DE4016105A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES

Info

Publication number
DE4016105A1
DE4016105A1 DE4016105A DE4016105A DE4016105A1 DE 4016105 A1 DE4016105 A1 DE 4016105A1 DE 4016105 A DE4016105 A DE 4016105A DE 4016105 A DE4016105 A DE 4016105A DE 4016105 A1 DE4016105 A1 DE 4016105A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transmitter
receiver
waves
ultrasonic
box
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE4016105A
Other languages
German (de)
Other versions
DE4016105B4 (en
Inventor
Wolfgang Prof Dr Grill
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE4016105A priority Critical patent/DE4016105B4/en
Priority to DE59010942T priority patent/DE59010942D1/en
Priority to EP90110848A priority patent/EP0402779B1/en
Priority to AT90110848T priority patent/ATE290339T1/en
Priority to JP2151774A priority patent/JPH03103763A/en
Publication of DE4016105A1 publication Critical patent/DE4016105A1/en
Priority to US07/922,647 priority patent/US5258922A/en
Application granted granted Critical
Publication of DE4016105B4 publication Critical patent/DE4016105B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/117—Identification of persons
    • A61B5/1171—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof
    • A61B5/1172—Identification of persons based on the shapes or appearances of their bodies or parts thereof using fingerprinting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/041—Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/34—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/348—Generating the ultrasonic, sonic or infrasonic waves, e.g. electronic circuits specially adapted therefor with frequency characteristics, e.g. single frequency signals, chirp signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8909—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration
    • G01S15/8913—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using a static transducer configuration using separate transducers for transmission and reception
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06V40/12—Fingerprints or palmprints
    • G06V40/13—Sensors therefor
    • G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/012—Phase angle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01—Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015—Attenuation, scattering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0425—Parallel to the surface, e.g. creep waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Ermittlung von Oberflächenstrukturen und außerdem von oberflächennahen Strukturen von Objekten. The invention relates to a method and a front direction for determining surface structures and also of near-surface structures of objects.  

Die in der Optik bekannten Verfahren lassen nur eine Be­ stimmung der Oberflächenbeschaffenheit zu, jedoch nicht die Bestimmung der nahe unter der Oberfläche befindlichen Strukturen. Diese Tatsache kann zu Fehlbestimmungen führen, da die Oberflächenstruktur leicht äußeren Beeinflussungen, gewollten oder ungewollten, ausgesetzt ist. So sind Identi­ fikationsbestimmungen nach Oberflächenveränderungen nicht mehr durchführbar. Zur Beseitigung dieses Nachteils der be­ kannten Bestimmungsmöglichkeiten von Oberflächenbeschaffen­ heiten hat sich die Erfindung zur Aufgabe gesetzt, nicht allein die Oberflächenbeschaffenheit zu bestimmen, sondern gleichzeitig auch die Struktur unterhalb der Oberfläche bis in die Tiefe von ca. einer Wellenlänge.The methods known in optics only allow one loading agree with the surface condition, but not the Determination of those close to the surface Structures. This fact can lead to incorrect determinations, because the surface structure is slightly external, wanted or unwanted, exposed. So are Identi fiction determinations after surface changes not more feasible. To eliminate this disadvantage of be knew how to determine the surface finish units, the invention has set itself the task, not to determine the surface quality alone, but at the same time the structure below the surface up in the depth of about one wavelength.

Zur Ermittlung der Beschaffenheit der Oberfläche sowie der oberflächennahen Struktur von Objekten gemäß der Erfindung wird das folgende Verfahren vorgeschlagen. Gemäß diesem wird das auf einer ebenen oder gewölbten Fläche aufliegende Objekt durch einen Festkörper oder einen mit Flüssigkeit gefüllten Körper mit Ultraschallwellen beschallt und die durch die Beschallung an dem Objekt rückgestreuten und re­ flektierten Wellen von einem Empfänger aufgenommen, wobei die Wellenlängen der Ultraschallwellen der Struktur des Objektes angepaßt sind.To determine the nature of the surface and the near-surface structure of objects according to the invention the following procedure is proposed. According to this is that lying on a flat or curved surface Object through a solid or with liquid filled body with ultrasound waves and the backscattered by the sound on the object and right inflected waves received by a receiver, whereby the wavelengths of the ultrasonic waves of the structure of the Object are adapted.

