МИКРОСКОП С АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКОЙ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Предполагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована при измерении в проходящем и отраженном свете линейных и угловых размеров исследуемых объектов в прямоугольных и полярных координатах с автоматизированной обработкой результатов измерений.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому - прототипом - является микроскоп, содержащий оптически связанные осветитель с источником питания, объектив, тубус микроскопа, окуляр, видеокамеру, измерительный стол, размещенный по оптической оси и связанный с блоком управления, блок обработки видеоинформации, блок визуализации информации, пользовательский интерфейс (Патент США 6006140 МПК G05B 19/18).
Наиболее близкое техническое решение имеет следующие недостатки. Устройство не имеет осветителя отраженного света, который предназначен для освещения исследуемого объекта при контроле геометрических параметров на его верхней поверхности. Нет блока выделения теневого края изображения, что снижает стабильность измерений. Нет блока обработки геометрической информации и программы обработки результатов измерений, что значительно увеличивает время обработки результатов. Нет блока формирования протокола, что не позволяет архивировать полученные результаты измерений. Перечисленные недостатки ограничивают возможности наиболее близкого технического решения.
Задача полезной модели - расширение функциональных возможностей устройства, а именно, обеспечение возможности контроля геометрических параметров на верхней поверхности исследуемого объекта, автоматизированная обработка геометрической информации и результатов измерений исследуемого объекта, обеспечение стабильности, сохранение результатов измерений исследуемого объекта.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее оптически связанные осветитель проходящего света с источником питания, объектив, тубус микроскопа, окуляр, видеокамеру, измерительный стол, размещенный по оптической оси и связанный с блоком управления, блок обработки видеоинформации, блок визуализации информации, пользовательский интерфейс, при этом выход видеокамеры соединен со входом блока обработки видеоинформации, выход блока визуализации информации со входом пользовательского интерфейса, введены осветитель отраженного света с источником питания, оптически связанный с измерительным столом, блок анализа изображения и выделения края, блок обработки геометрической информации, блок формирования протокола измерений, блок архива геометрии, блок протокола измерений, блок архива протоколов, при этом выход блока обработки видеоинформации соединен со входом блока анализа изображения и выделения края, первый выход блока анализа изображения и выделения края соединен с первым входом блока обработки геометрической информации, второй выход блока анализа изображения и выделения края соединен с первым входом блока визуализации информации, второй вход блока обработки геометрической информации соединен с выходом блока управления, вход которого соединен с первым выходом блока обработки геометрической информации, второй, третий и четвертый выходы блока обработки геометрической информации соединены соответственно со вторым входом блока визуализации информации, входами блоков формирования протокола и архива геометрии, первый выход блока формирования протокола соединен со входом блока протокола измерений, а его второй выход - со входом блока архива протоколов.
Микроскоп снабжен программой для обработки результатов измерений, что сокращает время обработки результатов и повышает стабильность измерений.
Осветитель проходящего света предназначен для подсветки исследуемого объекта, расположенного на поверхности измерительного стола, при работе микроскопа в режиме проходящего света, применяемого при контроле геометрических параметров внешнего контура объекта по теневой картине.
Осветитель отраженного света предназначен для освещения исследуемого объекта, расположенного на поверхности измерительного стола, при работе микроскопа в режиме отраженного света, применяемого при контроле геометрических параметров на верхней поверхности объекта.
Объектив предназначен для построения увеличенного изображения исследуемого объекта и передачи его наблюдения через визирный или видеоканал.
Тубус микроскопа предназначен для разделения светового пучка от объектива на два потока и их передачи в визирный и видеоканалы.
Окуляр предназначен для визуального наблюдения увеличенного изображения исследуемого объекта, даваемого объективом.
Видеокамера предназначена для преобразования увеличенного изображения исследуемого объекта в поток электрических импульсов.
Измерительный стол предназначен для расположения на его поверхности исследуемого объекта и его точного перемещения в процессе исследования, а также измерения величины этого перемещения по двум координатам с помощью двух датчиков линейных перемещений.
Блок управления, устройство цифровое отсчетное (блок УЦО), предназначен для преобразования сигналов, поступающих от двух датчиков линейных перемещений измерительного стола, в сигнал, передаваемый блоку обработки геометрической информации.
Блок обработки видеоинформации предназначен для преобразования последовательного потока, поступающего от видеокамеры, с целью его дальнейшего анализа другими блоками.
Блок анализа изображения и выделения края предназначен для проведения анализа видеопотока и определения края изображения исследуемого объекта, поступающего с видеокамеры, и выработки управляющего сигнала на передачу текущих координат измерительного стола, а также передачи видеопотока блоку визуализации информации.
