Журнал НИТ №9 (18)

 

Embed or link this publication

Description

Журнал НИТ №9 (18)

Popular Pages


p. 1

Дорогие Друзья! Поздравляем вас с наступающим Новым Годом и Рождеством! Желаем, чтобы сбылось всё, о чём мечталось, чтобы плохое осталось в прошлом. Пусть в этом году удача сопровождает во всех делах, пусть друзья не покидают и семья поддерживает, пусть на работе коллеги любят и начальство ценит. Мы рады представить вам наш очередной номер Журнала НИТ. В нём вы найдете много полезной информации об измерительных приборах, методах измерений и особенностях конструкции ручного измерительного инструмента. Рады вам сообщить, что мы всегда ждем вас в наш выставочный зал для проведения измерений на нашем демо оборудовании, более подробную информацию вы можете найти в разделе «Приглашение на демо измерения»! С наилучшими пожеланиями Главный редактор журнала НИТ, коммерческий директор ЗАО НПФ «Уран» Лоскутов А.А. В этом номере вы найдете: Рентгеновское излучение. Корректировка дрифта Werth…..…………………..………..…….….....2 Приборы серии ImageMaster производства Trioptics. Программное обеспечение MTF LAB…....6 Новые видеоизмерительные проекторы HDV ф. Starrett………………………..……………....…….11 Применение приборов NanoFocus в криминалистике…………………………………………….……14 Особенности индикаторных нутромеров с цилиндрической направляющей…………..…..…..........16 70 интересных фактов про Новый Год (статья от Всезнайки)………………………………………....19 Приглашение на демо-измерения…………..……….…...………………….…………….………...…...26 Поздравительная открытка……………………………………………………………………………….28 ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 1 из 28

[close]

p. 2

Рентегновское излучение. Корректировка дрифта. В предыдущем номере журнала мы затронули тему рентгеновского излучения в части использования фильтров и, тем самым, повышения жесткости излучения. В этой статье мы разберемся в том, что же такое рентгеновское излучение и условия его возникновения. Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Рентгеном в 1895 году. Главное открытие в своей жизни — икс-излучение — он совершил, когда ему было уже 50 лет. Вечером в пятницу, 8 ноября 1895 года, когда его ассистенты уже ушли домой, Рентген продолжал работать. Он снова включил ток в катодной трубке, закрытой со всех сторон плотным чёрным картоном. Лежавший неподалёку бумажный экран, покрытый слоем кристаллов платиноцианистого бария, начал светиться зеленоватым цветом. Учёный выключил ток — свечение кристаллов прекратилось. При повторной подаче напряжения на катодную трубку свечение в кристаллах, никак не связанных с прибором, возобновилось. В результате дальнейших исследований учёный пришёл к выводу, что из трубки исходит неизвестное излучение, названное им впоследствии икс-лучами. Эксперименты Рентгена показали, что икс-лучи возникают в месте столкновения катодных лучей с преградой внутри катодной трубки (тормозное излучение ускоренных электронов). Учёный сделал трубку специальной конструкции — антикатод был плоским, что обеспечивало интенсивный поток икс-лучей. Благодаря этой трубке (она впоследствии будет названа рентгеновской) он в течение нескольких недель изучил и описал основные свойства ранее неизвестного излучения, которое получило название рентгеновского. Как оказалось, икс-излучение способно проникать сквозь многие непрозрачные материалы; при этом оно не отражается и не преломляется. Прозрачность веществ по отношению к исследованным лучам зависела не только от толщины слоя, но и от состава вещества, т.е. рентгеновские лучи проникают сквозь вещество, причём различные вещества по- разному их поглощают. Поглощение рентгеновских лучей является важнейшим их свойством в рентгеновской съёмке. Рентгеновское излучение - электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма излучением (от ~10эВ до ~1МэВ), что соответствует длинам волн от ~103 до ~10−2 Å (от ~10−7 до ~10−12 м). Положение на шкале электромагнитных волн. Энергетические диапазоны рентгеновского излучения и гамма-излучения перекрываются в широкой области энергий. Оба типа излучения являются электромагнитным излучением и при одинаковой энергии фотонов — эквивалентны. Терминологическое различие лежит в способе возникновения — рентгеновские лучи испускаются при участии электронов (либо связанных в атомах, либо свободных) в то время как гамма-излучение испускается в процессах девозбуждения атомных ядер. Фотоны характеристического (то есть испускаемого при переходах в электронных оболочках атомов) рентгеновского излучения имеют энергию от 10 эВ до 250 кэВ, что ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 2 из 28