Durch die Intensität der rückgestreuten und reflektierten Wellen kann man die Beschaffenheit der Oberfläche und der Struktur in der Tiefe von ca. einer Wellenlänge bestimmen, da durch die ungleichmäßige Dichte der Struktur die Streu­ ung und Reflexion beeinflußt wird. Es ist dabei abhängig von der Wellenlänge, welchen Einfluß die Tiefenstruktur hat. Deshalb sind erfindungsgemäß die Wellenlängen der Ultraschallwellen so bemessen, daß sie etwa gleich oder ca. bis zu zehnmal kürzer sind, als die minimale oder maximale Periodenlänge, die sich aus dem Ortsfrequenzspektrum des Objektes ergeben. Das Ortsfrequenzspektrum jedes Objektes beschreibt dieses mittels Frequenzen und errechnet sich mittels der Fourier-Analyse. Die innere Struktur der Ober­ fläche des zu untersuchenden Objektes ist eine Phasen- und/oder Amplitudenstruktur. Die Phasenstruktur, die eine zeitliche Verschiebung der Welle verursacht, bewirkt eine unsymmetrische Rückstreuung.By the intensity of the backscattered and reflected You can see the texture of the surface and the waves Determine structure in depth of approx. One wavelength, because of the uneven density of the structure the litter and reflection is affected. It depends on the wavelength, what influence the depth structure Has. Therefore, according to the invention, the wavelengths are Dimension ultrasonic waves so that they are approximately the same or approx. are up to ten times shorter than the minimum or maximum  Period length resulting from the spatial frequency spectrum of the Object. The spatial frequency spectrum of each object describes this using frequencies and is calculated by means of the Fourier analysis. The inner structure of the waiter area of the object to be examined is a phase and / or amplitude structure. The phase structure, the one temporal displacement of the wave causes one asymmetrical backscattering.

Der Sender der Ultraschallwellen und auch der Empfänger der gestreuten und reflektierten Wellen können getrennt vonein­ ander angeordnet sein; es kann aber auch ein einziger Ultraschallwandler herangezogen werden, da wegen der Rezi­ prozität vieler Umwandlungseffekte sich Ultraschallwandler als Sender und Empfänger verwenden lassen. Es werden solche Ultraschallwandler gewählt, die ebene, sphärische oder nur geringfügig davon abweichende Wellen aussenden. Als beson­ ders vorteilhaft haben sich scheibenförmige Sender und Empfänger gezeigt. Letztgenannte Sender können aus Piezo­ keramik sein. Derartige Sender senden parallel zu der Ober­ fläche des Senders verlaufende Wellenfronten aus, und der Empfänger ist auch nur auf solche Wellen empfindlich, deren Fronten parallel zu dessen Oberfläche verlaufen. Auf diese Weise erhält der Empfänger direkt eine Fouriertransforma­ tion, die auf der Fortbewegung der Wellen basiert. Aus der Fouriertransformation kann jeder Parameter wie Phase, Amplitude oder Intensität entnommen werden. Je nach der Struktur des zu untersuchenden Objektes, beispielsweise einer Fingerkuppe, eines Stoffstückes usw., ist die Streu­ ung und Intensität der rückgestreuten Wellen in die ver­ schiedenen Richtungen unterschiedlich stark. Den einzelnen Intensitätswerten können Meßeinheiten wie Zahlen, Farben oder andere Kennzeichen zugeordnet werden. Durch eine solche Zuordnung werden bei der Auswertung der rückgestreu­ ten Wellen Bilder erhalten, die leicht vergleichbar sind. Besonders bei der Zuordnung einer Farbskala zu den ver­ schiedenen Intensitätswerten können Bilder erzeugt werden, die eindrucksvoll das untersuchte Objekt wiedergeben.The transmitter of the ultrasonic waves and also the receiver of the Scattered and reflected waves can be separated be arranged differently; but it can also be a single one Ultrasound transducers are used because of the rezi percent of many conversion effects themselves ultrasonic transducers can be used as a transmitter and receiver. There will be Ultrasonic transducers chosen, the flat, spherical or just emit slightly different waves. As special disc-shaped transmitters and Receiver shown. The latter transmitters can be made of piezo be ceramic. Such transmitters transmit in parallel to the waiter surface of the transmitter from wavefronts, and the Receiver is only sensitive to such waves whose Fronts run parallel to its surface. To this In this way, the receiver directly receives a Fourier transform tion based on the movement of the waves. From the Fourier transformation can be any parameter like phase, Amplitude or intensity can be taken. Depending on the Structure of the object to be examined, for example a fingertip, a piece of fabric, etc., is the litter and intensity of the backscattered waves into the ver different directions. The single Intensity values can include measuring units such as numbers, colors or other characteristics can be assigned. By a  such assignment will be backscattered when evaluating the ten waves that are easily comparable. Especially when assigning a color scale to the ver different intensity values, images can be generated, which impressively reflect the examined object.

