Синтез объемных изображений в стекле методом локальной лазерной деструкции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат технических наук Левина, Элина Юрьевна
- Специальность ВАК РФ01.04.05
- Количество страниц 164
Оглавление диссертации кандидат технических наук Левина, Элина Юрьевна
Введение
Глава 1. Использование лазерных технологий и компьютерной графики для отображений визуальной информации.
1.1 .Методы получения объемных изображений и копий предметов.
1.2. Компьютерные методы получения трехмерных изображений.
1.3. Методы изготовления объемного изображения в стекле.
Глава 2. Исследование свойств визуального эффекта лазерного пробоя в стекле.
2.1. Взаимодействие импульсного лазерного излучения со стеклом.
2.2. Оценка оптимального для наблюдения невооруженным глазом размера неоднородностей, образующихся в стекле под действием лазерных импульсов при создании трехмерных изображений.
2.3. Методы контроля качества изделий из стекла для обеспечения возможности формирования в нем объемных изображений большого размера.
2.3.1. Основные характеристики стекла, влияющие на качество лазерного пробоя.
3.3.2. Коррекция аберраций в интерференционных системах с помощью компьютерной реконструкции фазы волнового фронта светового пучка.
2.3.3. Интерферометрические методы контроля качества.
Глава 3. Алгоритмы синтеза трехмерных изображений.
3.1. Методы 3D Дизайна.
3.2. Этапы создания изображений для лазерного дизайна.
3.3. Синтез простых двумерных объектов различного вида.
3.3.1. Формирование изображения текстов.
3.3.2. Формирование изображения двумерных картин: фирменных знаков и эмблем.
3.3.3. Формирование изображения портретов и художественных картин.
3.4. Синтез сложных трехмерных объектов: архитектурные изображения и объекты произвольной формы.
3.4.1. Способы создания трехмерных изображений.
3.4.2. Синтез трехмерного архитектурного изображения.
3.4.3. Синтез трехмерного изображения произвольной формы.
Глава 4. Установка для получения объемных изображений в стекле.
4.1. Состав установки для получения объемных изображений в стекле.
4.2. Технологический импульсный YAG-Nd лазер ЛТИ-245 и оптическая подсистема.
4.3. Система трехкоординатного перемещения (СТМ146).
4.3.1. Устройство двухкоординатного стола.
4.3.2. Модуль интерфейсный.
4.3.3. Организация связи с ЭВМ.
4.4. Описание программы управления установкой для получения объемных изображений в стекле.
4.4.1. Состав и назначение программного обеспечения.
4.4.2. Подготовка и формирование исполнительных файлов в формате псевдокода *.PSD.
4.4.3. Управление перемещением трехкоординатного стола и импульсами лазера на основе данных *.PSD файла и установленных параметров перемещения. 143 Заключение 152 Литература
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК
Оптические методы исследования интегральных и локальных параметров голографических дифракционных структур2008 год, кандидат технических наук Горяинова, Ирина Валерьевна
Формирование и наведение лазерных пучков с помощью внутрирезонаторных пространственно-временных модуляторов света2009 год, доктор технических наук Алексеев, Владимир Николаевич
Разработка и исследование способа разделения прозрачных хрупких диэлектрических материалов излучением лазера на парах меди2006 год, кандидат технических наук Иванов, Игорь Александрович
Проходная оптика мощных широкоапертурных импульсных лазеров среднего ИК диапазона2002 год, доктор технических наук Казанцев, Сергей Геннадьевич
Медленное горение лазерной плазмы и оптические разряды1984 год, доктор физико-математических наук Федоров, Вадим Борисович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Синтез объемных изображений в стекле методом локальной лазерной деструкции»
Развитие лазерных технологий и их внедрение в различные области науки и техники позволило лазерам войти в повседневный быт человека. В то же время визуальные эффекты, которые сопровождают лазерное излучение, а также различные виды специфического воздействия его на некоторые материалы привлекло внимание дизайнеров и представителей прикладного искусства. В этой области применения лазеров также были получены интересные результаты. Это привело к тому, что использование лазерных технологий в изобразительном искусстве, шоу индустрии и т.п. нашло широчайшее применение.
Одним из наиболее известных применений лазерных технологий в изобразительном искусстве является голография. На заре развития голографии, как метода получения трехмерных изображений, изобразительная голография рассматривалась, как наиболее перспективная область применения. Изобразительная голография достигла высокого технического совершенства. Образцы голограмм производят, как правило, неизгладимое впечатление на зрителей. Но, тем не менее, она еще не стала массовой и, тем более, не является частью художественной культуры общества. В настоящее время изобразительные голограммы демонстрируются во многих музеях, продаются как сувенирная продукция и т.п.
