diplomová práce

Automatizace metody měření povrchových struktur reflexním digitálním holografickým mikroskopem.

Text práce 5.07 MB

Autor práce: Ing. Daniel Vacula

Ak. rok: 2009/2010

Vedoucí: Ing. Luděk Lovicar, Ph.D.

Oponent: Ing. Mojmír Šerý, Ph.D.

Abstrakt:

Reflexní digitální holografický mikroskop vyvinutý na ÚFI FSI VUT v Brně využívá principu mimoosové holografie s časově a prostorově nekoherentním osvětlením. Mikroskop umožňuje rekonstrukci nejen obrazové amplitudy, ale i obrazové fáze. To se děje prakticky v reálném čase. Jediným omezujícím kritériem je rychlost detekce obrazového hologramu a rychlost výpočetní techniky pro jeho zpracování. Díky rekonstrukci obrazové fáze a obrazové amplitudy lze provádět profilometrická měření s vysokým stupněm rozlišení v osovém směru.
Tato diplomová práce se zabývá automatizací měřící metody, která využívá kombinaci fázového a amplitudového zobrazení, při měření vzorků s povrchovou strukturou jejíž výška způsobuje ve fázovém zobrazení neurčitost fáze s celočíselným násobkem 2pí. Součástí této práce je konstrukční návrh osvětlovací soustavy mikroskopu a experimentální ověření funkčnosti zautomatizovaní měřící metody.

Klíčová slova:

Digitální holografická mikroskopie, profilometrie, osvětlovací systém, koherence osvětlení

Termín obhajoby

16.6.2010

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaBznamka

Klasifikace

B

Jazyk práce

čeština

Fakulta

Ústav

Studijní program

Strojní inženýrství (M5I-P)

Studijní obor

Přesná mechanika a optika (M-PMO-5)

Složení komise

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. RNDr. Josef Kuběna, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Luděk Lovicar, Ph.D.

Práce splnila veškeré požadavky a cíle zadání a jejím výsledkem je osvětlovací systém pro reflexní digitální holografický mikroskop. Osvětlovací systém je zcela řízený počítačem, což umožňuje automatické provádění profilometrických měření. Při řešení zadaného úkolu prokázal diplomant konstruktérské znalosti, které uplatnil při návrhu osvětlovacího systému. Součástí konstrukčního návrhu je i analýza účinnosti osvětlovacího systému pomocí programu ZEMAX. Funkčnost nového počítačem řízeného osvětlovacího systému otestoval diplomant na konkrétním experimentu, který je v práci popsán a vyhodnocen. V závěru práce diplomant analyzuje realizovaný osvětlovací systém a navrhuje jeho další optimalizaci.
       Slabší stránkou práce je její stylistická úprava. V mnoha případech se v textu objevují formulace, které nepřesně a těžko srozumitelně popisují danou skutečnost. Nezřídka by textu prospěl podrobnější popis daného problému. Z grafického hlediska práci škodí především nedokončené stránky, kdy je vlivem zařazení obrázku do textu posunut následující text až za obrázek, což vytváří dojem neuspořádanosti. Rovněž některé obrázky by mohli mít menší velikost, aniž by ztratili na názornosti. 
       Výsledky práce prokázal Dan Vacula své inženýrské schopnosti a schopnost vyřešit zadaný úkol. Přes výše zmíněné stylistické a grafické nedostatky převažují kladné stránky jeho práce a jako vedoucí hodnotím diplomovou práci známkou velmi dobře/B.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky a vyvozovat z nich závěry B
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis C
Práce s literaturou včetně citací B
Samostatnost studenta při zpracování tématu B

Známka navržená vedoucím: B

Předložená práce je formálně rozdělena do sedmi kapitol. Druhá kapitola uvádí princip digitálního holografického mikroskopu (DHM) a vliv koherence osvětlení na osovou intenzitní odezvu. Následuje kapitola popisující reflexní DHM a jeho jednotlivé části. Ve čtvrté kapitole je popsán postup měřící metody pro získání fázové mapy vzorku. Nejrozsáhlejší kapitola je věnována konstrukčním úpravám DHM pro automatizování měřící metody. Jedná se o opticko-mechanický návrh úpravy osvětlovače DHM. V předposlední kapitole je navržená konstrukce ověřena měřením. V závěru shrnuje autor dosažené výsledky a navrhuje vylepšení prezentované konstrukce. Členění diplomové práce a sled jednotlivých kapitol jsou logické, práce je pěkně a přehledně zpracována. Po typografické stránce bych ji vytkl používání spojek na koncích řádků. Po věcné stránce je v práci chybný odkaz na obrázek 3.5 (v textu uvedeno 3.2), chybný odkaz na rovnici 3.1 (v textu odkaz na rovnici 1). Práce je místy stručná s uvedením odkazu na literaturu. Srozumitelnosti by pomohlo vysvětlení rozdílů mezi obrázky 3.3 a  3.4. K vlastní opticko-mechanické konstrukci osvětlovače bych měl několik připomínek. V kapitole Clona je rozebráno použití krokového motoru pro pohon irisové clony, které je zamítnuto z důvodu velké vůle. Nešlo by adaptovat pro ovládání clony "galvanický mechanizmus" ovládající zvolenou, nevhodnou dvou lamelovou clonu? V návrhu kolektoru je použit "dostupný dublet", u kterého nebyly známy křivosti optických ploch. Jeho nahrazení ideální čočkou v optické analýze práci do jisté míry degraduje. Z textu není zřejmé co znamenají "nejlepší výsledky z hlediska konstrukčního i optického", ke kterým autor optimalizací v programu Zemax dospěl. V kapitole Měnící systém spektrálních filtrů souhlasím s autorovým názorem a nahradil bych úhlové natáčení filtrů krokovým motorem umožňujícím z konstrukce rotační pohyb o definovaný úhlový krok. Vlastní mechanickou konstrukci považuji za dobrou. Autorovi bych vytkl pouze použití závitu M22 s 2 mm stoupáním, které opticko-mechanickým konstrukcím nesluší. Do budoucna doporučuji používat třídy uložení v soustavě jednotné díry, které snižuje četnost omylů při tolerování rozměrů součástí. V souhrnu lze říci, že práce je zdařilá a vyvážená.
Kritérium hodnocení Známka
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosaž. vysledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii B
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A

Známka navržená oponentem: B