Es hat sich gezeigt, daß die vorgenannten Wellenarten die optimalsten sind, jedoch muß auch vermerkt werden, daß die Wellen auch andere Formen haben können, die durch ent­ sprechend geformte Wandler oder Linsen erzeugt werden. So kann zum Beispiel auch eine Zylinderform der Wellen ver­ wendet werden oder Wellen mit zwei zueinander senkrechten Krümmungsradien.It has been shown that the aforementioned types of waves are optimal, but it must also be noted that the Waves can have other shapes caused by ent talking transducers or lenses are generated. So can for example also ver a cylindrical shape of the waves be turned or waves with two perpendicular to each other Radii of curvature.

Der Sender und Empfänger bzw. allgemein der Ultraschall­ wandler, der Wellen in Signale umwandelt oder umgekehrt, kann beweglich angeordnet sein und das Objekt nach bestimm­ ten oder allen Winkeln absuchen. Auf diese Weise gibt es bei jeder Stellung des Wandlers durch die unterschiedliche Streuung und Reflexion eine Information, wobei die Vielzahl der Informationen ein sehr exaktes Bild von der Ober­ flächenbeschaffenheit und der oberflächennahen Struktur gewährleistet. Selbstverständlich können auch mehrere fest montierte Sender und Empfänger bzw. Ultraschallwandler vor­ gesehen sein, die mit ebenen oder gewölbten Oberflächen ausgestattet sind. Es hat sich gezeigt, daß ein geeignetes Material der Sender, Empfänger oder Wandler Piezokeramik ist.The transmitter and receiver or generally the ultrasound converter that converts waves into signals or vice versa, can be arranged to move and the object as determined ten or all angles. That way there is with each position of the transducer by the different Scattering and reflection information, the variety the information a very precise picture of the waiter surface quality and the structure close to the surface guaranteed. Of course, several can be fixed mounted transmitter and receiver or ultrasonic transducer be seen with flat or curved surfaces are equipped. It has been shown that a suitable Material of the transmitter, receiver or transducer piezoceramic is.

Der Sender oder Wandler kann entweder kontinuierlich Wellen an das Objekt senden oder nur Wellenimpulse aussenden. Im letzteren Fall ist der Sender von einem Impulsgeber gesteu­ ert. The transmitter or transducer can either wave continuously send to the object or just send wave impulses. in the in the latter case, the transmitter is controlled by a pulse generator ert.  

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Struktur der Oberfläche und die oberflächennahe Struktur untersucht und die Eigenschaften in Form von Informationen abgespeichert werden. Diese Informationen können mit anderen gespeicher­ ten Daten verglichen oder aber mit Hilfe der Methoden der Fourier-Analyse durch Rekonstruktion bildhaft dargestellt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Sender oder Wandler von einem Frequenzgeber über einen Schalter und gegebenenfalls einen Verstärker angeregt. Für den Fall, daß nur Wellenimpulse auf das Objekt gegeben werden sollen, ist der vorgenannte Schalter impulsgesteuert. Die vom Ob­ jekt reflektierten und gestreuten Wellen werden vom Emp­ fänger oder Wandler aufgenommen, der die Information über die Intensität und/oder Phase der Rückstreuung und der Re­ flexion über einen Detektor, gegebenenfalls auch einen Verstärker sowie eine Zeitsteuerung, die gegebenenfalls mit dem Impulsgeber koordiniert ist, einem Computer zur Analyse und Aufzeichnung eingibt.According to the inventive method, the structure of the Surface and near-surface structure examined and the properties are saved in the form of information will. This information can be saved with others compared data or using the methods of Fourier analysis represented by reconstruction will. In the method according to the invention, the transmitter or converter from a frequency transmitter via a switch and possibly an amplifier. In the case, that only wave impulses should be given to the object, the aforementioned switch is pulse controlled. The from the Ob ject reflected and scattered waves are from the Emp catcher or converter added to the information about the intensity and / or phase of the backscatter and the re flexion over a detector, possibly also one Amplifier as well as a time control, if necessary with the pulse generator is coordinated, a computer for analysis and enter record.

