膜厚測量控制系統使用說明書V1.0系統概述本測量軟件控制系統主要完成膜厚的測量與系統控制。系統控制是通過SimenseOPC接口來控制系統電機與各種傳感器的。膜厚測量與分析是通過系列干涉環圖像而自動得到的。系統自動得到動態跳級與靜態跳級。注意：必須對每一干涉圖象正確設定接觸區、分析區，系統是針對不同的區域有針對性的設定跳級算法。軟件安裝運行安裝盤上的“SetUp”即可。控制系統工作流程描述為了測量膜厚，系統要求必須按照下列順序操作：新建一工程，以便系統創建該工程。得到系統參數。方法：點擊“systemparameter”菜單即可。具體操作請參見相應菜單說明。得到不同盤速（單/雙驅）下的系列圖象。方法1（手工方法）：通過OPC接口設定盤速，待盤速穩定后，通過“SetArea”菜單設定接觸區、分析區、計算區和干涉圖象中心，按“Capture”菜單將該速度下的干涉圖象添加到工程中，反復該過程得到所有盤速下的干涉圖象；方法2（自動方法）：點擊菜單“Autotoproject”,在隨后彈出的窗口中設定最大盤速和盤速步長，按“run”按鈕系統自動將系列盤速下的干涉圖象添加到工程中。動態校正目的是得到速度與中心灰度變化曲線，從而得到動態跳級。方法：點擊“dynamic…”菜單即可。具體操作請參見相應菜單說明。靜態校正目的是得到速度為零時的靜態圖象的最大、最小灰度。方法：點擊“Static…”菜單即可。具體操作請參見相應菜單說明。保存工程保存工程包括保存系列圖象，所有工程信息，動、靜態校正參數等。以后只要打開該工程就可以對工程中的任意一幅干涉圖象進行分析區內的膜厚測量與計算。進入系統點擊桌面上的“Filmthickness.exe”即可進入系統，如下圖所示：在該畫面中，選擇“SingleMotorDrive”或“DoubleMotorDrive”后點擊“Login”按鈕即進入膜厚測量主界面。見下列主界面介紹。選擇“FrictionForceTest”后點擊“Login”按鈕即進入摩擦力測試主界面，如下圖所示：在該畫面中，通過OPC接口來控制系統，從而得到負載、扭矩、摩擦力和摩擦系數。點擊“Setsystemparameter”按鈕后，系統彈出系統參數輸入窗口；點擊“Outputtestparameter”按鈕后，系統存儲摩擦力測試參數；點擊“OK”按鈕后，系統退出。膜厚測量主界面膜厚測量主界面如下：在該畫面內分為下列6個部分：菜單區，菜單是系統功能實現的主要部分，見下面“膜厚測量菜單”。快捷按鈕及信息區。該區在菜單區的下方。操作：點擊“打開工程”、“存儲工程”、“打印曲線”、“追加工程圖片”、“設定接觸區”、“設定分析區”分別同菜單：”Open…”,”Save…”,”Printcurve…”,”Capture”,”Contactarea”,”Analysearea”。單點擊“調節計算區”后，可移動計算區。雙點擊后彈出如下窗口：在該窗口中可設定計算區的大小（長寬），計算區中心位置，點擊“Settocontactcenter”按鈕則將計算區中心設定到干涉圖象中心。點擊“Set”完成該次設定，點擊“Cancel”取消該次設定。點擊“清除分析區”按鈕則取消所有區域的設定，即無任何區域存在。當選擇“Shoethefilmthicknessinmouse?”后，當鼠標移動到分析區內時，實時顯示鼠標處的膜厚和鼠標坐標位置。比例尺是顯示當前光學顯微鏡的放大系數。干涉圖象顯示區。在干涉圖象顯示區實時顯示來自光學顯微鏡的圖象，當圖象凍結后除顯示圖象外亦顯示該干涉圖象設定的接觸區、分析區、中心線和計算區。