam andere Aufnahmemodi beherrscht kann man in den Einstellungen die Aufl sung und Bildwiederholrate einstellen F r die Weiterverarbeitung beim Winkelanlegen sind Grauwertbilder ohne Farbe erforderlich Daher sollten die Bilder sofort nach der Aufnahme in Graubilder umgewandelt werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 10 Speichern und Laden der Bilder samt Einstellungen Die
84. hen Installer NI LabView Run Time Engine 2010 SP1 NI Vision Run Time Engine 2010 SP1 NI IMAQdx 3 7 Nl Serial 3 6 0 NI VISA Runtime 5 0 3 5 Dann klickt unten auf Erstellen Und es ffnet sich folgendes Fenster Hat man alle angef hrten CDs klickt man auf Yes Some of the Weitere Installer you selected are not on this computer The Weitere Installer are available on the following disks Expand a disk to display the Weitere Installer it contains Do you have all of these disks SE National Instruments Ger tetreiber Februar 2011 z NI Academic Site License Spring 2011 LabVIEW Core Disk 2 z NI Vision Acquisition Software August 2010 Abbildung 30 Installer erstellen CDs ausw hlen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 98 Danach wird man aufgefordert den Pfad zu den Dateien anzugeben Hat man das gemacht werden die erforderlichen Daten kopiert und zum Installer Package hinzugef gt 4 Locate NI Academic Site License Spring 20 Suchen in A DA_LabView A Name J LabVIEW 2010SP1 Core CD1 Spring2011 LabVIEW 2010SP1 Core CD2 Spring2011 A LabVIEW Extended Development Suite J LabVIEW Options CD1 J LabVIEW Options CD2 4 d e GC fr Anderungsdatum 09 03 2012 09 53 09 03 2012 09 53 09 03 2012 10 05 09 03 2012 10 13 09 03 2012 10 13 Ordner E DA_LabView LabVIEW 2010SP 1 Core CD2 Abbildung 31Installer erstellen Pad zu CDs Sind alle
85. herkennungs Einstellungen 1 Hier wird angezeigt ob mit den aktuellen Einstellungen der Tropfen als gluhend erkannt wird oder nicht Hier wird der Helligkeitswert des Hintergrundes ausgegeben Hier wird der Helligkeitswert des Tropfens ausgegeben Hier wird eingestellt welchen Helligkeitswert der Tropfen mindestens erreichen muss damit die Gluherkennung aktiviert wird Hier sollte ein Wert eingestellt werden der ungefahr dem Helligkeitswert des kalten Tropfens bei eingeschalteter Hintergrundbeleuchtung entspricht 5 Hier wird der Wert eingestellt der bei aktiver Hintergrundbeleuchtung angibt wie weit sich der Tropfenhelligkeitswert dem Hintergrundhelligkeitswert nahern soll bevor die Hintergrundbeleuchtung ausgeschaltet wird Dieser Wert ist also die minimale Differenz zwischen dem Hintergrundhelligkeitswert und dem Tropfenhelligkeitswert bei der die Hintergrundbeleuchtung noch aktiv ist Unterschreitet die Differenz den eingestellten Wert wird die Hintergrundbeleuchtung ausgeschalten 6 Hier wird der Wert eingestellt der bei inaktiver Hintergrundbeleuchtung angibt wie weit sich der Tropfenhelligkeitswert dem Hintergrundhelligkeitswert nahern soll bevor die Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet wird Dieser Wert ist also die minimale Differenz zwischen dem Hintergrundhelligkeitswert und dem Tropfenhelligkeitswert bei der die Hintergrundbeleuchtung inaktiv ist Unterschreitet die Differenz den eingestellten Wert wird die Hintergrundbeleuchtung e
86. hmelzvorganges aufzunehmen Danach k nnen Bilder des Serielle Schnittstelle Schmelzvorganges aufgenommen werden Au erdem gibt der Kc E Tab Auskunft ber die aktuelle Temperatur dar ber ob der Einstellungen bernehmen Laden Tropfen gl ht und es kann die Hintergrundbeleuchtung angesteuert werden Snanchot eo ot m te Abbildung 10 4 Tableiste des 1 Bereiches 2 Einstellungen Dieser Tab listet alle Einstellungen auf die bei der Bildaufnahme ge ndert werden k nnen Darunter finden sich auch alle Einstellungen die im Tab Bildaufnahme ge ndert werden k nnen Die hier vorgenommenen Einstellungen k nnen gespeichert und wieder geladen werden Das Laden der Einstellungen ist nach dem Speichern auch im Tab Bildaufnahme m glich Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 112 3 Winkel Ein bereits aufgenommener Tropfen kann hier geladen und Winkellinien automatisch eingezeichnet werden Funktioniert das Anlegen der Winkellinien nicht so wie erw nscht k nnen die Linien per Hand im Anzeigebereich nachgebessert werden oder komplett neu eingezeichnet und dann per Hand im Anzeigebereich angelegt werden Viele Einstellungen wurden innerhalb der Tabs zu Gruppen zusammengefasst um eine bessere bersicht zu erhalten Jede Gruppe wurde mit einem grauen Rahmen umschlossen und mit einer berschrift versehen Die einzelnen Tabs mit den Gruppen und deren Einstellungen und
87. ien bergeben Alle Ergebnisse werden der HTL Hollabrunn bergeben dass eventuell in sp teren Projekten noch nderungen vorgenommen werden k nnen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 7 2 4 Aufgabenbereiche 2 4 1 Teilaufgaben im Uberblick Hardware e Entwickeln der Schaltung e Auswahl der Bauteile e Testaufbau auf Lochrasterplatine e Leiterplattenlayout erstellen e Leiterplatten best cken e Auswahl des Geh uses und Schalters e Zusammenbau und testen des Gesamtsystems Software e Bildverarbeitung Winkelerkennung e Bildverarbeitung Erkennung eines gl henden Tropfens e Hintergrundbeleuchtungsansteuerung e Ansteuerung der Webcam e Speichern und laden der Bilder samt Einstellungen e Ninkelberechnung e Temperaturmessung e Bedienoberflache e Installationsdatei erzeugen Sonstiges e Testen und optimieren des Gesamtsystems e Ber cksichtigung f r m gliche nderungen der Hardware e Nachvollziehbare Dokumentation e Projekthomepage 2 4 2 Verteilung der Aufgabenbereiche Die Teilaufgaben wurden gleichm ig auf beide Projektanten verteilt wobei der Projektant Andreas Schneider die Bedienoberfl che die Hintergrundbeleuchtungsansteuerung die Ansteuerung der Webcam das Speichern und Laden der Bilder samt Einstellungen die Temperaturmessung die Erkennung eines Gl henden Tropfens die Ansteuerung der Webcam und die Homepage bernimmt und der Projektant Marcel Fors
88. ifen der einzelnen Ereignisstrukturen m ssen dabei alle in der selben Ebene liegen dass bedeutet diese d rfen sich nicht in Case Strukturen weiteren Schleifen oder anderen Strukturen befinden Im n chsten Bild werden drei parallel laufende Ereignisstrukturen gezeigt ZHL Timesut_ y p Live Bild Aufnahme Automatisches zyklisches abspeichern von Bildern 44 0 Snapshot Maustaste losgelassen ch einzelnes Bild per Hand ee Schaltfl che Umschalttasten PlattfUmschalttasten Abbildung 4 1 Parallele Ereignisstrukturen Neue Ereignisse k nnen einfach mit einem Rechtsklick auf die Ereignisstruktur hinzugef gt werden wobei diese dann in dem Dropdown Men oben Mittig im Rahmen der Ereignisstruktur angezeigt werden wie im n chsten Bild 4 2 deutlich zu sehen ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 14 Die beste Methode Programmteile alle par Millisekunden wiederholen zu lassen besteht darin auch diese in einem Ereignis einer Ereignisstruktur zu programmieren Das hat die Vorteile dass diese Methode sehr Ressourcensparend ist und in der Zwischenzeit andere Ereignisse abgearbeitet werden k nnen also das Programm w hrend der Pausen nicht angehalten wird Neben dem Ereignis Beenden wird daf r das Ereignis Timeout hinzugef gt Zus tzlich wird in die blaue Sanduhr oben links der Ereignisstruktur der Millisekunden Wert eingetragen nachdem das Ereignis wiederholt werden soll
89. igkeit Hintergrundhelligkeit Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 37 Programmcode Tropfen gl ht Gl hen bWert SGL gt Kontrast Schwelle Abbildung 5 29 Hysterese der Gl herkennung 2 Wurde bei der letzten Messung erkannt dass der Tropfen nicht gl ht wird die innere Case Funktion auf False geschalten und bei Punkt 2 fortgesetzt Ist dies nicht der Fall wird die Case Struktur auf TRUE gesetzt und bei Punkt 4 fortgesetzt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 38 Bei der letzten Messung wurde der Tropfen nicht als gluhend erkannt Case FALSE FF Mn en nn re ENEE I FF re in rn EE ENEE i EE La E La La E La E La se ch La H ch H La H 5 gt H La H gt H La H gt H La H gt H La H gt H La H Tropfen gl ht fiTropfen gt i E SCH Hintergrund i 9 e 4 3 bWert SGL Kontrast Schwelle 3 j 3 ein 3 d 3 Kontrast Schwelle aus Abbildung 5 30 Hysterese der Gluherkennung letzter Tropfenzustand nicht gluhend 3 Hier wird der Kontrast berechnet der der Differenz zwischen der Tropfen und Hintergrundhelligkeit entspricht 4 Ist dieser berechnete Kontrastwert also der Helligkeitsunterschied gr er als die im Tab Einstellungen einstellbare Kontrast Schwelle so wird der Tropfen als gluhend erkannt Bei einer Reihe von Tests hat sich als guter Ausgangswert die Zahl 50 f r das Bedienelement
90. ind diese Optionen nicht ausgew hlt kann es zu Komplikationen beim Erstellen kommen 3 HotDrop2 Eigenschaften se u E Informationen Quelldateien Fehlersuche aktivieren Ziele Einstellungen der Quelidateien Symbol Fortgeschritten Abbildung 19 Exe erstellen Einstellungen Fortgeschrittene Einstellungen Fehlersuche vor Ausf hrungsbeginn Fehlercodedateien kopieren mM Ran trarrlafiniarta Aliardateian vranuanrlar Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 93 6 Zus tzliche Ausschlie ungen Unter dem Men punkt Zus tzliche Ausschlie ungen entfernt man alle Hacken da es sonst zu Fehlern beim Erstellen kommen kann Den coenscaten e Kategorie Informationen Typdefinitionen entfernen iele Einstellungen der Quelldateien Ungenutzte Instanzen polymorpher Vis entfernen Symbol Ungenutzten Inhalt von Projektbibliotheken entfernen Fortgeschritten en _ V Projektbibliothek nach dem Entfernen ungenutzten Inhalts ndern Zus tzliche Ausschlie ungen Abbildung 20 Exe erstellen Einstellungen Zus tzliche Ausschlie ungen 7 Erstellen Als letztes kickt man unten auf den Button Erstellen Dann wird die exe Datei erstellt und in dem ausgew hlten Ordner abgespeichert Hat alles funktioniert erscheint folgendes Fenster 73 Build Status HotDrop2 Der Build ist vollst ndig Er befindet sich unter D builds HotDrop2 HotDrop2 km b Warnunge
91. ingeschalten 11 1 4 5 Speichern Laden der Einstellungen Einstellungen speichern Einstellungen Laden Abbildung 11 19 Einstellungen Speichern Laden Buttons Klickt man auf Einstellungen Speichern werden die aktuellen Einstellungen abgespeichert Klickt man auf Einstellungen Laden werden die zuletzt gespeicherten Einstellungen geladen Es k nnen nicht mehrere Einstellungsvarianten gespeichert werden Klickt man also auf Einstellungen speichern werden die zuvor abgespeicherten Einstellungen berschrieben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 130 11 2 Hardware 11 2 1 Bedienung Abbildung 11 20 Oberseite Hardware An dieser Steckdose wird die Hintergrundbeleuchtung angesteckt Mit diesem Drehwahlschalter wird zwischen Ausgeschalten Eingeschalten und Ansteuerung ber PC gew hlt werden Stellung Links Ein Ansteuerung ber PC Mittelstellung Aus Aus Stellung Rechts Auto Direkt eingeschalten Diese LED zeigt an ob die Schalung in Betrieb ist Diese LED leuchtet nur auf wenn der Wahlschalter auf Auto eingestellt ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 131 11 2 2 Fehlerbehebung f Achtung Bevor Reparaturen an der Hardware vorgenommen werden Netzstecker ziehen 11 2 2 1 Wechseln der Sicherungen Au en M glicher Fehlerfall Weder die Ansteuerung ber den Computer noch die direkte Ansteueru