Das beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere für die Untersuchung von Objekten, wie Fingerkuppen, Dokumenten, Karten usw. Das Verfahren ermöglicht, daß erstmals nicht nur die reine Oberflächenbeschaffenheit, sondern auch die oberflächennahen Strukturen durch das Eindringen der Ultra­ schallwellen ermittelt werden können, was die Identifika­ tion des untersuchten Materials erheblich verbessert und auch vereinfacht. Bei einem Vergleich mit bereits aufge­ zeichneten Strukturen und Oberflächenbeschaffenheiten kann man mit wenigen Daten die zu untersuchende Struktur identi­ fizieren und Fälschungen ausschließen. Das führt zum Bei­ spiel bei Ermittlungen der Oberflächenbeschaffenheit und der oberflächennahen Strukturen von Fingerkuppen dazu, daß man die Menge der Daten, die man zum Vergleich braucht, erheblich reduzieren kann, möglicherweise bis auf 30 Bytes. Zusätzlich kann man die Zeit sparen, die für den Vergleich nach herkömmlicher Art benötigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist außerdem verschiebungsunabhängig, sofern die Welle eben ist, was die Mühe der Positionierung des Objektes erspart. Lediglich die Drehung der Struktur muß gegebenenfalls kompensiert werden.The method described is particularly suitable for Examination of objects such as fingertips, documents, Cards, etc. The procedure does not allow that for the first time only the pure surface texture, but also that structures near the surface due to the penetration of the Ultra sound waves can be determined what the identifika tion of the investigated material significantly improved and also simplified. When comparing with already listed structures and surface textures one identifies the structure to be examined with little data protect and rule out counterfeiting. That leads to the case play in determining surface properties and the near-surface structures of fingertips that the amount of data you need to compare,  can significantly reduce, possibly down to 30 bytes. You can also save the time it takes to compare conventionally required. The invention The procedure is also independent of displacement, provided that Wave is just what the trouble of positioning the Property saved. Only the rotation of the structure is necessary if necessary be compensated.

Durch die Bestimmung der Dichteunterschiede entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Fälschung der Struktur des zu untersuchenden Objekts sehr erschwert, wenn nicht unmöglich, da Dichteunterschiede der Strukturen erheblich schwieriger zu manipulieren sind als Oberflächenstrukturen.By determining the density differences accordingly the method according to the invention is a forgery of Structure of the object to be examined is very difficult if not impossible because of differences in density of the structures are significantly more difficult to manipulate than Surface structures.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele von Vorrich­ tungen zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens darge­ stellt. Dabei zeigen:Exemplary embodiments of Vorrich are shown in the drawings to implement the above procedure poses. Show:

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 shows the schematic construction of an apparatus for performing the method according to the invention,

Fig. 2 ein Schaltschema für die Vorrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is a circuit diagram for the device according to Fig. 1,

Fig. 3 eine modifizierte Ausführung, Fig. 3 shows a modified embodiment,

Fig. 4 eine weitere Modifikation. Fig. 4 shows a further modification.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen, zur Ermittlung von Oberflächenstrukturen samt der oberflächennahen Struktur dienenden Verfahrens. Die Vorrichtung besteht aus einem geschlossenen Kasten 1, der mit einem flüssigen Medium, beispielsweise Wasser, gefüllt ist. Die Unterseite des Kastens besitzt eine Auflagefläche 2, gegen die das zu untersuchende und zu bestimmende Objekt angedrückt ist. Die Auflagefläche 2 besteht beispielsweise aus Kunststoff. Fig. 1 shows a schematic representation of the apparatus for carrying out the above and serving for the determination of surface structures including the near-surface structure method. The device consists of a closed box 1 , which is filled with a liquid medium, for example water. The underside of the box has a support surface 2 against which the object to be examined and determined is pressed. The contact surface 2 is made of plastic, for example.

