Laboratorium Metody badania materiałów Dwiczenie nr 1

Transkrypt

1 POLITECHNIKA LUBELSKA KATEDRA INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ Akceptował: Kierownik Katedry prof. dr hab. B. Surowska Laboratorium Metody badania materiałów Dwiczenie nr 1 Opracował: dr inż. Krzysztof Pałka I. Temat dwiczenia: Akwizycja obrazu II. Cel dwiczenia: Poznanie technik akwizycji obrazu w inżynierii materiałowej, z wykorzystaniem mikroskopii stereoskopowej i metalograficznej. III. Ważniejsze pytania kontrolne: 1. Podstawy fotografii: przysłona, głębia ostrości, ekspozycja, balans bieli, HDR. 2. Podstawowe filtry i działania na plikach graficznych (m.in. wykorzystujące operatory logiczne) oraz ich zastosowanie. 3. Budowa i zasada działania mikroskopu stereoskopowego 4. Budowa i zasada działania mikroskopu metalograficznego 5. Jasne i ciemne pole widzenia działanie i zastosowanie 6. Obserwacje w świetle spolaryzowanym 7. Kontrast interferencyjny różniczkowy (Nomarskiego, DIC) IV. Literatura: 1. Szumer A., Ciszewski A., Radomski T.: Badania własności i mikrostruktury materiałów. Oficyna Wydawnicza P.W. Warszawa Dobrzaoski L. A., Hajduczek E.: Metaloznawstwo i obróbka cieplna stopów metali. Mikroskopia świetlna i elektronowa, WNT Warszawa Przybyłowicz K.: Metody badao metali i stopów. Wydawnictwo AGH, Kraków Krajczyk A. Podręczny atlas mikrostruktur metali i stopów, Oficyna Wyd. Pol.Wrocł., Wrocław Hetmaoczyk M. i In. Postępy nauki o materiałach i inżynierii materiałowej, Wyd. Pol.Śląskiej, Gliwice Staub F. i in. Atlas mikrostruktur stali 7. Busch D.D.: Fotografia cyfrowa i obróbka obrazu. Helion, Gliwice Malina W., Smiatacz M.: Cyfrowe przetwarzanie obrazów. Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa Tadeusiewicz R., Korohoda P.: Komputerowa analiza i przetwarzanie obrazów. Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Materiałowej,

2 V. Przebieg dwiczenia: 1. Materiały i urządzenia do badao 1.1. Mikroskop stereoskopowy Nikon SMZ1500 z kamerą cyfrową 1.2. Mikroskop metalograficzny Nikon MA100 z kamerą cyfrową 1.3. Mikroskop metalograficzny Nikon MA200 z kamerą cyfrową 1.4. Mikroskop Nikon Epiphot z kamerą cyfrową 1.5. Zgłady metalograficzne stali trawione i nietrawione. 2. Przebieg badao Prowadzący zajęcia sprawdza opanowanie wiadomości i znajomośd problematyki badawczej. Mikroskop stereoskopowy: pobrad próbki od Prowadzącego, uruchomid oprogramowanie mikroskopu, włączyd oświetlacz mikroskopu, ustawid próbkę na stoliku mikroskopu i ustawid ostrośd oraz sposób oświetlenia, zapoznad się z pozostałymi funkcjami mikroskopu, wykonad następujące zdjęcia, a w sprawozdaniu uzupełnid opisy do nich: zmieniad sposób oświetlenia, wskazad najkorzystniejszy, wartośd przysłony ustawid na minimum, określid głębię ostrości w [mm] w zależności od powiększenia, wartośd przysłony ustawid na maksimum, określid głębię ostrości, j.w., wykonad korektę kolorów (balans bieli), pokazad zdjęcia przed i po korekcie, pokazad wpływ pozostałych nastaw kamery (kontrast, wyostrzanie). Mikroskop metalograficzny: pobrad próbki od Prowadzącego, uruchomid mikroskop i oprogramowanie, ustawid próbkę na stoliku mikroskopu i ustawid ostrośd oraz sposób oświetlenia, wykonad obserwacje zgładów nietrawionych (wtrącenia niemetaliczne) w jasnym i ciemnym polu (BF/DF), dokonad identyfikacji wtrąceo, dokonad obserwacji mikrostruktur w świetle spolaryzowanym, opisad zmiany widoku obrazu, określid zastosowanie, dokonad obserwacji mikrostruktur z wykorzystaniem kontrastu Nomarskiego; opisad zmiany widoku obrazu, określid zastosowanie, wykonad zdjęcie nierównej krawędzi próbki z wykorzystaniem zmotoryzowanej osi Z, dokonad podstawowych pomiarów wielkości geometrycznych. Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