Одновременно с голографией развивались методы получения двумерных изображений, получаемых методом лазерной гравировки на поверхности. Сущность процесса получения двумерных изображений на поверхности при помощи лазерной маркировки состоит в модификации поверхности материала под воздействием лазерного излучения. Изменение его оптических, химических или геометрических свойств из-за локального разогрева, плавления и частичного испарения обуславливает высокую степень разрешения лазерной маркировки при минимальном термомеханическом воздействии на маркируемое изделие. Эти методы также нашли широкое применение в технологических процессах, для маркировки деталей, для кроя и вырезки различных изделий. Основой развития указанных методов являлось появление компьютерных технологий получения двумерных изображений и созданием методов и систем сканирования лазерного луча, управляемых компьютером. Лазерная гравировка - наиболее современный и технологичный метод, обладающий исключительно высокой гибкостью, поскольку лазерным лучом можно управлять во времени и в пространстве, а также точно дозировать и регулировать энергию излучения. Использование лазеров с различной длиной волны - 10,6 мкм, 1,06 мкм, 0,51 мкм и др. - определяет широкий круг маркируемых материалов. Таким образом, этот способ позволяет непосредственно получать изображения на металле, пластике, окрашенных материалах и т.д., с высокой точностью, скоростью и качеством.
Следующим направлением в получении изображений при помощи лазерных технологий является формирование объемных структур внутри материала, основанное на локальном разрушении его структуры -деструкции.
Разрушение твердых материалов, вызванное лучом лазера, исследовалось многими авторами. Несмотря на это, механизм, с помощью которого энергия электромагнитных колебаний превращается в механическое напряжение, не полностью понятен. Внутреннее разрушение описывалось много раз, впервые наблюдали разрушение такого характера в лазерных стержнях, когда последние работали в качестве генераторов и усилителей.
Сфокусированное лазерное излучение производит в объеме стекла % локальное разрушение (пробой), наблюдаемое как маленькая точказвездочка. Таким образом, в объеме оптического стекла можно сфокусированным лазерным лучом сформировать микроточку за счет разрушения материала. Управляемый компьютером сканирующее устройство перемещает фокус лазерного излучения в трехмерном пространстве внутри стекла так, что точки, возникающие в стекле, образуют рисунок. Этот метод получения объемных трехмерных (3D) изображений известен с начала 90-х годов и составляет суть трехмерной лазерной графики. Создание установок для широкого производства изделий с помощью лазерного пробоя в стекле, потребовало использования достижений не только лазерной техники и оптоэлектроники, но современных методов компьютерной графики, CAD/CAM технологии управления областью воздействия лазерного излучения и т.д. Сейчас сувенирной продукции с элементами объемной лазерной графики достаточно много на рынке, но эти изделия небольшого размера. Как правило, они вписываются в куб 80x50x50 мм.
Технология создания объемного изображения методом локальной лазерной деструкции обладает наряду с уникальными изобразительными свойствами высокой защищенностью от подделки, т.к. требует для этого наличия такого же производственного оборудования. Поэтому возникла потребность использовать данную технологию для создания наградных элементов, в частности, «Приза премии Правительства Российской Федерации в области качества» и маркировки уникальных изделий из стекла.
Призы качества вручаются практически во всех развитых странах мира и в Евросоюзе. Исторически сложилось так, что они выполняются в виде стеклянной стелы с различной гравировкой. Когда в 1995 году перед нами была поставлена задача, разработать подобное изделие, то было предложено использовать технологию объемного лазерного дизайна. Попытки использовать готовые наработки в данной области окончились неудачей, т.к. существующие установки и технологии не позволяли создавать изделия большого размера с высоким качеством. Это было связано с тем, что, несмотря на широкое распространение этой технологии многие вопросы, связанные с формированием объемных изображений высокого качества в прозрачном материале большого размера оставались нерешенными. В первую очередь это вопросы, связанные с анализом визуального восприятия объемных изображений, состоящих из локальных разрушений внутренней структуры стекла. Практически эта задача никем не рассматривалась ни в теоретическом, ни в экспериментальном аспекте. Другой круг вопросов связан с повышением качества объемных изображений за счет управления процессом деструкции и повышения за счет этого визуального эффекта, что особенно важно при создании уникальных изделий. Особую важность представляли вопросы, связанные с контролем качества заготовок, т.к. при изготовлении больших образцов неконтролируемая деструкция стекла при лазерном воздействии приводит к существенным материальным затратам. Все это сделало разработку технологии создания уникальных изделий, методом локальной лазерной деструкции внутри стекла, актуальной задачей, требующей проведения исследований процесса распространения лазерного излучения, разработки методов компьютерного синтеза объемных изображений и систем управления сканированием лазерным излучением.