Da sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von Fingerabdrücken eignet, ist als Objekt in dem Ausführungs­ beispiel eine Fingerkuppe 3 dargestellt. Selbstverständlich kann jedes andere Objekt ebenfalls zur Bestimmung herange­ zogen werden, wie z.B. kristalline Platten, alte Schriften, Textilmaterialien usw. In dem Kasten 1 befindet sich der Sender 4 und der Empfänger 5, die scheibenförmig ausgebil­ det sind und aus dem gleichen Material, vorzugsweise aus Piezokeramik bestehen. Der Sender und der Empfänger sind an einen gemeinsamen Träger 6 nebeneinander angeordnet, der sich entlang einer Kurve in dem Kasten 1 bewegt. Dazu ist der Träger 6 entsprechend der Bewegungstrajektorie geführt und wird über einen Motor angetrieben. Der Träger 6 ist der zur befahrenen Kurve angepaßt. Die Schar der vom Sender 4 ausgesandten parallel verlaufenden Wellenfronten sind mit 9, die zum Empfänger zurückgestreuten Wellenfronten mit 10 bezeichnet. Der Träger bewegt sich auf der Trajektorie 8 und erfaßt somit die Fingerkuppe 3 von allen Seiten und ermittelt somit deren Ortsfrequenzspektrum. Ein Fingerab­ druck ist mit der Struktur eines Gitters (parallel verlau­ fende Linien) vergleichbar, da der Abdruck nur aus Linien besteht, die in verschiedenen Richtungen geklumpt verlaufen und bei Gitterstrukturen praktisch nur eine Frequenz an­ fällt. Eine Fingerkuppe transformiert in ein Frequenzspek­ trum ergibt eine ziemlich einfache Struktur, die zumindest erheblich einfacher als der Fingerabdruck selbst ist.Since the method according to the invention is suitable for determining fingerprints, a fingertip 3 is shown as an object in the embodiment. Of course, any other object can also be used for the determination, such as crystalline plates, old writings, textile materials etc. In the box 1 there is the transmitter 4 and the receiver 5 , which are disc-shaped and made of the same material, preferably from Piezoceramic exist. The transmitter and the receiver are arranged next to one another on a common carrier 6 which moves along a curve in the box 1 . For this purpose, the carrier 6 is guided according to the movement trajectory and is driven by a motor. The carrier 6 is adapted to the curve traveled. The family of wave fronts emitted by the transmitter 4 are denoted by 9 , the wave fronts scattered back to the receiver by 10 . The carrier moves on the trajectory 8 and thus captures the fingertip 3 from all sides and thus determines its spatial frequency spectrum. A fingerprint can be compared to the structure of a grid (parallel lines), since the print consists only of lines that clump in different directions and practically only one frequency occurs with grid structures. A fingertip transformed into a frequency spectrum results in a fairly simple structure that is at least considerably simpler than the fingerprint itself.

In Fig. 2 ist ein mögliches Schaltschema gezeigt, das die Ultraschallwellen einerseits erzeugt und die rückgestreuten Wellen auswertet sowie eine zeitliche Koordination vor­ nimmt. Ein Ultraschallgenerator 12 speist über einen Schal­ ter 13 und einen Verstärker 14 den Sender 4. Das Steuerge­ rät 15 koordiniert die richtige zeitliche Aufeinanderfolge der Signale. Die von dem Empfänger aufgenommenen Signale werden über einen Verstärker 16, einen Detektor 17 und dem die Auswertung vornehmenden Gerät 18 zugeführt, das mit dem Steuergerät 15 gekoppelt ist. Das Gerät 18 gibt die Digi­ talinformation der ermittelten Signale an einen Computer weiter.In Fig. 2 a possible circuit diagram is shown, which generates the ultrasonic waves on the one hand and evaluates the backscattered waves and takes a time coordination before. An ultrasonic generator 12 feeds the transmitter 4 via a switch 13 and an amplifier 14 . The Steuerge advises 15 coordinates the correct chronological order of the signals. The signals received by the receiver are fed via an amplifier 16 , a detector 17 and the evaluation device 18 which is coupled to the control device 15 . The device 18 passes the Digi talinformation of the signals determined to a computer.

In Fig. 3 ist eine modifizierte Vorrichtung zur Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Dabei weist der geschlossene Kasten 20 an seiner Oberseite 21 die Auf­ lagefläche 22 auf. Der Kasten 20 besitzt einen kreisrunden Querschnitt, und die Sender 23 und die Empfänger 24 sind kreisförmig an schräg zur Mitte hin verlaufenden Bodenteilen angeordnet. Der Kasten 20 kann wahlweise mit einem festen oder flüssigen Medium gefüllt sein. Die Fül­ lung des Kastens mit Flüssigkeit oder einem festen Stoff ist zur Dämpfung der Schallwellen unerläßlich.In Fig. 3, a modified device for performing the method according to the invention is shown. The closed box 20 on its top 21 on the bearing surface 22 . The box 20 has a circular cross section, and the transmitters 23 and the receivers 24 are arranged in a circle on floor parts which run obliquely towards the center. The box 20 can optionally be filled with a solid or liquid medium. Filling the box with liquid or a solid substance is essential to dampen the sound waves.

