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Institute of Electrical Measurement and Measurement Signal Processing
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Axel Pinz SS 2017 Messtechnik 2 – 1
Messtechnik 2
438.013
2 VO, Mi, 16:15-17:45, HS i9
Axel Pinz
Institute of Electrical Measurement and Measurement Signal Processing
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Axel Pinz SS 2017 Messtechnik 2 – 1
Curriculum
Bachelor, Pflicht:
Messtechnik 1 vorwiegend elektrische Größen
Messtechnik 2 nichtelektrische Größen,
Schwerpunkt: optische/bildgestützte MT
Vertiefende LVAs im WS:
Bildgestützte MV Geometrie, Radiometrie
Opt. Methoden Optik, Licht, Sensoren, Laser-MT
Image and video Recognition in image and video
understanding
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Projekte, Seminare, Diplomarbeiten am EMT
Vielfältige, hochinteressante Arbeitsbereiche
Beste internationale Vernetzung in der Forschung
Exzellente Industriekontakte
Event: BAKK::MAS
Di, 7.3., 12-16 Uhr
HS i1
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Vision-based and optical Measurement
Reconstruction
• 3D Space + time
• Radiometry (i.e., surface color+reflectance, light sources, etc.)
Recognition
• Objects and categories in images
• Actions, events, scene dynamics in video
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Expertise in Custom Hardware Development
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Messtechnik 2 – Übersicht
Grundlagen
Geometrische und mechanische Größen
Optische Größen
Messen aus Bildern
Drehzahl
Temperatur
Druck
Durchfluss, Viskosität, Dichte, Füllstand
Akustische Größen
Ionisierende Strahlung
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Unterlagen
Jörg Hoffmann (Hrsg.). Taschenbuch der
MESSTECHNIK. Fachbuchverlag Leipzig.
Weiterführende Literatur: H.-R. Tränkler, E. Obermeier.
Sensortechnik. Springer 1998.
.ppt - Präsentationen, sonstige Information: https://www.tugraz.at/institute/emt/lehre/lehrveranstaltungsunterlagen/messtechnik-2-vo/
Bei Änderungen/Entfall von VOs email per TUGOnline
Bitte zur VO anmelden!
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Grundlagen – Gegenstand der Messtechnik
Größe X Masszahl x Einheit N
Unbekannte Größe mit Massverkörperung vergleichen:
Messen heißt vergleichen
X = x • N
Tabelle 1.1
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[Hoffmann, TB der MT]
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Messtechnische Handlungen und Einrichtungen (1)
• Messobjekt (Träger der Messgröße)
• Messgröße (Objektmerkmal)
• Messgegenstand (messbare Eigenschaft)
• Messeinrichtung
• Messergebnis (einzelner Messwert, oder Ergebnis einer
Berechnung aus mehreren Werten)
• Messmittel (Massverkörperung, Messgerät)
• Messmethode
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Messeinrichtung
Konstruktive oder funktionelle Einrichtung zur Messung,
Anzeige, Messdatenverarbeitung
• Sensor (früher „Messfühler“)
• Wandler
• Anzeige-, Verarbeitungseinheiten
• Steuerungen, Programme
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Messmethode (1)
• Ausschlagmethode:Messgröße Anzeige
• Differenzmethode:
Abweichung vonVergleichsgröße
• Kompensationsmethode:
NullindikationÜbergang z.B. Kraft Strom möglich
Tabelle 2.3
[Hoffmann, TB der MT]
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Messmethode (2)
• Direkte Messung
• Indirekte Messung
• Inkrementelle Messung
• Beispiel Lokalisierung:– 3 DoF (mobiler Roboter)
– 6 DoF (VR, AR) SLAM, PTAM, S+M, MSaM
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[Andrew J. Davison, Real-time simultaneous localisation and mapping with a single camera, ICCV, volume 2, 2003]
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Messtechnische Handlungen und Einrichtungen (2)
• Messverfahren– Praktische Anwendung einer Messmethode unter Nutzung eines
Messprinzipes zur Gewinnung von Messwertern
• Messprinzip– Physikalisches Prinzip, Zusammenhang der genutzt wird
• Messreihen– Gesamtheit aller gemessenen Werte
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Messgrößenwandlung
Umwandlung der zu messenden Größe in eine andere,
zur Übertragung und Verarbeitung gut geeignete
physikalische Größe
Tabelle 1.4
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[Hoffmann, TB der MT]
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Grundstrukturen (1)
x ... Messgröße y ... Anzeige od. Signal
z ... Störgrößen
Messeinrichtung
Idealfall
x yMesseinrichtung
real
x y
•••
z1 zn
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Grundstrukturen (2)
• Reihenstruktur
• Parallelstruktur
[Hoffmann, TB der MT]
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Grundstrukturen (3)
• Kreisstruktur
Beispiel Kamera PD-Array vs. APS
[Hoffmann, TB der MT]
[Seitz, Solid state imaging
Chapter 7 in
Jähne, Handbook of
Computer Vision]
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Grundstrukturen (4)
• Strukturelle Vereinheitlichung – Messkette
– Schnittstellen
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Signale
• Eigenschaften
• Signalwandlung (Amplitude, Frequenz, Modulation,
Quantisierung)
• Abtasttheorem tA < 1/(2f0 )
• Einheitssignale– Lebender Nullpunkt Funktionstüchtigkeit einfach überprüfbar !
– Toter Nullpunkt
Tabellen 1.5, 1.6, Bild 1.20
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[Hoffmann, TB der MT]
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Statische Kennfunktionen und Kennwerte
• Kennlinie (linear, nichtlinear)
• Messbereich
• Anzeigebereich
• Messschwelle
Statische KL, nach Abklingen von Übergangsvorgängen
Änderungsbereich der Messgröße innerhalb dessen
Fehlergrenzen eingehalten werden
> Messbereich, Fehlergrenzen gelten nicht mehr
Kleinster Wert bei dem Änderung d. Ausgangsgröße erfolgt
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Dynamische Kennfunktionen und Kennwerte
• Sprungantwort
• Einschwingzeit
• Grenzfrequenz
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Messfehler
• So genau wie nötig messen !!
• [Hoffmann TB der MT]– Kap. 7 – Messfehler, Fehlerfortpflanzung
– Kap. 8 – Messreihe, mittlerer Fehler, Vertrauensintervall