Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Erkennung UV-Farb-Streifen


von Georg I. (dschi-ai)


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Hallo zusammen!

Ich suche momentan nach einer Lösung, Striche, die mit einer 
UV-Stempelfarbe(rot) auf einer grauen Oberfläche angebracht sind, zu 
erkennen. Zu den Daten:

-Abstand "Sensor" - Oberfläche ca. 2mm, relativ konstant
-Sensorbreite ca. 20-25mm. Entlang dieser Länge soll die Position der 
Linie erkannt werden.
-Genauigkeit besser 2mm

Zu meinen bisherigen Experimenten: UV-LED auf gesamte Fläche leuchten 
lassen, reflektiertes rotes licht von Photodiode (PD93-21C) messen 
lassen. Funktioniert theoretisch, praktisch ist es nur in den 
Messergebnissen zu ahnen, ob man auf der Linie ist oder nicht. Fazit: 
Photodiode durch UV-Licht übersteuert. Rote Plastikscheibe davor, um 
alles rauszufiltern außer rot, brachte nur unwesentliche Verbesserung. 
Wie würdet ihr das lösen?

Nächste Frage wäre, ob ihr irgend einen Sensor wisst, ala 
Linear-Sensor-Array, CCD-Line oä., welchen man noch kaufen kann 
(möglichst <10€) und auch noch eine aktive Fläche von 20-25mm hat? Aber, 
max. Länge des ges. Sensors 30mm!

Vielleicht habt ihr ja Ideen.

MfG,
Georg

von Dennis H. (c-logic) Benutzerseite


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Viel feineren Reflektionsstreifen.
Spalt eventuell vor UV-LED und/oder Photodiode verkleinern.
Nich ein Problem wird sein, daß der Bereich der Rot reflekiert wird auch 
einen Anteil von UV-Licht hat.
Gibts keine UV-Licht-Sensoren ?

von Dennis H. (c-logic) Benutzerseite


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Zusätzliche Reflektionen in dem Lichtkanal zur Fotodiode sind 
ausgeschlossen ?

von Stefan (Gast)


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Du brauchst zwei Filter einen der Dein 'UV' zuverlässig sperrt und einen 
der dein 'Rot' sehr schmalbandig durchlässt. Viele 'Rot'Filter sind im 
UV Bereich schon wieder sehr durchlässig. Der Großteil des Licht das 
Dein Sensor sieht ist reflektiertes UV der grauen Fläche.

>> Nächste Frage wäre, ob ihr irgend einen Sensor wisst, ala
>> Linear-Sensor-Array, CCD-Line oä., welchen man noch kaufen kann
>> (möglichst <10€) und auch noch eine aktive Fläche von 20-25mm hat?
>> Aber, max. Länge des ges. Sensors 30mm!

Und hier wie immer der Tip TAOS (AMS). Aber sicher über 10€. Wobei die 
beim CCD benötigten Optiken noch deutlich teurer sein dürften.
Oder man schlachtet einen  Scanner.

Stefan

von Georg I. (dschi-ai)


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Vielen Dank für die Antworten.

@Dennis Heynlein:
Der Spalt ist mechanisch leider recht genau festgelegt. Und zum Thema 
UV-Sensor, ich will ja kein UV-Licht detektieren, sondern das rote Licht 
der UV-aktiven Farbe.
Reflexionen, abgesehen von den erwünschten, kann ich ausschließen, 
steckt alles in einem schwarzen Plastik-Klotz


@Stefan (Gast):
Das scheint ein Problem zu sein, ja. Ich habe schonmal nach UV-Filtern 
gesucht, allerdings finde ich nur welche für Fotos, teilweise rel. 
günstig, aber ich weiß nie wie dick der eigentliche Filter ist. ich hab 
ja leider nur 2mm.

Weiß jemand wo man UV-Filter-Glas, -Folie, -etc herbekommt? Ich habe auf 
blöd schonmal nach UV-Filter Lack gesucht, aber ob die angebotenen 
super-mega-spezial Teak-Holz-UV-Schutz-Lacke wirklich halbwegs UV-Licht 
filtern? Ich zweifle...