Der Sender 23 und der Empfänger 24 sind über das gleiche Schaltschema, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, miteinander verbunden. Die einzelnen Sender und Empfänger sind nachein­ ander geschaltet und zeitlich koordiniert. Die Ausführung gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführung gemäß Fig. 3 nur dadurch, daß der Sender 28 in der Bodenmitte angeordnet ist und die Empfänger 29 in zwei Kreisen an den geneigten Bodenteilen angeordnet sind.The transmitter 23 and the receiver 24 are connected to one another via the same circuit diagram as shown in FIG. 2. The individual transmitters and receivers are connected one after the other and coordinated in time. The embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 3 only in that the transmitter 28 is arranged in the middle of the floor and the receivers 29 are arranged in two circles on the inclined floor parts.

Mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen lassen sich die Oberfläche und die oberflächennahen Strukturen einwandfrei ermitteln. Die jeweilige Wahl der Vorrichtung richtet sich nach dem Objekt und dem Grad der erforderlichen Genauig­ keit.With the devices described above, the The surface and the structures close to the surface are perfect determine. The respective choice of device depends according to the object and the degree of accuracy required speed.

Claims (12)

1. Verfahren zur Ermittlung und/oder Identifikation von Oberflächenstrukturen , dadurch gekennzeichnet, daß das auf einer ebenen oder gewölbten Fläche auflie­ gende Objekt von durch einen an vorgenannte Fläche angrenzenden Festkörper oder einen mit Flüssigkeit gefüllten Körper verlaufende Ultraschallwellen be­ schallt wird und die am Objekt reflektierten und gestreuten Wellen von einem Empfänger aufgenommen werden, wobei die Wellenlängen der Ultraschallwellen der Struktur des Objektes angepaßt sind.1. A method for determining and / or identifying surface structures, characterized in that the lying on a flat or curved surface lying object is sonicated by an ultrasonic waves extending through a surface adjacent to the aforementioned surface or a body filled with liquid and is reflected on the object and scattered waves are received by a receiver, the wavelengths of the ultrasonic waves being matched to the structure of the object. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlängen der Ultraschallwellen so bemessen sind, daß sie etwa gleich oder circa bis zu zehnmal kürzer sind als die minimale oder maximale Perioden­ länge des Ortsfrequenzspektrums des Objekts.2. The method according to claim 1, characterized, that the wavelengths of the ultrasonic waves are so dimensioned are that they are about the same or about up to ten times are shorter than the minimum or maximum periods length of the spatial frequency spectrum of the object. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und der Empfänger von nur einem Ultra­ schallwandler gebildet ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the transmitter and the receiver are only one Ultra sound converter is formed. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Ultraschallwandlern, die ebene, sphärische, zylinderförmige oder nur geringfügig davon abweichende Wellen aussenden.4. The method according to claim 1 or 2, marked by the use of ultrasonic transducers, the flat, spherical, cylindrical or only slightly thereof send out different waves. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender und Empfänger bzw. der Ultraschall­ wandler beweglich sind und das Objekt nach bestimmten oder allen Winkeln absuchen. 5. The method according to claim 1 or 2, characterized, that the transmitter and receiver or the ultrasound transducers are movable and the object according to certain or search at all angles.   6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung mehrerer festmontierter Sender und Empfänger bzw. Ultraschallwandler.6. The method according to claim 1 or 2, marked by the use of several fixed transmitters and Receiver or ultrasonic transducer. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sender, Empfänger oder Wandler mit ebenen oder gewölbten Oberflächen versehen sind.7. Procedure according to one or more of the preceding claims, characterized, that transmitter, receiver or converter with flat or curved surfaces are provided. 8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Frequenzgeber, der gegebenenfalls über einen von einem Impulsgeber gesteuerten Schalter und einen Ver­ stärker, den Sender oder Wandler anregt, dessen Ultraschallwellen das Objekt beschallen und die vom Objekt reflektierten und gestreuten Wellen von einem Empfänger aufgenommen werden, der die Information über die Intensität und/oder Phase der Rückstreuung und der Reflexion über einen Gleichrichter, gegebenenfalls auch einen Verstärker, sowie eine Zeitsteuerung, die mit dem Impulsgeber koordiniert ist, einem Computer zur Analyse und Aufzeichnung eingibt.8. The method according to claim 1 or 2, marked by a frequency generator, which may have a a pulse controlled switch and a ver stronger, stimulates the transmitter or transducer whose Ultrasound waves irradiate the object and that of the Object reflected and scattered waves from one Recipients are included who have the information on the intensity and / or phase of the backscatter and the Reflection on a rectifier, if necessary also an amplifier, as well as a timing control that is coordinated with the pulse generator, a computer for analysis and recording. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen mit Flüssigkeit oder einem festen Medium gefüll­ ten Kasten (1, 20) mit einer an einer Seitenwand des Kastens (1) befindlichen Auflagefläche (2, 22) für das Objekt und einem oder mehreren dieser gegenüberlie­ gend angeordneten Sender (4, 23, 28) und Empfanger (5, 24, 28) .9. Device for performing the method according to claim 1 according to one or more of the preceding claims, characterized by a filled with liquid or a solid medium th box ( 1 , 20 ) with a on a side wall of the box ( 1 ) located bearing surface ( 2 , 22 ) for the object and one or more of these oppositely arranged transmitters ( 4 , 23 , 28 ) and receivers ( 5 , 24 , 28 ). 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen mit Flüssigkeit gefüllten Kasten (20) und einem auf einen Träger (6) angeordneten Sender (4) und Empfänger (5), wobei der Träger (6) über eine motor­ angetriebene Führung entlang einer vorgegebenen Kurve gegenüber der Auflagefläche (2) des Objektes ge­ schwenkt wird.10. The device according to claim 9, characterized by a liquid-filled box ( 20 ) and a on a carrier ( 6 ) arranged transmitter ( 4 ) and receiver ( 5 ), the carrier ( 6 ) via a motor-driven guide along a predetermined Curve against the bearing surface ( 2 ) of the object is pivoted ge. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Sender (23) und Empfänger (24) in konzentrischen Kreisen gegenüber der Auflagefläche (22) angeordnet sind.11. The device according to claim 9, characterized in that the transmitter ( 23 ) and receiver ( 24 ) are arranged in concentric circles relative to the bearing surface ( 22 ). 12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (28) gegenüber der Auflagefläche (22) angeordnet und die Empfänger (29) in einen oder meh­ reren Kreisen um den Sender (28) herum angeordnet sind.12. The apparatus according to claim 8, characterized in that the transmitter ( 28 ) opposite the bearing surface ( 22 ) and the receiver ( 29 ) are arranged in one or more circles around the transmitter ( 28 ).
DE4016105A 1989-06-12 1990-05-18 Method and device for detecting surface structures Expired - Fee Related DE4016105B4 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4016105A DE4016105B4 (en) 1989-06-12 1990-05-18 Method and device for detecting surface structures
DE59010942T DE59010942D1 (en) 1989-06-12 1990-06-08 Method and device for determining surface structures
EP90110848A EP0402779B1 (en) 1989-06-12 1990-06-08 Method and device for determining surface structures
AT90110848T ATE290339T1 (en) 1989-06-12 1990-06-08 METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES
JP2151774A JPH03103763A (en) 1989-06-12 1990-06-12 Method and apparatus for measuring and/or discriminating surface structure
US07/922,647 US5258922A (en) 1989-06-12 1992-07-30 Process and device for determining of surface structures