[close]

p. 3

соответствует излучению с частотой от 2·1015 до 6·1019 Гц и длиной волны 0,005— 100 нм (общепризнанного определения нижней границы диапазона рентгеновских лучей в шкале длин волн не существует). Мягкое рентгеновское излучение характеризуется наименьшей энергией фотона и частотой излучения (и наибольшей длиной волны), а жёсткое рентгеновское излучение обладает наибольшей энергией фотона и частотой излучения (и наименьшей длиной волны). Жёсткое рентгеновское излучение используется преимущественно в промышленных целях. Условная граница между мягким и жёстким рентгеновским излучением на шкале длин волн находится около 2 Å (≈6 кэВ). рентгеновское излучение с характерным для материала анода спектром энергий (характеристическое излучение, частоты определяются законом Мозли, √V=A(Z-B), где Z —атомный номер элемента анода, A и B – константы для определённого значения главного квантового числа n электронной оболочки). В настоящее время аноды изготавливаются главным образом из керамики, причём та их часть, куда ударяют электроны — из молибдена или меди. В процессе ускорения – торможения лишь около 1% кинетической энергии электрона идёт на рентгеновское излучение, 99 % энергии превращается в тепло. Рентгеновские трубки. Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод (ранее называвшийся также антикатодом). В рентгеновских трубках электроны, испущенные катодом, ускоряются под действием разности электрических потенциалов между анодом и катодом (при этом рентгеновские лучи не испускаются, так как ускорение слишком мало) и ударяются об анод, где происходит их резкое торможение. При этом за счёт тормозного излучения происходит генерация излучения рентгеновского диапазона, и одновременно выбиваются электроны из внутренних электронных оболочек атомов анода. Пустые места в оболочках занимаются другими электронами атома. При этом испускается Схематическое изображение рентгеновской трубки. X — рентгеновские лучи, K — катод, А — анод (иногда называемый антикатодом), С — теплоотвод, Uh — напряжение накала катода, Ua — ускоряющее напряжение, Win — впуск водяного охлаждения, Wout — выпуск водяного охлаждения. Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 3 из 28

[close]

p. 4

поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором. Рентгеновское излучение используется как в медицине (низкая энергия излучения), так и в промышленности – промышленные измерительные томографы, но, поскольку излучение в промышленном томографе, в отличает от медицинского томографа, не может навредить измеряемой детали, то возможно использование более мощных источников излучения с более высокой энергией. Для защиты операторов от воздействия рентгеновского излучения компания Werth применяет специальные защитные меры в виде свинцовых пластин встроенных в обшивку прибора, смотровых окон, произведённых также с добавлением свинца, вплоть до специальных защитных комнат, построенных вокруг томографа (применяется для томографов с трубкой напряжением 450 кВ). Все эти меры позволяют гарантировать минимальное лучевое воздействие на оператора, не превышающее установленных норм (20 мЗв, что соответствует требованиям СанПиН 2.6.1.1192-03) и сравнимое с дозой облучения, получаемой пассажиром при перелете на самолете. Что же касается так называемого «остаточного свечения» детали после ее измерения, то такое утверждение является в принципе некорректным. Для развенчания этого стереотипа вернемся к природе возникновения рентгеновского излучения, и увидим, что они возникают в рентгеновской трубке, для возникновения требуется очень высокое напряжение и специальные условия для создания движения заряженных частиц и т.д. Естественно, что в измеряемой детали ничего подобно создать НЕ ВОЗМОЖНО! Да, в детали возникает рентгеновское излучение, НО ТОЛЬКО в момент прохождения излучения сквозь деталь, но оно сразу же прекращается в момент снятие напряжения в источнике рентгеновской трубке. Корректировка дрифта (заявлен патент). Хорошая воспроизводимость результатов измерения требует корректировки дрифта измерительного прибора. Дрифт – это враг точных измерений, проявляющийся как искажения на измеряемом изображении детали и может быть обусловлен: изменяющейся температурой за время измерения, дрифтом (=биением) поворотной оси, дрифтом фокального пятна и пр… Существует два метода корректировки дрифта: - при помощи специального эталона; - при помощи программного обеспечения. Первый метод существовал давно и был реализован через эталон (стержень со встроенной сферой) и специально созданного макроса (DMIS Macro). «Дрифт-эталон» на поворотной оси томографа. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 4 из 28

