Naar aanleiding van meerdere discussies op DIYAUDIO en ASR betreffende de Klippel NFS en de wiskunde voor 3D scannen, zijn een paar deelnemers gaan samenwerken om een functionerende DIY versie te realiseren, met als resultaat: HALS (Holographic Acoustic Loudspeaker Scanner).
Het is een samenwerking tussen:
• Jan R. Smit: Ontwerp en realisatie van de mechatronics (de fysieke scanner).
• Tom Kamphuys: Ontwikkelde de eerste proefopstelling en principe (mechatronics, meet- en postprocessing-software gebaseerd op het werk van NTK op ASR), en op dit moment focus op de meetsoftware en samenvoegen in repo’s.
• Dimitri Fapinov: Het ontwerpen en realiseren van de post-processing software en de bijbehorende wiskunde.
En natuurlijk met hulp van diverse forum leden!
1. Mechatronics (Jan’s Ontwerp)
Het doel voor de fysieke scanner was een reproduceerbaar ontwerp met zoveel mogelijk standaard verkrijgbare onderdelen. De uitvoering is gebaseerd op V-Slot profielen, en 3D geprinte onderdelen, daardoor toegankelijk voor anderen om te bouwen en aantal passen.
Specificaties:
• Omvang: Een cylinder of 2.7m diameter en 2.3m hoog. (Jan’s kamer is 5x3x2.4m)
• Hardware: Standaard profielen, Nema17 motoren, 24V DC voeding, en grblHAL-gebaseerde controller met Trinamic drivers.
• Bewegingen: 3-assig (Z-as, Radius, and PHI rotatie).
• Prestatie indicatie: Ruwweg 1,500 meetpunten (1.4 sec 3x) in ~ 3 uur.
Het ontwerp is modulair in opzet waardoor het relatief makkelijk uit elkaar kan voor opbergen of verplaatsen. De focus was op stijfheid en nauwkeurigheid terwijl de bewegende massa laag werd gehouden. Een zeer grote stap voorwaarts in vergelijk met de eerste prototype.
2. Meetsoftware (Tom’s Software)
De software is in Python geschreven en koppelt met de controller voor het automatisch uitvoeren van een reeks meetpunten.
De hoeveelheid meetpunten kan oplopen tot zo’n 4000-5000 per scan om voldoende gegevens te hebben voor de hoge frequentie reconstructie. Het omvat ook de “vrijhoud zones” voor de veiligheid van de DUT en microfoon.
Voor de metingen wordt de Farina methode gevolgd om de impuls respons te bepalen in een dubbelwandinge (wolk aan punten) cylinder rondom de speaker.
3. Post-Processing (Dimitri’s Implementatie)
De post-processing maakt anechoische resultaten mogelijk van metingen in een reflecterende ruimte. The werkwijze is als volgt:
Step 1: Spherical Harmonic Expansion. Voor elke frequentie wordt de gemeten druk, ge-fit gebruikmakend van Spherical Harmonics and Hankel functies. Hiermee wordt een mathematisch model van de speaker’s afstraalgedag gemaakt.
Step 2: Sound Field Separation Door metingen te doen in een soort van wolk tussen twee wanden, bijvoorbeeld cylinders, kan de uitgaande geluidsgolf en de binnenkomende geluidsgolf (kamer reflecties) bepaald worden. Deze binnenkomende golf kan dan mathematisch uit de uiteindelijke dataset worden verwijderd.
Step 3: Virtual Reconstruction Als we eenmaal de coëfficiënten van de uitgaande golf hebben, kunnen we de geluidsdruk op elke willekeurige afstand bepalen. Zoals bijvoorbeeld CEA2034 (Spinorama) data en directiviteits contouren.
Genelec 8010A
Twee metingen met de opdeling in interne en externe bronnen:
Gerefereerde metingen zijn onder andere hier te vinden: ASR-8010-review
Huidige status (Eind April 2026)
Testen van de laatste software aanpassingen en uitvoeren van meting-sessies om de fitting nauwkeurigheid te testen, alsmede de betrouwbaarheid van de fysieke scanner. En niet in de laatste plaats de documentering maken voor het gebruik door anderen.
De software is beschikbaar in GitHub en wordt op dit moment samengevoegd en tevens in Repo’s ondergebracht.
Ook het ontwerp en de 3D modellen van de fysieke scanner worden op dit moment ook op GitHub geplaatst.
• Measurement: NFS , GUI HarmonicDrive (dit wordt op dit moment samengevoegd met NFS)
• Post-Processing: lah-scanner
• Fysieke scanner: HALS-Mechatronics