92. iniert die jeweils eine Funktion haben Ein gro er Vorteil des NI Vision Assistenten ist dass die Ergebnisse gleich sichtbar sind So k nnen auch unerfahrene Benutzer schnell Ergebnisse erzielen Ist das Skript fertig kann aus ihm ein LabVIEW VI generiert werden 6 1 2 2 Bedienung Startet man das Programm erscheint als erstes folgendes Fester Ei NI Vision Assistant Welcome ni com vision Open Image Vi S O n Acquire Image Assistant Solution Wizard Language for Generated Code LabVIEW Code EN In the future do not show me this dialog box NATIONAL reserved INSTRUMENTS Abbildung 6 1 Startbildschirm NI Vision 2010 Nation Auswahlm glichkeiten Open Image Hier k nnen bereits auf dem Computer abgespeicherte Bilder verarbeitet werden Acquire Image Hier kann ein Bild das von einer am PC angeschlossenen Kamera aufgenommen wird verarbeitet werden Solution Wizard Der Solution Wizard enth lt fertige Skripte f r verschiedenste Aufgabestellungen W hlt man Open Image wird man aufgefordert ein Bild auszuw hlen das bearbeitet werden soll In unserem Fall das Bild eines Tropfens Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 57 Danach gelangt man zur Benutzeroberfl che DA NI Vision Assistant File Edit View Image Color Grayscale Binary Machine Vision Identification Tools Help CH H Lol p pL LOD Acquire Images Browse Images HTCS_130_400s jpg RGB 32 b
93. inkeln e Aufnahme bei bestimmter Temperatur starten e Automatische Winkelberechnung verbessern e Testen des Programms e Erstellen einer Messreihe e Vollst ndige Dokumentation der Hard und Software e Zusammenfassung der Arbeit in deutscher und englischer Sprache Pressetext mit Fotos und ver ffentlichungsreife HTML Seiten H HERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT HOLLABRUNN Abteilung Elektronik Ausbildungsschwerpunkt Telekommunikation DIPLOMARBEIT DOKUMENTATION bildung mit zukunft Namen der Andreas Schneider Verfasser innen Marcel Forster Jahrgang Klasse SAHELT Schuljahr 2011 12 Automatische Bildauswertung f r die Oberfl chenenergiemessung bei Thema der Diplomarbeit wechselnden Kontrasten Kooperationspartner TU Wien Die Diplomarbeit baut auf den Ergebnissen einer im Vorjahr durchgef hrten Diplomarbeit auf und soll bereits vorhandene Anwendungen vervollst ndigen und um zus tzliche f r den praktischen Betrieb erforderliche Funktionen erweitern Am Institut f r Festk rperphysik der TU Wien Arbeitsgruppe D nne Schichten wird ein Messger t zur Bestimmung der Oberfl chenenergie von Beschichtungen eingesetzt Die Messung wird unter Hochvakuum und bei hohen Temperaturen bis zu 2000 C durchgef hrt Dazu wird ein Metallst ck auf das Messobjekt aufgesetzt das sich nach dem es geschmolzen ist zu einem Tropfen formt Durch die Messung der Kontaktwinkel des Tropfens kann dann die Oberfl chenenergie bestimmt
94. ion f r das Testobjekt und den Hintergrund verwendet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 63 Macht man einen Doppelklick auf den Funktionsblock werden n here Informationen angezeigt FA NI Vision Assistant t View Image Color Grayscale Binary Machine on Tools Help auto_12_May_2011_270 bmp RGB 32 bits DIEIEIEIESES LI 1 of 1 Measure Setup Main Measure Measurement 640x480 1X 167 161 172 0 0 irs a aes erent Dees Breeze i Area 462 Ratio 0 15 X1 128 Yi 385 x2 149 Y2 405 Red Mean Je F Aea 4657 0 Ra 0 10 XL 227 I Abbildung 6 10 NI Vision Gl herkennung Testobjekt n here Informationen Hier kann ausgew hlt werden was gemessen werden soll W hlt man Area werden alle wichtigen Informationen innerhalb der ROI bereitgestellt Hier werden die Messergebnisse f r die einzelnen Bereiche angezeigt Hier sieht man die ROI die f r die Messung platziert wurden Es wurden mehrere ROI gesetzt um einen aussagekr ftigeren Wert zu erhalten Abbildung 6 11 NI Vision Gl herkennung Testobjekt n here Informationen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 64 6 1 2 5 Erzeugen des LabVIEW VI Ist das Skript fertiggestellt kann mit dem NI Vision Assistent ein LabVIEW VI erstellt werden das dann in das Hautprogramm integriert wird Dazu klickt man auf Tools gt Create LabVIEW VI File Edit View
95. ionsinstanz ge ffnet Sollen die ge ffneten Vis dem neuen Projekt hinzugef gt werden l Dialog nicht wieder anzeigen Abbildung 12 VI Hinzuf gen Es ffnet sich der Projektexplorer Als erstes speichert man das Projekt ab Dabei ist zu beachten dass der Pfad nicht zu lang sein darf da es sonst sp ter zu Fehlern kommen kann Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 90 8 2 Erstellen der exe Um die exe Datei zu erstellen klickt man mit der rechten Maustaste auf Build Spezifikationen und w hlt unter dem Punkt Neu Applikation EXE aus E Projekt Explorer otVror Iroj Datei Bearbeiten Ansicht Projekt Ausf hren Werkzeuge Fenster Hilfe S KM Projekt HotDrop2 lvproj Men Computer i 0 komplett_Version_8 2 vi o 57 Abh ngigkeiten B Neu gt Applikation EXE Installationsprogramm Anordnennach gt NET Interop Assembly Abbildung 13 Exe erstellen Es ffnet sich ein Fenster in dem Einstellungen vorgenommen werden k nnen Einstellungen 1 Name vergeben Unter dem Men punkt Informationen gibt man den Namen ein den die exe Datei haben soll 3 HotDrop2 Eigenschaften Ta Bere gt e Quelldateien Name der Build Spezifikation Ziele Hot Einstellungen der Quelldateien Geer Symbol Zieldateiname Fortgeschritten HotDrop2 exe Zus tzliche Ausschlie ungen Versionsangaben Zielverzeichnis Windows Sicherheit D
96. ist zu beachten dass die Leiterbahnen nicht zu schmal sein d rfen da hohe Str me flie en Bestimmung der Leiterbahnbreite im 230 V Teil Bei der Bestimmung der Leiterbahnbreite wurde von einem Maximalen Strom von AA und einer Leiterbahndicke von 35um ausgegangen Dann wurde in einem Diagramm abgelesen welche Leiterbahnbreite erforderlich ist Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 102 Diagramm Ate oc Ve SEE EE Leiterbreite in um gt 0 3 0 5 EE OS 12 15 2 3 4 6 8 10 15 Stromst rke nA Abbildung 9 4 Diagramm Stromst rke Leiterplatten Wir haben uns entschieden eine minimale Leiterbahnbreite von 1 5 mm zu w hlen da es dann nur zu einer leichten Erw rmung kommt Die minimale Leiterbahnbreite wurde in den Design Rules in Altium festgelegt Au erdem wurde in den Design Rules eingestellt dass wenn m glich eine Leiterbahnbreite von 2mm verwendet wird 9 4 Bauteile In diesem Abschnitt wird n her auf einige in der Schaltung verwendete Bauteile eingegangen 9 4 1 Optokoppler 9 4 1 1 Theorie Allgemeines Ein Optokoppler ist ein optoelektronisches Bauelement Er dient zur bertragung eines digitalen oder analogen Signals zwischen zwei galvanisch getrennten Stromkreisen Ein Optokoppler besteht aus einem Optischen Sender und einem Optischen Empf nger Schaltzeichen Abbildung 9 5 Schaltsymbol Optokoppler 9 4 1 2 Verwendung Der Optokoppler wird in der Schaltung
97. its 640x480 Le gt mle 1 1 of 1 Histogram Counts the total number of pixels in each grayscale value and graphs it 4 Line Profile Displays the grayscale KSE distribution along a line of pixels in an image al Measure Calculates measurement statistics associated with a region of interest in the image 3D View Displays the light intensity in a SE three dimensional coordinate system Brightness Alters the brightness contrast and gamma of an image Set Coordinate System Builds a coordinate system based on the location and orientation of a reference feature Abbildung 6 2 Benutzeroberflache NI Vision Hat man mehrere Bilder kann in diesem Bereich zwischen den verschiedenen Bildern gewechselt werden Mit Hilfe der ersten 4 Pfeilkn pfe kann das gew nschte Bild gesucht werden Dazu wird eine kleine Voransicht angezeigt Klickt man auf den letzten Knopf wird das angezeigt Bild zum aktiven Bild gemacht und im blauen Bereich angezeigt Um mehrere Bilder hinzuzuf gen klickt man auf Browse Image rechts oben mit 1 markiert In diesem Bereich sind die Funktionen zur Bildverarbeitung aufgelistet Macht man einen Doppelklick auf eine Funktion kann man die Einstellungen vornehmen Klickt man dann auf OK wird sie zum gr nen Bereich hinzugef gt Hierbei ist zu beachten dass nicht alle Funktionen mit allen Bildtypen kompatibel sind Es wird zwischen den Bildtypen Color Gray
98. kel Berechnung Y ftEinstellungen bernommen Pf Abbildung 5 5 Case Struktur des Livebildes Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 20 5 1 2 1 bersicht ber die Teile der Live Bild Aufnahme Innerhalb der dar ber erw hnten Case Struktur wurde nun weiterprogrammiert D ep IMAQdx P Ge MSIE Pactiventtribute eer na a Abbildung 5 6 Livebild Uberblick 5 1 2 2 Teil 1 gr n Beim bernehmen der Einstellungen wird der Z hler 1 CamDurchlauf auf NULL gesetzt Beim ersten Aufruf der Live Bild Aufnahme muss die Webcam initialisiert werden daher wird die Variable 1 CamDurchlauf auf NULL berpr ft und dann eine Case Struktur angesteuert Teil 1 Case Struktur ft1 CamDurchlauf gt SE le Abbildung 5 7 Livebild Teil 1 Im Teil 2 wird die Initialisierung erkl rt 1 CamDruchlauf NULL gt Case TRUE Im Teil 3 wird die Session einer bereits initialisierten Kamera geladen 1 CamDruchlauf NULL gt Case FALSE Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 21 5 1 2 3 Teil 2 orange Teil2 besteht aus einer Sequenzstruktur mit zwei Rahmen die immer nacheinander von links nach rechts abgearbeitet werden und die Webcam neu initialisieren Sequenz 1 Sequenzstruktur S Noch initialisierte Kamera l schen Abbildung 5 8 Livebild Teil 2 Sequenz 1 In der Variable IMAQdx Session ganz oben steht der Name einer bereits initialisie
99. labrunn 20 04 12 HotDropll Seite 50 Winkel grund groesser 90 POTT rr Femme remm 7 Winkel grund kleiner 0 gt fWinkel links kleiner O gt Winkel links groesser 90 Points 0 CB D gt Linker Winkel Winkel links kleiner 0 Winkel rechts kleiner 0 gt SM True Y Zen e 6 amp amp Winkel rechts gh ft Winkel rechts groesser 90 gt Rechter Winkel Abbildung 5 42 Berechnung der Kontaktwinkel Die Berechnung des Winkels erfolgt mit der Formel a arctan k 1 Zur Berechnung des Winkels wird als erstes die Steigung der Linie bestimmt Das erfolgt mit der Ay k H Ax Die Werte Ay und Ax werden an Winkel grund groesser 0 und Winkel grund kleiner 0 bergeben Diese Werte werden sp ter ben tigt um den Winkel korrekt bestimmen zu k nnen Formel 2 Im n chsten Schritt wird der Betrag gebildet Nun hat man nur noch positive Steigungen 3 Dann wird der Arcus Tanges der Steigung berechnet Man erh lt den Winkel in Radiant 4 Als n chstes wird mit multipliziert um den Winkel in Grad zu erhalten 5 Ist der Winkel gr er als 90 Grad wird das Ergebnis der Berechnung von 180 abgezogen um den richtigen Winkel zu erhalten F r die Entscheidung ob der Winkel kleiner oder gr er als 90 Grad ist wird die im Punkt 1 erw hnte Variable Winkel grund groesser 90 herangezogen 6 Ist der Winkel kleiner als O wird von dem Ergebnis 180 abgezogen um den richtige