[close]

p. 5

Данную корректировку по «дрифт-эталону» (Метод 1) нужно выполнять для особо точных измерений и является необходимым условием при измерении, к примеру, распылительных форсунок. Корректировка выполняется однократно перед началом измерения детали, чтобы оценить изменения, возникшие с момента последней калибровки томографа и скорректировать их. Также корректировка по «дрифт-эталону» может выполняться во время томографии, но уже для корректировки дрифта, обусловленного большим временем измерения (к примеру, при использовании растровой томографии, подробнее ЗДЕСЬ). Метод 2. Быстрая томография перед длительными измерениями для корректировки изображения за счет его смещения на заданную позицию. Преимущество: не требуется специальных эталонов («дрифт-эталон»); Недостаток: невозможно провести корректировку дрифта для определения состояния машины после последней калибровки. Без корректировки (в протоколе виден сильный разброс значений, но значения не превышают МРЕ Е) Без корректировки. С корректировкой по методу 1 (разброс показаний значительно снижен). С корректировкой по методике 2. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 5 из 28

[close]

p. 6

Особенности контроля отдельных оптических параметров на приборах серии ImageMaster производства Trioptics. Возможности программного обеспечения MTF LAB В предыдущей статье были рассмотрены станции серии ImageMaster, предназначенные для построения частотноконтрастной характеристики (ЧКХ) – зависимости контраста изображения от пространственной частоты. Помимо ЧКХ эти станции позволяют контролировать другие оптические параметры, характеризующие качество изображения, воспроизводимого оптическими системами. Частотно-контрастная характеристика Это основной параметр, отображаемый программой. Перед измерением ЧКХ целесообразно выполнить «сканирование» изображения вдоль оптической оси объектива для установки камеры в плоскость наилучшего изображения, что возможно благодаря креплению камеры на ЧПУ направляющей с высокоточной шкалой отсчета. Это положение соответствует вершине графика на рис. 1 зависимость контраста (%) от положения по фокусу (мм). При этом в окне, передающем изображение с ПЗС матрицы, можно наблюдать (наиболее) резкое изображение перекрестия (рис. 1). Рис. 1. Определение плоскости наилучшего изображения (сверху) и изображение перекрестия в окне программы. После того как плоскость наилучшего изображения определена можно приступить непосредственно к измерению ЧКХ. Для этого оператор указывает максимальное значение пространственной частоты, на которой выполняется измерение, шаг изменения частоты и число проекций (сагиттальная, меридиональная или обе). Помимо ЧКХ программа отображает функцию рассеяния линии (ФРЛ), на основе Фурьепреобразования которой строится ЧКХ. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 6 из 28

