2D-/3D-Visualisierung

[bgnahm]

Hallo zusammen,

seit mehreren Wochen mache ich mir gedanken darüber, ob es theoretisch möglich ist ein Metallsuchgerät zu bauen, welches das im Boden liegende Objekt zumindest 2D, vielleicht aber auch quasi-3D darstellt.

Im speziellen Fall interessiert mich ob man das von der mathematischen Seite her lösen kann. Mit diversen Sensoren könnte man sich ein Koordinatensystem auf einem Acker aufspannen. Würde man mit diesem Gerät nun auf ein Objekt im Boden stoßen, könnte man damit beginnen das Objekt von verschiedenen Seiten zu "scannen". Die Daten werden aufgezeichnet und diesen dann als Grundlage für die Erstellung eines 2D/3D-Objekts.
Mit ist das Prinzip des CT's bekannt und ich weiß, dass mir auf dem Acker zwei der beim CT vorhandenen Dimensionen fehlen, aber vielleicht könnte man trotzdem mit ein Visualisierung erreichen...

Wäre sehr interessant wenn mir jemand von euch etwas dazu sagen könnte!

Vielleicht gibt es solche Geräte ja auch schon, aber ich gehe mal davon aus, dass es sich dabei um Preisklassen handelt die mir mein ganzes Leben lang unerreichbar sein werden
Daher bin ich evtl. an einem Eigenbau interessiert...

Danke,
Gruß Ben.

[Phillip J. Fry]

Wenn dir das gelingt,
würdest du die Suche nach militärischen Altlasten (Munition),
revolutionieren!

An der Thematik, arbeiten schon seit Jahren größere Firmen, bisher ohne Erfolg!

Eine graphische Darstellung von Körpern, aufgrund der magnetischen Werte, ist theoretisch möglich, wenn alle in Frage kommenden Faktoren bekannt sind!

Aber im Feld, ist fast kein Faktor bekannt!

Die magnetischen Momente von Stahl, werden beeinflusst von der Bearbeitung, dem Eisengehalt, der Lage im Boden zum natürlichen Erdmagnetfeld, der Liegezeit im Boden und noch weiteren Faktoren.

Zwei identische Teile, an zwei verschiedenen Stellen, haben unterschiedliche Signaturen.

Hier zwei Beispiele, von Firmen, die Hard- und Software entwickelt haben, um ferromagnetische Anomalien im Erdreich zu lokalisieren und graphisch darzustellen:

http://www.sensys.de/

http://www.ebingergmbh.de/index.php?...d=10&Itemid=29

[bgnahm]

Hallo Fry,

danke für die Antwort. Ich sehe schon es handelt sich um extrem komplexe Materie...
Ich will ja auch nicht gleich die Eierlegende-Wollmilchsau ;D

Ich gehe hier natürlich von einfachen Fallbeispielen aus, aber die helfen mir zu verstehen!
Nehmen wir einmal folgendes an: Ein normaler Acker, typische Bodenbeschaffenheit. Irgendwo im Acker befindet sich in ca. 10 cm Tiefe vergraben ein aus Eisen bestehendes Flachblech mit 500x500x2, noch nicht stark korrodiert.

Man beginnt mit der Suche wenn man von oben auf den Acker schaut an der Unterseite links und geht das Feld in Bahnen ab. Der Detektor zeichnet die Standortveränderung auf und so entsteht ein Laufmuster in einem Koordinatensystem mit einer Ackerecke als Ursprung. Irgendwann stoßt man auf das Zielobjekt und beginnt die Kanten des Objekts zu lokalisieren.

Auf diese Art muss ich doch zumindest in der Lage sein ein ein Bild der Draufsicht des Objekts zu erhalten unabhängig davon aus welchem Metall es gefertigt wurde. 2D sollte doch mindestens drin sein !!!! ;DD
Vielleicht verstehe ich aber auch noch nicht so recht was man alles auf dem Magnetfeld ableiten kann, heh ( will ich ja gar nicht ausschließen;D )
Aber hey mal ehrlich, ich fände ein Draufsicht des im Boden liegenden Objekts beim Sondeln sehr interessant. Klar je nachdem wie das Objekt in der Erde liegt, kann diese mehr oder weniger hilfreich sein, aber es muss ja auch nicht zu 100% funktionieren!

