Вдосконалення телевізійної вимірювальної системи для визначення геометричних розмірів топологічних елементів типу шкал та сіток
| dc.contributor.author | Маркіна, Ольга Миколаївна | |
| dc.contributor.degreedepartment | наукових, аналітичних та екологічних приладів і систем | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | приладобудівний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2015-12-11T08:08:43Z | |
| dc.date.available | 2015-12-11T08:08:43Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for the degree of candidate of technical sciences, specialty 11.05.01 - devices and methods for measuring mechanical quantities. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Kyiv, 2015. The thesis is devoted to improvement of television measuring system for determining geometrical dimensions of topological elements such as scales and grids. The integrated approach to construction of television measuring system that is based on optical microscope and TV camera with CCD was developed in the thesis. Analysis of factors affecting the accuracy of measurement were conducted and ways to reduce this factors were substantiated. Way of measuring geometrical dimensions of scales and grids were developed and tested. The new objects that can be used as measures for calibrating television measuring system was proposed. Thermographic study of CCD chip and elements of television camera Novus 130VH was conducted. Construction was improved with cooling chamber. Halogen lamp features settings were defined. New light source was proposed, namely miniature LCD screen, the application of which extends the operating range by 35%, increased sensitivity by 30%, reduced power consumption by 9 times (45,5 W to 5 W) compared to a halogen lamp. Use of the LCD as the light source can reduce the overall dimensions of system from 410 х 520 mm2 to 260 х 520 mm2 in the plane (top view) and weight from 2.5 kg to 2 kg (excluding the PC and the optical bench), making the system compact and mobile. The results of experimental measurements of geometrical dimensions for topological elements such as scales and grids by means of television measuring system with an accuracy of ±0,5 micron in measuring the size of 10 microns topological element. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.01 - приборы и методы измерения механических величин. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Киев, 2015. Диссертация посвящена совершенствованию телевизионной измерительной системы для определения геометрических размеров топологических элементов типа шкал и сеток. В работе разработан интегральный подход, на основе которого усовершенствована телевизионная измерительная система, построенная на базе оптического микроскопа и телевизионной камеры с ПЗС-матрицей. Проведен анализ факторов, влияющих на погрешность измерения телевизионной измерительной системы и обоснованы пути их уменьшения. Разработан, апробирован способ измерения геометрических размеров шкал и сеток. В работе проведено исследование технологии изготовления мир для калибрования телевизионной измерительной системы. Были рассмотрены технологии механического и лучевого прорезания штрихов мир. Установлено, что при механическом прорезании штрихов образуются наплывы материала разные по высоте и это вносит ошибку при калибровании измерительной системы, а при использовании лучевого прорезания края ровные. Мира ЛОМО, работающая на отражение, имеет четыре максимума. Три из них находятся на уровне 120 - 160 нм, что отражает характерную высоту асимметричных навалов и уровень поверхности. В Украине нет собственного производства мир. В качестве миры было предложено выбрать матрицу компакт-диска. По прецизионной технологии изготовления компакт-дисков расстояние между дорожками составляет 1,6 ± 0,1 мкм. В работе было проведено контрольное измерение расстояния между дорожками матрицы компакт-дисков на атомном силовом микроскопе, экспериментальные результаты подтвердили погрешность периода между дорожками компакт-дисков. Кроме компакт-дисков, было предложено использовать в качестве миры, работающий на пропускание света, микроканальную пластину, технология изготовления которой связана с спеканием специального оптического волокна и вытравливанием средней части каждого волокна. Исследования на атомном силовом микроскопе показали, что такая 2-D структура состоит из шестиугольников размером (по внешнему радиусу) 10 ± 0,1 мкм. Данные объект-микрометры доступны для предприятий оптического приборостроения. Определены особенности настроек галогенной лампы JC. В работе экспериментально установлено временную зависимость светового потока, что позволяет определить стабильный рабочий режим галогенной лампы JC, который наступает через 18 минут с момента ее включения. Экспериментально доказано несоответствие характеристик галогенной лампы JC заявленным в техническом паспорте тем, что установлено экспериментально. Определена и проанализирована диаграмма распределения силы света галогенной лампы JC, показавшая в плоскости С90 распределение силы света меньше на 10 - 30% от других плоскостей. Для устранения этого недостатка предложено проводить измерения при фиксированном угле галогенной лампы. Предложен новый источник освещения, а именно жидкокристаллический дисплей миниатюрных размеров, при применении которого расширяется рабочий диапазон на 35%, увеличивается чувствительность на 30%, уменьшается электропотребление с 45,5 Вт до 5 Вт, что снижает его в 9 раз в сравнении с галогенной лампой. Применение жидкокристаллического дисплея в качестве источника освещения позволяет уменьшить габаритные размеры системы от 410 х 520 мм2 до 26 х 520 мм2 в плоскости и вес с 2,5 кг до 2 кг (без учета ПК и оптической скамьи), что делает систему более компактной и мобильной. Проведено исследование влияния тепловых эффектов, возникающих на ПЗС-матрице телевизионной камеры типа Novus 130BH, установлен эффект самонагревания и предложено принудительное воздушное вентиляционное охлаждение телевизионной камеры ТИС, что позволило повысить сигнал на 30% и увеличить точность измерения геометрических размеров топологических элементов типа шкал и сеток почти 40%. Получен результат измерений топологических элементов шкал и сеток телевизионной измерительной системой размера 10 ± 0,5 мкм, а при использовании Фурье-преобразования - 10 ± 0,06 мкм. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.01 – прилади та методи вимірювання механічних величин. Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 2015. Дисертація присвячена вдосконаленню телевізійної вимірювальної системи для визначення геометричних розмірів топологічних елементів типу шкал та сіток. У роботі розроблено інтегральний підхід та вдосконалено телевізійну вимірювальну систему, що побудована на базі оптичного мікроскопу та телевізійної камери із ПЗЗ-матрицею. Проведено аналіз чинників, що впливають на похибку вимірювання та обґрунтовано шляхи їх зменшення. Розроблено та апробовано спосіб вимірювання геометричних розмірів шкал та сіток. Запропоновано в якості мір для калібрування телевізійної вимірювальної системи застосовувати мікроканальну пластину та компакт-диск. Проведено термографічне дослідження ПЗЗ-матриці та елементів мікросхеми телевізійної камери Novus 130ВH і вдосконалено конструкцію системою охолодження камери. Визначено особливості налаштування галогенної лампи JC та запропоновано нове джерело освітлення, а саме рідкокристалічний дисплей мініатюрних розмірів, при застосуванні якого розширюється робочий діапазон на 35%, збільшується чутливість на 30%, зменшується електроспоживання з 45,5 Вт до 5 Вт, що забезпечило зменшення в 9 разів у порівнянні з галогенною лампою. Застосування рідкокристалічного дисплею в якості джерела освітлення дозволяє зменшити габаритні розміри ТВС від 410 х 520 мм2 до 26 х 520 мм2 в площині та вагу з 2,5 кг до 2 кг (без урахування ПК і оптичної лави), що робить систему більш компактною та мобільною. Отримано результат вимірювання топологічних елементів шкал та сіток телевізійною вимірювальною системою розміром 10 ± 0,5 мкм, а при застосуванні Фур’є-перетворення - 10 ± 0,06 мкм. | uk |
| dc.format.page | 25 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/14289 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 531.7 | uk |
| dc.title | Вдосконалення телевізійної вимірювальної системи для визначення геометричних розмірів топологічних елементів типу шкал та сіток | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | candidate | uk |
| thesis.degree.name | кандидат технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.11.01 — прилади та методи вимірювання механічних величин | uk |