[close]

p. 7

Другой разновидностью измерения ЧКХ является ее измерение вне оси, когда требуется оценить качество изображения объектива по полю. Как правило, подобный тип измерений предполагает измерение ЧКХ не в одной внеосевой точке, а в нескольких точках, находящихся в пределах поля зрения объектива. В этом случае оператор задает диапазон изменения угла падения луча (или диапазон перемещения камеры по полю), а также число точек, в которых выполняется измерение (рис. 4). Рис. 2. ФРЛ (сверху) и результат измерения ЧКХ на оси – в графическом (в середине) и табличном представлении. Каждый из трех графиков содержит данные, полученные в сагиттальной (синяя кривая) и меридиональной (зеленая кривая) проекциях. Окно с числовыми значениям, помимо этого, отображает отклонения величины контраста от номинальных значений, полученных, при импорте оптической схемы объектива в программу (колонка «Diff»). Рис. 3. Параметры измерения (сверху) и график, иллюстрирующий результат измерения ЧКХ по полю. По оси Х – угол падения луча (±15°), по оси Y – значение контраста (от 0 до 1). Каждая из линий соответствует одной из пространственных частот, на которой выполняется измерение; чем ниже расположена прямая на графике, тем выше значение частоты. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 7 из 28

[close]

p. 8

Более подробный и наглядный вид отображения результатов измерения ЧКХ можно получить, выполнив измерение в режиме «ЧКХ по полю по фокусу» (англ. «MTF vs. Field vs. Focus»). В этом режиме программа выполняет сканирование изображения вдоль оптической оси в каждой внеосевой точке. Диапазоны сканирования, смещения по полю и др. параметры измерения задаются оператором. По окончанию измерения в отдельном окне появляется результаты в различном графическом представлении – в виде 3D диаграммы (на рисунке 5 слева) и в виде двумерных графиков. 3D диаграмма отображает для одной из двух проекций (сагиттальной или меридиональной) значение контраста изображения в зависимости от положения камеры по полю (смещения от осевого положения) и величины ее дефокусировки (смещения от плоскости наилучшего изображения). степень кривизны поля изображения и величину астигматизма (рис. 6). Главным преимуществом отображения результатов в этом виде является возможность изменять отдельные параметры измерения после получения результатов (например, изменить значение диапазон пространственных частот или шаг, с котором они меняются). Рис. 4. Результат измерения ЧКХ по полю и по фокусу. В правой части окна представлены графики, отображающие зависимость контраста от положения по полю в различных видах. Оператор имеет возможность выбрать количество и значения пространственных частот, для которых отображается ЧКХ, величину глубины резкости, а также, переключаясь между вкладками, оценить Рис. 5. Графики, отображающие величину кривизны поля изображения (сверху) и астигматизма. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 8 из 28

[close]

p. 9

Фокусное расстояние Помимо ЧКХ станции серии ImageMaster позволяют измерить другие оптические параметры. Одним из наиболее востребованных на этапе контроля оптических изделий является фокусное расстояние. Поскольку фокусное расстояние (как правило, измеряется заднее фокусное расстояние f') представляет собой расстояние от задней главной до задней фокальной плоскости, его измерение сопряжено с определенными сложностями, т.к. главная плоскость находится «внутри» оптической системы. Традиционным методом измерения фокусного расстояния является измерение увеличения пары штрихов (см. статью, посвященная приборам серии OptiSpheric, в журнал НИТ №6 ). В приборах серии ImageMaster реализован другой принцип измерения фокусного расстояния с использованием одиночного перекрестия. Фокусное расстояние вычисляется как отношение величины смещения изображения по полю h' к величине поворота приемной части на угол ω: EFL   lim h' w0 tan w Перед измерением величину смещения по полю задает оператор, угол поворота рассчитывается автоматически. Точные значения считываются при условии, когда изображение тест-объекта находится в центре ПЗС матрицы. Точность вычисления указанного соотношения определяется за счет использования в приборе высокоточных направляющих. Для получения наиболее точного результата измерение выполняется несколько раз (рис. 7). Рис. 6. Результат измерения фокусного расстояния. Каждый столбец – одно из четырех измерений. Хроматические аберрации На фотографии хроматическая аберрация проявляется в виде ухудшения качества цветопередачи при формировании изображения (посторонние оттенки и цветные контуров у объектов съемки). Особенно заметно влияние аберрации на контрастных изображениях. Выделяют два типа хроматических аберраций – продольную (или т.н. хроматизм положения), проявляющуюся в том, что плоскости фокусировки различных длин волн (т.е. различные цвета) смещены относительно друг друга вдоль оптической оси и поперечную (т.н. хроматизм увеличения) – связанную с тем, что увеличение оптической системы зависит от длины волны. На приведенных ниже графиках показаны результаты измерения двух типов хроматических аберраций. Первый график представляет собой зависимость смещения плоскости наилучшего изображения для трех различных длин волн относительно плоскости наилучшего изображения для базовой длины волны. Второй график показывает зависимость ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 9 из 28