3 3. Opracowanie sprawozdania Sprawozdanie z przeprowadzonych badao powinno zawierad: 3.1. Cel badao, przedmiot badao, spis literatury; 3.2. Krótki opis przebiegu dwiczenia; 3.3. Wykonane w trakcie dwiczeo fotografie wraz z ich opisem; 3.4. Analiza uzyskanych wyników pod kątem zastosowao parametrów akwizycji do określonych przypadków. 4. Materiały uzupełniające 4.1. Mikrofotografie wtrąceo niemetalicznych 4.2. Atlas mikrostruktur stali pod redakcją F.Stauba 4.3. Wzór protokołu badao mikroskopowych 4.4. Mikrofotografie wtrąceo niemetalicznych 4.5. Instrukcje obsługi oprogramowania mikroskopów (Coolview, analysis getit, NIS Elements, ToupView) Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

4 Instrukcja obsługi oprogramowania analysis getit (Nikon SMZ1500) Po uruchomieniu komputera i programu pojawia się okno: Podgląd obrazu z mikroskopu uzyskujemy klikając na ikonę: Pojawia się okno podglądu: W prawej górnej części tego okna umieszczono opcje sterowania obrazem: Resolution rozdzielczośd zapisywanego obrazu; Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

5 Exposure time czas ekspozycji, domyślnie ustawiona jest na tryb automatyczny, jednakże możliwa jest zmiana tych ustawieo w trybie manualnym przyciskami i +. Wartośd czasu ekspozycji wyświetlana jest w oknie umieszczonym poniżej. W dolnym rzędzie umieszczono 6 ikon: Oznaczają one kolejno: balans bieli, korektę kolorów, automatyczny kontrast, manualne ustawienie kontrastu, włącznik wyostrzania zakres wyostrzania. Balans bieli eliminuje barwę światła źródła, nadaje obrazowi naturalny charakter. W przypadku niedostatecznej korekty balansem bieli, zabarwienie obrazu można zmienid stosując korektę kolorów. Kontrast i wyostrzanie zalecane są ustawienia domyślne, wartości wyższe powodują powstawanie przerysowania krawędzi i kontrastowych obiektów. Po wyregulowaniu ostrości i ustawieniu żądanych parametrów obrazu klikamy ikonę Scan, po czym zdjęcie dodane jest do galerii obrazów oraz wpisane w główne oknie programu: Jednocześnie w dolnej części obrazu pojawia się odcinek miarowy wyskalowany w pikselach. Zmiana odcinka na wyskalowany w mikrometrach możliwa jest po naciśnięciu ikony Apply Calibration z paska narzędzi. Pojawia się okno: Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

6 Aby ustalid właściwe powiększenie i uzyskad odpowiedni wskaźnik miarowy należy odczytad powiększenie z pokrętła powiększeo mikroskopu. Wybierając odpowiednią wartośd w polu Magnification uzyskujemy zastosowanie kalibracji. Pojawia się właściwy wskaźnik kalibracji, wyskalowany w mikrometrach: Wskaźnik w tym momencie jest pływający, co oznacza, że można go przemieszczad i nie zostanie zapisany z obrazem (tryb overlay nakładka). Aby zapisad go razem z obrazem, należy zastosowad opcję Burn into Image z menu Image: Po wykonaniu fotografii należy zapisad zdjęcia na dysku komputera, zaznaczając zdjęcie w galerii poprzez kliknięcie, a następnie z menu File wybieramy opcję Save lub Save As i zapisujemy do wybranego folderu wyników. Kopiowanie zdjęd z komputera może nastąpid tylko poprzez sied internet lub na nośnik CD lub DVD. Ze względu na możliwośd zawirusowania pamięci przenośnych ZABRANIA SIĘ podłączania ich do komputera!! Po skopiowaniu obrazów na nośnik pamięci lub na Google Dysk należy usunąd swoje dane z dysku komputera! Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

