Messung von Schwingungen und Vibrationen an der Kamera bezüglich Bildschärfe

Nochnmikroskop · August 04, 2021, 18:04:18 NACHMITTAGS

Hallo zusammen,
in folgendem Faden wurde eine Messmethode bereits vorgestellt
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=34736.msg253686#msg253686
Ich habe auch ähnliche Beiträge von Kurt Wirz gefunden, die im Prinzip auch die Soundkarte verwenden.
Aber wie erkenne ich im welchen Bereich Trittschall, Fahrzeugerschütterungen, etc. statt finden?
Wenn das ganze Mikroskop niederfrequent schwingt wirkt sich das doch vermutlich ebenso auf die Bildschärfe aus.

Mit der Android App iDynamics, sind egal wo ich im Haus messe, Schwingungen von 0,03 !! bis ca. 12 Hz feststellbar, letztere sind Trittschall. Derart niederfrequente Schwingungen werden doch vermutlich nicht von der optischen Fotodiode, bzw. einem Tonabnehmer erfasst!
Ich möchte:
1. die gesamten Erschütterungen an / mit der Kamera messen, also die Bewegungen vom Mikroskop und die der Kamera-Bauteile
2. die ideale Pausenzeit zwischen 2 Aufnahmen ermitteln
3. möglichtst nicht mit Blitz arbeiten müssen
4. Absorber austesten, die eine Entkoppelung Tisch / Mikroskop bewirken können

Kann hier jemand weiterhelfen und ggf. Messtechnik benennen, gerne einigermaßen bezahlbare?

LG Frank

Kurt Wirz · August 04, 2021, 18:29:11 NACHMITTAGS

Hallo Frank

Wozu das Ganze?
Ich nehme an, um hoch aufgelöste, unverwackelte Bilder herzustellen.
Dazu eignet sich die Messung der Auflösung.
Siehe:
https://www.makro-forum.de/viewtopic.php?f=1&t=64069&hilit

Kurt

Nochnmikroskop · August 04, 2021, 19:05:05 NACHMITTAGS

Hallo Kurt,
danke für Deinen Link.
Natürlich hast Du recht, letztendlich geht es um jedes sauber dargestellt Pixel, was mit der aktuellen Ausstattung möglich ist.
Ich möchte aber auch verstehen können, welche Einflussgrößen etwas ausmachen. Außerdem kenne ich noch nicht die optimale Auflösung, die ich erreichen kann.
Deine lange Erfahrung hat Dich letztendlich zum Blitzeinsatz gebracht, was ja auch super Ergebnisse bringt.
Ich möchte aber auch andere Lichtvariationen ausprobieren, ohne Blitztechnik.

Irgendwo habe ich z.B. gelesen, dass es besser ist eine Mikroskophalterung an der Wand aufzuhängen, statt auf einem Tisch der auf dem Boden steht. So etwas möchte ich messbar machen und nachvollziehen können.
Mich interessiert eben auch die Technik, um zum Optimum zu kommen.

LG Frank

Lupus · August 04, 2021, 19:39:41 NACHMITTAGS

Hallo Frank,

das Thema mechanische Schwingungen, speziell der Ursprung der Anregung und die Ausbreitung bzw. Verstärkung am Mikroskop ist recht komplex.
Niederfrequente Signale kann man mit der Fotodiode direkt messen, das hängt nur von der Art der Dioden-Schaltung ab und der unteren Grenzfrequenz des Messsystems.
Am Mikroskop (im Bild) wird aber immer die Resonanzfrequenz des mechanischen Teilsystems Mikroskop-Kamera, das den optischen Strahlengang beinhaltet, sichtbar sein, nicht die ursprüngliche Anregungsfrequenz. Die typische Resonanzfrequenzen dürften im Bereich von etwas unter 100 Hz bis 1000 Herz liegen, das hängt natürlich auch davon ab, welchen labilen "Turmaufbau" man bei seiner Kameraadaption gewählt hat und wie das Mikroskop mechanisch konstruiert ist. Insofern macht es wenig Sinn, den niederfrequenten Trittschall o.ä. im Mikroskopbild direkt messen zu wollen. Natürlich kann es informativ sein, die anregenden tieffrequenten Erschütterungen parallel zur Messung am Mikroskop auch direkt zu messen, z.B. auf der Tischoberfläche. Aber dazu kann eventuell die erwähnte App ausreichen.

Die Dämpfung tieffrequenter Schwingungen ist nicht einfach, man muss nämlich die Entkopplung auf eine Frequenz abstimmen, die deutlich unter der Anregungsfrequenz z.B. durch Bodenschwingungen liegt. Also muss man bei realen Erschütterungsproblemen eigentlich zunächst einen Aufstellort mit geringen Eigenschwingungen suchen. Und da kann eine (massive) Wand viel besser sein als ein leicht zu Schwingungen anzuregender Boden.

