Пользовательский интерфейс программы NanoScan Viewer
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования “НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ “МИФИ” ФАКУЛЬТЕТ “АВТОМАТИКА и ЭЛЕКТРОНИКА” Кафедра “Электронные измерительные системы”
ОТЧЕТ ПО ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКЕ
на тему Разработка и реализация алгоритмов обработки данных, получаемых с помощью сканирующих нанотвердомеров семейства НаноСкан_
Студент гр. А11-08 ___________ Русаков А.А.
(подпись) (ФИО)
Руководитель практики _________ Усеинов А.С.
(подпись) (ФИО)
Зав. лаб. сканирующей зондовой микроскопии, к.ф.-м.н.
(должность, ученая степень и звание)
Отчет защищен с оценкой _______________
Председатель комиссии
|
Члены комиссии:
|
|
_________ ______________
|
Москва 2011 г.
Содержание
Введение
|
|
|
1 Обзор и анализ структуры программного обеспечения сканирующих нанотвердомеров семейства НаноСкан
1.1 Организация структуры программного обеспечения
1.2 Пользовательский интерфейс программы NanoScan Viewer
1.3 Организация программного кода программы NanoScan Viewer
2 Разработка алгоритмов пакетной обработки результатов измерения твердости методом индентирования
2.1 Метод индентирования
2.2 Реализация метода индентирования в «НаноСкан-3Д»
2.3 Разработка алгоритма автоматического определения точки контакта
3 Экспериментальные результаты: апробация разработанного алгоритма на примере серии измерений твердости образца твердого сплава на основе кубического нитрида бора
3.1 Апробация алгоритма
3.2 Границы применимости алгоритма
Заключение
Приложение 1. Алгоритм метода наименьших квадратов
Приложение 2. Листинг программы на С++ автоматического определения точки касания.
Введение
Сканирующая зондовая микроскопия является перспективным направлением науки и техники, позволяя исследовать поверхность и характеристики микро- и нанообъектов, не требуя при этом особых условий (например, высокого вакуума). При этом диапазон объектов, которые можно исследовать, очень широк — можно работать не только с твёрдыми, но и с достаточно мягкими (в том числе биологическими) объектами.
|
|
|
Сканирующий зондовый микроскоп (в варианте «скариующий туннельный микроскоп») был изобретён Гердом Биннигом и Генрихом Рорером в 1981 году, за что они были награждены Нобелевской премией по физике (1986).
Сканирующая зондовая микроскопия помогает не только различать положения отдельных атомов, но и перемещать их на нужные места, хотя долгое время это считалось невозможным. Также она кардинально расширила исследовательские возможности учёных, позволив заняться исследованием поведения атомов на границе раздела двух сред.
Сегодня подобные микроскопы используются только в научных исследованиях. С их помощью совершаются наиболее сенсационные открытия в генетике и медицине, создаются материалы с удивительными свойствами. Однако уже в ближайшее время ожидается прорыв, и прежде всего, в медицине и микроэлектронике появятся микророботы, доставляющие по сосудам лекарства непосредственно к больным органам, будут созданы миниатюрные суперкомпьютеры.
Созданием сканирующих зондовых микроскопов и проведением исследований с их помощью заняты множество научных организаций в России и зарубежом, например, «JEOL» (Япония), «Микротестмашины» (Беларусь), ЗАО «Нанотехнология МДТ» (Россия), ООО НПП «Центр перспективных технологий» (Россия), АНО «Институт нанотехнологий МФК» (Россия), ФГБНУ ТИСНУМ (Россия).
|
|
|
Сканирующие нанотвердометры семейства «НаноСкан» разработаны в ФГБНУ ТИСНУМ и являются высокоточными приборами, предназначенными для измерения физико-механических свойств материалов, таких как рельеф поверхности, карта распределения механических неоднородностей, твердость, модуль упругости (Юнга), износостойкость и ряд других характеристик.
Обзор и анализ структуры программного обеспечения сканирующих нанотвердомеров семейства НаноСкан
Организация структуры программного обеспечения
В комплекте с нанотвердометрами семейства «НаноСкан» поставляется оригинальное программное обеспечение, разработанное специально для этих нанотвердометров. Структура программного обеспечения приборов включает две основные программы (NanoScan Device и NanoScan Viewer), а также ряд вспомогательных утилит. Две основные программы работают независимо, однако реализован механизм, позволяющий данным программам обмениваться данными в режиме реального времени, используя буферизацию в оперативной памяти персонального компьютера.
|
|
|
Программа NanoScan Device предназначена непосредственно для управления работой прибора, запуска измерений и сбора данных. С помощью неё задаются необходимые параметры эксперимента, осуществляется контроль над ходом эксперимента, выполняются калибровочные и настроечные процедуры. В ходе проведения измерений NanoScan Device управляет оборудованием и пересылает данные в программу NanoScan Viewer при помощи технологии Memory Mapping. Другими словами, в памяти компьютера создаётся выделенная область, к которой может иметь доступ не только та программа, которая эту область создала, но и любая другая, которая знает дескриптор области или название области. В эту область NanoScan Device записывает все измеренные величины.
Программа NanoScan Viewer предназначена для сохранения, загрузки, просмотра и обработки результатов измерений, полученных при помощи NanoScan Device. Используются собственные форматы файлов, позволяющие хранить как одномерные результаты измерений (например, кривые нагружения), так и двухмерные/трёхмерные результаты измерений (карты высот). В программе широко представлены возможности обработки полученных данных, включая разнообразную фильтрацию, аппроксимацию, простые алгебраические преобразования графиков, построение гистограмм высот и т.д.
Задачи, решаемые в рамках прохождения преддипломной практики, были связаны с программой NanoScan Viewer, поэтому рассмотрим её подробнее.
Пользовательский интерфейс программы NanoScan Viewer
Программа является многодокументным приложением (MDI), которое может открывать документы двух основных категорий — двухмерные/трёхмерные (рельеф поверхности) и одномерные (графики, диаграммы). В открытых одномерных документах, кроме непосредственно обработки можно изменять масштаб отображения, цвет и толщину линий, названия графиков и линий. В двухмерных/трёхмерных документах можно, кроме обработки результатов, переключаться между трёхмерным и двухмерным представлением (в трёхмерном представлении можно произвольно вращать изображение с помощью манипулятора мыши), менять цветовую палитру отображения и т.д. Главное окно программы (см. рисунок 1) снабжено главным меню и панелью инструментов.
Рисунок 1. Общий вид окна программы NanoScan Viewer с открытыми документами.
Также панелью инструментов снабжён каждый открытый документ, содержащий одномерные графики. Меню и панели инструментов главного окна меняются в зависимости от типа активного открытого документа. Для обработки результатов существуют специальные диалоговые окна, например, Graph Manager «Диспетчер графиков» (см. рисунок 2) и окно Nanoindentation «Наноиндентирование» (см. рисунок 3), они имеют собственные меню команд.
Рисунок 2. Вид окна Graph Manager
Рисунок 3. Вид окна Nanoindentation.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!