100. lbaren Helligkeitswert Tropfen gl ht liegt Falls dies zutrifft wird die angeschlossene Case Struktur auf FALSE gesetzt Im FALSE Case wird einfach ein False an den Ausgang der Case Funktion 5 Gl hen geliefert um False in Gl hen zu speichern dass die Hintergrundbeleuchtung aktiviert wird Wird die Case Struktur auf TRUE gesetzt wird die Hysterese angewendet Der einstellbare Helligkeitswert Tropfen gl ht sollte auf den Helligkeitswert des nicht gl henden Tropfens bei eingeschalteter Beleuchtung eingestellt werden In der Praxis hat sich 150 als brauchbarer Wert erwiesen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 36 2 4 Hysterese Allgemein Falls der Tropfen ber oder unter einem bestimmten Helligkeitswert sofort als gl hend oder nicht gl hend erkannt werden w rde k nnte dies falls die Tropfenhelligkeit nur leicht schwankt und sich im bergangsbereich zwischen nicht gl hen und gl hen befindet zu einem sehr schnellen Wechsel zwischen gl hen und nicht gl hen f hren Da mit dem Ausgangswert der Gl herkennung die Hintergrund Beleuchtung angesteuert wird sollte ein solcher Fall verhindert werden Deswegen wurde eine Hysterese programmiert Folgende Hysterese wurde programmiert Gl hen ein Gl hen aus Kontrast o Kontrastwert Schwelle aus 0 Schwelle ein Abbildung 5 28 Hysterese Allgemein Kontrastwert Tropfenhell
101. lolelelel HTCS_130_400s jpg RGB 32 bits 640x480 me gt mle S 1 of 1 Main Edge Detector Edge Detector Simple Edge Tool Look For All Edges Level Type Threshold Level Absolute Value 50 Relative Value Line Profile 255 1 Results 1 200 50 100 EE E G 0 ER OK Edges Found 2 Abbildung 6 6 NI Vision Edge Detector nahere Informationen In diesem Bereich k nnen die Einstellungen vorgenommen werden Hier wurde eingestellt dass das Simple Edge Tool verwendet und dass die Auswertung mit einem relativen Level geschehen soll Wird ein absoluter Level eingestellt so kann es zu Problemen kommen wenn sich die Lichtverh ltnisse ndern In diesem Bereich werden die Ergebnisse der Messung angezeigt In diesem Fall werden die Koordinaten der beiden entdeckten Kanten ausgegeben In diesem Bereich wird die Linie festgelegt entlang der nach Kanten gesucht werden soll Die Linie kann einfach mit Hilfe der Maus ver ndert und positioniert werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 61 Adv Straight Edge Mit dieser Funktion wird der Kontaktwinkel des Tropfens bestimmt Die Funktionen wurden im Script Winkel Links und Winkel Rechts getauft 80 1X 154 154 162 636 349 d BER ul Al al lm Sp Winkel Links Winkel Rechts iginal Image Find Straight Edge 1 Edge Detector
102. lored up to now The evaluation of measured data takes place visually via image processing and will be automatically analyzed The program detects the shape of the drop and uses contact angles for the calculation of the surface energy The program is written in LabView 10 Up to now the measurement has been done manually on the basis of a video which is recorded during the test execution This method takes a lot of time Hence our task is to program a software which automates the analysis With the help of a webcam pictures of the molten metal drop are taken These pictures are analysed automatically by our software which is developed with the graphic programming environment Labview 10 and the additional package NI Vision To calculate the surface energy the program automatically detects the contact angle of the drop In addition there is the possibility to correct the angles manually and to save the pictures together Realisation with all information The test object can get very hot and in some cases it even starts to glow That results in a bad contrast to the background and bad conditions for the automatic measurement To prevent this we developed and built hardware to control the background illumination This can be done either manually or automatically via the program Seite 1 von 2 hti Department Electronics COLLEGE of ENGINEERING HOLLABRUNN Bildung mit zukunt Educational focus computer engineering Results
103. mmcode Best Edge Projection Y E Line Options D Gl ht der Tropfen Boolesch Adv Straight Edge 1 SS TT Search Direction Left to Right ROI Descriptor Linker Winkel Edge Links reference ooo ROI Descriptor Linker Winkel Rotated Rectangle eessen ee A DigWert strikt 5 A DigWert strikt 5 a DigWert strikt 5 Abbildung 6 21 Code SubVI f r Einstellungen Erkennen der Kanten des Tropfens Im roten Bereich befinden sich die Eing nge Im orangen Bereich befindet sich die Berechnung und Erstellung der ROI Hier befinden sich die Restlichen Einstellungen Hier befinden sich die Ausg nge des SubVI Berechnung und Erstellung der ROI Die ROI wird mit 4 Werten definiert Es werden die Koordinaten der linken oberen Ecke roter Punkt und die Koordinaten der rechten unteren Ecke blauer Punkt der ROI angegeben Line 0 Start x 0 Staty Endx 0 Endy 50 m d Abbildung 6 22 Erklarung Angaben ROI Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 72 ROI Descriptor Linker Winkel reference a DigWert strikt 5 Go D Wert gt Go D che Grundlinie at Ser aii strikt reference 2 DigWert strikt Lo B Hi Hi a DigWert strikt 5 Abbildung 6 23 Code Berechnung ROI Winkel Hier werden die Berechnungen f r die Koordinaten der linken oberen Eck
104. n Abbrechen Abbildung 21 Build Status Und im Projekt Explorer erscheint unter Build Spezificationen die neue Datei inte pes Datei Bearbeiten Ansicht Projekt 2S g x h x Objekte Dateien S g Projekt HotDrop2 lvproj H Mein Computer komplett_Version_8 2 vi A Tropfen256 ico i Abh ngigkeiten C Build Spezifikationen i Fal HotDrop2 Abbildung 22 Build Spezificationen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 94 8 3 Erstellen der Installer Datei Hat man die exe Datei erstellt kann man als n chstes das Installationsprogramm erstellen Um die Treiber einbinden zu k nnen muss als erstes der Ordner in dem sich die Treiberdateien befinden zu den Projekt hinzugef gt werden Dazu klickt man im Projekt Explorer auf Mein Computer gt Hinzuf gen gt Ordner Autof llfunktion und w hlt dann den gew nschten Ordner aus Datei Bearbeiten Ansicht Projekt Ausf hren Werkzeuge Fenster Hilfe lo Sa x OO xX ee Re F all w ello Objekte Dateien S KM Projekt HotDrop2 lvproj 7 Neu e Exportieren P Importieren Datei Ordner Momentaufnahme Projektobjekte suchen Ordner Autof llfunktion Abbildung 23 Ordner zu Projektexplorer hinzuf gen Danach befindet sich der Ordner unter den Objekten im Projekt Explorer 3 Projekt Explorer HotDrop2 Ivproj Date Bearbeite
105. n Ansicht Projekt Io Saw x polls Objekte Dateien S le Projekt HotDrop2 lvproj Mein Computer DI Treiber komplett_Version_8 2 vi Tropfen256 ico e Abh ngigkeiten Abbildung 24 Projekt Explorer Jetzt kann das Installationsprogramm erstellt werden Dazu klickt man als erstes mit der rechten Maustaste auf Build Spezifikationen und w hlt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 95 unter dem Punkt Neu Installationsprogramm aus Datei Bearbeiten Ansicht Projekt Ausf hren Werkzeuge Fenster Hilfe BS58 x oO xX ee Ran eLo Objekte KM Projekt HotDrop2 lvproj Mein Computer H E Treiber jo komplett_Version_8 2 vi i A Tropfen256 ico e 57 Abh ngigkeiten e Applikation EXE llations Alle erstellen Abbildung 25 Installer erstellen Es ffnet sich ein Fenster in dem Einstellungen vorgenommen werden k nnen Einstellungen 1 Namen und Pfad einstellen Unter dem Men punkt Produktinformationen k nnen der Name und der Speicherort eingestellt werden 3 toD mtr gence TE Name der Build Spezifikation HotDrop2 Installer Produktname HotDrop2 Installer Verzeichnis D builds HotDrop2 HotDrop2 Installer Abbildung 26 Installer erstellen Einstellungen Name und Pfad Produktinformationen Ziele Quelldateien Einstellungen der Quelldateien Verkn pfungen Zus tzliche Installer Dialogfeldinformationen Registry Ha
106. n Pfad und Namen abgespeichert werden Bilder werden immer mit den folgenden Informationen im Bildernamen abgespeichert gew hlter Name aktuelles Datum Uhrzeit zuletzt gemessene Temperatur 10 2 2 5 Laden von Einstellungen 7 7 Laden Mit dem klick auf Laden werden die unter dem Tab Einstellungen zuletzt gespeicherten Einstellungen geladen Danach m ssen die Einstellungen neu bernommen werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 114 10 11 12 13 14 15 10 2 2 6 Bilderaufnahme 8 10 Snapshot Ausl sen Mit dem klick auf Ausl sen wird das aktuell im Anzeigebereich angezeigte Bild mit dem Namenzusatz SNAP am Ende des Bildernamens unter dem ausgew hlten Pfad abgespeichert Das Ausl sen von Snapshots ist nach dem bernehmen der Einstellungen immer m glich auch wenn bereits die Automatik aktiviert wurde Automatik ein aus Wird dieser Schalter aktiviert werden in dem rechts Nr 10 angezeigtem Auswahlmen eingestelltem Intervall Bilder unter dem gew hlten Pfad abgespeichert Intervall Wie bereits bei Nr 9 erkl rt wird hier das Intervall eingestellt in dem bei aktivierter Automatik Bilder aufgenommen werden 10 2 2 7 Hintergrund Beleuchtung 11 13 Gl hen Diese Status Lampe zeigt an ob der im Anzeigebereich angezeigte Tropfen laut Berechnung gerade Gl ht oder nicht Leuchtet die Lampe bedeutet das da
107. n Winkel zu erhalten Ist er gr er O wird ebenfalls 180 abgezogen jedoch hinterher noch der Betrag gebildet Hier wird die im Punkt 1 erw hnte Variable Winkel grund kleiner 0 f r die Entscheidung ob der Winkel gr er oder kleiner O ist verwendet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 51 Die Schritte 1 bis 5 der Berechnung sind identisch mit der oben beschriebenen Berechnung des Winkels der Grundlinie 6 Liegt der Winkel zwischen O und 180 wird der Winkel der Grundlinie vom Winkel der angelegten Linie abgezogen um das richtige Ergebnis zu erhalten Ist der Winkel Gr er als 180 oder kleiner als O wird ERROR auf die Anzeige ausgegeben Mit der Funktion Zahl nach String wird der berechnete Winkel in einen String umgewandelt Die Berechnung des rechten Winkels ist bis auf ein paar kleine Unterschiede identisch mit der Berechnung des Linken Winkels Unterschiede 1 Bei der Berechnung von Ay und Ax werden die Koordinaten in umgekehrter Reihenfolge verwendet Deshalb wird eine zus tzliche Berechnung f r den Wert der angibt ob der Winkel kleiner O ist ben tigt 2 Der Winkel der Grundlinie wird nicht von berechneten Winkel abgezogen sondern dazugerechnet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 52 5 7 Speichern und Laden der Bilder und Linien In diesem Kapitel wird beschrieben wie das Abspeichern und Laden von Linieninformationen und Bildern funktioniert 5
108. n diesem Bereich werden die Informationen der Linie die an den linken Kontaktwinkel angelegt wurde verarbeitet i Hier wird mit der Funktion Array nach Cluster das ankommende Array in ein Cluster umgewandelt S Als n chstes wird das Cluster mit der Funktion Nach Namen Aufschl sseln in seine Bestandteile zerlegt Man erh lt die Koordinaten der Endpunkte der Linie die an den Tropfen angelegt wurde Im n chsten Schritt werden die Koordinaten in das 132 Format umgewandelt Mit der Funktion B ndeln wird ein Cluster erzeugt Als n chstes wird mit IMAQ Convert Line to ROI VI ein ROI Descriptor erzeugt In diesem Bereich geschieht genau dasselbe wie im gr nen Bereich f r den Rechten Kontaktwinkel Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 76 In diesem Bereich werden die im Roten Gr nen und Gelben Bereich erzeugten ROI Deskriptoren zu einem ROI Deskriptor zusammengef gt und auf die Anzeige ausgegeben Au erdem wird die Winkelberechnung aktiviert 1 Als erstes werden mit der Funktion B ndeln die ROI Deskriptoren zu einem einzigen Cluster zusammengef gt LI n chstes wird mit der Funktion Cluster nach Array ein Array erstellt Dieses Array wird mit der Funktion IMAQ Group ROIs VI zu einem ROI Deskriptor zusammengef gt der nun alle ben tigten Informationen enth lt Mit einem Eigenschaftsknoten werden die Linien auf die Anzeige ausgegeben Mit dem oberen Eigenschaft