Блок геометрической обработки информации предназначен для получения текущих координат измерительного стола по команде оператора или управляющего сигнала блока анализа изображения, определения отдельных геометрических параметров исследуемого объекта, архивации геометрических параметров, передачи информации о геометрических параметрах объекта в блоки формирования протокола и визуализации информации.
Блок формирования протокола предназначен для формирования протокола контроля объекта, расчета отклонения геометрических параметров от заданных значений, передачи сформированного протокола на печать или архивацию.
Блок визуализации информации предназначен для формирования графического пользовательского интерфейса, вывода на экран монитора видеоизображения, поступающего с видеокамеры, с наложенным на него изображением «виртуальной сетки», визуализации геометрических параметров исследуемого объекта, отображения текущих координат измерительного стола, управляющих элементов графического интерфейса, а также ввода управляющих команд оператора.
На рисунке представлена структурная блок-схема предлагаемого устройства.
Микроскоп с автоматической обработкой результатов измерений содержит оптически связанные осветитель проходящего света 1 с источником питания, осветитель отраженного света 2 с источником питания, объектив 3, тубус микроскопа 4, окуляр 5, видеокамеру 6, измерительный стол 7, размещенный по оптической оси и связанный с блоком УЦО 8, блоки обработки видеоинформации 9, анализа изображения и выделения края 10, обработки геометрической информации 11, визуализации информации 12, формирования протокола 13, пользовательский интерфейс 14, блоки архива геометрии 15, протокола измерений 16, архива протоколов 17.
Микроскоп с автоматической обработкой результатов измерений снабжен программой для обработки результатов.
Устройство работает следующим образом. Подается питание на осветители 1, 2 и блок УЦО 8, запускается программное обеспечение, на измерительный стол 7 устанавливается исследуемый объект и проводится измерение. Возможны два варианта работы устройства - с использованием видеокамеры и без видеокамеры. В случае, если видеоинформация не требуется, пользователь осуществляет наведение на контрольные точки объекта, наблюдая в окуляр микроскопа 6, при совпадении требуемой точки на поверхности или грани контролируемого объекта с перекрестьем окуляра 5, оператор активирует функцию «захват точки» путем нажатия программной кнопки, активирующей управляющий сигнал на передачу текущих координат измерительного стола 7 из блока УЦО 8 в блок обработки геометрической информации 11. После ввода координат всех необходимых точек объекта или точек, принадлежащих одному геометрическому элементу объекта, затем после активации функции обработки геометрических параметров, проводится расчет геометрии выбранного элемента. При необходимости геометрические параметры исследуемого объекта, как введенные с блока УЦО 8, так и рассчитанные блоком обработки геометрической информации 11, по команде оператора могут быть сохранены в блоке архива геометрии 15. По команде оператора может быть активирован блок формирования протокола 13, формирующий протокол результатов измерений объекта на основании геометрических параметров, рассчитанных блоком обработки геометрической информации 11, а также их отклонения от параметров, введенных оператором в процессе формирования протокола. Сформированный протокол сохраняется в блоке протоколов измерений 16. При завершении выполнения программы, по команде оператора, текущие геометрические параметры исследуемого объекта сохраняются в блоке архива протоколов 17 и при новом запуске программы загружаются в память программы.
При работе с использованием видеоинформации по команде оператора, через графический интерфейс, активируется блок обработки видеоинформации 9, подается питание на видеокамеру 6. Видеопоток, сформированный блоком обработки видеоинформации 9, передается в блок анализа изображения и выделения края 10, а затем в блок визуализации информации 12 и выводится в рабочем поле графического интерфейса. По команде оператора, через графический интерфейс, может быть активирована функция наложения «виртуальной сетки», при этом блок анализа изображения и выделения края 10 изображение считывает из определенного оператором графического файла и проводит его наложение на поступающий видеопоток и передает его в блок визуализации информации 12. Функция выделения края изображения активируется по команде оператора через графический интерфейс. Блок обработки видеоинформации 9 проводит анализ центральной зоны видеопотока и в момент пересечения изображения края контролируемого объекта центра анализируемой зоны выдает сигнал в блок обработки геометрической информации на получение текущих координат измерительного стола 7. Полученные координаты точек, принадлежащих краю исследуемого объекта, в дальнейшем обрабатываются блоком обработки геометрической информации 11 по командам оператора через графический интерфейс. При завершении выполнения программы функция обработки видеоинформации автоматически отключается.
Положительный эффект заявляемой полезной модели - повышение стабильности и сокращение времени обработки результатов измерений.