7 Instrukcja obsługi oprogramowania Coolview (Nikon MA100) Po uruchomieniu pojawia się okno: Należy teraz uruchomid kamerę. W prawym panelu należy kliknąd w okno Urządzenie i wybrad Invenio 3SII. Jednocześnie należy wybrad rozdzielczośd zdjęcia. W przypadku wyraźnego spowolnienia działania komputera, należy zmniejszyd rozdzielczośd (do 1024x768). Aby uzyskad podgląd obrazu z mikroskopu, należy przestawid pokrętło (PHOTO/BINO) w mikroskopie na pozycję PHOTO oraz kliknąd zieloną strzałkę: W ustawieniach kamery należy włączyd automatyczny czas ekspozycji oraz ewentualnie kliknąd automatyczny balans bieli: Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

8 Przed balansem bieli Po wykonaniu balansu bieli: W ustawieniach wyjścia należy ustawid rozdzielczośd oraz skalowanie. Mają one wpływ na jakośd zapisywanego obrazu. Najlepsze wyniki uzyskamy wpisując największą dostępną rozdzielczośd (2048x1536) pamiętając o rozdzielczości wejścia (!), oraz brak skalowania. Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

9 Po zamrożeniu obrazu przyciskiem pauzy trzeba teraz wstawid odcinek miarowy. W tym celu w menu narzędzi klikamy pasek powiększenia i wybieramy odpowiadający użytemu obiektywowi oraz zaznaczamy okienko, wtedy w dolnym prawym rogu pojawia się odpowiedni odcinek, zwykle w kolorze czarnym. W zależności od koloru obserwowanego obiektu, istnieje możliwośd zmiany koloru odcinka miarowego. W tym celu w menu narzędzi wybieramy odpowiednio kontrastujący kolor nakładki: Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

10 Teraz należy zapisad zdjęcie razem z odcinkiem miarowym. Ponieważ odcinek jest obiektem typu overlay (nakładka) obraz należy wyeksportowad a nie zapisad (polecenie Zapisz zapisuje tylko obraz). Pliki należy zapisad w utworzonym katalogu na dysku D komputera, a następnie skopiowad je na Dysk Google lub płytę CD/DVD. Kopiowanie zdjęd z komputera może nastąpid tylko poprzez sied internet lub na nośnik CD lub DVD. Ze względu na możliwośd zawirusowania pamięci przenośnych ZABRANIA SIĘ podłączania ich do komputera!! Po skopiowaniu obrazów na nośnik pamięci lub na Google Dysk należy usunąd swoje dane z dysku komputera! Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

11 Akwizycja obrazu programem NIS-Elements (mikroskop Nikon MA200) Uwaga! Uruchomienie mikroskopu, komputera i kamery wykonuje wyłącznie Prowadzący dwiczenia! W celu uruchomienia mikroskopu i komputera włączyd zasilanie na listwie zasilającej, po czym uruchomid kolejno(!): komputer, sterownik kamery, sterownik osi Z i mikroskop. Po uruchomieniu systemu włożyd klucz sprzętowy w gniazdo USB. Uruchomid program NIS-Elements. Pojawia się główne okno programu: Uruchomienie podglądu obrazu z mikroskopu następuje po kliknięciu na ikonę lub. Pierwsza z nich uruchamia podgląd w trybie uproszczonym (o rozdzielczości 640x480), druga natomiast w trybie dokładnym o rozdzielczości zdefiniowanej w panelu po prawej stronie okna głównego: Opcje w oknie ustawieo: Normal ustawienia normalne, Binning redukcja szumu, spowodowanego słabym oświetleniem, np. zdjęcia struktur wykonywane w polu ciemnym, Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

12 Resolution rozdzielczośd obrazu, Fast szybki podgląd obrazu, Quality obraz jakościowy o dużej rozdzielczości, Exposure czas ekspozycji, w opcji Mode są dwa ustawienia: automatyczne i manualnie ustawiany czas ekspozycji; w przypadku wyboru trybu Auto istnieje możliwośd korekty ekspozycji poprzez zmianę wartości AE Compensation; w trybie Manual ustawiamy ręcznie czas ekspozycji w okienku Exposure; AE Lock funkcja włączana w celu zablokowania ustawieo ekspozycji i wykonywania zdjęd o jednakowej jasności, m.in. przy akwizycji obrazów panoramicznych; Gain wzmocnienie sygnału z kamery, wyższe wartości mogą powodowad powstawanie szumu na obrazie, Color ma dwie opcje: kontrast (należy ustawid opcję, która daje najlepszy rezultat, należy pamiętad, że zmiany tego ustawienia wpływają również na jasnośd obrazu), oraz balans bieli neutralizacja barwy oświetlenia; działanie tej opcji przedstawiono poniżej, po lewej przed, po prawej po zastosowaniu funkcji balans bieli : Włączenie podglądu powoduje pojawienie się obrazu z mikroskopu: Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