109. ner Diplomarbeit auf und soll vorhandene Anwendungen vervollst ndigen und mit erforderlichen Funktionen f r den praktischen Betrieb erweitert werden Die Messung der Oberflachenenergie stellt eine technologisch hochinteressante M glichkeit zur Analyse und Charakterisierung von Oberfl chen in der Festk rperphysik dar Sie wird im Besonderen an d nnen Schichten und speziell modifizierten Grenzfl chen zunehmend eingesetzt Am Institut f r Festk rperphysik der TU Wien Arbeitsgruppe D nne Schichten wird seit kurzer Zeit ein Messger t zur Bestimmung der Oberfl chenenergie von Beschichtungen eingesetzt Die Messung wird unter Hochvakuum und bei hohen Temperaturen bis zu 2000 C durchgef hrt Die Fl ssigkeit welche hier den Tropfen bildet ist eine Metallschmelze Diese Messungen sind insbesondere f r die Charakterisierung unterschiedlicher Materialkombinationen im Bezug auf Verl tbarkeit bzw Hartverl tbarkeit relevant da es sich bei neuartigen Hochleistungswerkstoffen oft um hochtemperaturbest ndige Komposite handelt deren Oberfl cheneigenschaften bis dato noch zum Gro teil unerforscht sind Die Auswertung der Messungen erfolgt derzeit erst nach der eigentlichen Versuchsdurchf hrung anhand von Videoaufnahmen die w hrend des Experimentes aufgenommen wurden Dazu werden Einzelbilder des Videos mit einem Bildverarbeitungsprogramm manuell vermessen So k nnen zwar die Gr e und Form der Schmelztropfen der Kontaktwinkel zwischen Tro
110. ng ber den Drehwahlschalter an der Hardware funktioniert e es D zm Abbildung 11 21 Vorderseite Hardware In dem in die Kaltger tebuchse integrierten Sicherungshalter befinden sich die beiden Netzsicherungen Sicherungen 5x20mm 3 15A Tr ge Um zu den Sicherungen zu gelangen muss die Abdeckkappe entfernt werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 132 11 2 2 2 Wechseln der Sicherung Innen M glicher Fehlerfall Die Ansteuerung ber den Drehwahlschalter an der Hardware Funktioniert jedoch die Ansteuerung ber den Computer nicht Um die Sicherung im inneren des Geh uses zu wechseln m ssen als erstes die vier Schrauben die sich auf der Bodenplatte befinden gel st und das Geh use ge ffnet werden a e v a H 3 d Abbildung 11 22 Platine d Sicherung 5x20mm 1A Tr ge Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 133 11 2 2 3 Wechseln des USB RS232 Adapters M glicher Fehlerfall Die Ansteuerung ber den Drehwahlschalter an der Hardware Funktioniert jedoch die Ansteuerung ber den Computer nicht Um den USB RS232 Adapter zu Tauschen muss das Geh use ge ffnet werden Dazu l st man als erstes die vier Schrauben die sich auf der Bodenplatte befinden Dann kann das Geh use auseinandergenommen werden Abbildung 11 23 Anschluss USB RS232 Converter Um den USB RS232 Adapter von der Restlichen Schaltung zu trennen m s
111. ngen aufzubrechen Da der thermodynamisch stabile Zustand eines Systems derjenige mit der geringsten freien Energie ist hat jedes System ein Bestreben Oberfl chen hoher Oberfl chenenergie zu vermeiden oder zu minimieren Daraus folgt beispielsweise dass Materialien hoher Oberfl chenenergie leicht durch Materialien geringer Oberfl chenenergie bedeckt werden Benetzung aber nicht umgekehrt Als grobe Regel kann gelten dass Materialien mit starken Bindungen diese haben meist einen hohen Schmelz und Siedepunkt h here Oberfl chenenergien als schw cher gebundene Materialien haben 3 2 Berechnung der Oberfl chenenergie Die Berechnung der Oberfl chenenergie wird mithilfe der berechneten Winkel von den Experten der Technischen Universit t Wien durchgef hrt 3 3 Einsatzgebiet Die Messung der Oberflachenenergie stellt eine technologisch hochinteressante M glichkeit zur Analyse und Charakterisierung von Oberfl chen in der Festk rperphysik dar Sie wird im Besonderen an d nnen Schichten und speziell modifizierten Grenzfl chen zunehmend eingesetzt 3 4 Kontaktwinkel Der Randwinkel oder auch als Kontaktwinkel bezeichnet zwischen einem Tropfen einer Fl ssigkeit bekannter Oberfl chenspannung und einer Festk rperoberfl che s Abbildung 1 ist abh ngig von dem Verh ltnis der Adh sionskr fte die den Tropfen auf der Oberfl che spreiten lassen w rden und der Koh sionskr fte der Fl ssigkeit die den Tropfen zu einer Kugel
112. ngen korrekt klickt man auf den Button Einstellungen bernehmen Einstellungen bernehmen vi Abbildung 11 5 Einstellungen bernehmen Button Danach ffnet sich ein Fenster in dem man den gew nschten Speicherpfad ausw hlt 11 1 2 Bildaufnahme Wenn alle Einstellungen vorgenommen und mit dem Button Einstellungen bernehmen best tigt wurden kann die Bildaufnahme gestartet werden Bildaufnahme Snapshot Automatik Ein Aus Bild alle ls Abbildung 11 6 Bildaufnahme Snapshot Will man ein einzelnes Bild aufnehmen klickt man auf den Button Snapshot Automatik Mit dem Schalter Automatik Ein Aus wird automatisch in bestimmten Zeitabst nden ein Bild aufgenommen Diese Zeitabst nde k nnen unter Bilder alle eingestellt werden 11 1 3 Auswerten der Bilder Um zur Auswertung zu gelangen klickt man oben auf den Tab Winkel Bildaufnahme Einstellungen Abbildung 11 7 Winkel Tab 11 1 3 1 Bild laden Bevor die Auswertung eines Bildes beginnen kann muss es geladen werden Dazu klickt man auf den Button Bild laden Bild laden Abbildung 11 8 Bild laden Button Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 126 Es ffnet sich ein Fester in dem man das gew nschte Bild ausw hlt Wurde das Bild bereits bearbeitet werden die eingezeichneten Linien ebenfalls geladen und angezeigt 11 1 3 2 Automatische Auswertung des Bildes Um das Bild automatisch auszu
113. ngeschlossen und kann die Lampe automatisch oder manuell ein und ausschalten Zu 3 Zus tzlich zur Bildaufnahme soll auch die Temperatur gemessen werden Die Temperatur wird durch ein Multimeter gemessen an dem ein Thermoelement als Sensor angeschlossen ist Via RS232 Schnittstelle kann die Temperatur vom Messger t eingelesen werden Die Software zeigt die aktuelle Temperatur an und speichert diese zus tzlich zu den Bildern ab 2 3 Voraussetzung 2 3 1 Hardware Mit der Hardware ist es m glich die Hintergrundbeleuchtung des Hochvakuumofens Ein und Aus zu schalten Bei der Hintergrundbeleuchtung handelt es sich um einen handels blichen 500W Halogenscheinwerfer Die Ansteuerung kann entweder direkt an der Schaltung geschehen oder ber den PC der ber eine USB Schnittstelle angeschlossen ist 2 3 2 Zu verwendende Software Als Entwicklungsumgebung ist f r das Projekt LabVIEW 2010 zu verwenden F r die ersten Schritte der Bildbearbeitung wird der NI Vision Assistent 2010 verwendet Zus tzlich dazu werden f r die Webcam spezielle Treiber die dem Vision Assistent zugeh rig sind verwendet Alle Arbeiten werden ausschlie lich auf dem Betriebssystem Windows 7 ausgef hrt 2 3 3 Rahmenbedingungen Offizieller Projektstart 28 06 2011 offizielles Projektende 27 04 2012 Da die TU Wien das Projekt f r wissenschaftliche Arbeiten ben tigt und das neue Ger t noch nicht bekannt ist wird ein Benutzerhandbuch geschrieben und der TU W
114. nkommunikation IMAQ gt Er ak Parl Konnektivit t i L Ka 4 Vision Utilities Reglerdesign und Simulation NIMAQ Yision Utilities nn Express y Ga Ba Color Utilities 8 es Zusatzpakete d x an IMAQ ExtractSingleColorPlane Favoriten NI IMAQdx Image Manag Eigene Bibliotheken gt or VI ausw hlen A Image Manip Sichtbare Paletten ndern oT Color Utilities Abbildung 5 3 Einf gen der IMAQ ExtractSingleColorPlane Funktion 5 1 2 Livebild Aufnahme Dieses Ereignis wird alle 40ms ausgel st um ein m glichst fl ssiges Livebild zu erzeugen und gleichzeitig zu verhindern dass das Ereignis neu ausgel st wird bevor es fertig abgearbeitet wurde Der Wert von 40ms wurde nach einigen Tests festgelegt Bei einem geringeren Wert als 27ms wurde die Livebild Aufnahme im Praxistest instabil und es kommt zum Einfrieren des Bildes Eigestellt wird der 40ms Wert mit der kleinen blauen Sanduhr links oben Grafische Veranschaulichung FE o Timeout cK e Bu Abbildung 5 4 Livebild Ereignis Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 19 Innerhalb vieler Ereignisse darunter auch das der Live Bildaufnahme wurde eine Case Struktur programmiert da viele Ereignisse nur dann ausgef hrt werden sollen wenn man alle Einstellungen bernommen hat und sich nicht im Winkel Berechnungs Tab des Men s befindet z B Case Struktur der Live Bild Aufnahme ftTab Control Win
115. ormationen nenn 61 Abbildung 6 9 NI Vision Measure Funktion 62 Abbildung 6 10 NI Vision Gl herkennung Testobjekt n here Informationen nn 63 Abbildung 6 11 NI Vision Gl herkennung Testobjekt n here Informationen nn 63 Abbildung 6 12 NI Vision Create LabVIEW Wl 64 Abbildung 6 13 LabVIEW VI Creation Wizard cccccccccseccsscceseecsecceecceeeeeuccaeceeceaueeaseeaseeeeeeeeneeeseees 64 Abbildung 6 14 bersicht Code Winkelerkennung 65 Abbildung 6 15 Code Erkennen der Oberflache irent uie a a TAa 66 Abbildung 6 16 Einstellungs SubVI Erkennen der Oberfl che nenn 67 Abbildung 6 17 Code Erkennen der Kanten des TropfenS nn 68 Abbildung 6 18 Code Erkennen des Linken Winkels nenne nnnenenennnnennnenennnennn 69 Abbildung 6 19 Anschl sse Sub VI f r Einstellungen Erkennen Winkel links 110 70 Abbildung 6 20 Positionierung der ROI sis 2 Bees ee es 70 Abbildung 6 21 Code SubVI f r Einstellungen Erkennen der Kanten des Tropfens 71 Abbildung 6 22 Erkl rung Angaben ROL 71 Abbildung 6 23 Code Berechnung ROI Winkel 72 Abbildung 6 24 Einstellungen ROI Positionierung ccceeccsseccsecceseceeeeeeceeceeccaeceeneeaseeeegeeeneenseees 73 Abbildung 6 25 Anschl sse Sub VI f r Einstellungen Erkennen Winkel rechte 74 Abbildung 6 26 Search DirectioN sn ne aan sae a 74 Abbildung 6 27 Verarbeitung Linieninformationen cccccesccessecceececeseceeececeeceeeuceseneeseeceeeeeeeeeens 75 Abbildung 6
116. p Messung aktiv Snapshot Ausl sen Hintergrund Beleuchtung Auto Manuell Beleuchtung d lt gt Temperaturmessung Status Status Temperatur pr 255 C Abbildung 10 2 Unterteilung des Userinterfaces Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 111 Die Oberfl che besteht aus einem Bedienungsgeld links 1 und einem Anzeigebereich rechts 2 Im Bedienfeld werden alle Einstellungen vorgenommen um ein Bild aufzunehmen oder um Winkel einzeichnen zu lassen Im Anzeigebereich werden die berechneten Winkel der aktuell verwendete Pfad und der Tropfen samt Winkellinien angezeigt In diesem Bereich k nnen auch nderungen der eingezeichneten Winkellinien vorgenommen werden und man kann das Programm beenden 10 2 Das Bedienfeld 1 Bereich Bildaufnahme Einstellungen Winkel linker Winkel rechter Winkel 48 814 64 281 Manuelles Berechnen Linien neu einzeichnen Automatse Bild speichern Bild laden Bild speichern unter Abbildung 10 3 Das Bedienfeld des Userinterfaces 1 Bereich 10 2 1 Tab Leiste Das Bedienfeld besteht aus einem Men mit mehreren Tabs zwischen RER Bidaufnahme Einstellungen Winkel denen jederzeit hin und her gewechselt werden kann Kamera z I camo 1 Bildaufnahme In diesem Tab k nnen die wichtigsten Einstellungen vorgenommen oder alle geladen werden um Bilder eines Beleuchtungs Einstellungen Sc
