1. ISTCGCAP
  2. Всі випуски
  3. Випуск 84, 2016
  4. Розроблення та дослідження технології автоматизації калібрування геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень

Розроблення та дослідження технології автоматизації калібрування геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень

ISTCGCAP.
2016;
Випуск 84, Номер 84
: стор. 56-64
https://doi.org/10.23939/istcgcap2016.02.056
Надіслано: Жовтень 16, 2016
Автори:
  1. О. М. Іванчук
  2. О. В. Тумська
1
Національний університет “Львівська політехніка”
2
Національний університет “Львівська політехніка”

Мета. Цифровим зображенням мікроповерхонь твердих тіл, отриманим на растрових електронних мікроскопах (РЕМ), притаманні суттєві геометричні спотворення, які необхідно встановити і врахувати під час визначення кількісних параметрів мікроповерхонь твердих тіл з високою точністю. Тому це завдання є важливим і актуальним, особливо під час контролю якості процесів високотехнологічного виробництва з застосуванням нанотехнологій, зокрема, у машинобудуванні, літакобудуванні, під час створення космічної та військової техніки. Важливо також виконувати вимірювання РЕМ-зображень і отримувати кількісні параметри мікроповерхонь у автоматизованому режимі, що дало змогу б їх виконати значно швидше і уникнути похибок оператора. Тому метою цієї роботи є розроблення та дослідження ефективності технології автоматизованого калібрування геометричних спотворень РЕМ-зображень і їх врахування, а також створення пакета програм, які б її реалізували. Методика полягає у застосуванні для автоматизації вимірювань методів циф­рового опрацювання РЕМ-зображень і різноманітних їхніх перетворень. Результати. Розроблену техно­ло­гію автоматизації вимірів цифрових РЕМ-зображень апробовано і досліджено під час опрацювань
РЕМ-зображень еталонного тест-об’єкта з роздільною здатністю r = 1425 лін/мм, отриманих на РЕМ
JCM-5000 (NeoScope) в діапазоні збільшень від М = 1000х до М = 15000х крат. Точність вимірів і встановлених кількісних характеристик РЕМ-зображень, зокрема їхніх масштабів уздовж осей знімка, а також геометрич­них спотворень, співмірні з вимірами, виконаними вручну. Автоматизація цього процесу дає змогу замінити рутинну працю вимірювань цифрових РЕМ-зображень, особливо під час опрацювання РЕМ-зображень у діапазоні порівняно невеликих збільшень М = 1000х–5000х, суттєво зменшити час вимірювань, а також уникнути суб’єктивних помилок, які при цьому виникають. Наукова новизна. Розроблена технологія автоматизації вимірів цифрових РЕМ-зображень і визначення їх геометричних параметрів виконана вперше в Україні. Запропонована технологічна схема автоматизації вимірювань цифрових РЕМ-зображень та створене для цього авторське програмне забезпечення показали його ефективність і доцільність. Практична значущість. Застосування цієї технології дає змогу автоматично і з високою точністю визначати дійсні значення збільшень (масштабів) цифрових РЕМ-зображень, величини їхніх геометричних спотворень, а також враховувати їх під час отримання кількісних просторових параметрів мікроповерхонь твердих тіл з високою точністю, а отже, підвищувати надійність і ефективність виготовлених з них пристроїв, механізмів, матеріалів, тощо.

