Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki Instytut
Transkrypt
Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki Instytut
Politechnika Warszawska Wydział Mechatroniki Instytut Mikromechaniki i Fotoniki Temat pracy: „Modyfikacja i automatyzacja układu opto-mechanicznego tomografu interferencyjnego” Thesis title: „The modification and automation of opto-mechanical system of interferometric tomograph” Autor: Bartłomiej Siwicki Promotor: prof. dr hab. inż. Małgorzata Kujawińska Celem pracy była modyfikacja systemu opto-mechanicznego tomografu interferencyjnego, a w szczególności opracowanie zmodyfikowanej metody justowania i pomiaru oraz ich przyspieszenie poprzez automatyzację niektórych elementów. Na potrzeby pracy dokonano przeglądu rozwiązań układów optycznych, służących do pomiaru współczynnika załamania elementów optycznych, z ukierunkowaniem na światłowody. Ze względu na dokładność otrzymywanych wyników oraz możliwość automatyzacji systemu, wybrano układ tomografu bazujący na interferometrze Mach-Zehndera. Na już istniejącym układzie wykonano wstępne pomiary, przeprowadzono szczegółową analizę źródeł błędów, mogących mieć wpływ na pomiar i jakość wyników, a także zaproponowano modyfikacje. Rys. 1 Schemat układu pomiarowego na bazie interferometru Mach-Zehndera (Górski, 2002) λ/2 – płytka półfalowa, OB – obiektyw mikroskopowy, S – sprzęgacz światłowodowy, O – obiekt badany, KŚ – kostka światłodzieląca, K – kolimator, CCD – kamera CCD, PC – komputer PC Zmieniono koncepcję układu, wymieniając światłowodowe przesyłanie światła na optykę konwencjonalną, Rys. 2 Schemat układu pomiarowego po modyfikacjach λ/2 – płytka półfalowa, P – polaryzator, L – soczewka, PZT – zwierciadło na el. piezoelektrycznym, OB – obiektyw mikroskopowy, M- zwierciadło, S – sprzęgacz światłowodowy, O – obiekt badany, KŚ – kostka światłodzieląca, K – kolimator, CCD – kamera CCD, PC – komputer PC W czerwonych ramkach zaznaczono elementy wzięte z poprzedniego układu, lecz z dodaną mechaniką. dodano stoliki liniowe pod niektóre elementy optyczne, zwierciadło w torze odniesienia zamocowano na elemencie PZT, a także wymieniono uchwyt światłowodowy, wraz z zespołem stolików go mocujących, na automatyczny uchwyt obrotowy. Usprawniono aplikację do akwizycji obrazu. Poprzednia obracała jedynie światłowodem i pobierała interferogramy. Aktualna umożliwia pomiar z wykorzystaniem dwóch różnych algorytmów – SCPS oraz TPS, wykonanie pomiaru 2D lub tomograficznego 3D, obliczenia do algorytmu uciąglania fazy włącznie, a także wizualizację wyników. Na zmodyfikowanym układzie wykonano serię pomiarów z użyciem dwóch algorytmów – SCPS oraz TPS. Wykonano ich analizę oraz porównanie wyników z różnych pomiarów. Efektem porównania był wniosek, iż zastosowanie metody TPS podczas pomiaru tomograficznego światłowodów zapewnia wyniki lepszej jakości, niż przy zastosowaniu SCPS. Efektem pracy jest stabilniejszy układ tomografu interferencyjnego, zapewniający dużą powtarzalność wyników, łatwo się justujący, mający dużo mniejsze straty intensywności światła, a także umożliwiający pomiar trzykrotnie krótszy niż poprzednio. Rys. 3 Przykładowy sinogram z pomiaru metodą TPS Rys. 4 Porównanie wyników uzyskanych metodą SCPS oraz TPS, po uśrednieniu