117. pfen und Oberfl che sowie das zeitliche Verhalten dieser Messgr en bestimmt werden die Auswertung ist jedoch sehr zeitaufw ndig Deshalb ist eine Analysesoftware zu erstellen weiche die Auswertung automatisiert Technische Rahmenbedingungen Die mit Hilfe einer Kamera gewonnenen Bilder von den hei en Tropfen sollen durch eine Analysesoftware automatisch ausgewertet werden welche mit LabView 10 und dem Zusatzpaket NI Vision zu erstellen ist Zur Berechnung der Oberfl chenenergie werden Winkel an die Tropfenkontur angelegt Das Testst ck durchwandert einen sehr gro en Temperaturbereich und erreicht in seltenen F llen auch den Bereich der optischen Gl hemission wodurch eine eventuelle Hintergrundbeleuchtung stark berstrahlt werden kann Daraus resultieren h ufig schwache und w hrend der Versuchsdauer wechseinde Kontraste zwischen Vorder und Hintergrund welche die Erkennung der Tropfenkontur stark erschwert Um dies zu verhindern wird ein Filter in LabView 10 entworfen das diese Kontraste wieder hervorhebt Zus tzlich soll die Hintergrundbeleuchtung automatisch ausgeschaltet werden sobald der Tropfen zu gl hen beginnt PROJEKTABLAUF e Einarbeiten in das Projekt des letzten Jahres e Programm an LabView 10 anpassen e Fehler beheben e Design verbessern e Automatische Hintergrundbeleuchtungsansteuerung entwickeln e Filter zur Bildverbesserung programmieren e Speichern und ffnen von manuell eingezeichneten W
118. r Gl herkennung Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 33 5 2 5 Ausmisten der gemessenen Werte 4 Teil Wenn der aktuelle Schleifenz hlwert nicht dem Index der Min oder Max Zahl des Arrays entspricht wird das Element in ein anderes Array kopiert und dann die Elemente dieses Arrays um eins nach rechts verschoben geshiftet So werden alle gemessenen Werte bis auf die Min Max Werte in ein neues Array geschrieben Sa RF Foo RF Fe nn Rn FF Rn in rn ne nn ie Rn Fe ne rn en nn ie FF ne in ee i FF i Fe nn nn en in re Rn ie nn in Rn ie rn rn ie Be nn nn Rn A nn nn ie nn re Rn ie rn nn en Rn ie FF Rn ee nn rn en ie rn rn FF nn nn Fa ie nn in ie rn ie ie ne rn ne en in Br ne Pr AR EIEII III III I III III III III III III II III III III II III III II III III I III III II III III I III I III I III IIIN ERII III II III III III III III III III II III III II III III III II III I III III III Sa III III II III I III III Sa Sa gt E rue SE D 24 ur Ei 2 Cr D 7 ur a z CN a z gemessenen Wert in das Array der ausgemisteten Werte in den Index 0 schreiben IL LL LL LL RL LOL LOL RL Ale Werte bis auf den max und min Wert in das Array der ausgemisteten Werte schrieben Wenn der Wert des Schleifenz hlers nicht dem index des min und max Wertes des Tropfen Arrays entspricht gt Case TRUE Abbildung 5 25 Teil 4 der Gl herkennung Als erstes wird das Array Tropfen gemessen links an den ersten Block
119. r Tab Einstellungen im Laufe der Zeit hinzu programmiert wurde Sobald eine Einstellung ver ndert wird wird diese auf die Kopie der Variable und umgekehrt bertragen Dadurch wird sichergestellt dass die Einstellungen in beiden Tabs die gleichen Werte haben 5 4 2 Einstellungen speichern Es werden hierbei nur die Einstellungen des Tabs Einstellungen gespeichert da die Einstellungen dieses Tabs den exakt gleichen Wert wie die identen Einstellungen im Tab Bildaufnahme besitzen Der nachfolgende Programmcode wird ausgef hrt wenn man auf den Button Einstellungen speichern im Einstellungen Tab der Benutzeroberfl che klickt Kamera ausw hlen gt C Programme HotDropITi 4 Einstellungen xml SG S a L e DE RE Video Modes Je EE T F We een 2 3 ft Serielle Schnittstelle gt DEL 1 ftTemp Messung aktiv Pp ft Serielle Schnittstelle gt Tropfen al ht gt Kontrast Schwelle aus gt ftkKontrast Schwelle ein Abbildung 5 37 Einstellungen speichern 1 Die einzelnen Werte aller eingestellten Einstellungen werden links im Bild ausgelesen und mit dem Funktionsblock B ndeln in ein Cluster umgewandelt da es viel aufw ndiger w re die Einstellungen einzeln hintereinander in ein File zu speichern Daher wird zuerst ein Cluster erstellt um dieses in einen XML String umwandeln zu k nnen Dieser String kann dann leicht abgespeichert werden Schneider Forster HTBL Holl
120. r eigenen Ereignisstruktur programmiert Dabei ist eine Aktualisierung der Information ob der Tropfen gerade gluht nicht so haufig notwendig Das Ereignis wird alle 3000ms 3s wiederholt siehe 4 2 Wie schon bei allen anderen Ereignissen wurde ein Beenden Ereignis erstellt Innerhalb des Ereignisses wurde wie bei der Bildaufnahme eine Case Struktur programmiert da das Ereignis nur dann ausgef hrt werden soll wenn man alle Einstellungen bernommen hat und sich nicht im Winkel Berechnungs Tab des Men s befindet E Ex n E E n Es Ex n E Ex n Es E NENNEN ftTab Control a ai Ze a a a CH u 5 CH CH 4 a 4 a u a a CH u a u a FEinstellungen bernommen gt a e Abbildung 5 20 Case Funktion der Gl herkennung Innerhalb der Case Funktion wurde nun in einer flachen Sequenzstruktur die Gl herkennung programmiiert Die einzelnen Sequenzen der Sequenzstruktur werden nacheinander von links nach rechts abgearbeitet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 been een III HotDropll Seite 30 5 2 1 berblick F r mehr bersicht wurde das Programm in 6 Teile unterteilt nn a in Di Di a a a a a a a a a a a a a En a a a nn nen GraustufenerkennungSubYi_2 D vi ftHintergrund gemessen Graustufenerkennung Sub aktueller Helligkeitswert der Tropfens gt indexn
121. rd nach dem Speicherort und dem Namen der zu speichernden Bilder abgefragt Beim Druck auf Einstellungen bernehmen wird eine Ereignisstruktur aufgerufen die eine Ereignisstruktur mit drei Sequenzen beinhaltet Hintergrund 300 CS e rar Hintergrund gemessen Bitte geben Sie den Bildspeicherort an Abbildung 5 32 berblick Einstellungen bernehmen 5 3 1 Arrays initialisieren 1 Teil Hier werden die notwendigen Arrays f r die Gl herkennung erstellt und abgespeichert Zus tzlich werden vern nftige Ausgangswerte in die Arrays und Variablen der Gl herkennung geschrieben Das ist notwendig da sonst in allen Elementen der Arrays Null stehen w rde und dadurch die Gl herkennung zu Beginn viel zu ungenau w re 1 Ausgangswert f r die Tropfenhelligkeit 2 Tropfen Hintergrund wird festgelegt i 2 Ausgangswert fur die Hintergrundhelligkeit wird festgelegt 3 Zwei Arrays werden initialisiert die 3 jeweils 3 Elemente enthalten Dabei werden die Ausgangswerte f r alle Elemente festgelegt Hintergrund ausgemistet 4 Zwei Arrays werden initialisiert die jeweils 5 Elemente enthalten Dabei werden die Ausgangswerte f r alle Elemente festgelegt Abbildung 5 33 Teil 1 von Einstellungen bernehmen Arrays initialisieren Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 41 5 3 2 Pfad abfragen und Variablen setzen 2 Teil 1 Es wird die Lampe Einstellungen bernommen
122. rden ber die braune Linie ausgegeben brauner Pfeil In diesem Bereich werden die X Koordinaten der beiden Punkte ausgelesen und an Edge Rechts und Edge Links bergeben Diese Werte werden in den n chsten beiden Bl cken die f r die Bestimmung der Winkel zust ndig sind verwendet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 69 6 2 1 3 Erkennen des Linken Winkels Hier wird der gelbe Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben Dieser Teil ist f r die Erkennung des linken Kontaktiwinkels des Tropfens zust ndig Siehe 6 1 2 3 Winkelerkennungsskript gt Adv Straight Edge SubVI f r Einstellungen Erkennen des Linken Winkels aaa ee eech 4 22 oa na RE ZZ at ui WW bo Perr reer real If lw eee G Ca CFE EEE EEE EE EEE EEE EEE EEE EEE EE EEE EEE EEE EEE EEE ELLE RE fee GE GE eee III III III III II II II II I I I I I I I I I I I I 77 nn E TEE EEE SO SSS KSM Abbildung 6 18 Code Erkennen des Linken Winkels Der Block der sich im roten Bereich befindet ist f r das Anlegen der Kontaktwinkel zust ndig Dazu wird eine Linie an den Tropfen angelegt Die Koordinaten des Anfangs und des Endpunktes dieser Linie werden ber die rosafarbene Leitung ausgegeben rosa Pfeil Das Sub VI das sich im blauen Bereich befindet ist f r die Einstellungen zust ndig die an den Block im roten Bereich bergeben werden Im orangen Bereich befinden sind die Daten die an das Su
123. rdwarekonfiguration Versinnsannahen 2 Zus tzliche Ordner erstellen Als n chstes erstellt man einen Ordner f r die Treiber Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 96 Dazu klickt man unter dem Punkt Ziele auf das Ordnersymbol links unten Produktinformationen EEE ne Installationshierarchie eg D Alle Benutzer Desktop Einstellungen der Quelldateien i i Na E Gemeinsame Programme a 0 _ LabVIEW 2010 Beispiele Dialogfeldinformationen h eu zent nm Registry 8 VIEW Hardwarekonfiguration G LabVIEW 2010 Hilfe Versionsangaben CD LabVIEW 2010 Paletten Windows Sicherheit EN LabVIEW 2010 Runtime Fortgeschritten LabVIEW 2010 O Pers nlich 28 Programme D Ae ORE e System CH Temp C Windows Datentr ger CH Windows O ffentliche Anwendungs CO he s 2x Abbildung 27Installer erstellen Einstellungen zus tzliche Ordner erstellen 3 Quelldateien hinzuf gen Jetzt kann man die Quelldateien hinzuf gen Dazu w hlt man unter Quelldateien die ben tigten Dateien und die gew nschten Zielordner aus und klickt auf den Pfeil nach rechts um sie hinzuzuf gen BZ Ka o ooo Produktinformationen Ansicht Projektdateien Installationshierarch Ki HotDrop2 exe EH Alle Benutzer Einstellungen der Quelldateien D Hollson2 alise d amp Gemeinsame Verkn pfungen E HotDrop2 ini 5 LabVIEW
124. rite F IMAQ Readl IMAQ Write 5 gt gt gt IS at vi E BAVI Color Utilities Yision RT IMAQ GetFile IMAQ Load I AVI Abbildung 5 1 Einf gen von IMAQ Write File Um die Webcam anzusteuern und zu konfigurieren werden die NI IMAQdx Funktionen verwendet Diese findet man unter Bilderkennung und Motorsteuerung gt NI IMAQdx Mess L O Instrumenten 1 O Bilderkennung und Motorsteuerung Mathematik Signalverarbeitung Datenkommunikation Konnektivit t Reglerdesign und Simulation Express Zusatzpakete Favoriten Eigene Bibliotheken VI ausw hlen A Sichtbare Paletten ndern Schneider Forster b b V 27 Bilderkennung und Motorsteuerung i NI IMAOdx naar Er a Pe X X L X NI IMAQ vision Utilities Image Proces Machine vision no JE Gs X 7 NI IMAQdx i SS ZS Des Snap Configure Grab Grab Sequence Low Level Z a dia dia Open Eigenschaftsk Close a ie Des Des Enumerate C Enumerate At Enumerate Vi Tel XXX Abbildung 5 2 Einf gen von Ni IMAQdx Funktionen HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 13 Um ein Farbbild in ein Grauwert Bild umzuwandeln wurde die Funktion IMAQ ExtractSingleColorPlane verwendet Diese findet man unter Bilderkennung und Motorsteuerung gt Vision Utilities gt Color Utilities gt IMAQ ExtractSingleColorPlane Bilderkennung und Motorsteuerung Mathematik Signalverarbeitung Date