Целью настоящей диссертационной работы является исследование процесса воздействия импульсного лазерного излучения на прозрачный диэлектрик и разработка методов создания объемных изображений, которые сочетали бы в себе высокотехнологичный дизайн с защищенностью от несанкционированного копирования с использованием локальной лазерной деструкции в заготовках стекла большого размера. Достижение поставленной цели требует решения ряда основных задач:
1. Анализ структуры микровзрыва внутри оптического стекла и определение его оптимальных размеров при создании 3D изображений сложного дизайна для обеспечения наилучшего визуального наблюдения.
2. Разработка методов контроля качества изделий из стекла большого размера для обеспечения возможности формирования внутри него объемных изображений высокого качества.
3. Разработка алгоритмов синтеза компьютерных 3D изображений сложной структуры с использованием современных графических редакторов, которые позволили бы последующую визуализацию объемных форм при помощи локальной лазерной деструкции.
4. Разработка компьютерной автоматизированной лазерной установки для получения объемных 3D изображений методом локальной лазерной деструкции в заготовках стекла большого размера.
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Оптимальный для зрительного восприятия размер области лазерной деструкции в оптическом стекле составляет 50мкм. При данном размере каждая область деструкции на расстоянии ~ 35 см визуально различается в отдельности, а их линейная совокупность на расстоянии ~ 1 м воспринимается наблюдателем в виде сплошной линии.
2. Размер области управляемой лазерной деструкции в оптическом стекле линейно зависит от энергии импульса лазерного излучения в диапазоне энергий от 2 мДж до 25 мДж.
3. Неконтролируемая деструкция оптического стекла под действием импульсного лазерного излучения в диапазоне энергий 10-15мДж начинается при величине неоднородности показателя преломления стекла А п=20х10"6.
4. При векторном синтезе трехмерных изображений объектов произвольной формы введение локальной опорной сетки с шагом, определяемым параметрами установки, при которых не возникает неконтролируемая деструкция стекла, и сравнение его с расстоянием между координатами вершин растрового представления объекта позволяет определить области редактирования. Это дает возможность сократить время компьютерной подготовки данных для создания изображений методом лазерной деструкции и избежать необходимости изготовления пробных реализаций в стекле, по которым оценивается качество редактирования.
Цель работы и основные задачи, которые были решены при создании методов изготовления уникальных изделий методом локальной деструкции стекла лазерным излучением, определили структуру диссертационной работы.
Диссертационная работа состоит из четырех глав, Введения и Заключения.
Первая глава является обзорной, в ней проводится анализ методов получения изображений при помощи лазерных технологий и их применение для изготовлений изделий прикладного искусства. Рассмотрены принципы графического компьютерного синтеза изображений, векторное и растровое представление трехмерных образов и методы их редактирования. В отдельном разделе рассмотрены общие принципы построения станков с числовым программным управлением, которые являются основой для производства изделий методом лазерной деструкции.
Вторая глава посвящена особенностям взаимодействия импульсного лазерного излучения с оптическим стеклом. В первом разделе приведены экспериментальные исследования области единичного пробоя и их совокупности. Определена зависимость величины размера области пробоя от энергии лазерного излучения, а также экспериментально установлены параметры, при которых наступает неконтролируемая деструкция стекла. Во втором разделе главы проводится теоретический анализ рассеяния внешнего излучения на единичном лазерном пробое при визуальном наблюдении. При этом возникает ряд вопросов, ответ на которые позволяет сформировать оптимальные с точки зрения наблюдателя изображения. Оптическим инструментом, которым анализируется создаваемая картина, является человеческий глаз. Соответственно и критерии подбора оптимальных размеров неоднородностей должны базироваться на условиях формирования изображения оптической системой глаза и особенностях его восприятия. Для наблюдения объемных изображений, образованных определенным количеством точек, которые сформированы методом лазерной деструкции в стекле, необходимо выполнение следующих условий. Для практики важно подобрать такую мощность лазерного излучения, чтобы с одной стороны каждое локальное разрушение на расстояниях ~ 30 -f- 40 см было хорошо видно невооруженным глазом, а с другой стороны, чтобы целостная картина создаваемого изображения не «разваливалась» на отдельные составляющие. Эта задача решается в данном разделе.
Большую роль играет тип материала, в котором формируется пробой. В нашем случае это тип стекла, его однородность, отсутствие свилей и внутренних напряжений. Поэтому контроль качества заготовок, используемых как носитель объемного изображения должен быть определенного качества. При наличии внутренних напряжений, обусловленных сильными неоднородностями показателя преломления внутри стекла, при лазерном воздействии возникает неконтролируемое разрушение внутренней структуры стекла, что приводит к необходимости предварительной отбраковки блоков стекла. Как показала практика, при изготовлении крупных блоков стекла, которые используются для изготовления Приза премии в области качества, число бракованных заготовок достигает 20-25%. В третьем разделе данной главы описаны разработанные нами методы контроля качества заготовок и критерии их отбраковки.
