Determining coordinates of local maxima of light signal intensity in diffraction pattern of the surface with periodic structure

Abstract

Представлен метод автоматического поиска локальных максимумов распреде-ления интенсивности светового сигнала в изображении дифракционной карти-ны. Предлагается "рассекать" исходный график распределения интенсивности аппроксимирующей функцией для средних значений, после чего искомые ди-фракционные максимумы будут лежать выше аппроксимирующей функции, что позволяет находить их координаты любым алгоритмом поиска максимума для непрерывного участка. Найденные координаты максимумов позволяют опреде-лять геометрические параметры структуры материалов по методу двойного фу-рье-преобразования. Таким образом, метод может быть применен для решения задач автоматического контроля качества. Ключевые слова: локальные максимумы, структура, преобразование Фурье, дифракционная картина, контроль качестваВведение. Существенное влияние на состояние элементов изделий оказывают парамет-ры технологического процесса производства, в рамках которого возможно применение раз-личных методов неразрушающего контроля качества (рентгеновского, ультразвукового, вих-ретокового, акустического, оптического и т.д.) [1] для анализа геометрических параметров. Метрологические требования к методам контроля качества приведены в работе [2].Наиболее перспективны оптические методы определения геометрических параметров периодических структур материалов [3] с использованием дифракционных картин (как полу-ченных при освещении образца пучком монохромного света, так и рассчитанных с использо-ванием интеграла Френеля-Кирхгофа), обладающие такими преимуществами, как высокая скорость измерений, бесконтактность, высокая точность. Аналогичные методы могут быть применены и для определения параметров поверхностей с периодической структурой различ-ных промышленных изделий [4]. Средние значения этих геометрических параметров позво-ляют оценить физические и технологические характеристики исследуемых образцов и кон-тролировать их качество.Для измерения линейных геометрических расстояний между периодическими элемен-тами структуры текстильных материалов предложено использовать "двойное фурье-преоб-разование" [5][6][7], заключающееся в получении вторичной дифракционной картины структу-ры материала и определении расстояний между соседними нитями по расстояниям между дифракционными максимумами (максимумами интенсивности) в расчетной дифракционной картине.Описание предлагаемого метода. Выполняется цифровая фотография образца (рис. 1, а) с поверхностной периодической структурой. На эту фотографию накладывается световое пятно (рис. 1, б) с интенсивностью, распределенной по экспоненциальному закону, что соот-ветствует освещению образца лучом лазера. Затем по полученному цифровому изображению