125. rsorgt Wie im Datenblatt beschrieben wurde eine Sicherung und ein Transzorbdiode eingebaut Diese dienen zum Schutz des Transformators Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 101 9 3 3 Leiterplatte 9 3 3 1 Allgemeines Das PCB Layout wurde mit Altium Designer Release 10 erstellt 9 3 3 2 PCB Layout Abbildung 9 3 PBC Layout Hardware Beim Entwickeln des Layouts musste besonders darauf geachtet werden dass es eine klare Trennung zwischen dem 230V Teil und dem Rest der Schaltung gibt Leiterbahnen auf denen Netzspannung anliegt m ssen einen Mindestabstand von 6 mm zu anderen Leiterbahnen aufweisen Diese Regel wurden in Altium in den Design Rules festgelegt Die roten Massefl chen dienen dazu St rungen abzuschirmen Sie sind sowohl im Top Layer als auch im Bottom Layer vorhanden Die Massefl chen sind durch mehrere Vias Durchkontaktierungen miteinander verbunden Der blaue Bereich ist der Eingangsteil der Schaltung Hier werden die DTR und die GND Leitung des RS232 Adapters angeschlossen Der Gr ne Bereich ist der 12V Teil der Schaltung Hier befinden sich unter anderem der Transistor der das Relais ansteuert und die LED die anzeigt ob die Schaltung in Betrieb ist Der rosa Bereich ist der 230V Teil der Schaltung Hier ist zu beachten das der Abstand zwischen dem Lund dem N Leiter mindestens 3 mm betragen muss Um dies zu gew hrleisten mussten die Pads der Schraubklemmen angepasst werden Au erdem
126. rten Kamera wenn das Programm nicht korrekt beendet wurde oder die Einstellungen neu bernommen werden In diesem Fall soll die Webcam Initialisierung gel scht werden Steht kein Name in der Varibale wird nichts unternommen da noch keine Kamera initialisiert wurde Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 22 Sequenz 2 gooooooooooogooooooooooogopooooooooogooooooooooopooogooooooooooooooooopoooogooooooooooog0opooogot Teil 2 IMAQdx Session fti CamDurchlauf gt gt gt 1 CamDurchlauf 1 0 Kameras Session speichern Initialisierung der Kamera merken ES Kamera ausw hlen H u Kamera ffnen SE mm IMaQdx ckive ttribute a 5 zur cksetzen D Gewahlten videoMode zuweisen Video Modes E 132 VideoMode Namen aus Array ausw hlen ogoo0onoooo0onooooo0onoooo0noooooonooooo0onoooo0ono0ooooo0onoooooo0ooooo0onoooooo0onoooooooooo0onooooooi0onoooooooooooinoooonon videoMode Enumalues gt YalueU32 gt Description m N N LO er e J O un em KH Y Abbildung 5 9 Livebild Teil 2 Sequenz 2 Beschreibung der einzelnen Programmpunkte 1 Eine in der Programmoberfl che ausgew hlte Kamera Kamera ausw hlen wird ge ffnet und initialisiert 2 Die von Kamera zu Kamera variierenden Kamera Eigenschaften werden ausgelesen um danach einen passenden Video Mode einstellen zu k nnen 3 Der Name der aktuellen Kamer
127. scale und Binary unterschieden F r jeden dieser Bildtypen gibt es eine eigene Funktionspalette Im gr nen Bereich werden die Bildverarbeitungsfunktionen angezeigt die ausgew hlt wurden Hier k nnen auch Skripte gespeichert und geladen werden W hlt man eine Funktion an indem man sie anklickt wird im Blauen Bereich angezeigt wie das Bild nach dem anwenden der Funktion aussieht Mit einem Doppelklick auf eine Funktion gelangt man zu den Einstellungen In diesem Bereich wird angezeigt wie das Bild nach der ausgew hlten Funktion aussieht Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 58 6 1 2 3 Winkelerkennungsskript In diesem Abschnitt werden die f r das Script zur Winkelerkennung verwendeten Funktionen beschrieben Find Straight Edge Mit der Funktion Find Straight Edge wird bestimmt wo die Oberfl che des Testobjektes ist Das gr ne Viereck ist die ROI Die rote Linie gibt an wo die Oberfl che erkannt wurde 10x480 1X 236 237 242 78 22 Abbildung 6 3 NI Vision Find Straight Edge Macht man einen Doppelklick auf die Funktion werden n here Informationen angezeigt DA NI Vision Assistant File Edit View a H Pe 2 PAIR 5 E o EI Acquire Images HTCS_130_400s jpg RGB 32 bits 640x480 CIRCE f 1 061 Find Straight Edge Setup Main Settings Advanced Direction Bottom to Top Edge Polarity Dark to Bright Only Look for Best Edge Auto S
128. seeserserssesserserseessesse 119 Abbildung 10 12 vergr ertes Tropfenbild nennen nnnnnnnnennnnnenennennnnennnnensennnenn 120 Abbildung 10 13 Bild EI IER el ENEE 120 Abbildung 10 15 Bild eines Tropfens u a a a aT 121 Abbildung 10 14 Tropfenbild mit ver nderter Winkellinie ccccceecccsseccesececseceeeececeeeseeceaeceeeess 121 Abbildung 10 16 Tropfenbild mit ver nderter Winkellnie ccc ceccceseccesececseceeeeceeeeceeneceaeceneess 121 Abbildung 10 17 Bild eines Tropfens ccccsccccsseccseceesceceeeceaescceescecaucesaesceeeecececessucesseeteneceaeceneess 121 Abbildung 10 18 Live Bild eines Schmelzvorganges mit Ausrichtungslinie 2222222200220022ne 2000 122 Apbilaunz 11 1 lagen Buttons un Hui 124 Abbilaung 11 2 Kamera Einstellungen 22 222 RR 124 Abbildung 11 3 Temperaturmessung EinstellUngen ccccscccssecsecceecceseecseceeeeeeceeeeeaeeaeeeeeeeeageeees 124 Abbildung 11 4 Beleuchtungs Einstellungen nenn nenn nnnnenenennnnnnnnenenennnnnnnnenenenn 124 Abbildung 11 5 Einstellungen bernehmen Button ccccecccssecesecceeeceseccseceeeceseeeueeseeeaeeeeaeeeeeeeees 125 ee ue Ui E 11 6 CHE RE 1 eek 125 Abbildung 11 7 Winkel Tabu eek 125 Anbildaung 11 8 Bild laden Button ass eek 125 Abbildung 11 9 Automatisch berechnen Button cccccscccsecceseceseceeecenecceeeeecaeeeeeueeeeeaeeeeaeeeaeeeees 126 Abbildung 11 10 Linien neu einzeichnen Button 126 Abbildung 11 11 Bild Speichern Button
129. sen die beiden gelb markierten Steckverbindungen gel st werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 134 ApBildune 2 gt 1 Systemkonzept nu ER 5 Abbildung 3 1 Winkellinien mit an einer Tropfenform nenn 12 Abbildung 4 1 Parallele Ereignisstrukturen ccccccccscccsscessccceeceeeceseceeeeeaeeeaeceeeceaueeseeeseeeeneeegeesaeees 13 Abbildung H ln e Ee EEN 14 Abbildung 4 3 Beenden Ereignis n nu usa a 15 Abbildung 4 4 Einf gen eines Eigenschaftsknoten nn 15 Abbildung 4 5 Eigenschaft des Eigenschattsknotenzs esssesssessesssersserssrrserssrrrsrrrsressrerseresreesereseeeeeree 16 Abbildung 4 6 Variable des Eigenschaftsknotens nenn 16 Abbildung 4 7 fertiger Eigenscha ftskhoten EE 16 Abbildung 5 1 Einf gen von IMAQ Write Pie 17 Abbildung 5 2 Einf gen von Ni IMAQdx Funktionen cccecccssseceeseeceeceeeeecceeececeeceseucessecteneceaeceseeeens 17 Abbildung 5 3 Einf gen der IMAQ ExtractSingleColorPlane Funktion 18 Abbildung s4 Livebild Re TEE 18 Abbildung 5 5 Case Struktur des LIVEDIIGES nenn nennnnnnnnnnennnennnnnnnnenenensnnennnenennnenne 19 Abbildung 5 6 Livebild berblick E 20 ee Me t 5 7 Livebila TON E 20 Abbildung 5 8 Livebila Teil 2 S5equenz 1 uns I ease a aes 21 Abbildung 5 9 Livebila Teil 2 SCQUENZ 2 us a ae Ss 22 Abbildung 5 10 L1VeBild Tell ru 23 et Welten INV Te Tell dA a um 23 Abbildung 5 12 IV DING Tells ee ie 24 Abbildung 5 13 UDerblick Shaps EE 24 Abbildung 5 14
130. sknoten wird die Anzeige auf Grayscale initialisiert Der Eigenschaftsknoten ganz rechts aktiviert die Winkelberechnung Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 77 6 3 Erkennen von Gl hen in LabVIEW Das aus dem NI Vision Skript zum erkennen von gl hen erzeugte LabVIEW VI wurde als SubVI in das Hauptprogramm integriert GraustufenerkennungSubVi_2 0 vi 6 3 1 Gesamter Programmcode ROI Descriptors J la Voreinstellung Measurements ROI Descriptors Abbildung 6 28 bersicht Code Erkennen von Gl hen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 78 Eing nge Messung und Auswertung Testobjekt Messung und Auswertung Hintergrund Ausg nge 6 3 1 1 Eing nge Hier wird der rote Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben In diesem Bereich befinden sich die Eing nge des SubVI Es werden das Bild und die Error Leitung bergeben Image In k error In Abbildung 6 29 Eing nge von Gl hen erkennen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 79 6 3 1 2 Messung und Auswertung Testobjekt Hier wird der gr ne Bereich des gesamten Programmcodes beschrieben Dieser Teil ist f r die Messung der Helligkeit des Objektes zust ndig ROI Descriptors El i Abbildung 6 30 Messung Auswertung Testobjekt In diesen Bereichen befinden sich die Einstellungen die an die Funktion die die Messung durchf hr
131. ss der Tropfen gl ht leuchtet sich nicht wurde der Tropfen nicht als gl hend erkannt Auto Manuell Hier kann zwischen der automatischen Hintergrundbeleuchtungs Ansteuerung und manueller Steuerung umgeschaltet werden Zeigt der Schalter nach links ist die Automatische Steuerung aktiv Zeigt er nach rechts ist die Manuelle Steuerung aktiv und man kann mit dem Schalter Nr 13 die Beleuchtung steuern Beleuchtung Mit diesem Schalter kann wie bei Nr 12 bereits beschrieben die Hintergrund Beleuchtung ein und ausgeschalten werden falls die manuelle Steuerung aktiv ist 10 2 2 8 Temperaturmessung 14 15 Status Diese Lampe leuchtet kurz auf wenn erfolgreich Temperatur Daten vom Multimeter empfangen wurden Temperatur An diesem Anzeigeelement kann nach erfolgreichem einlesen der Temperatur vom Multimeter die zuletzt gemessene Temperatur abgelesen werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 115 10 2 3 Einstellungen 2 Tab Die Einstellungen Nr 1 2 4 5 und 6 sind ident mit den Bildaufnahme Einstellungen Winkel Einstellungen im 1 Tab Bildaufnahme Kamera Einstellungen Kamera auswahlen Grayscale 10 2 3 1 Kamera Einstellungen 1 3 1 Km 7 2 gt 1 Kamera ausw hlen 3 Weder 240x176 IYUY 10 00Fps A Hier muss die angeschlossene USB Kamera ausgew hlt 320x240 1420 10 00fps r 320x240 IYUY 10 00fps werden ber welche Bilder des Tropfens aufgenommen 362x288
132. st auch dass die Winkel automatisch berechnet werden und im User Interface angezeigt werden Wie oben schon erw hnt wird die Automatisierung in manchen F llen nicht funktionieren deshalb soll man in der Bedienungs Software die bereits abgespeicherten Bilder laden und anschlie end per Hand bearbeiten und dann mit allen nderungen wieder abspeichern k nnen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 5 2 Pflichtenheft 2 1 Zielsetzung Bei der Diplomarbeit Hot Drop 2 geht es darum die Messung der Oberfl chenenergie verschiedener Materialien zu vereinfachen Das Projekt wurde von Projektanten des letzten Jahrganges begonnen und wird nun fertiggestellt Die Bilder die man nach einer Messung erh lt wurden immer manuell ausgewertet wobei man jedes gemessene Bild einzeln analysieren musste Unser Ziel ist es dass der Benutzer die Messwerte bequem ber einen Standard PC errechnen lassen kann und sich somit viel Zeit erspart Die Bedienung des Ger tes bzw Programms erfolgt durch wissenschaftliches Personal welches gute Computerkenntnisse aufweist Das Ger t ist ausschlie lich f r den wissenschaftlichen Einsatz bestimmt und soll nach Fertigstellung am Institut f r Festkorperphysik Arbeitsgruppe D nnen Schichten der TU Wien verwendet werden die das Projekt auch bei der HTL Hollabrunn in Auftrag gegeben hat 2 2 Systemkonzept Das nachfolgende Bild zeigt den vollst ndigen Aufbau zur Oberfl
133. t bergeben werden Der obere Block stellt die Koordinaten der ROI Bereiche bereit Insgesamt wurden 13 ROI Bereich f r die Messung festgelegt Der untere rot markierte Block gibt an ob die Position die L nge der Winkel oder in einem Bereich gemessen werden soll Die Einstellung 3 bedeutet dass in einem Bereich gemessen wird Hier befindet sich die Funktion die f r die Messung zust ndig ist Sie erh lt Informationen ber die Einstellungen und das Bild das verarbeitet werden soll ber die rosafarbene Linie rosa Pfeil werden die Messergebnisse als Array ausgegeben F r jeden ROI Bereich wird ein Array Element erzeugt das wiederum ein Array mit den gemessenen Daten enth lt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 80 Hier werden die Messergebnisse gefiltert und verarbeitet Mit der for Schleife werden die Messergebnisse der 13 ROI Bereiche durchgegangen E F r jede ROI wird mit der Funktion Array indizieren die Helligkeit des hellsten oben und des dunkelsten unten Pixels in diesem Bereich ausgelesen S Da dieser Wert als String ausgegeben wird muss er noch mit der Funktion Dezimal String nach Zahl in eine Zahl umgewandelt werden Die Konstante 10 die an diese Funktion angeschlossen ist gibt den Offset bei der Umwandlung an Dieser Offset wird ben tigt da vor der Zahl noch einige Buchstaben stehen 3 Der Wert des hellsten und des dunkelsten Pixels werden addiert Die blaue Leitung di
