Dieses Projekt wurde im Auftrag des Institutes für Materialwissenschaft der Friedrich-Schiller-Universität Jena realisiert.

Schematischer Aufbau des Mess-Systems:

Eine 2-Achsen-Positionier-Einheit wurde fest mit einer Sensor-Brücke verbunden. Sowohl der konfokale Weißlicht-Abstands-Sensor als auch die Positioniereinheit verfügen jeweils über eine separate Steuereinheit. Beide sind jeweils mit dem PC über einen RS232-Anschluss verbunden. Die Steuer- bzw. Auswerte-Einheit des Sensors sendet die Mess-Signale über das RS232-Kabel zum PC und kann über das selbe Kabel Konfigurations-Befehle empfangen. Die Steuer-Einheit des Positionier-Systems bekommt ASCII-Befehle über das RS232-Kabel vom PC und wandelt diese in entsprechende Spannungs-Signale zur Bewegungs-Ansteuerung der Schrittmotoren der Positionier-Einheit um. Zusätzlich kann die Steuereinheit Abfrage-Befehle erhalten, worauf die Positionier-Einheit die relative Postion der Schritt-Motoren zum PC sendet.

Auf dem PC habe ich eine Bedien-Software für das gesamte System entwickelt. Mit dieser kann die Positionier-Einheit gezielt vom Benutzer gesteuert werden. Zudem empfängt diese die Mess-Signale des Sensors, wandelt sie in menschen-lesbare Form um, stellt sie auf Wunsch grafisch dar und speichert sie in geeigneter Weise ab. Zudem synchronisiert die Software die Bewegung der Positionier-Einheit und den Messdaten-Empfang. Position und zeitgleich erfasste Messdaten werden so einander zugeordnet gespeichert.

 

Die Hardware des Mess-Systems:

Die 2-Achsen-Positionier-Einheit ist auf einem Granit-Block angeschraubt. Auf diesem ist ein Basalt-Brücke befestigt. Auf der Positioniereinheit sitzt die höhenverstellbare Probenhalterung. An der Basalt-Brücke ist die Sensorhalterung mit dem optischen Abstands-Sensor befestigt. Der Abstands-Sensor bekommt über einen Lichtwellenleiter-Kabel Weißlicht von seiner Steuereinheit gespeist und sendet das empfangene Licht über das selbe Kabel zu dieser zurück.
Die 2 Schrittmotoren für beide Achsen der Positioniereinheit bekommen Spannungs-Signale von ihrer Steuereinheit.
Beide Steuereinheiten, die des Sensors und die der Positioniereinheit sind mit dem PC verbunden und werden über die von mir entwickelte Software gesteuert und synchronisiert.
 

Bedienoberfläche der Steuersoftware:

Die Bedienoberfläche der Bedien- und Steuer-Software enthält im oberen Teil Schaltflächen für die Mess-Vorbereitung, den den Start der Messung und zur Datenspeicherung. Dazu öffnen sich beim Anklicken jeweils detailliertere Dialog-Fester. Unter diesen Schaltflächen sieht man Diagramme für beide von der Sensor-Einheit empfangenen Signal bereits in eine standardisierte Dimension umgewandelt. Unter diesen Diagramm befinden sich Schaltflächen zur gezielten Positionierung der Probenhalterung unter dem Sensor.

 

2D- & 3D-Darstellung einer Oberflächen-Topographie:

Das gemessene Oberflächen -Profil bzw. die 3-dimenensionale Topografie werden hier in einem separat aufzurufenden Dialog-Fenster auf verschiedene Weisen grafisch dargestellt.


Stefan Fischer

freier Software-Entwickler & IT-Dienstleister

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