Du hast auch noch das Erdmagnetfeld angesprochen. Scheinbar ist es nicht allzuschwer dieses Auszublenden, viele der etwas teuereren Detektoren haben so eine Art Grounding-Funktion, wo sich das Gerät auf die jeweils vorherrschenden Bedingung einstellt. Ich stelle mir das so vor, das das Erdmagnetfeld gemessen wird und anschließend von dem Messergebnisse des Detektors abgezogen wird ( nur eine Vermutung ) )

Ich werd mich da mal weiter in der Richtung informieren. Ist sehr interessant das Thema ;D

Gruß Ben.

PS: Ich bin von Beruf Software Entwickler im Sicherheitsbereich, wo ich unter anderem auch schon mal mit hardwarenaher Entwicklung zu tun habe, die Software würde ich mir schon zutrauen )))

[Phillip J. Fry]

Zitat von bgnahm

Nehmen wir einmal folgendes an: Ein normaler Acker, typische Bodenbeschaffenheit. Irgendwo im Acker befindet sich in ca. 10 cm Tiefe vergraben ein aus Eisen bestehendes Flachblech mit 500x500x2, noch nicht stark korrodiert.

Da fangen schon die ersten Unbekannten an!

Was ist Magnetometermäßig, ein "normaler" Acker, mit typischer Bodenbeschaffenheit, wie stark ist die Fläche mineralisiert?

Wie stark sind momentan die Sonnenwinde, die die Messungen beeinflussen?

Gehst du von Nord nach Süd, oder von Ost nach West?

Beim Blech, daß gleiche Problem, normaler Baustahl, oder vergüteter Stahl,
wie stark korrodiert?

Jede Art von Beaufschlagung, wie Bearbeitung durch hämmern, kanten, walzen, verändert die detektierbare Signatur.

Um von einer Signatur, auf die genaue Größe, Form, usw. schließen zu können, müsste man eine Datenbank haben, in der alle in Frage kommenden
Parameter hinterlegt sind und die diese mit der Messung vergleicht.

Das ist unmöglich!!!

Zitat von bgnahm

Auf diese Art muss ich doch zumindest in der Lage sein ein ein Bild der Draufsicht des Objekts zu erhalten unabhängig davon aus welchem Metall es gefertigt wurde. 2D sollte doch mindestens drin sein !!!! ;DD
Vielleicht verstehe ich aber auch noch nicht so recht was man alles auf dem Magnetfeld ableiten kann, heh ( will ich ja gar nicht ausschließen;D )
Aber hey mal ehrlich, ich fände ein Draufsicht des im Boden liegenden Objekts beim Sondeln sehr interessant. Klar je nachdem wie das Objekt in der Erde liegt, kann diese mehr oder weniger hilfreich sein, aber es muss ja auch nicht zu 100% funktionieren!

Die graphische Darstellung, die man bei computergestützter Aufzeichnung mit einem Magnetometer erhält, zeigt nie die Konturen des Objektes, sondern den Dipol (magnetische Signatur) und der ist immer rundlich, da die Berechnung aufgrund einer Kugel erfolgt.

http://de.wikipedia.org/wiki/Dipol

Zitat von bgnahm

Du hast auch noch das Erdmagnetfeld angesprochen. Scheinbar ist es nicht allzuschwer dieses Auszublenden, viele der etwas teuereren Detektoren haben so eine Art Grounding-Funktion, wo sich das Gerät auf die jeweils vorherrschenden Bedingung einstellt. Ich stelle mir das so vor, das das Erdmagnetfeld gemessen wird und anschließend von dem Messergebnisse des Detektors abgezogen wird ( nur eine Vermutung ) )

Da man bei der Magnetometertechnik, die Ablenkung des natürlichen Magnetfeldes, die durch ferromagetische Eisenteile (Anomalien) hervorgerufen werden, detektiert, muß die Sonde vorher an Ort und Stelle kompensiert werden!

Das bedeutet, daß nach der Kompensation, der Meßwert ohne Anomalien,
gleich Null ist.

Schon die Änderung der Laufrichtung, erfordert eine erneute Kompensation!

Zitat von bgnahm

Ich werd mich da mal weiter in der Richtung informieren. Ist sehr interessant das Thema ;D

Hier was zum Einstieg:

http://de.wikipedia.org/wiki/Erdmagnetfeld

http://de.wikipedia.org/wiki/Magnetometer

[bgnahm]

Danke
Das wird ein verdammt langer Weg werden! ))

[DaddyCool]

Zitat von bgnahm

Danke
Das wird ein verdammt langer Weg werden! ))

Ohne weiter ins Detail gehen zu wollen: ich bin Kommunikationselektroniker mit Spezialisierung auf HF-Elektronik und behaupte, dass das kein langer, sondern ein unendlicher Weg ist.