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEP3919159.1 1989-06-12
DE3919159 1989-06-12
DE4016105A DE4016105B4 (en) 1989-06-12 1990-05-18 Method and device for detecting surface structures

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4016105A1 true DE4016105A1 (en) 1990-12-13
DE4016105B4 DE4016105B4 (en) 2005-06-02

Family

ID=34529595

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4016105A Expired - Fee Related DE4016105B4 (en) 1989-06-12 1990-05-18 Method and device for detecting surface structures
DE59010942T Expired - Fee Related DE59010942D1 (en) 1989-06-12 1990-06-08 Method and device for determining surface structures

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE59010942T Expired - Fee Related DE59010942D1 (en) 1989-06-12 1990-06-08 Method and device for determining surface structures

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE4016105B4 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4222387A1 (en) * 1992-07-08 1994-02-24 Stockburger H Method and device for identifying test objects
DE4337918C1 (en) * 1993-04-30 1994-07-28 Jenoptik Jena Gmbh Device for identifying fingerprints using ultrasound
DE4310390A1 (en) * 1993-03-30 1994-10-13 Topping Best Ltd Device for detecting surface structures
WO1994024937A1 (en) * 1993-04-30 1994-11-10 Jenoptik Gmbh Device for identifying fingerprints using ultrasonics
DE10104631B4 (en) * 2001-01-31 2004-05-06 Frank Bechtold Method and device for identifying the surface and latent structures of a test object close to the surface
WO2006026970A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-16 Frank Bechtold Method and system for determining the authenticity of the individually typical features of test objects