@Stefan (Gast):
Die Sensoren von TAOS habe ich mir schon des öfteren gesehen, es gibt 
glaube ich zwei mit ca. 16mm aktiver Fläche, die würden zur Not gehen. 
die anderen sind enweder zu klein (8mm) oder wesentlich zu groß 
(60-70mm)

von Stefan (Gast)


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Interessant wären hier genaue Wellenlängen UV ist ja doch etwas 
unscharf.
Um so weiter Du mit dem UV runtergehen kannst um so einfacher wird der 
Filter. Im Idealfall einfaches Glas. Google mal nach der 
UV-Durchlässigkeit von verschiedenen Glassorten. Den Rot-Filter (wobei 
rot ja auch über 150nm geht) brauchst Du wahrscheinlich um Fluoreszenz 
deiner grauen Fläche zu unterdrücken. Viele Materialien fluoreszieren 
grün/gelb.
Du musst weg von UV,Rot ... graue Fläche und Dir die genauen 
Eigenschaften der Materialien anschauen. Dann lässt sich so etwas auch 
einfach und vor allem billig lösen. CCD zB. wird richtig 
kompliziert,groß und teuer. Einfach ein CCD uber etwas halten 
funktioniert eher nicht man benötigt fast immer noch Linearoptiken um 
einigermassen scharf zu sehen.

>> aber ob die angebotenen super-mega-spezial Teak-Holz-UV-Schutz-Lacke
>> wirklich halbwegs UV-Licht filtern? Ich zweifle...

zu Recht. Falls wirklich eine Wirkung da ist beruht die auf Reflexion.
Also kannst Du Deinen Sensor auch mit Sonnencreme einschmieren ;-)

Stefan

von flip (Gast)


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echtes plexiglas sollte uv gut sperren

von nouv (Gast)


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Bei den Fotografen zu suchen ist kein schlechter Ansatz.

http://www.rodenstock-photo.com/de/main/products/filters/digital-uv-blocking-filters/
"Das Filterglas ist mit 1,4 mm besonders dünn, was..."

Eventuell findet sich auch was auch bei älteren Photometern aus 
analytischen Chemie. Moderne Typen arbeiten so gut wie ausschließlich 
mit Beugungsgittern.

von Matthias (Gast)


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flip schrieb:
> echtes plexiglas sollte uv gut sperren
"Soll gut sperren" hilft in diesem Fall nicht. Was gemeinhin als 
Plexiglas bezeichnet wird, hat sehr unterschiedliche 
Transmissionseingenschaften und eine UV-LED straht auch nicht wirklich 
im UV-C.

Für die saubere Trennung braucht man erstmal Fakten:
  - Spektrum der Lichtquelle
  - Emissionsspektrum der Druckfarben (bei der LED Anregung)
Um das kurzwellige UV-Licht vorm Detektor abzublocken, sind die aus 
optischem Glas hergestellten Langpassfilter von Schott oft gut geeignet, 
die es von der Kantenwellenlänge fein abgestuft gibt.
http://www.schott.com/advanced_optics/german/our_products/filters/overview/filteroverviewdetail_longpass.html

von Georg I. (dschi-ai)


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Ich denke, ich werde mir mal ein Prisma besorgen, anstelle der 
Photodiode angebracht, ließe sich ja mal rausfinden,  was für ein Licht 
ich reflektiert bekomme.

Die Schott Langpassfilter habe ich mir mal angesehen, wäre wohl genau 
das richtige, aber teuer.

von Stefan (Gast)


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>> Eventuell findet sich auch was auch bei älteren Photometern aus
>> analytischen Chemie.

Das sind Interferenzfilter. Wenn man das 'Rot' genau definieren kann 
super, ansonsten eher schlecht weil seeeehr schmalbandig. Da ist man 
dann bei einer kleinen Abweichung plötzlich blind.

>> Um das kurzwellige UV-Licht vorm Detektor abzublocken, sind die aus
>> optischem Glas hergestellten Langpassfilter von Schott oft gut geeignet

Optimal, aber sch...teuer. Der Kram aus dem Fotobereich sollte reichen.


>> Für die saubere Trennung braucht man erstmal Fakten:

in Erwartung dieser
Stefan

von Stefan (Gast)


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>> Ich denke, ich werde mir mal ein Prisma besorgen, anstelle der
>> Photodiode angebracht, ließe sich ja mal rausfinden,  was für ein Licht
>> ich reflektiert bekomme.

Nö, ließe sich nicht. UV wird Dein Prisma blocken.
Nimm ein UV durchlässiiges Beugungsgitter.