Третья глава диссертационной работы посвящена методам компьютерного синтеза изображений различного типа. В процессе разработки алгоритмов были решены вопросы сжатия измерительной информации для ввода ее в графический редактор, формирование, трансформирование и редактирование изображения, переход к дискретному виду и выбор шага дискретизации, который определяется методом лазерной деструкции в стекле, редактирование дискретного изображения с учетом шага дискретизации и т.д. В качестве базового редактора для компьютерной обработки сложной трехмерной (3D) формы был выбран векторный графический пакет 3D STUDIO МАХ (продукт фирмы KINETIX). На его основе были разработаны алгоритмы формирования объемных изображений различных типов наиболее часто встречающихся объектов (архитектурные объекты и объекты произвольной формы). Для формирования плоских образов, портретов и текстов были использованы графические пакеты программ PHOTOSHOP и PHOTOPAINT.
Четвертая глава диссертации посвящена структуре комплекса по созданию объемных изображений методом локальной лазерной деструкции в стекле. Ключевыми элементами комплекса по созданию объемных изображений методом лазерной деструкции в стекле являются: -оптико-электронная система, формирующая локальную деструкцию оптического стекла;
-компьютерные системы трехмерной графики;
-станки с числовым программным управлением.
В главе приводится описание конкретных систем входящих в его состав и основные технические характеристики узлов. Приводится также описание управляющие программы.
В Заключении приводятся выводы и основные результаты работы. Практическое применение результатов работы.
Разработанная в диссертации технология изготовления уникальных изделий с применением метода локальной лазерной деструкции в заготовках стекла большого размера и созданная установка, реализующая данный метод используется для изготовления «Приза премии правительства Российской Федерации в области качества», который выпускается с 1997 года ежегодно по заказам Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии. Этот Приз изготавливается в количестве 12штук, согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 12 апреля 1996 г. №423 "Об учреждении премии Правительства Российской Федерации в
11 области качества" и ежегодно вручается Председателем Правительства Российской Федерации. Разработанные методы локальной лазерной деструкции используются также для маркировки «Рабочих эталонов 1-го разряда единицы показателя преломления твердых веществ» (рефрактометрических призм).
Апробация работы
Основные материалы работы докладывались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах в период 1991 - 2004 гг.: Всесоюзного симпозиума по вычислительной томографии (Звенигород, 1991);
Всероссийский научно-технический семинар "Метрологическое обеспечение в области неразрушающего контроля" (Москва, 2000);
Всероссийский научно-технический семинар "Проблемы метрологического обеспечения в здравоохранении и производстве медицинской техники" (Москва, 2000);
Всероссийская научно-техническая конференция «Обеспечение единства измерений в фотометрии и радиометрии оптического излучения» (Москва, 2001);
Всероссийская научно-техническая конференция "Фотометрия и её метрологическое обеспечение" (Москва, 2004).
Похожие диссертационные работы по специальности «Оптика», 01.04.05 шифр ВАК
Динамическая спекл-интерферометрия деформируемых объектов2002 год, доктор технических наук Владимиров, Александр Петрович
Нелинейные эффекты при распространении интенсивных лазерных импульсов в аэродисперсных средах.: Экспериментальные исследования2001 год, доктор физико-математических наук Чистякова, Лилия Константиновна
Электрофизические процессы накачки и оптические свойства активных сред мощных лазеров и усилительных систем2009 год, доктор физико-математических наук Курунов, Роман Федорович
Закономерности образования упорядоченных микро- и наноструктур в конденсированных средах при лазерном возбуждении мод поверхностных поляритонов2012 год, доктор физико-математических наук Макин, Владимир Сергеевич
Дифракционные оптические элементы: методы синтеза и применение2003 год, доктор технических наук Полещук, Александр Григорьевич
Заключение диссертации по теме «Оптика», Левина, Элина Юрьевна
Основные результаты диссертационной работы могут быть представлены в виде следующих выводов:
1. В работе проведены экспериментальные исследования взаимодействия импульсного лазерного излучения, генерируемого технологическим YAG-Nd лазером с оптическим стеклом.
1.1. Для исследования формы области разрушения была проведена серия экспериментов, при которых формировался пробой при различных параметрах воздействия. Для анализа геометрических характеристик области пробоя была разработана оптическая система ее освещения и проецирования изображения на ПЗС-матрицу. Произведена оценка пороговой плотности мощности по наибольшему диаметру области распыления. Полученная нами величина для стекла К-8 составила около 10 Гвт/см .
1.2. Проведены экспериментальные исследования для определения зависимости между размером области деструкции и энергией в лазерном импульсе, на разработанной нами установке. Учитывая, что указанная зависимость во многом определяется видом материала, нами было выбрано наиболее часто используемое оптическое стекло К-8. Размер области деструкции определялся визуально по размаху лучей в области скола. Экспериментально установлено, что размер области деструкции практически линейно зависит от энергии импульса лазерного излучения.