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3165922A (en) * 1962-04-16 1965-01-19 Daniel C Worlton Method of applying lamb waves in ultrasonic testing
GB1543739A (en) * 1975-05-01 1979-04-04 Australia Dept Of Health Method and apparatus for ultrasonic examination
DE2652770B2 (en) * 1976-11-18 1978-08-31 Bundesrepublik Deutschland, Vertreten Durch Den Bundesminister Fuer Wirtschaft In Bonn, Dieser Vertreten Durch Den Praesidenten Der Bundesanstalt Fuer Materialpruefung (Bam), 1000 Berlin Method for the holographic scanning of defects for the purpose of estimating the size of defects of defects found with conventional ultrasonic testing methods
JPS5468090A (en) * 1977-11-10 1979-05-31 Tokyo Shibaura Electric Co Ultrasonic scanner
FR2545238B1 (en) * 1983-04-29 1985-07-05 Commissariat Energie Atomique ACOUSTIC HOLOGRAPHY METHOD AND DEVICE USING SPACE BOUND ULTRASONIC BEAM
DE3610397A1 (en) * 1986-03-27 1987-10-01 Storck Wolfgang METHOD FOR DETECTING A FINGERPRINT

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4222387A1 (en) * 1992-07-08 1994-02-24 Stockburger H Method and device for identifying test objects
US5551295A (en) * 1992-07-08 1996-09-03 Stockburger; Hermann Method and apparatus using ultrasonic and light waves for identification of test specimens
DE4310390A1 (en) * 1993-03-30 1994-10-13 Topping Best Ltd Device for detecting surface structures
DE4337918C1 (en) * 1993-04-30 1994-07-28 Jenoptik Jena Gmbh Device for identifying fingerprints using ultrasound
WO1994024937A1 (en) * 1993-04-30 1994-11-10 Jenoptik Gmbh Device for identifying fingerprints using ultrasonics
US5563345A (en) * 1993-04-30 1996-10-08 Jenoptik Gmbh Device for ultrasonic identification of fingerprints
DE10104631B4 (en) * 2001-01-31 2004-05-06 Frank Bechtold Method and device for identifying the surface and latent structures of a test object close to the surface
WO2006026970A1 (en) * 2004-09-10 2006-03-16 Frank Bechtold Method and system for determining the authenticity of the individually typical features of test objects

Also Published As

Publication number Publication date
DE4016105B4 (en) 2005-06-02
DE59010942D1 (en) 2005-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69530686T2 (en) TISSUE CHARACTERIZATION DEVICE USING ULTRASOUND
DE3104014A1 (en) "ULTRASONIC SCANNER"
DE4391000C2 (en) Transaxial compression method for the speed of sound calculation
EP0894266B1 (en) Characterisation of objects by means of ultrasonic waves
EP1267177A1 (en) Method and device for objects location finding in space
DE4310390A1 (en) Device for detecting surface structures
WO1999004288A1 (en) Method and device for sensing ultrasound images
DE2260932A1 (en) PROCEDURE AND ARRANGEMENT FOR DETERMINING Crack DEPTHS DURING MATERIAL TESTING WITH ULTRASOUND
EP0647119A1 (en) Device for identifying fingerprints using ultrasonics
DE2643126A1 (en) Ultrasonic diagnostic detector system - has steerable reflector consisting of dish with multiple detectors for target location
DE19530116C2 (en) Device for displaying sound propagation times
DE102012112121B4 (en) Method and device for non-destructive testing of a rotationally symmetrical workpiece which has sections of different diameters
DE3406179C1 (en) Device for the measurement of the position and movement of at least one measurement point
DE102014011424A1 (en) Non-destructive testing technique
DE102018122965B4 (en) THz measuring device and THz measuring method for the determination of defects in objects to be measured
DE4016105A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING SURFACE STRUCTURES
EP0833587B1 (en) Method of identifying people
EP0402779B1 (en) Method and device for determining surface structures
EP1922529B1 (en) Method for measuring the level and inclination of the surface of a liquid
DE19915583A1 (en) Device and method for 3D real-time sonography
DE3811479A1 (en) METHOD FOR IDENTIFYING OBJECTS
DE102018124055B4 (en) Method for determining a distance of an object in a swing-out area of an ultrasonic sensor, computer program product, electronic computing device and ultrasonic sensor
DE3915513A1 (en) Measuring the thickness of fat and meat in sides of meat - uses ultrasound probes with computer analysis of reflection sound to provide non-invasive evaluation of depth of fat and lean meat
DE4022152C2 (en)
DE102012112120A1 (en) Method and device for near-surface non-destructive testing of a rotationally symmetrical workpiece with sections of varying diameter by means of ultrasound

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8170 Reinstatement of the former position
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8170 Reinstatement of the former position
8139 Disposal/non-payment of the annual fee
8170 Reinstatement of the former position
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee