Построение яркостной гистограммы изображения зерен пыльцы, полученных с помощью РЭМ

Понятие и классификация оптических приборов, их разновидности и сферы применения, история создания и современные достижения в данной области. Производство изделий из пластмассы. Автомобильная промышленность. Медицинские приборы, микро- и оптоэлектроника.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

КУРСОВАЯ РАБОТА

Построение яркостной гистограммы изображения зерен пыльцы, полученных с помощью РЭМ

Введение

Улучшение качества промышленной продукции есть надежный путь более полного удовлетворения потребностей народного хозяйства, ускорения научно - технического прогресса. В связи с этим постоянно возрастают требования к соблюдению метрологических правил и норм, направленных на повышение уровня измерений, их точности, надежности и производительности. От точности и своевременности измерительной информации зависит правильность принимаемых решений. От качества измерений зависят современные технологии и научные исследования, учет и экономия материальных ресурсов, техническая, экологическая и медицинская диагностика, крупные научные открытия. В современных условиях в большинстве практических применений оптимальность измерений определяется предельно достижимой точностью при минимальных затратах. Уровень точности определяется критерием целесообразности. Неоправданное превышение необходимой точности обычно резко удорожает измерения. Недостаточная точность приводит к браку в производстве, ошибочным результатам и решениям. Технический прогресс отраслей промышленности и развитие науки требует непрерывного повышения точности измерений физических величин. Для обеспечения единства этих измерений метрология должна непрерывно совершенствовать эталоны единиц и создавать все более точную измерительную аппаратуру, используемую как в качестве образцовых средств, так и при научных исследованиях. Поэтому задачей метрологии является также использование новейших достижений науки для создания средств измерений высшей точности. Средства измерений высшей точности применяются для получения значений универсальных физических констант, наиболее достоверные значения которых затем необходимы в технике точных измерений. Прецизионные измерения - техническая наука, основным содержанием которой является измерение и контроль конструктивных параметров оптических элементов и систем, а также измерение физических характеристик изучаемых объектов с помощью прецизионных методов и оптических приборов. Главная особенность прецизионных измерений заключается в том, что они имеют высокую точность и наглядность. Прецизионные измерения относятся в измерениям высшей точности, которая соизмерима с длиной световой волны (= 0.555 мкм). Поэтому, например, и в машиностроении, и в приборостроении оптические измерения применяются там, где необходимы предельно высокие точности. Так, концевые меры изготавливаются и аттестуются с применением интерферометрии. С другой стороны, научные исследования, а также разработки в области высоких технологий требуют проведения измерений с наивысшими точностями, которые нередко находятся на пределе теоретически предсказанных возможностей.

В оптическом приборостроении производство современных оптических приборов, отвечающих требованиям высоких технологий, должно быть обеспечено высокоточными методами и аппаратурой прецизионных измерений и контроля. Современное оптическое приборостроение характеризуется увеличением объемов выпуска оптической продукции, совершенствованием ее технических характеристик, а также необходимостью создания и производства новых классов приборов и систем.

1. Обработка в среде MathCad и Excel

Система Mathcad в любом варианте поставки с помощью функции READBMP позволяет считывать монохромные изображения, представленные файлами с расширением.BMP. Эта функция возвращает матрицу, которая определяется размером рисунка. Каждый элемент возвращаемой матрицы соответствует пикселю исходного изображения и имеет значение кода плотности черного цвета от 0 до 255. ()

2. Классификация видов оптических приборов

Наиболее просто и естественно оптические приборы разделяются на две группы:

· приборы дальнего действия (телескопические трубы, фотоаппараты);

· приборы ближнего действия (лупы, микроскопы и др.).

Но кроме этого можно определить ряд общих признаков различных приборов и выделить следующие группы классификации по этим признакам.

По положению предмета и изображения относительно оптической системы прибора:

· предмет и изображение на бесконечном расстоянии, входящие и выходящие пучки лучей, несущие информацию о точке предмета, образуются параллельными лучами (телескопические системы);

· предмет на конечном расстоянии, изображение в бесконечности, входящий пучок расходящийся, выходящий - параллельный (лупа, микроскоп);

· предмет в бесконечности, изображение на конечном расстоянии (фотоаппаратура, киносъемочная аппаратура),

· предмет и изображение на конечном расстоянии (репродукционные фотоаппараты, фототрансформаторы, фотоувеличители и др.).

По принципу действия оптических поверхностей системы:

· диоптрические приборы (рефракторы), оптическая система образована только преломляющими поверхностями;

· катоптрические приборы (рефлекторы), оптическая система образована только отражающими зеркальными поверхностям;

· катодиоптические приборы (зеркально-линзовые), состоящие из линз и зеркал,

По типу приемников оптического излучения:

· визуальные (приемник - глаз);

· оптико-электронные (приемник - фотокатод);

· фотографические (приемник - фотоэмульсия),

· По использованию диапазона оптического излучения:

· для видимой части спектра (380 - 770 нм.);

· инфракрасные (770 - 75000 нм.);

· ультрафиолетовые (10 - 380 нм.), [3]

3. История создания оптических приборов

оптический прибор оптоэлектроника

В ряду задач, связанных с использованием научных достижений в производстве, все большее значение стало отводиться созданию и совершенствованию различных приборов и измерительных инструментов, их использованию в теоретических исследованиях и практической (производственной) деятельности. Во второй половине XVIII в. и особенно в XIX в. заметно расширилась сфера применения большинства известных уже 100-150 лет точных приборов. Они постепенно проникают в различные области науки и отрасли техники. Так, например, микроскопы стали использовать не только для медико-биологических целей, но и в химии, и в металлургии, зрительные трубы - не только в астрономии, но и в геодезии, и в маркшейдерии, термометры - не только в метеорологии, но и в медицине, и в металлургии.

Разработанная X. Гюйгенсом еще в XVII в. теория маятника легла в основу изготовления не только часов, но и маятниковых приборов, получивших в XIX в. широкое применение в геофизике для исследования ускорения силы тяжести в разных пунктах земной поверхности, необходимых для определения фигуры Земли.

Со второй половины XVIII и особенно в XIX столетии в процессе конструирования, изготовления и эксплуатации наблюдательных и измерительных инструментов и приборов для проведения многочисленных научных экспериментов выявлялись наиболее удобные формы их узлов (например, вместо прямых зрительных труб стали использовать ломаные, вместо круглых уровней - цилиндрические) и отдельных деталей, подбирались подходящие материалы: дерево все более вытеснялось металлом - медью, бронзой, железом, сталью, латунью, а затем и специальными сплавами, дающими минимальные температурные деформации.

Изобретение суппорта к токарному станку и дальнейшие усовершенствования металлорежущих станков дали возможность придавать необходимую конфигурацию деталям машин и инструментов, что, в свою очередь, позволило повысить точность и качество создаваемых приборов. Повышению качества и увеличению количества точных приборов в значительной степени способствовало изобретение делительных машин (примитивные делительные приспособления использовались еще в конце I тыс.; их конструировал и описал в свое время ал-Бируни). Механическое деление для разметки зубцов на зубчатых колесах с помощью специально размеченного колеса пытались ввести и часовые мастера. Но только в 60-х годах XVIII в. почти одновременно де Шолнес во Франции и Д. Рамсден в Англии предложили способы полной механизации первоначального деления круга. Примерно к 1780 г. Рамсден усовершенствовал свою делительную машину, конструкцию которой к концу столетия уже широко использовали для разделения круговых и линейных шкал. Это изобретение Рамсдена сыграло очень важную роль в развитии приборостроения. Ведущее место в развитии приборостроения рассматриваемого периода занимало оптическое приборостроение. Созданием оптических приборов занимались крупнейшие ученые XVIII в. Среди них был и М.В. Ломоносов. Уже в первый год своего пребывания в Петербургской академии наук (1741 г.) он представил сочинение «Рассуждение о катоптрико-диоптрическом зажигательном инструменте» Таким образом, зажигательные оптические инструменты сыграли важную, прогрессивную роль в развитии оптики. Создание этих инструментов привлекло к занятиям практической оптикой многих выдающихся ученых и способствовало процессу переноса естественнонаучного знания в оптике в прикладную область.

После того как благодаря исследованиям И. Ньютона, Ч. Холла, Л. Эйлера и Д. Доллонда в середине XVIII в. была создана практическая конструкция ахроматического телескопа, эти оптические инструменты начали строить на многих заводах мира.

Начиная с 1757 г. ахроматические телескопы стали изг...