Hubert

Nochnmikroskop · August 04, 2021, 20:59:26 NACHMITTAGS

Nabend Hubert,
schönen Dank für Deine interessanten Ausführungen.
Bei einer kurzen Anregung, z.B. Trittschall, würde es dann in die Resonanzfrequenz des optischen Systems übergehen? Dann wäre es schön den Ursprung der Anregung zu kennen, es sollte dann ein Messwert dahinterstehen, wäre zumindest mein Wunsch.
Die Fotodiode stellt über eine Ausgangsamplitude die Helligkeitsänderung im Bild dar, so verstehe ich das. Die Diode ist aber nicht im Strahlengang der Kamera, sondern im Okulargang befestigt, nimmt so meine Vermutung nicht alle, speziell die Erschütterungen unterer Frquenzen auf. Was zu beweisen wäre.
Es gibt recht teure Erschütterungsdetektoren, die wären wohl die erste Wahl.
Die von Kurt angewandte Methode (Tonabnehmer auf die Kamera auflegen und mit Soundkarte auswerten, ich hoffe das richtig interpretiert zu haben) ist mit meinem Vorwissen und meinen Möglichkeiten nicht so einfach durchzuführen. Das Lager dieser Vorrichtung wäre dann ja auch der Schallanregung ausgesetzt.....

Wie gut eine Entkopplung funktoniert, kann man wohl auch nur messen, durch Vergleichsmessungen.
Für prof. Mikroskope werden spezielle Absorber, die noch angepasst werden können angeboten, aber selbst gebrauchte sind kaum bezahlbar und die Gewichte dieser Spezies .....

LG Frank

Thomas Böder · August 04, 2021, 21:22:11 NACHMITTAGS

Ich habe tatsächlich professionelle Schwingungsmesstechnik zuhause.
Mit reichlich Piezosensoren für quasi jeden Anwendungsfall.

Nochnmikroskop · August 04, 2021, 21:37:09 NACHMITTAGS

Hallo Thomas,
dann lass doch einmel die Katze aus dem Sack.
Was braucht man um derartige Messaufgaben zu bewältigen?
Also es sollte nicht unbedingt fest auf die Kamera geschraubt werden müssen

Gruß Frank

Lupus · August 04, 2021, 21:59:48 NACHMITTAGS

Hallo Frank,

ZitatDann wäre es schön den Ursprung der Anregung zu kennen, es sollte dann ein Messwert dahinterstehen, wäre zumindest mein Wunsch.

Die Lösung hast Du doch schon beantwortet, wenn Du mit der Smartphone-App bereits Trittschall-Messungen machen konntest.

ZitatEs gibt recht teure Erschütterungsdetektoren, die wären wohl die erste Wahl.

Die äußeren messbaren Erschütterungen bilden nur bedingt die Bildbewegungen auf dem Sensor ab. Denn es kommt ja darauf an, ob sich die optische Achse zwischen Objekt und Kamerasensor "biegt", verstärkt durch die Vergrößerung der optischen Abbildung - nicht wie sich das gesamte Mikroskop bewegt.

Hubert

Nochnmikroskop · August 04, 2021, 23:18:27 NACHMITTAGS

Hallo Hubert,

der App traue ich schon zu, dass die einigermaßen aussagefähig ist, zumal der Prozessor im Smartphone recht zügig arbeitet. Allerdings dürfte der Allerweltssensor nicht die Auflösung haben, die ein speziell zu diesem Zweck gemachter hat, insbesondere im unteren Frequenzbereich. Es muss auch eine genaue Synchronität zwischen den Ereignissen herrschen, damit man weiß was zu welcher Veränderung geführt hat. Da tue ich mich mit dem Handy schwer.
Es ist schon logisch, dass eine Anregung nicht 1:1 den Sensor der Kamera, oder das ganze Mikroskop zum Schwingen bringt. Das gilt es ja rauszubekommen.
Bei mittleren Vergrößerungen und ungünstigen Bedingungen (Schwingboden, hoher Aufbau, normaler Tisch, Lichtleiter-Beleuchtung), braucht mein Mikroskop ca. 2s bis der eingebaute Dämpfer die Optik beruhigt hat.
Derzeit arbeite ich auf einer doppelten Lage einer Waschmaschinen-Dämpfungsmatte und einem sehr stabilen Rollcontainer, der nahe einer Tragenden Wand steht. So sind die Zeiten schon deutlich reduziert worden.
Aber etwas sollte schon noch gehen, dafür möchte ich gerne belastbare Messergebnisse haben.
Nicht ganz unerwähnt bleiben soll, dass ich noch nicht sicher bin, welche Kamera ich benutzen soll, bzw. die besten Ergebnisse erreicht. Die Wahl liegt zwischen Vollformat, MFT, und APSC, alles vorhandene Kameras.