13 Zamrożenie obrazu i wczytanie go do galerii (przed zapisem) wykonuje się klikając ikonę, natomiast zapis poprzez ikonę. Wpisanie skali w okno podglądu możliwe jest po naciśnięciu ikony z zestawu po prawej stronie podglądu obrazu: Skala zmienia się wraz ze zmianą powiększenia mikroskopu (zmiana obiektywu). Aby na trwałe umieścid skalę na obrazie należy zastosowad opcję Burn Scale z menu po prawej stronie obrazu: Na koniec należy zapisad obraz na dysku komputera, wykorzystując ikonę File Save as i zapisad wyniki do wybranego folderu. lub menu Pliki należy zapisad w utworzonym katalogu na dysku D komputera, a następnie skopiowad je na Dysk Google lub płytę CD/DVD. Kopiowanie zdjęd z komputera może nastąpid tylko poprzez sied internet lub na nośnik CD lub DVD. Ze względu na możliwośd zawirusowania pamięci przenośnych ZABRANIA SIĘ podłączania ich do komputera!! Po skopiowaniu obrazów na nośnik pamięci lub na Google Dysk należy usunąd swoje dane z dysku komputera! Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

14 Akwizycja obrazu programem ToupView (mikroskop Nikon Epiphot) Po uruchomieniu programu na ekranie pojawia się okno: Po lewej stronie znajduje się panel ustawieo. Aby włączyd podgląd z kamery, należy kliknąd nazwę kamery: W kolejnym kroku należy ustawid rozdzielczośd przechwytywania (zalecana najwyższa) oraz parametry ekspozycji. W tym celu należy rozwinąd zakładkę Zysk&ekspozycja. Na obserwowanej strukturze pojawi się zielony prostokąt, który należy przesunąd w najjaśniejsze (lub najciemniejsze) miejsce na obrazie. Pozwoli to na automatyczną optymalizację czasu ekspozycji. Dodatkowo można w tym ustawieniu dopasowad jasnośd obrazu przesuwając suwak Cel ekspozycji Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

15 A efekt działania tej opcji wygląda następująco: W kolejnym kroku należy usunąd zabarwienie, wywołane oświetleniem, filtrami mikroskopu lub trawieniem. W tym celu należy rozwinąd zakładkę Balans bieli i kliknąd przycisk Balans. Definiowanie powiększeo po wybraniu obiektywu (powiększenia 2,5x; 5x; 20x; 60x i 100x) należy z paska narzędzi ustawid odpowiadające obiektywowi ustawienie. Odcinek miarowy zmieni się automatycznie. Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

16 Zapisywanie plików: są2 sposoby zapisywania: polecane jest użycie opcji Przechwyd zapisywanie szybkie (opcja Quick save) wywoływana skrótem Ctrl+Q; należy jednak wcześniej zdefiniowad folder docelowy i format zapisu w opcji Ustawienia (pliki zapisują się automatycznie, automatycznie również nadawana jest nazwa): zapis normalny, poprzez opcję Zapisz lub Zapisz jako z menu. Wszystkie ww. opcje zapisują obraz z odcinkiem miarowym. Pliki należy zapisad w utworzonym katalogu na dysku D komputera, a następnie skopiowad je na Dysk Google lub płytę CD/DVD. Kopiowanie zdjęd z komputera może nastąpid tylko poprzez sied internet lub na nośnik CD lub DVD. Ze względu na możliwośd zawirusowania pamięci przenośnych ZABRANIA SIĘ podłączania ich do komputera!! Po skopiowaniu obrazów na nośnik pamięci lub na Google Dysk należy usunąd swoje dane z dysku komputera! Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,

17 Mikrofotografie wtrąceo niemetalicznych Wtrącenia tlenkowe Pasmowe wydzielenia krzemianów Pasmowe wydzielenia siarczków Pojedyncze wydzielenia siarczków Wydzielenia azotków tytanu Tlenki aluminium Copyright by K.Pałka, Lublin University of Technology,