Da sind so viele Faktoren zu berücksichtigen, die man gar nicht alle erfassen kann. Hier sind dynamische Prozesse am Werk die so umfangreich sind, dass Du nen Großrechner für einige Tage damit beschäftigen kannst...

Ich behaupte, Dein Unterfangen ist UNMÖGLICH! Solltest Du das hinbekommen, ist Dir der Nobel-Preis sicher!

[bgnahm]

Ich kann mir zwar schon vorstellen, dass WENN man erstmal alle notwendigen Daten erfasst hat ( was im übrigens nicht nur über die herkömmliche Detektortechnik, sondern z.B. auch über Bodenschallsensoren - wird bei Bodenbestimmung verwendet), passieren muss ). Die Datenmenge halte ich zumindest für überschaubar ( Lassen wir es mal ein Terabyte sein.... ). Mit dem Datenumfang von Wettersimulation und co. hat dieser Umfang allerdings nichts zu tun. Da spielen sich wesentlich komplexere Abläufe ab und man hat dazu noch ein chaotisches System.
Unser Szenario ist soweit ich das beurteilen kann ein Nicht-Chaotisches!
Ein Großrechner finde ich da schon schon etwas übertrieben. Außerdem muss die Auswertung auch nicht live passieren. Es genügt ja lediglich irgendwann, irgendwo festzustellen was da unten liegt. Danach kann man gemütlich mit der Bergung der Objekte beginnen.
Muss ja nicht alles am Detektor befestig sein ))
Und die paar HDDs kann man schon noch mitschleppen ;D

Nichtsdestotrotz ist mir schon klar, das es sich da um wirklich komplexe mathematische Zusammenhänge handelt. Die Mathematik sehe ich jedoch nicht so als das Problem, sondern eher die fehlenden Daten, die man eben auf dem Feld nicht so einfach bekommt...
Jedoch gekopplet mit verschiedenen System könnte man die Datengrundlage wieder verbreitern.

Ich muss mich mal über Bodenschallortung schlau machen und welche Rückschlüsse aus den Messergebnisse dort gezogen werden können.

Wäre schon ein starkes Stück, sowas zu bauen, hehe.

[DaddyCool]

Zunächst finde ich es respektabel was Du planst! Das meine ich ohne Ironie oder Sarkasmus!

Aber ich glaube dass Du viele Dinge außer Acht lässt. Denn das System ist nicht so stabil, wie Du denkst. Das hier kein chaotischer Zustand vorliegt, halte ich für eine falsche Annahme.

In den Strom-, Frequenz- und Spannungsbereichen mit denen wir hier rechnen werden nicht nur Nebeneffekte von Erdmagnetfeld, Leitfähigkeit des Untergrundes, Beschaffenheit der detektierten Gegenstandes usw. usw. usw. die man als nahezu systematisch und stabil bezeichnen kann. Hier treten auch atmosphärische Effekte auf, Grundrauschen des Empfängers etc. die chaotischer Natur sind und nicht reproduzierbar, somit auch nicht zu berechenbar. Da kann man nur mit Näherungswerten rechnen.
Das Grund- oder Eigenrauschen des Empfängers bekommt man über eine aufwändige Kühlung (am besten mit Helium und einer Vakuum-Pumpe von Leybold) in den Griff. So haben wir im MPI für Radioastronomie die Empfänger für das Effelsberger Teleskop konzipiert. Bei Bedarf kann ich Dir eine Studie von mir "Rauschmessung an einem gekühlten Empfangssystem" zur Verfügung stellen damit Du Dir die Effekte mal vor Augen führen kannst. Zudem solltest Du YIG-Filter (Yttrium-Eisen-Granat) einsetzen...
Jetzt kommen die Sonnenfleckenrelativzahl, Ionosierung des Atmosphäre etc.pp. noch dazu und -schwupps- hast Du ein chaotisches System.

Wie gesagt, wenn Du es schaffst, hast Du meinen vollen Respekt!!!

[bgnahm]

Ich gebe dir recht es wäre eher unwahrscheinlich wäre ich tatsächlich in der Lage ein gut funktionierendes Gerät zu konzipieren. Allerdings war und bin ich immer jemand gewesen, der sich gerne selbst von den Problemen, die auftreten ein Bild machen will
Nenne man es eine schlechte Eigenschaft, aber ich kann nicht anders ;D

Sicherlich gibt es eine Menge Seiteneffekte, die mitspielen, aber man muss sich auch die Frage stellen, inwiefern das Messungen betrifft, von denen man erwartet, dass sie, was ihre Richtigkeit angeht, im Bereich von vielleicht 50% - 70% liegen. Weiterhin gibt es natürlich Bereiche in denen aus erfassten Daten berechnete Zusammenhänge zu 100% stimmen müssen, sonst verlieren sie ihre Relevanz, aber ich glaube nicht, dass es in diesem Bereich notwenig ist.

