Повышение точности координатных измерений геометрических параметров объектов в компьютерной микроскопии с дополнительным телом в зоне измерения

• Автор: Зуйков, Андрей Андреевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ существующих методов измерений объектов сложной конструкции и малогабаритных объектов.

1.1 Анализ методов и средств измерений

1.1.1 Обзор контактных средств измерений

1.1.2 Обзор бесконтактных средств измерений

Выводы
Глава 2. Разработка принципов построения оптических систем визирования измерительных микроскопов на основе цифровой обработки и анализа изображения и использования миниатюрных щупов в зоне визирования с целыо повышения точности визирования.
2.1 Особенности формирования изображения объектов измерения в зоне визирования визирных микроскопов.

2.1.1 Выполнение / невыполнении законов геометрической оптики

2.1.2 Влияющие факторы
2.1.3 Факторы, влияющие на формирование изображения
2.2 Разработка принципов визирования оптических микроскопов с применением дополнительных тел, вводимых в зону измерения, и цифровой обработки изображения
2.3 Влияние формы поверхности на формирование отраженного изображения
2.4 Построение системы визирования для измерения объектов в проходящем свете и объектов с закрытыми поверхностями
2.5 Принципы построения бесконтактной системы визирования с применением оптоволоконного щупа
2.6 Калибровка камеры

Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования.
3.1 Описание экспериментальной установки
3.2 Исследование процесса визирования с применением оптоволоконного щупа в зоне визирования в различных сечениях протяженной поверхности
3.3 Исследование процесса касания щупа поверхности объекта измерения с применением электронного индикатора контакта
3.4 Исследование расположения измеряемой поверхности относительно действительного и отраженного изображений щупа
3.5 Исследование влияния шероховатости и текстуры поверхностей на возможность и особенности применения разрабатываемой системы визирования
3.6 Исследование возможности возникновения оптического эффекта для поверхностей из различных материалов
3.7 Исследование влияния формы поверхности объекта измерения на действительное и отраженное изображении оптоволоконного щупа
3.8 Исследование погрешности измерения координат точек поверхности с применением системы визирования с оптоволоконным щупом
3.9 Исследование погрешности результата многократного измерения координат точки поверхности с применением системы визирования с оптоволоконным щупом
Выводы
Глава 4. Разработка ИИС на базе измерительного микроскопа с применением системы визирования, оснащенной оптоволоконным щупом.
4.1 Устройство и структура проектируемой ИИС
4.2 Конструктивные особенности элементов ИИС.
4.2.1 Выбор камеры
4.2.2 Узел настройки положения щупа

4.2.3 Особенности изготовление и конструкции оптоволоконного щупа
4.3 ПМО измерительного микроскопа.
4.3.1 Базовая структура ПМО
4.3.2 ПМО для работы с системой визирования, оснащенной оптоволоконным щупом
4.4 Порядок настройки визирной системы
4.5 Методика выполнения измерений на УИМ с использованием системы визирования, оснащенной оптоволоконным щупом.
4.5.1 Методика выполнения измерений координат точек контактным методом
4.5.1.1 Измерение концевой меры длины
4.5.1.2 Измерение диаметра кольца
4.5.2 Методика проведения измерений координат точек бесконтактным
методом
4.5.3 Методика выполнения измерений координат точек в случае
освещения зоны измерения оптоволоконным щупом
4.5.4 Факторы, влияющие на результат измерения
4.6 Производство ИИС и внедрение ее компонентов
4.7 Возможные инструменты для программной реализации ПМО
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
Приложение Д
Приложение Е
Приложение Ж
Приложение И
Приложение К

Важным фактором, оказывающим влияние на формирование изображения объекта измерения, является дифракция света. Известно, что наибольшая составляющая погрешности при измерении теневым методом в проходящем свете на измерительных микроскопах и проекторах возникает из-за ошибок наведения визирных устройств на края измеряемого объекта. Эта ошибка возникает из-за дифракционных явлений на краях объекта, при взаимодействии со световым потоком от осветительной системы микроскопа. В результате дифракции света в оптической системе наблюдения микроскопа край становится нечетким, размытым, что существенно затрудняет процесс совмещения перекрестия или визирной линии с краями. Большое влияние на качество изображения края оказывает форма поверхности (плоскость, плоскость протяженная, цилиндр, конус, винтовая поверхность, образующая цилиндрической поверхности и др.), шероховатость, цвет, отражательная способность поверхности, состояние кромок, фаски и скругления.
В издании [59] дается определение дифракции: «Дифракцией называется совокупность явлений, наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики». Под неоднородностями понимаются границы прозрачных или непрозрачных тел, малые отверстия т.д. Явление дифракции приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени. В результате при наведении на грань объекта четкому определению положения границы будет мешать интерференционная картина, формирующаяся на кромке. Чередующиеся максимумы и минимумы интенсивности могут быть ошибочно приняты за грань объекта измерения.
В волновой оптике рассматриваются ситуации дифракции Френеля от различных простейших непрозрачных преград, в том числе и случаи дифракции от прямолинейного края полуплоскости и от отверстия [49, 64, 70]. Следует отметить, что дифракция не только не является чем-то аномальным, но присуща волне изначально. В этом смысле нужно говорить о том, что геометрическая оптика и прямолинейное распространение света являются