Stefan

von Daniel C. (dan1el)


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UV-Filter für astronomische Fernrohr-Okulare, z.B. hier:

http://www.ebay.de/itm/Skylight-1A-UV-Filter-52-mm-Neuwertig-/251156191752?pt=DE_Foto_Camcorder_Filter&hash=item3a7a135a08

Gibt es in allen möglichen Ausführungen für alle möglichen Wellenlängen.



In deiner Skizze oben ist die Empfängerdioden nicht auf den einfallenden 
Lichtstrahl ausgerichtet.



Habe mal eine kleine Skizze angehangen, eventuell würde es mit dem 
gezeigten Aufbau mit Lochblende besser funktionieren.

von Georg I. (dschi-ai)


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von Matthias (Gast)


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Stefan schrieb:
> Nö, ließe sich nicht. UV wird Dein Prisma blocken.

Nu wart doch erstmal, welche WL das UV überhaupt hat.

Stefan schrieb:
> Das sind Interferenzfilter. Wenn man das 'Rot' genau definieren kann
> super, ansonsten eher schlecht weil seeeehr schmalbandig.

Falls du bedampfte Glasfilter meinst: So schmalbandig sind die nun auch 
nicht, eher 10nm und breiter. Eng wird es erst, wenn ein Fabry-Pérot mit 
im Spiel ist. In beiden Fällen wird ein zu schmales Filter aber "nur" 
die Signalintensität herunterdrücken, weil die Fluoreszenz des 
Farbstoffes eher breitbandig ist.

von Georg I. (dschi-ai)


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Die Wellenlänge beträgt ca. 405nm. Angabe laut ebay-Händler, Datenblatt 
nicht vorhanden. Das ist natürlich noch kein wirkliches UV-Licht...Mal 
schaun ob ich andre find

von Matthias (Gast)


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Georg Ious schrieb:
> Das ist natürlich noch kein wirkliches UV-Licht...Mal schaun ob ich
> andre find

Die 405nm sind nicht sonderlich kurzwellig, aber von Rot sollte das 
immer weit genug weg sein. Bei UV-LEDs wird's i.A. unterhalb von 380nm 
eng und für diese Anwendung bringen die 25nm, die man da gewinnen kann, 
eigentlich nichts. Die Frage ist eher, ob die LED auf Grund 
irgendwelcher Dreckeffekte selber rote Lichtanteile aussendet oder 
nicht.

Wenn man das UV-beleuchtetes Papier mit eine Digitalkamera (z.B. Canon 
EOS350) anguckt, hat man Chancen, dass sich die roten Streifen im roten 
und blauen Kanal deutlich unterschiedlich verhalten.
http://www.astrosurf.com/buil/350d/350d.htm

von Stefan (Gast)


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>> Die Wellenlänge beträgt ca. 405nm.

>> >> Nu wart doch erstmal, welche WL das UV überhaupt hat.

Ok gewonnen ;-) Ich dachte wir reden hier wirklich über UV.

>> So schmalbandig sind die nun auch nicht, eher 10nm und breiter. Eng
>> wird es erst, wenn ein Fabry-Pérot mit im Spiel ist. In beiden Fällen
>> wird ein zu schmales Filter aber "nur" die Signalintensität
>> herunterdrücken, weil die Fluoreszenz des Farbstoffes eher breitbandig
>> ist.

Im Zweifelsfall bis auf das Level der Fluoreszenz der 'grauen Fläche'.
Hängt halt von der Qualität des Farbstoffs ab. 10nm können schon ganz 
schön eng sein. Wirklich interessant wäre zu wissen woraus die 'graue 
Fläche besteht', ob die UV reflektiert/absorbiert/fluoresziert. Dann 
kann man sich Gedanken über die nötige Qualität der Filter machen.

Stefan

von Georg I. (dschi-ai)


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Die graue Fläche dürfte etwas im Bereich RAL7000 matt sein. Genauer Typ 
der Farbe unbekannt.

von Stefan (Gast)


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>> Die graue Fläche dürfte etwas im Bereich RAL7000 matt sein.

RAL7000 ist das was DU siehst. Was interessiert ist das zurückgestrahlte 
Spektrum bei deiner Beleuchtung. Vielleicht hat ja dein grau ein 
'Loch' bei rot. Dann wirds einfach, andersrum nicht. Google mal 
Metamerie.
Eventuell ist ja eine blaugrüne (~505nm) Beleuchtung bei normaler 
tiefroter Farbe eher geeignet?

