Методика оценки качества поверхностей на наноуровне средствами автоматизированного визуального контроля

• Автор: Спиридонов, Владислав Викторович
• Шифр специальности: 05.02.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОБЛЕМАТИКИ АВТОМАТИЗАЦИИ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ НА НАНОУРОВНЕ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
1.1. Методы контроля и технические решения, используемые при оценке качества объектов на наноуровне
1.2. Примеры использования систем автоматизированного визуального контроля для решения прикладных задач
1.2.1. Применение СТЗ в промышленном производстве на примере медицинской промышленности (разработка ЗАО "НПК ВИДЕОСКАН")

1.2.2. Анализ геологических макрообьектов (разработка ООО "НВП Центр-ЭСТАгео")

1.2.3. Автоматическое выделение и фильтрация следа частиц (разработка ИИТ и ИВТ РАН)
1.2.4. Компьютерный комплекс ранней диагностики остеопороза (разработка ИИТ и рентгенцентр ВВС РФ)

1.2.5. Система контроля гранулометрического состава Cinderella

1.3. Анализ погрешностей автоматизированных систем визуального контроля объектов наноуровня
1.4. Выбор показателей качества поверхностей на наноуровне
1.5. Анализ требований к системам визуального контроля изделий наноуровня
Выводы по 1-й главе
ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ СУЩЕСТВУЮЩИХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ЗАДАЧ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ НА НАНОУРОВНЕ

2.1. Разработка структуры системы автоматизированного визуального контроля качества поверхностей на наноуровне
2.2. Формирование аддитивного и мультипликативного тестов
2.3. Применение методов сегментации изображения
2.4. Применение метода глобальной пороговой обработки
2.5. Применение метода инвертирования изображения
2.6. Применение метода локальной пороговой обработки
2.7. Применение метода дискриминантного критерия
2.8. Применение метода адаптивной пороговой обработки
Выводы по 2-й главе
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВЕРИФИКАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА НАНОУРОВНЕ
3.1. Реализация и верификация алгоритма порогового разделения для контроля качества изделий
3.2. Улучшение качества изображения поверхностей на наноуровне методом гистограммного выравнивания
3.3. Определение границ нанообъектов при автоматизированном контроле качества изделий приборостроения
3.4. Реализация и верификация алгоритма анализа нанообъектов на изображении..77 Выводы по 3-й главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ НА НАНОУРОВНЕ
4.1. Разработка программного обеспечения автоматизированной системы визуального контроля качества поверхностей на наноуровне
4.2. Оптимизация алгоритмов обработки изображений
4.3. Экспериментальное определение погрешности автоматизированной системы визуального контроля качества поверхностей на наноуровне
Выводы по 4-й главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПАТЕНТ НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ И СВИДЕТЕЛЬСТВО О ГОСУДАРСТВЕННОЙ РЕГИСТРАЦИИ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ОПИСАНИЕ И ИСХОДНЫЙ КОД ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВИЗУАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ НАНОУРОВНЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ОБЪЕКТОВ НА НАНОУРОВНЕ

- помехи и «шум» - имеют десятки видов источников возникновения, к числу которых можно отнести несовершенство сенсоров приемопередающей аппаратуры и аппаратуры оцифровки изображений, трудные условия съемки, недостаток освещения и ряд других;
- сложный текстурированный фон, на котором должно происходить обнаружение объектов, например обнаружение штриховой наклейки на схожей с ней по структуре газетной странице и т. п.;
- эффекты загораживания (заслонения) одних объектов другими объектами, как правило, не определенной заранее формы, например - облако на космофотоснимке и т. п., загораживающие помехи;
- искажающие оптические эффекты в виде различных расфокусировок, дисторсий объективов, ракурсных искажений и др.;
- эффекты резкой смены освещения, блики, тени, особенно в динамически меняющихся сценах;
- разнообразие и изменчивость самих объектов - переменная структура (как у текстовых строк, автомобильных номеров или штриховых кодов), возможные дефекты, временные изменения формы (сгибание/разгибание конечностей, движение механических частей машин), вегетационные циклы для растительности и т. п.;
- эффекты изменения среды между сенсорами и объектами наблюдения - задымление, атмосферные осадки, пыль, искусственные помехи и многое другое;
- несинхронность регистрации и обработки данных в динамических задачах, связанная с ограничениями быстродействия компьютерных средств хранения и анализа изображений - особенно критична для промышленных приложений с заданным временем реакции на событие. Сюда же можно отнести также сбои в компьютерных программах обработки.
Анализ приведенных факторов позволяет установить практическую
невозможность их полного формального математического описания -
вероятностного, радиометрического или геометрического. Отсутствие