1.3. Приведены результаты исследований возможности применения полимерного оптического материала на основе метакрилата и лейкосапфира для лазерного дизайна. Было показано, что форма и размер деструкции в данных материалах не позволяет их использовать для формирования объемных изображений.
1.4. Проведен экспериментальный анализ совокупности пробоев для определения величины интервала между элементами пробоя, при которых, с одной стороны не происходит разрушения стекла, а с другой стороны, сохраняется целостность восприятия изображения. Было показано, что при расстоянии между «точками» в изображении на 20-30% большем, чем размер самой области деструкции отсутствует неконтролируемое разрушение стекла.
1.5. Рассмотрено два способа формирования изображения методом локальной лазерной деструкции, при которых возможно достижение оптимального визуального эффекта для наблюдателя:
-единичный пробой реализуется таким образом, что его рассеивающие свойства максимальны, а интервал между пробоями выбирается из технологических соображений, чтобы не допустить неконтролируемого разрушения стекла.
-энергия импульса лазерного излучения выбирается такого значения, при котором наступает минимальная деструкция стекла. Объемное изображение при этом формируется за счет большого числа «точек» (пробоев) расположенных близко друг к другу.
Показано, что необходимо сочетать достоинства обоих способов формирования объемных изображений, основанных на рассеянии света за счет управления величиной энергии в каждом импульсе, что позволяет изменять размер области деструкции. Зависимость размера области пробоя от энергии импульса, которая может использоваться для управления установкой в процессе формирования трехмерного изображения, была получена нами на нашей установке для стекла К8.
2. Проведен анализ визуального восприятия объемного изображения сформированного методом лазерной деструкции в оптическом стекле. 2.1. Определены критерии визуального наблюдения объемного изображения составленного из отдельных лазерных пробоев: -предельный угол разрешения, -пороговый контраст,
-пороговая яркость, которая вызывает устойчивое световое раздражение при изменениях фона в достаточно широких пределах.
2.2. Разработана модель взаимодействия внешнего излучения с единичным лазерным пробоем, как оптическая неоднородность, рассеивающая это излучение. Модель основана на представлении неоднородности в виде вытянутого эллипсоида вращения с поверхностью, рассеивающей падающее излучение по закону Ламберта.
2.3. В рамках выбранной модели определен оптимальный для визуального восприятия размер неоднородности, при которых в плане упомянутых выше критериев, каждая в отдельности была бы различима на расстоянии ~ 35 см и их линейная совокупность на расстоянии ~ 1 м воспринималась наблюдателем в виде сплошной линии.
3. Разработаны методы контроля качества изделий из стекла и специализированные интерферометрические стенды, основанные на автоматизированной расшифровке интерферограмм. Эти методы и приборы позволяют производить отбраковку заготовок стекла для обеспечения возможности формирования в них объемных изображений большого размера.
3.1. Для контроля качества поверхности и определения пространственной неоднородности показателя преломления заготовок стекла был разработан автоматизированный интерферометр по схеме Майкельсона с полем зрения 25 мм.
3.2. Измерения реальных заготовок оптического стекла показали, что в области высокого напряжения стекла, где возможна неконтролируемая деструкция при лазерном воздействии, изменение показателя преломления составляет Дп ~ 20x10"6, что соответствует четвертой категории однородности показателя преломления (ГОСТ 3514-76). Данное требование является основным при отбраковке заготовок стекла.
3.3. Разработан метод компенсации аберраций, которые вызваны такими факторами, как не плоскостность опорного зеркала, неоднородности внутри стекла и т.д., при помощи цифровой коррекции. Новый подход состоит в том, чтобы проводить коррекцию искажений волнового фронта не до процесса реконструкции волнового фронта, а после него. Сначала проводится реконструкция распределения фазы волнового фронта при отсутствии исследуемого объекта, несущая в себе информацию об искажениях волнового фронта. Затем проводится реконструкция распределения фазы волнового фронта при наличии исследуемого объекта, несущая в себе информацию о распределении показателя преломления в исследуемом объекте и фазовых искажениях волнового фронта. После этого производится вычитание одного из другого. Таким образом, получается неискаженное распределение показателя преломления внутри исследуемого объекта.
3.4. С целью качественной оперативной отбраковки заготовок стекла непосредственно при получении партии стекла разработаны методики определения оптического коэффициента напряжения с использованием портативного поляриметра. Проведено соответствие интерференционных и поляриметрических методов контроля распределения показателя преломления.
4. Предложены методы синтеза объемных изображений различного типа на базе стандартных графических редакторах различного уровня, которые позволяют сформировать эти изображения при помощи технологии лазерного пробоя в стекле.
4.1. На базе графических пакетов программ PHOTOSHOP и PHOTOPAINT разработаны алгоритмы синтеза простых двумерных объектов различного вида (тексты, портреты и плоские картинки).