[close]

p. 10

смещения плоскости наилучшего изображения для двух длин волн (синий и красный цвет) относительно плоскости наилучшего изображения для базовой длины волны в зависимости от угла падения луча. В обоих случаях в качестве базовой длины волны выбрана длина волны 546 нм (зеленый свет), однако оператор может изменить это значение в программе. Дисторсия Еще одно измерение, связанное с анализом изменения изображения по полю – измерение дисторсии. Перед измерением оператор задает диапазон измерения и число шагов. В результате программа вычисляет зависимость смещения изображения по полю от угла поворота приемной части. На основе этой зависимости строится график изменения фокусного расстояния (мм) от угла падения луча (°). Рис. 9. Результаты измерения хроматической. аберрации. Рис. 10. Результат измерения дисторсии (сверху) и пример дисторсии на фотографии. Дисторсия проявляется в искривлении и искажении геометрии фотоснимка, т.е. масштаб изображения меняется с удалением от центра поля к краям, вследствие чего прямые линии искривляются к центру или к краям. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 10 из 28

[close]

p. 11

Новые видеоизмерительные проекторы HDV ф. Starrett Специальное решение ф. Starrett – видеоизмерительный проектор HDV Видеоизмерительные микроскопы (видеосистемы) и профильные проекторы получили широкое распространение на всех производственных участках и в измерительных лабораториях. Видеосистемы прекрасно зарекомендовали себя, как измерительные системы широчайшего спектра применения. Они решают множество измерительных задач, как в производственных условиях, так и в лаборато- риях. Но конечно, производственные условия могут сильно отличаться на различных предприятиях и зачастую делать невозможным применение видеоизмерительных микроскопов. Профильные проекторы были разработаны специально для безотказной работы в самых суровых производственных условиях. СОЖ, потоки температуры, вибрации и другие внешние влияния ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 11 из 28

[close]

p. 12

окружающей среды не влияют на надежность и достоверность показаний и долговечность измерительной системы. Компания Starrett является одним из мировых лидеров по производству видеомикроскопов и проекторов, стараясь создавать специальные решения, основываясь на опыте применения и использования их систем. некоторые горизонтальные проекторов Starrett. Следующим шагом, было решение по объединению двух систем в одном. модели Отчетное устройство QC 300 Одним из инновационных решений, по объединению видеосистемы и проектора является технология OV2. Некоторые проекторы могут дооснщаться видеообъективом OV2 и отчетным устройством QC 300, который способен воспроизводить видеоизображение. Таким образом, получается 2 в 1! Одновременно можно использовать функции профильного проектора на большом черно-белом экране, а так же функции видеомикроскопа на цветном экране QC 300. Подобную модернизацию поддерживают Это решение прекрасно себя зарекомендовало и компания Starrett активно продвигает эти системы в различных отраслях производства. Вторым инновационным решением стала разработка новых систем HDV. Видеоизмерительный проектор HDV представляет собой полноценную видеосистему, реализованную в корпусе профильного проектора! ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 12 из 28