Stefan

von Frank (Gast)


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Ich wundere mich, dass hier neimand auf das Naheliegende kommt:

Glas bzw. Kunststoff aus einer nicht sehr dunklen Sonnenbrille sollte UV 
deutlich sperren. Ist auch höchstens 0,5 mm dick. Und dahinter dann eine 
rote Folie, wie sie für Lampen bzw. Scheinwerfer auf Glühlampen-Basis 
benutzt werden ... Mit einem neuen, scharfen Büro-Locher sollten sich 
passende "Filterscheiben" für eine Fotodiode stanzen lassen.

scherzhafter Nachtrag: man könnte es ja auch mal mit einer Schicht 
Sonnenschutzchreme (Faktor 50) zwischen zwei Mikroskop-Deckgläsern 
versuchen ...

von Stefan (Gast)


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>> Ich wundere mich, dass hier neimand auf das Naheliegende kommt:

Ich auch, aber ohne UV ist halt uncool. Fluoreszenz zu messen ist nicht 
ganz trivial da das 'Nebenlicht' halt deutlich über dem Signal liegt.

>> scherzhafter Nachtrag: man könnte es ja auch mal mit einer Schicht
>> Sonnenschutzchreme (Faktor 50) zwischen zwei Mikroskop-Deckgläsern
>> versuchen ...

So blöd ist die Idee ja garnicht, immerhin würde das reflektierte Licht 
ja die Farbe weiter zum fluoreszieren anregen ...
allerdings kommt leider von der Fluoreszenz auch nicht mehr so viel an 
;-)

Stefan

von Matthias (Gast)


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Stefan schrieb:
> Vielleicht hat ja dein grau ein 'Loch' bei rot.
Ein Grau, was ein Loch bei Rot hat, erschein gemeinhin Blau-Grün.

von Stefan (Gast)


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>> Ein Grau, was ein Loch bei Rot hat, erschein gemeinhin Blau-Grün.

Gemeinhin sollte man die Tiefe und die Größe des Lochs und die 
Beleuchtung während des Erscheinens berücksichtigen ;-)

Stefan

von Ulrich (Gast)


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So wirklich schmalbandig muss der rote filter nicht sein, wichtig ist 
nur das da das UV Licht wirklich blockiert wird.

Wenn ein echter UV filter zu teuer ist, könnte ggf. ein anderer, 
dickerer  roter Filter helfen, eventuell auch eine Sonnenbrille. Fall 
einfach nur der Empfänger übersteuerert ist, ließe sich einfach die 
Intensität der UV LED reduzieren - der Kontrast wird davon aber nicht 
besser, sondern eher schlechter.

Bei der Auswertung kann man ggf. was machen, indem man sich nur die 
Differenz mit UV licht und ohne anschaut. Je nach Farbstoff der da 
Leuchtet könnte man auch nur auf das Nachleuchten, also das rote Licht 
kurz nach dem Ausschalten der UV LED reagieren. Damit wäre man den 
UV-Hintergrund weitgehend los.


Beim Hintergrund ist die eigentliche Farbe eher uninteressant - eher 
schon der Glanz und die Frage ob es auch da Fluorezenz gibt. Die 
Anordnung ist so eher nicht ideal, weil ggf. reflektieres Licht mit auf 
den Tetektor kommt. Wenn es geht lieber den Empfänger direkt von oben 
und die Beleuchtung von der Seite.

von Georg G. (df2au)


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In jeder Stadt gibt es einen Laden, der alte Fotoapparate verkauft. Der 
hat bestimmt ein Gelbfilter aus alten SW Zeiten oder ein "Skylight" 
Filter. Sollte man für kleines Geld bekommen können.

von Georg I. (dschi-ai)


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Mein erster Versuch wird sein, mir eine Sonnenbrille mit roten Gläsern 
zu besorgen. In der Hoffnung, dass die billigen Modelle auch eine 
UV-Filterwirkung besitzen. Somit käme im Idealfall nur noch rotes Licht 
durch.

von Georg G. (df2au)


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Billige Sonnenbrillen filtern nur etwa 20% des UV Lichtes weg. Dur 
brauchst mindestens Schutzklasse 3.

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