Показано, что при работе с художественными картинами или портретами со сложным фоном, выделяя отдельные предметы или группу предметов в слои, можно добиваться имитации большего объёма. Также разработана методика наложения на предметы и фоны текстуры, что позволяет улучшать художественный вид изображения при реализации его методом лазерного пробоя в стекле.
4.2. На базе векторных графических редакторов 3D Studio, 3D Studio Max разработаны алгоритмы синтеза сложных трехмерных объектов: архитектурные изображения и объекты произвольной формы. Для объемных изображений архитектурных и линейно упорядоченных форм предложено представлять их по слоям в виде набора монохромных *.ВМР файлов. Каждый файл содержит одно сечение. Количество файлов равно количеству сечений трехмерного объекта. Координаты Z слоев перечисляются в отдельном списке.
Для произвольных объемных изображений, синтезированных в векторных графических редакторах, предложено представлять их в формате *.ASC. Файл получен перекодировкой (экспортом) из векторных графических редакторов типа AutoCad, 3D Studio, 3D Studio Мах в растровое представление, которое может быть реализовано методом лазерного пробоя в стекле. Сформированный файл представляет собой упорядоченный список X,Y,Z координат требуемых точек.
5. Разработан интерактивный алгоритм редактирования растрового изображения, полученного автоматически в векторном графическом редакторе, который с одной стороны позволяет ускорить процесс редактирования, а с другой стороны позволяет использовать векторный редактор для визуализации синтезированного объекта после редактирования. Для создания растрового изображения, реализация которого была бы возможна при помощи лазерного пробоя, нами был разработан алгоритм локальных опорных сеток. Согласно этому алгоритму объект разбивается на замкнутые области, в которых производная формы, описывающей объект, лежит в заданном диапазоне. В каждой из областей объект покрывается локальной опорной сеткой, шаг которой соответствует максимуму производной в данной зоне, либо минимальному расстоянию между автоматически выбранными вершинами, который сравнивается с минимальным шагом, требуемый для реализации лазерного пробоя. При несовпадении решеток дизайнер осуществляет локальное редактирование данной зоны в векторном виде. Такое редактирование заключается в сглаживании формы в местах высоких градиентов при сохранении максимума визуального правдоподобия.
6. Разработана установка, которая позволяет формировать объемное изображение высокого качества, на базе такого явления как лазерный пробой в стекле большого размера.
Установка состоит из трех основных подсистем, объединенных комплексом управляющих программ:
- технологический импульсный YAG-Nd лазер ЛТИ-245;
- оптическая подсистема;
- подсистема трехкоординатного перемещения.
Установка позволяет реализовать объемные изображения в заготовках стекла размером 300x200x100 мм и весом до 15 кг, с точностью позиционирования Юмкм по каждой из осей.
Созданная установка с 1997 года используется для изготовления «Приза премии Правительства Российской Федерации в области качества» и для маркировки «Рабочих эталонов 1-го разряда единицы показателя преломления твердых веществ» (рефрактометрических призм).
Заключение.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Левина, Элина Юрьевна, 2004 год
1. S.A. Benton. Hologram reconsructions with extended incoherent sources // J.Opt.Sor.Amer. - 1969,v.59,p.l545-1547.
2. JI.M. Сороко. Основы голографии и когерентной оптики // М., Наука -1971,616 с.
3. Оптическая голография, т. 1,2, под ред. Г.Колфилда. // М., Мир, 1982, 816 с.
4. Р. Кольер. К. Беркхарт, Л. Лин. Оптическая голография // М., Мир 1973, 686 с.
5. А.с. № 959033 (СССР) Способ записи радужных голограмм // Н.Г. Власов, В.А. Мариновский, Ю.И. Савилова . -1982 г.
6. Y.W. Chang, W.G. Zhu, F.T. Yu. Rainbow holographic aberrations and bandwith reguierements//Appl.Opt. 1983,v.22,p. 164-167.
7. C.P. Grover, R.A. Lessard, P. Tremblay. Lensless one step rainbow holography with a synthesized slit. // Appl. Opt. 1983, v.22, p. 3300-3304.
8. P. Hariharan, W.H. Steel, Z.S. Hegedus. Multicolor holographic imaging with a white-light source // Opt.Lett. 1977, v.l, p. 8-9.9. "Техника-молодежи" // 1996. №5, c.l
9. К. Коффман. Голография в помощь конструкторам. // Автомобильная промышленность США 1989,№5, с. 13-19
10. W.Spierings, E.van Nuyland. The Office Holoprinter at work // "OE Reports" -March 1996, №3, p. 13
11. А.Д. Гальперин, В.П. Смаев. Методы регистрации и тиражирования изобразительных рельефно-фазовых голограмм. // Оптико-механич. Промышленность 1988, № 11, с. 49-57.