[close]

p. 13

- компактное исполнение, - прибор максимально мобилен, по сравнению с другими Системы HDV обладают радом неоспоримых преимуществ перед всеми другими системами на рынке подобных систем: - возможности видеосистемы, совмещенные с надежностью профильного проектора; - полноценно реализованные функции видеомикроскопа с использованием большого сенсорного экрана; - все главные преимущества двух систем полноценно совмещены в одной; - до 50 кг нагрузка на стол (вместо 20кг); - диапазон измерения 400х150 мм; - персональный компьютер, контроллеры и кабели компактно установлены внутри корпуса системы; - внутри корпуса поддерживается избыточное давление, препятствующее проникновению частиц пыли и грязи, присутствующих в механических цехах; - рабочий стол с диапазоном 540х130 мм обладает функцией поворота ±15°; - есть вариант ЧПУ управления системой; Решение HDV так же значительно выгоднее финансово, по сравнению с комбинированной системой, что так же повышает интерес к этой специализированной системе. Благодаря повышенному интересу к этим системам во всем мире, компания Starrett продолжает расширять линейку систем HDV. На выставке International Manufacturing Technology Show 2016 была представлена новая версия системы HDV 500, которая значительно превосходит по характеристикам своих предшественников: - измерительный диапазон 500х200 мм; - грузоподъемность стола 150 кг; - монолитное исполнение корпуса, напольного расположения; - полностью ЧПУ! ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 13 из 28

[close]

p. 14

Применение приборов компании Nanofocus в криминалистике сопоставима с отпечатками пальцев. Часто такие следы позволяют точно сопоставить инструмент и объект преступления. С использованием трехмерной технологи μsurf есть возможность точного определения микроструктуры и занесения ее в базу данных. Известные полицейские институты, такие как ФБР и их немецкие коллеги ВКА успешно используют μsurf системы для сравнительных экспертиз криминалистических объектов. Технология компании NanoFocus также используется во всем мире для установления подлинности предметов искусства. Микроструктура мазков на картинах также Конфокальные микроскопы в отличие от уникальна как и отпечатки пальцев. В отличие от обычных имеют очень высокое разрешение (до 2 длительных лабораторных исследований, нм) вдоль оптической оси объектива (ось Z), которые используют повреждающие картины которое достигается за счет использования методики, технология μsurf позволяет принципа конфокальной фильтрации идентифицировать полотно быстро и точно. отраженных от образца лучей. Результаты сканирования поверхности передаются в компьютер, который формирует изображение и выводит его на экран монитора. Мощное программное обеспечение позволяет не только оцифровать объект в системе x-y-z координат, но сразу же визуализировать его как 3D-объект. При этом цифровая модель объекта может быть сохранена и задокументирована на компьютере и в дальнейшем вызвана для обработки или сравнения. Скорость получения информации об объекте составляет несколько секунд. От предметов искусства до инструментов преступления. Инструменты, используемые преступниками, оставляют множество следов, криминологическая применимость которых Сравнивая следы, созданные в лаборатории с оригинальными следами (техника корреляции, Рис.1), инструмент преступления может быть установлен и правонарушение раскрыто. ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 14 из 28

[close]

p. 15

Взрывчатые вещества Технология μsurf позволяет сравнивать характерные признаки поверхности, возникающие при производстве взрывчатых веществ. Сопоставление известных поверхностей с объектом исследования может помочь установить происхождение материала. (Рис. 2) Рис 1.Сравнение следов(слева) и инструмента преступления(справа) Баллистика Сигнатура стрелянной пули состоит из множества сверхтонких отпечатков, которые формируются при стрельбе из оружия. Сравнение лабораторных образцов и найденных на месте преступления может помочь в идентификации оружия. Рис. 2 Элемент исследуемого материала. Преимущества использования конфокальной технологии: - бесконтактные измерения; - надежность; - большой угол наклона боковых граней; - высокая точность; - высокое разрешение; - высокая скорость измерения; - модуль сшивания изображений. Микроскопы конфокальные серии µsurf Приказ номер 2695 от 04.12.2017 ГРСИ 69535-17 ЗАО НПФ «Уран» http://www.uran-spb.ru Стр. 15 из 28

[close]

Comments

no comments yet