134. t ck durchwandert einen sehr gro en Temperaturbereich und erreicht in seltenen F llen auch den Bereich der optischen Gl hemission wodurch die Seite 1 von 2 H HERE TECHNISCHE BUNDESLEHRANSTALT HOLLABRUNN Abteilung Elektronik SEHR Ausbildungsschwerpunkt Telekommunikation Hintergrundbeleuchtung stark berstrahlt werden kann Daraus resultieren h ufig schwache und w hrend der Versuchsdauer wechselnde Kontraste zwischen Vorder und Hintergrund was die Erkennung der Tropfenkontur stark erschwert Um dies zu verhindern wurde eine Hardware entwickelt mit der die Hintergrundbeleuchtung wenn es n tig ist ausgeschalten werden kann Das kann sowohl manuell als auch automatisch durch die Software geschehen Das Programm zum zur Messung der Oberfl chenenergie und die Hardware zum Ansteuern der Hintergrundbeleuchtung wurde fertiggestellt Das Programm wurde auf dem PC der TU installiert und in Betrieb genommen Ergebnisse Winkel Beta 1 linker Winkel Winkel Beta 2 rechter Winkel 146 659 142 853 Typische Grafik Foto etc mit Erlauterung d D Dropbox DA Ordner D Diverse Bilder atestbild1 bmp 640x480 1X 8 bit image 227 0 0 Auf diesem Bild sieht man einen aufgenommenen Tropfen bei dem durch die Software die Winkel automatisch bestimmt wurden Teilnahme an Wettbewerben Bosch Technik f rs Leben Preis 2012 Auszeichnungen HTL Hollabrunn Anton Ehrenfriedstra e 10 2020 Hollabrunn M glichkeiten der
135. t wird 5 6 2 Auslesen der Linieninformationen Um die Kontaktwinkel berechnen zu k nnen m ssen die Informationen der auf der Anzeige platzierten Linien ausgelesen werden 6 Ke e 4 5 a Se vm Ole gt Contours PSU Cell Contours 1 Points emm Contours 2 Points r L S 6 Points 1 oints 2 Points 3 K E Ger Points 3 Abbildung 5 41 Linieninformationen von Anzeige auslesen 1 Mit dem Eigenschaftsknoten werden die ROI Informationen der Anzeige ausgelesen 2 Jetzt werden mit der Funktion Nach Namen Aufschl ssen die gew nschten ROI Informationen herausgefiltert In diesem Fall Contours Man erh lt am Ausgang ein Array mit den Informationen aller Linien 3 Als n chstes wird mit der Funktion Array nach Cluster das im Schritt 2 erzeugte Array in ein Cluster umgewandelt 4 Im Schritt 4 wird das Cluster mit der Funktion Nach Namen aufschl sseln in seine Bestandteile zerlegt Man erh lt 3 Arrays die die Information ber die Lage der einzelnen Linien enthalten 5 Jetzt wird wieder mit der Funktion Array nach Cluster ein Cluster aus den Arrays erzeugt 6 Im Letzten Schritt werden die 3 Cluster zerlegt Man erh lt die Anfangs und Endkoordinaten der Eingezeichneten Linien 5 6 3 Berechnung Zum Berechnen der Winkel werde die Koordinaten der Anfangs und Endpunkte der eingezeichneten Linien verwendet Schneider Forster HTBL Hol
136. t der Transzorbdiode D1 wird sichergestellt dass keine zu hohen Spannungen an dem Optokoppler anliegen k nnen Teil2 Im zweiten Teil der Schaltung wird mit dem Ausgang des Optokopplers der Transistor Q1 angesteuert Die Kondensatoren C1 C2 und C3 werden verwendet um die Spannung stabil zu halten ber die Widerst nde R2 und R3 wird der Strom eingestellt der in den Transistor flie t Die Diode D3 dient als Freilaufdiode Die Freilaufdiode verhindert berspannungen die beim abschalten des Relais entstehen k nnen Teil3 Das vom Transistor Q1 angesteuerte Relais steuert den Scheinwerfer an der an der Schraubklemmen Sscheinw angeschlossen ist An die Schraubklemmen Relais und Direkt ist ein dreistufiger Schalter angeschlossen Schaltet man auf EIN werden die beiden Anschl sse der Schraubklemme Direkt miteinander verbunden und der Scheinwerfer wird direkt mit Strom versorgt Schaltet man auf AUTO werden die beiden Anschl sse der Schraubklemme Relais verbunden Dadurch wird einerseits Der Trafo T1 versorgt gr ner Bereich die Platine mit 12V Gleichspannung Versorgt und andererseits Spannung an das Relais angelegt Jetzt kann der Scheinwerfer ber das Relais angesteuert werden Hier befinden sich Anschl sse f r die Led die anzeigt ob die Schaltung in Betrieb ist An dieser Schraubklemme wird die 230V Netzspannung angeschlossen In diesem Bereich befindet sich der Trafo der die Platine mit 12V ve
137. t dieser Funktion k nnen Bilder mit oder ohne Winkellinien geladen werden Nach dem man das zu ladende Bild ausgew hlt hat wird dieses mit oder ohne Winkellinien im Anzeigebereich angezeigt Winkellinien werden nur dann geladen wenn das zum Bild zugeh rige XML File vorhanden ist Dieses wird erstellt wenn in ein Bild Winkellinien eingetragen werden und dieses danach abgespeichert wird 4 Bild speichern Klickt man auf diesen Taster wird das Bild mit den zugeh rigen Winkelinformationen unter dem Pfad aus dem das Bild geladen wurde oder unter dem bei der Aufnahme angegebenen Pfad abgespeichert 5 Bild speichern unter Dieser Taster fragt nach einem neuen Pfad indem das Bild mit den Winkelinformationen gespeichert werden soll Nach dem ein Pfad ausgew hlt wurde und auf OK geklickt wurde wird das Bild mit den Winkelinformationen unter dem neuen Pfad abgespeichert Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 119 10 3 Der Anzeigebereich 2 Bereich Bildaufnahme Einstellungen Winkel linker Winkel rechter Winkel 48 814 64 281 Manuelles Berechnen Linien neu einzeichnen Automatisches Berechnen Automatisch berechnen Bild speichern Bild laden Bild speichern unter Abbildung 10 10 Anzeigebereich des Userinterfaces 2 Bereich 10 3 1 berblick ber die Funktionen Der Anzeigebereich hat 7 Funktionen auf die nun genauer eingegangen wird le linker Winkel Winkel recht
138. ter die Hardware die Winkelerkennung Winkelberechnung das Erzeugen einer Installationsdatei und die Hardwareansteuerung bernimmt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 8 2 4 3 Teilaspekte Hardware Schaltungsentwicklung Bei der Entwicklung der Schaltung muss sichergestellt werden dass die Schaltung auch in ung nstigen F llen ordnungsgem funktioniert und ein angeschlossener Computer keinen Schaden nehmen kann Zus tzlich muss ber cksichtigt werden dass die Schaltung m glichst platzsparend ist um kein gro es Geh use verwenden zu m ssen Die Funktionalit t der Schaltung wurde berpr ft indem sie mit den nach entsprechenden Kriterien ausgew hlten Bauteilen auf einer Lochrasterplatine aufgebaut und getestet wurde Leiterplatten Nach der Entwicklung der Schaltung muss das Leiterplattenlayout nach bestimmten Richtlinien wie das Einhalten bestimmter Abst nde zwischen den Leiterbahnen mit einem Computerprogramm erstellt werden Das Layout wird anschlie end in der schuleigenen Printplattentechnik hergestellt und dann per Hand mit den ausgew hlten Bauteilen best ckt Versorgung F r die Versorgung sollte ein internes Netzteil verwendet werden da im Geh use 230V zu Verf gung stehen werden Das Netzteil soll die Spannung von 12V f r die Schaltung liefern Geh use Bei der Geh useauswahl ist es wichtig dass alle Komponenten Platz haben es eine gewisse Stabilit t besitzt und man das
139. ts aufgenommener Tropfen angezeigt Weiters werden die Winkellinien in der Anzeige eingeblendet und k nnen auch wie bei Punkt 4 beschrieben bearbeitet werden 10 3 1 5 Pfadanzeige 6 Auf dieser Anzeige wird angezeigt wo ein Tropfen gespeichert wird oder von wo ein Tropfen geladen wurde Immer wenn ein Pfad im Programm angegeben werden muss z B beim Laden und Speichern eines Tropfens wird dieser in die Pfadanzeige bernommen und von dort auch wieder ausgelesen falls er im Programm ben tigt wird 10 3 1 6 Beenden 7 Mit diesem Schalter wird das Programm Beendet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 123 10 3 2 Schnittstellen Problembehandlung Falls nicht bekannt ist welche Schnittstelle die richtige ist oder nicht angezeigt wird sollte das auszuwahlende Ger t einfach abgesteckt werden die verf gbaren Seriellen Schnittstellen in der Auswahl aktualisiert werden das Ger t wieder angesteckt werden und die Auswahl noch einmal aktualisiert werden Die dann hinzugekommene Schnittstelle ist die des gesuchten Ger tes Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 124 11 Bedienungsanleitung 11 1 Kurzanleitung Messung 11 1 1 Grundeinstellungen vornehmen Bevor die Bildaufnahme gestartet werden kann m ssen einige Einstellungen vorgenommen werden Wurden bereits Einstellungen gespeichert k nnen diese mit dem Button Laden geladen werden Das Speichern der Einstell
140. tuell gemessenen zu ersetzen e die Elemente des Arrays mit den gemessenen Werten um eins nach rechts verschieben shiften Abbildung 5 26 Teil 5 der Gl herkennung Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 35 5 2 7 Auswertung mit Hysterese 6 Teil Da es bei der Hintergrundbeleuchtungsansteuerung darum geht den Kontrast zwischen Hintergrund und Tropfen zu verbessern wurde bei der Hysterese die Differenz zwischen Tropfen und Hintergrund auch Kontrast genannt als entscheidender Wert verwendet Tropfen gl ht ENEE ENEE EE nn nn EE ENEE nn in en en ENEE EE NENNEN EEE EEE EEE EEE EEE EEE E d 2 Gl hen 1 S ftHintergrund gt I i PwertiSGL Kontrast Schwelle 3 E ein 3 d 3 Kontrast Schwelle aus Abbildung 5 27 Hysterese der Gl herkennung 1 Tropfen k nnte gl hen Als erstes wird erkannt ob die Tropfenhelligkeit eine im Tab Einstellungen einstellbare Schwelle Tropfen gl ht berschritten hat Dieser Schritt ist notwendig da die Hysterese nur angewandt werden soll wenn sich der Tropfen im Helligkeitsbereich des Gl hens befindet da sonst der Fall eintreten k nnte das die Hysterese angewandt wird wenn der Tropfen und der Hintergrund ann hernd gleich dunkel sind Daher wird die Hintergrundbeleuchtung immer aktiviert wenn der tropfen dunkel ist Der Tropfen wird deswegen als nicht gl hend erkannt wenn der Helligkeitswert des Tropfens unter dem einstel
141. ue XML Datei f r das Bild angelegt die die Informationen der Linien enth lt Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 53 5 7 2 2 Programmcode 2 SS 3 De 1 Bitte den Speicherort angeben 1 Mit dem VI Dateidialog wird ein Fenster aufgerufen das den Benutzer auffordert den neuen Speicherort und den Namen des Bildes anzugeben J Bitte den Speicherort angeben Speichem in J AufgenommeneBilder L a Zuletzt besucht R Desktop Neue Bitmap bmp Zz m Bibliotheken A em Computer ai Dateiname Testbild Dateityp Benutzerdefiniertes Muster bmp 2 Mit dem VI IMAQ Write BMP File 2 wird das Bild von der Anzeige ausgelesen und unter dem ausgew hlten Pfad als bmp abgespeichert 3 Die Speicherung der Linieninformationen wurde bereits in Punkt 5 1 6 beschrieben 5 7 3 Laden von Bildern und Linieninformationen 5 7 3 1 Allgemeines Dieser Teil des Programmes wird ausgef hrt wenn man auf dem Userinterface den Button Bild Laden anklickt Beim Laden wird das Bild und wenn vorhanden die an den Tropfen und die Oberfl che angelegten Linien geladen und auf der Anzeige ausgegeben Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 54 5 7 3 2 Programmcode Select an image file Winkelberechnen einschalten Fr 2 B wert SGL Grayscale U8 v Teil 1 und 2 des Codes befinden sich in einer Ablaufstruktur und wer