12. А.с. № 1596962 (СССР) Способ записи голограмм // Балан Н.Ф. и др. -1987г.
13. Sherstyuk V.P. et. al. Some principles for formation of self-developing dichromate media // proc.SPIE,vol,1238, p.218-223 (1989).
14. В.А. Ванин. Копирование голограмм // Квантовая электроника 1978, т. 5, с.1413-1428
15. Н.М. Smith. Photographic Relief Images // I.Opt.Soc.Amer. 1968, v.58, p.533-539.
16. Высокоэффективные среды для записи голограмм // Под ред. Г.А.Соболева.-JI.: ФТИ 1988, с.21-30.
17. X. Битхер, И. Эпперляйн, А.В. Ельцов Современные системы регистрации информации // Санкт-Петербург, "Синтез" 1992, 328 с.
18. Hill, А.Е. (1973) Continuous uniform excitation of medium pressure C02 laser plasmas by means of controlled avalanche ionization // Applied Physics Letters 22, 670-673.
19. Siegman, A.E. (1986) Lasers // University Science, Mill Valley, CA.
20. Guiliano C.R., Appl. Phys. Lett., 5, 137 (1964) (статья 38).
21. Davit J., Soulie M., Comp/ Rend., 261, 3567 (1965).
22. Avizonis P.V., Farrington Т., Appl. Phys. Lett., 7, 205 (1965).
23. Бадин Дж., Реффи Дж. Динамика разрушения в стеклах, вызванного действием лазерого излучения. // Сборник статей Действие лазерного излучения, под ред. Ю.П.Райзера М.: Мир 1068, с. 361-363.
24. Atwood T.G. et al, в книге Physics of Quantum Electronics // New York -1966.
25. Harper D. W., Brit. Journ. // Appl. Phys., 16, 751 1965, (статья 40).
26. Беликова Е.п., Свириденков Э.Ф. //ЖЭТФ, Письма, 1, 171 1965.
27. Патент №RU2008288 С1 Способ лазерного формирования изобретений в твердых средах. Ошемков С.В. заявл. 23.04.1991.
28. Патент №: 5033569 Способ формирования изображений. Агринский П.В. и др. заявл. 24.03.1992.
29. Патент №5,206,496 (US). Sub surface marking. Clement Robert M. et al -dated 27.03.1993.
30. Патент № US5637244 (US). Method and apparatus for creating an image by a pulsed laser beam inside a transparent material. Erokhin Alexander I. (RU) -date 06.10.1997.
31. Патент № US6664501 Method for creating laser-induced color images within three-dimensional transparent media. Troitski Igor (US) date 16.12.2003.
32. Рекламные материалы фирм LaserGraphicArt, LaserSoft.
33. Шикин E.B., Боресков A.B. Компьютерная графика. Динамика, реалистические изображения. // М.: Диалог-МИФИ 1995.
34. Тыщенко О.Б. Эффективная работа в Adobe Photoshop // Компьютерная хроника 1999, № 11.
35. Зимина JI. Виртуозная работа в 3D Studio Мах 3.0. // М.: Познавательная книга плюс 2000, 192 с.
36. Петров М. CorelDraw 9. Справочник // М.: Лаборатория Базовых Знаний -1999, 464 е.: ил.
37. Борковский А.Б. Англо-русский словарь по программированию и информатике // М.: Рус.яз. 1990, 335 с.
38. Толковый словарь по вычислительным системам. Под ред. В. Иллингуорта и др. Пер. с англ. А.К.Белоцкого и др. - Под ред. Е.К.Масловского. // М.: Машиностроение, 1990. - 560 е.: ил.
39. Эллиот С., Миллер Ф. Внутренний мир 3D Studio МАХ 2. Том 1: Пер с англ./Элиот С., Миллер Ф. и др. // К.: Издательство «Диа Софт» 1998. -848с.
40. Бордмен Т., Хаббелл Д. Внутренний мир 3D Studio МАХ 2. Том 2: Моделирование и материалы: Пер. с англ./Бордмен Т., Хаббелл Д. // К.: Издательство «Диа Софт» 1999. - 368с.
41. Белл Д., 3D Studio МАХ 2.5. Спецэффекты и дизайн.: Пер. с англ. // М.: Диалектика 1998, 464 с.
42. Lynch М. The Key Concepts of Computer Numerical Control // CNC Concepts,1.c., USA-2002, 30р.
43. Ли К. Основы САПР (САД/САМ/САЕ). // СПб.: Питер 2004, 560с.
44. Зильбербург Л.И., Марьяновский С.М., Молочник В.И., Яблочников Г.И. Cimatron компьютерное проектирование и производство // Под общей ред. С.М. Марьяновского. - СПб: КПЦ «Мир» - 1998. - 166с.