растровий електронний мікроскоп (РЕМ)
тест-об’єкт
цифрове РЕМ-зображення
геометричні спотворення цифрових РЕМ-зображень
фрактальна розмірність
автоматизація вимірювань
  1. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений / Р. Гонсалес, Р. Вудс // М., “Техносфера”, 2005. – 1072 с.
  2. Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB / Р. Гонсалес, Р. Вудс, С. Эддинс // М., “Техносфера”, 2006, - 616 с.
  3. Іванчук, О. М. Структура та функції програмного комплексу «Dimicros» для опрацювання РЕМ-зображень на цифровій фотограмметричній станції / О. М. Іванчук, І. В. Хрупін // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва.- Львів, 2012. Вип. I (23). -С. 193-197.
  4. Іванчук, О. М. Дослідження точності визначення дійсних величин збільшення (масштабу) цифрових РЕМ-зображень, отриманих на РЕМ JCM-5000 (NeoScope) фірми JEOL // Геодезія, картографія і аерознімання. Львів, 2012. Вип. 76. -С. 80-84.
  5. Іванчук, О. М. Дослідження величин геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень, отриманих на РЕМ DSM-960A (Carl Zeiss, Німеччина) та точності їх врахування / О. М. Іванчук, Т. Барфельс, Я. Гееґ, В. Геґєр // Геодезія, картографія і аерознімання. Львів, 2013. Вип. 78. -С. 120-126.
  6. Іванчук, О. Дослідження геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень, отриманих на РЕМ JCM-5000 (NeoScope) та їх апроксимація // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: гірничо-геологічна. – Донецьк, 2013. Вип. 1(18).-С.91-97.
  7. Іванчук, О. Дослідження похибок збільшення (масштабу) цифрових РЕМ-зображень, отриманих на РЕМ-106І (Суми, Україна) за допомогою спеціальних тест-об’єктів /О. Іванчук, М. Чекайло // Геодезія, картографія і аерознімання. – Львів, 2014. Вип. 79.-С.82-88.
  8. Іванчук, О. Дослідження геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень, отриманих на РЕМ-106 І (Суми, Україна) // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва.- Львів, 2014. Вип. ІI(28).-С.74-77.
  9. Іванчук О. Особливості калібрування геометричних спотворень цифрових РЕМ-зображень, отриманих на різних РЕМ // Сучасні досягнення геодезичної науки та виробництва.- Львів, 2015. Вип. I(29).-С.168-173.
  10. Іванчук О. Дослідження геометричних спотворень цифрових РЕМ- зображень, отриманих на РЕМ JSM-7100F (JEOL, Японія) та точність їх апроксимації // Геодезія, картографія і аерознімання. – Львів, 2015. Вип. 81.-С.101-109.
  11. Костышин, М. Т. Квантовая электроника / М. Т. Костышин, К. С. Мустафин // К.,-1982.-Вып. 23. -С. 29-33.
  12. Калантаров, Е. И. Фотограмметрическая калибровка электронных микроскопов / Е. И. Калантаров, М. Ж. Сагындыкова // Изв. вузов. Геодезия и аэрофотосъемка. M.,-1983.-№4. -С.76-80.
  13. Мельник, В. Н. Калибровка геометрических искажений РЭМ-снимков / В. Н. Мельник, В. Н. Соколов, О. М. Иванчук, О. В. Тумская, М. П. Шебатинов // Рук. деп. в ВИНИТИ. M.,-1984.-№528. -18 c.
  14. Мельник, В. М. Растрово-електронна стереомікро-фракторафія. Монографія / В. М. Мельник, А. В. Шостак // Луцьк: «Вежа», 2009. - 469 с.
  15. Финковский, В. Я. К теории фотограмметрической обработки РЭМ-снимков / В. Я. Финковский, В.Н. Мельник, О. М. Иванчук // Геодезия и картография.-1984.-№2. -С. 29-33.
  16. Шостак, А. В. Методи і моделі мікрофотограмметрії у прикладних наукових дослідженнях: автореф. дис… докт. техн. наук : 05.24.01 / Шостак Анна Володимирівна; Луцький нац. техн. університет. -Київ, 2012.-28с.
  17. Boyde A., Ross H. F. Photogrammetry and Scanning electron microscopy. Photogrammetric Record, 1975, Vol.8, no. 46, pp. 408–457.
  18. Burkhardt R. Untersuchungen zur kalibrirung eines Elektronen mikroskopes. Mitt. geod. Inst. Techn. Univ. Graz. 1980, no. 35.
  19. Cromley R. G. Digital Cartography. Robert G. Cromley, 1992 by Prentice-Hall. 317 p.
  20. Ghosh S. K. Photogrammetric calibration of a scanning electron microscope. Photogrammetria, 1975, Vol. 31, no. 31, pp. 91–114.
  21. Ghosh S. K., Nagaraja H. Scanning Electron Micro­graphy and Photogrammetry. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing. 1976, Vol. 42, no. 5, pp. 649–657.
  22. Howell P. A practical method for the correction of distortions in SEM photogrammetry. Proc. Of the Annual Scanning Electron Microscope Symposium. Chicago, Illinois. 1975, pp. 199–206.
  23. Mandelbrot B. The fractal geometry of nature. N. Y.: Freeman, 1983. 469 p.
  24. Otsu N. A threshold selection method from gray-level histograms. IEEE Trans. Sys., Man. 1979. Cyber. 9, pp. 62–66.
  25. Richardson L. The Problem of Contiguity: An Appendix of Statistic of Deadly Quarrels. General Systems Year Book. 196, 6, pp. 139–187.
  26. http://matlab.exponenta.ru/imageprocess/book2/index.php I. M. Zhuravel. Kratkij kurs teorii obrabotki izobra­zhenij [A short course of image processing theory].
  27. http://www.imagemagick.org/Usage/morphology/ ImageMagick v6 Examples – Morphology of Shapes