142. ummer des kleinsten und gr ten Array Wertes herausfinden E 5 gemessenen Wert in das Array der ausgemisteten Werte in den Index 0 schreiben LU Schleifenz hler Wert enn der Wert des Schleifenz hlers icht dem index des min und max Wertes Hes Tropfen Arrays entspricht gt Case TRUE DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD D DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD EDD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD DD EDD DD DD DD DCD DD DD DD DD ftHintergrund ausgemistet gt gt Hintergrund ftTropfen ausgemistet gt Glihen gt n See gt Pwert SGL Den Durchschnitt ber alle ausgmisteten Werte bilden Kontrast Schwelle aus D Ali TEER co Hintergrund gemessen ftTropfen gemessen 5 die Elemente des Arrays mit den gemessenen Werten um eins nach rechts verschieben shiften Abbildung 5 21 berblick Gl herkennung Die beiden Bilder oben geh ren zusammen also hintereinander gelegt und stellen das Programm dar Dieses besteht aus einer Sequenzstruktur wobei jeder der 6 Teile in einer eigenen Sequenz liegt Die Sequenzstruktur wird von links nach rechts nacheinander abgearbeitet Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 31 5 2 2 Aktuelle Helligkeitswerte messen 1 Teil GraustufenerkennungSubyi_ 2 0 vi fAnzeige gt MHintergrund gemessen 1 r Be gt Hintergrund gemessen raustufenerkennung SubVi Tropfen gemessen RTropfen
143. ungen laden 14 14 Einstellungen laden Mit dem klick auf Einstellungen Laden werden die unter dem Tab Einstellungen zuletzt gespeicherten Einstellungen geladen Danach m ssen die Einstellungen neu bernommen werden 10 2 4 Winkel 3 Tab Bildaufnahme Einstellungen Winkel 10 2 4 1 Manuelles Berechnen 1 Manuelles Berechnen 1 Linien neu einzeichnen Mit diesem Taster werden drei Winkellinien auf den Anzeigebereich gezeichnet die dann per Hand an Linien neu einzeichnen den Tropfen angelegt werden k nnen Oben im Anzeigebereich werden bei jeder nderung sofort die Winkelwerte mitberechnet und angezeigt Automatisches Berechnen Automatisch berechnen Abbildung 10 8 Tropfenbild mit eingezeichneten Winkellinien dees 3 Bild laden 5 Abbildung 10 7 Funktionen der Winkel Berechnung 3 Tab Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 118 10 2 4 2 2 Automatisches Berechnen 2 Automatisch berechnen Klickt man auf diesen Taster wird versucht die Winkellinien automatisch an den aufgenommenen Tropfen anzulegen Die Winkellinien werden im Anzeigebereich eingezeichnet und k nnen per Hand verschoben werden Oben im Anzeigebereich werden bei jeder nderung sofort die Winkelwerte mit berechnet und angezeigt Abbildung 10 9 Tropfenbild mit automatisch angelegten Winkellinien 10 2 4 3 3 5 Bild speichern und laden 3 Bild laden Mi
144. ungen wird im Punkt 11 4 beschrieben Abbildung 11 1 Laden Button Sind keine gespeicherten Einstellungen vorhanden m ssen sie wie in den folgenden Unterpunkten beschrieben vorgenommen werden 11 1 1 1 Kamera Einstellungen Kamera Einstellungen Kamera ausw hlen Grayscale i en Abbildung 11 2 Kamera Einstellungen Hier wird die Kamera ausgew hlt mit der die Bilder aufgenommen werden sollen Mit dem Schalter Grayscale kann ausgew hlt werden ob ein Schwarz Wei oder ein Farbbild aufgenommen wird Dabei ist zu beachten dass bei Farbbildern die automatische Winkelerkennung nicht funktioniert 11 1 1 2 Temperaturmessung Einstellungen Temperaturmessung Einstellungen Serielle Schnittstelle Temp Messung aktiv 6 D lt a Abbildung 11 3 Temperaturmessung Einstellungen Hier wird die Serielle Schnittstelle ausgew hlt an der das Multimeter das f r die Temperaturmessung zust ndig ist angeschlossen ist ber den Schalter Temp Messung aktiv kann ausgew hlt werden ob die Temperaturmessung durchgef hrt werden soll 11 1 1 3 Beleuchtungs Einstellungen Beleuchtungs Einstellungen Serielle Schnittstelle H Abbildung 11 4 Beleuchtungs Einstellungen Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 125 Hier wird die Serielle Schnittstelle ausgew hlt an der die Hintergrundbeleuchtungsansteuerung angeschlossen ist 11 1 1 4 Einstellungen bernehmen Sind alle Einstellu
145. ur wiederum in einrtliegt Das Ereignis wird alle 3000ms 3s wiederholt Wie schon bei allen anderen Ereignissen siehe 4 2 wurde ein Beenden Ereignis erstellt Innerhalb des Ereignisses wurde wie bei der Bildaufnahme und Gl herkennung eine Case Struktur programmiert da das Ereignis nur dann ausgef hrt werden solle wenn man alle Einstellungen bernommen hat und sich nicht im Winkel Berechnungs Tab des Men s befindet ftTab Control ap MWiinkel Berechnung Y ftEinstellungen bernommen Abbildung 7 4 verwendete Case Struktur 7 4 1 Verwendete Funktionen Bei der Temperaturmessung muss ein Multimeter ber eine serielle Verbindung angesteuert werden Daher werden die Funktionsbl cke zum Konfigurieren Schreiben Lesen und Schlie en einer seriellen Verbindung ben tigt Diese findet man unter instrumenten I O gt Seriell Instrumenten 1 O b Bilderkennung und Motorsteuerung K 73 Instrumenten I O Mathematik Signalverarbeitung Instrument D Instrument If Datenkommunikation Konnektivitat Reglerdesign und Simulation 4 Seriell Express Zusatzpakete Favoriten Eigene Bibliotheken VI ausw hlen v FO SS VISA Serielle VISA Schreiben VISA Lesen ISA Schlie en VISA VISA B VISA iy VISA e EN gt ech ER VISA Bytes a VISA Serielle VISA IfO Puf VISA 1 O Puf A Sichtbare Paletten ndern Abbildung 7 5 Serielle Funktionen Schneider Forster
146. urcenname wird dem Eigenschaftsknoten mitgeteilt welche Schnittstelle angesteuert werden soll Uber die Variable Boolesch kann die DTR Leitung auf High oder Low geschalten werden Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 104 Der Vorteil an dieser L sung ist dass falls der USB RS232 kaputt wird oder es zu Kompatibilit tsproblemen mit dem Computer kommt einfach ein anderer USB RS 232 Converter angeschlossen werden kann Ausgangsspannungen Ist die DTR Leitung auf High geschalten wird eine Spannung von 6 21V ausgegeben Ist die Leitung auf Low geschalten wurde eine Spannung von 6 18V gemessen 9 6 Pinbelegung RS 232 Fur die Ansteuerung der Hardware wurde die DTR Leitung der RS 232 Schnittstelle verwendet 123 4 x 8 9 Pin ignal Pin ignal 1 Data Carrier Detect ET Data Set Read 2 Received Data Reauest to Send Seel 8 Clearto Gen 4__Data Terminal Ready e 9 Ring Indicator 5 anal Ground Abbildung 9 8 Pinbelegung RS232 9 7 Stucklisten St ckliste Platine Schraubklemme 230V_IN Direkt D eens JI D1 D2 Transient Voltage Suppression TVS Diode Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 105 Trafo T1 RACO1C 4 Pin Phototransistor Optocoupler PC817 USB B Port 1 Sonstige Bauteile Bezeichnung Hersteller Hersteller Nr Drehwahlschalter Telemecaniq XB4BD33 http at rs online com ue RS Best Nr 330 8694 Steckdos
147. urmessung Einstellungen 4 5 4 Serielle Schnittstelle Hier muss die serielle Schnittstelle angegeben werden an der das Multimeter zur Temperaturmessung angeschlossen wurde Dabei ist zu beachten dass das Multimeter auf dem Messbereich C eingestellt ist und dass der RS 232 Modus aktiviert wurde Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl siehe10 3 2 Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 Hot Drop Seite 116 5 Temp Messung aktiv Mit diesem Schalter kann die Temperatur Messung deaktiviert werden indem der Schalter auf aus gestellt wird Wenn die Temperatur Messung deaktiviert wurde muss keine serielle Schnittstelle eingetragen und das Ger t nicht am PC angesteckt werden 10 2 3 3 Beleuchtungs Einstellungen 6 6 Serielle Schnittstelle Hier muss die Serielle Schnittstelle angegeben werden die in der Hintergrundbeleuchtungs Ansteuerung eingebaut ist und mit dem PC verbunden ist Bei Problemen bei der Schnittstellenauswahl siehe10 3 2 10 2 3 4 Gl herkennungs Einstellungen 7 12 7 Gl hen Diese Status Lampe zeigt an ob der im Anzeigebereich angezeigte Tropfen laut Berechnung gerade Gl ht oder nicht Leuchtet die Lampe bedeutet das dass der Tropfen gl ht und umgekehrt 8 Hintergrund gemessen In diesem Anzeigefenster wird die zuletzt gemessene Hintergrundhelligkeit angezeigt Diese Information dient als Hilfswert beim Einstellen der Bedienelemente Nr 10 11 und 12 9
148. werden Diese Messungen sind insbesondere f r die Charakterisierung unterschiedlicher Materialkombinationen in Bezug auf Verl tbarkeit bzw Hartverl tbarkeit relevant da es sich bei neuartigen Hochleistungswerkstoffen oft um hochtemperaturbest ndige Komposite handelt deren Oberfl cheneigenschaften bis dato noch zum Gro teil unerforscht sind Aufgabenstellung Die Auswertung der Messungen erfolgt derzeit erst nach der eigentlichen Versuchsdurchf hrung anhand von Videoaufnahmen die w hrend des Experimentes aufgenommen wurden Dazu werden Einzelbilder des Videos mit einem Bildverarbeitungsprogramm manuell vermessen So k nnen zwar die Gr e und Form der Schmelztropfen der Kontaktwinkel zwischen Tropfen und Oberfl che sowie das zeitliche Verhalten dieser Messgr en bestimmt werden die Auswertung ist jedoch sehr zeitaufw ndig Deshalb ist es unsere Aufgabe eine Analysesoftware zu erstellen welche die Auswertung automatisiert Mit einer Webcam werden Bilder des Tropfens aufgenommen die dann mit Hilfe unserer Software automatisch ausgewertet werden Die Software wurde mit der grafischen Programmierumgebung LabView und dem Zusatzpaket NI Vision erstellt Zur Berechnung der Oberfl chenenergie werden durch das Realisierung Programm automatisch die Kontaktwinkel des Tropfens bestimmt Zus tzlich besteht die M glichkeit die Winkel per Hand zu korrigieren und die Bilder dann mit zusammen mit allen Informationen abzuspeichern Das Tests
149. werten klickt man auf den Button Automatische berechnen Automatisch berechnen Abbildung 11 9 Automatisch berechnen Button Es werden die Linien Automatisch eingezeichnet und die Winkel berechnet 11 1 3 3 Manuelle Auswertung des Bildes Falls die automatische Auswertung nicht genau genug ist k nnen die angelegten Linien per Hand nachbearbeitet werden Werden nicht alle Linien angezeigt Klickt man auf den Button Linien neu einzeichnen Linien neu einzeichnen Abbildung 11 10 Linien neu einzeichnen Button Dadurch werden alle Linien neu Positioniert ndern der Linien Werden alle Linien auf dem Display angezeigt k nnen sie mit der Maus neu positioniert und ver ndert werden Dazu packt man die Linie entweder in der Mitte um sie zu verschieben oder an den Endpunkten um den Winkel zu ndern 11 1 3 4 Abspeichern der Bilder Sind die Linien richtig eingezeichnet k nnen die Bilder mitsamt Linieninformationen abgespeichert werden Unter Selben Namen und Ort Will man das Bild unter dem aktuellen Speicherort und Namen abspeichern klickt man auf den Button Bild Speichern Bild speichern Abbildung 11 11 Bild Speichern Button Unter neuem Ort und Namen Will man das Bild unter einem neuen Speicherort und oder Namen abspeichern klickt man auf Schneider Forster HTBL Hollabrunn 20 04 12 HotDropll Seite 127 den Button Bild Speichern unter Bild speichern unter Abbildung

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