LG Frank

Kurt Wirz · August 05, 2021, 08:36:34 VORMITTAG

Hallo

Ein amüsantes Beispiel am Rande.
Eine "Botschautobahn" verwendete einen Plattenspieler im Kassenhäuschen das mit der Fahrfläche und Lautsprechern mechanisch verbunden war.
Das Pickup hüpfte und es gab Rückkopplung durch tiefe Töne.
Die Lösung war:
Der Plattenspieler wurde an vier langen Gummibändern aufgehängt.
Das war einfach, kostengünstig und effizient.

Kurt

Werner · August 05, 2021, 09:37:29 VORMITTAG

Das Problem mit den "Ersatz"-Schwingungsaufnehmern ist die zu hohe untere Grenzfrequenz, teilweise >30 Hz. Eine Soundkarte merkt da auch nichts mehr. Am besten ist immer noch ein alter Piezo-Tonabnehmer, der kann alle Frequenzen ohne Abfall zu tiefen Frequenzen. Erfordert aber einen modifizierten Vorverstärker, damit die auch hinten ankommen.

Viel Informationen über Schwingungsdämpfung kann man auch bei chemischen Analysenwaagen finden, der Wägetisch muß ja auch erschütterungs-unempfindlich sein. Prinzip große Masse, weiche Feder und starke Dämpfung.

Gruß - Werner

P.S.: Interessant wäre vielleicht auch die optische Schwingungserfassung mit einem alten CD-Aufnahmekopf größerer Bauart. Hier ist der Fokus-Regelstrom ein genaues Abbild des Oberflächenabstandes. Was für Elektronikbaster mit Reservezeit.
Es gibt auch trigonometrisch arbeitende Abstandssensoren mit CCD-Auswertung.

Nochnmikroskop · August 05, 2021, 10:18:53 VORMITTAG

Guten Morgen Kurt,

nettes Beispiel einer Lösung um niederfrequente Schwingungen auszutricksen.
Tatsächlich habe ich mir auch schon etwas, naja ähnliches, zugelegt. Das sind Boxenständer, die den Lautsprecher vom Raum entkoppeln sollen. Die habe ich aber noch nicht ausprobiert.
Meine Mikroskope sind auch nicht symmetrisch aufgebaut, der Schwerpunkt ist nicht im konstruktiven Mittelpunkt, es müssen also vorne und hinten unterschiedliche Materialien / Dämpfer eingesetzt werden, sonst stehen, oder hängen die schief.

LG Frank

peter-h · August 05, 2021, 10:25:53 VORMITTAG

Liebe Schwingungsfreunde,

vor gut 6 Jahren habe ich mit unterschiedlichen Methoden versucht das Störverhalten bei meinem Mikroskop ( Olympus BH-2 ) und der Canon 650D zu untersuchen. Im Diagramm ist auch die Vorbereitungszeit der Canon gut zu erkennen. Vielleicht trägt es zu Klärung etwas bei.

Gruß
Peter

Nochnmikroskop · August 05, 2021, 10:27:09 VORMITTAG

Moin Werner,

danke für Deine Anmerkungen.
Ja die Befürchtung hatte ich ja auch, dass die tiefen Erschütterungen gar nicht aufgenommen werden. Von den Piezo-Tonabnehmern habe ich gehört, aber noch nicht genauer gesucht. Kenne ich von Gitarren usw. Da scheint es ja wohl auch welche zu geben, die weiter herunter reichen. Danke für diesen Hinweis.

Ich bin "noch" kein Bastler, daher scheinen mir die weiteren Deiner Beispiele nicht für mich geeignet. Aber die Ideen werde ich mal weiter verfolgen.

Bei meinem Handy ist ja ein Sensor verbaut, den gibt es auch ähnlich für eine Zubehörplatine eines Raspberry Pi. Da muss ich auch mal weiter forschen.

Nochmals Danke und Gruß
Frank

Nochnmikroskop · August 05, 2021, 10:33:21 VORMITTAG

Hallo Peter,

ja Deinen Beitrag hatte ich schon gefunden, danke dafür. Die Daten sind vermutlich so 1:1 für mein Canon 700D übertragbar!
Allerdings, wie schon weiter oben beschrieben möchte ich die niederfrequenten Anregungen hier bei mir untersuchen, und ich bin unsicher, in wie weit so eine Anwendung mit Soundkarte und ich glaube Fotodiode die erfassen können.

Gruß Frank