Danke auf jedenfall für das Anbieten deiner Hilfe in Form von der Studie, jedoch wird es eine lange Zeit dauern, bis ich, wenn überhaupt soweit bin

Ich habe mich mit einem Hardware-Entwickler in unserer Firma besprochen und baue jetzt erst mal ein kleines tragbares Gerät, welches Locationsdaten sammelt ohne auf GPS angewiesen zu sein. Das sollte über Beschleunigungssensoren, keine allzuschwierige Aufgabe sein. Wenn ich dann schonmal so weit bin, mache ich mich an den nächsten Sensor. In jedem Fall kann ich dann schonmal eine Relation zwischen Messdaten und Standort herstellen. In wie weit diese Daten zu irgendeinem sinnvollen Schluss verhelfen können, wird sich dann herausstellen ;DDDD

Ich bin nach wie vor noch sehr gespannt, was daraus wird. Es bleibt weiterhin spannend!

Gruß Ben

[MarkChampagn]

Hi Ben,

die Idee einer direkten 2D- oder 3D- Darstellung von Zielobjekten "im Feld" halte ich keineswegs für utopisch. Im Grunde entsteht eine "bildliche" Vorstellung von Fundobjekten schließlich beim Sondeln sowieso automatisch im Kopf: klare deutliche Signale werden eher mit einer geringen Fundtiefe assoziiert, flächenartige (z.B. Bleche, Fässer, vergrabene Autodächer ) oder linienförmige Objekte (Leitungen) unterscheiden sich deutlich von quasi punktförmigen Quellen (Münzen,etc...). Diese "gefühlte" Darstellung sollte sich durchaus durch Anwendung physikalischer Gesetze sowie mit mathematischen Methoden in eine bildliche Form bringen lassen.

Bei der Suche nach einer optimalen Spulen- Geometrie für PI- Detektoren hatte ich mich bereits vor einigen Jahren intensiv mit numerischer Feldberechnung beschäftigt (http://schatzsucher.de/Foren/attachm...2&d=1049135394) und (http://schatzsucher.de/Foren/attachm...7&d=1048758769). Als optimal wurde damals übrigens eine Kombination einer großen Suchtiefe im Zentrum der Suchspule (hohe Flußdichte) mit einer möglichst homogenen Feldverteilung (gute Kleinteilempfindlichkeit) angesehen. Bezieht man diese Überlegungen auf die Sicht möglicher Fundobjekte und kehrt das Prinzip um, so erhält man eine Art Abbildungsfunktion (ähnlich einer optischen Linse), die Rückschlüsse auf die Geometrie jener Objekte ermöglichen. Allerdings darf man natürlich nicht erwarten, eine Gravur im Innneren eines vergrabenen Ringes lesen zu können:-))). Bestenfalls kann man erwarten, einen Ring von einer Münze zu unterscheiden oder ähnliche Gegenstände von anderen benachbarten Objekten als "bunten Fleck" trennen zu können.

Ein weiteres kleines "Problemchen" hast Du selbst angesprochen:

eine Relation zwischen Messdaten und Standort herstellen.

Ein gewöhnliches GPS ist gut, um aus einer großen Entfernung (z.B. zwischen München- Berlin) eine Straße zu finden. Im Bereich weniger Zentimeter dagegen ergeben sich andere Ortungsprobleme. Vielleicht hast Du ja mal einfach einen GPS- Empfänger eine halbe Stunde auf einen Tisch im Freien gelegt und beobachtet, was sich da tut...dann weißt Du, was ich meine...

Ein anderes Navigationsgerät im Kleinstmaßstab hast Du wahrscheinlich gerade vor Dir: deine Computer- Maus! Evtl. ist es ja eine optische Maus die präzise jeden virtuellen Punkt Deines PC- Bildschirmes durch berührungslose Messung mittels Licht ansteuert. Stell Dir vor, Du verwendest z.B. als optischen Sensor eine billige USB- Webcam und bestimmst (oder besser: schätzt damit -korrekter formuliert-) einfach den optischen Fluß, daraus erhältst Du die notwendigen Bewegungsvektoren, die Deine Position im mitbewegten "Detektor"- Koordinatensystem bestimmen.

Ich hoffe, dass Dir meine Ideen weiterhelfen...

Grüßle,

M.C.