45. Калачев О.Н. Компьютерно-интегрированное машиностроение и CAD/CAM Cimatron И Информационные технологии. 1998. № 10, С.43-47,49.
46. Действие лазерного излучения // Сборник статей под ред. Ю.П. Райзера. М., Мир 390 с.
47. Шатилов А.В., Петровский Г.Т. // Оптический журнал, № 2, 1996, стр. 1419.
48. Калом Дж., Вейнант Р. Определение порога разрушения различных стекол под действием лазерного излучения. // Сборник статей Действие лазерного излучения, под ред. Ю.П.Райзера М., Мир. 1068. - с. 361-363.
49. Булыгин Ф.В., Золотаревский Ю.М., Левина Э.Ю. Особенности лазерного пробоя в оптических материалах при создании трехмерных изображений // Измерительная техника.- 2001.- X® 12 С.23 - 25.
50. Справочник конструктора оптико-механических приборов // М.Я.Кругер, В.А.Панов, В.В.Кулагин и др.- Л., Машиностроение 1968.- 760 с.
51. Миннарт М. Свет и цвет в природе. // М., Наука 1969, 360 с. с илл.
52. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Часть II Случайные поля. // М.: Наука 1978 - 464 с. с илл.
53. Исимару А. Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, Том 1. // М.: Мир 1981 - 274 с.59.0'Нейл Э. Введение в статистическую оптику. // М.: Мир 1966, 254 с.
54. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. // М.: Издательство «Наука» 1970 -856 с. с илл.
55. Марголин И.А., Румянцев Н.П. Основы инфракрасной техники // М.: МО, 1957.-308 с
56. Ю.М. Золотаревский, А.А. Ковалев, Э.Ю. Левина Оценка оптимального размера неоднородностей, использующихся при создании трехмерных изображений в стекле. // Измерительная техника.- 2004.- № 6 с. 12 - 14.
57. T.V.Bulygin, E.Yu.Ovodkova, M.S.Umasky Correction of aberrations in interferometric systems with computer aided phase reconstruction. // Proceelings SPIE Volume 1843 "Analytical Methods for Optical Tomography" -November 1991, p.138-140
58. Г.О.Асланян, Г.Г.Левин, Э.Ю.Оводкова Использование преобразование Радона для обработки интерферограмм методом преобразования Фурье // Тезисы докладов У Всесоюзного симпозиума по вычислительной томографии Звенигород - ноябрь 1991 г, с.55
59. Корженевич Е.Л., Левин Г.Г. Расшифровка электронных спекл-интерферограмм в условиях сильных шумов. // Опт. и спектр. 1996 -т.81, №1, с.149-152.
60. С.В. Кулагин. Оптико-механические приборы // М., Машиностроение -1975.
61. Мальцев М.Д., Каракулина Г.А. Прикладная оптика и оптические измерения. // М.: Издательство «Машиностроение» 1968, 472 с.
62. Creath К. Phase-shifting speckle interferometry // Applied Optics Sept. 1985, Vol. 24, No. 18, p. 3053-3058
63. ГОСТ 3514-74 Стекло оптическое бесцветное. Технические условия
64. Апенко М.И., Дубовик А.С. Прикладная оптика. // М.: Издательство «Наука» 1971,392с.
65. Мизрохи С.В. TURBO PASCAL и объектно-ориентированное программирование. // М.: Финансы и статистика 1992 - 192с.: ил.
66. Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработка изображений. // М.: Радио и связь 1988.
67. Гудмэн Дж. Управление памятью для всех. // К.: Диалектика 1995.
68. Данкан Р. Профессиональная работа в MS-DOS // Пер. с англ. М.: Мир, 1993.- 509с., илл.
69. Пономаренко С.И. / Под редакцией д.т.н., проф. О.А. Заикина Adobe Photoshop 3.0 одним взглядом. // СПб.; BHV Санкт-Петербург - 1996. -160 е.: ил.
70. ROM BIOS Справочное руководство // СПб.: Программопродукт 1992., 160с.
71. Э.Ю.Левина Компьютерный синтез изображения трехмерного объекта для лазерного дизайна в стекле // Сборник докладов четырнадцатой научно-технической конференции "Фотометрия и её метрологическое обеспечение" Москва, март 2004 г., с. 122-124
72. Техно логические лазеры: Справочник: В 2 т. Т.1: Расчет, проектирование и эксплуатация / Г.А.Абильсиитов, В.С.Голубев, В.Г.Гонтарь и др. // Под общ. ред. Г.А.Абильсиитова. -М.: Машиностроение, 1991. -432с.
73. Гвоздева Н.П., Коркина К.И. Прикладная оптика и оптические измерения // М., «Машиностроение» 1976. - 383 с.
74. Diehe D. CAD/CAM a la Carte: A modular approach to choosing machining magazine // CNC Machining Magazine 2001,v.5, № 16,
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.