每一幅干涉圖象必須附帶正確的分析區、接觸區，否則系統計算的膜厚可能出現錯誤。各種曲線顯示區。在曲線顯示區內可顯示：X、Y象素與灰度曲線、速度與中心灰度曲線、中心膜厚與速度曲線、分析區X、Y象素與膜厚曲線。其中速度與中心灰度曲線是通過動態校正得到的，只有先進行過動態校正才能計算膜厚。操作：點擊相應的選擇框顯示對應的曲線，中心膜厚與速度曲線必須先點擊“GetHcen-Velcurve”按鈕得到，如下圖所示：在該窗口內，可以選擇從工程中或自動驅動電機得到。點擊“Hcen(nm)”按鈕則計算計算區平均模厚，并將計算結果顯示在后面的文本框中。系統參數顯示區。系統參數顯示區是顯示通過“systemparameter”菜單輸入的參數，也顯示系統傳感器得到的系統參數，如：盤速、球速、負載，這些參數是隨系統狀態變化而變化。工程區。工程區是管理、顯示、編輯工程圖片的區域。必須注意：存儲在工程中的圖片是按盤速順序存入的。當前圖片：帶有紅色框和紅色文字的圖片為當前圖片，插入、替換、追加、刪除等都與當前圖片有關。待存儲圖片：在工程圖片框右邊的蘭色框內有“√”號的為待存儲的選中圖片，與存儲按鈕有關。操作：翻閱工程圖片：點擊滾行杠上下箭頭或空白處、拖動滾行杠滑鈕。替換當前圖片：點擊“Replace”按鈕。在替換時同時計算中心膜厚，刷新接觸區，分析區。追加圖片：點擊“Append”按鈕。在追加時同時計算中心膜厚，刷新接觸區，分析區。插入圖片：點擊“INS”按鈕。在當前圖片之前插入。在插入時同時計算中心膜厚，刷新接觸區，分析區。刪除圖片：點擊“DEL”按鈕刪除當前圖片或按鍵盤“Delete”鍵刪除工程中全部圖片。調出圖片：點擊“Call”按鈕，將當前圖片調出，以便分析！調出時同時計算計算區膜厚，調出接觸區，分析區，相關系統參數等。存儲圖片：點擊“Save”按鈕，彈出如下窗口：在該窗口中輸入基本文件名和圖片格式，選擇“Selected?”或“All?”來存儲待存儲圖片或工程中全部圖片。最終的文件名稱為：基本文件名+“—”+盤速+“.”+圖片格式后綴。頂級OPC接口窗口。頂級OPC接口窗口如右圖所示。是用于與SimensePLC通信的接口，所有系統硬件的控制都是通過該窗口實現。操作：設定系統(Setsystem)：在對應的文本框內輸入相應參數值，然后點擊對應的“Set”按鈕即可，包括盤速、球速、油溫和滑滾比。驅動方式的設定直接點擊“Single”或“Double”即可。當設定完成后或系統參數發生變化時，該窗口實時顯示控制參數。注意：本控制系統的硬件是Simense提供的，系統運行時自動與其通信接口進行連接，否則系統連接會失敗。膜厚測量菜單FileNewProject…點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內輸入：Projectname,Projectcode,Date和Operator后點擊“OK”按鈕接受，點擊“Cancel”按鈕取消。如果點擊該菜單之前系統已有這些參數，那么點擊該菜單之后系統會自動帶入這些參數。可以修改。Insert…點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內，用鼠標選擇文件夾及插入文件格式（.Bmp,.JPG,.TIF），選擇需要插入的文件名。當選擇好對應的文件后，系統在預覽圖片框內顯示該圖片，點擊“DeleteFile”刪除該圖片文件，點擊“OK”則插入該圖片到主窗口并退出，該圖片顯示在主窗口的圖片顯示區內。點擊“Cancel”則退出該窗口。Open…點擊該菜單彈出下列窗口：系統自動到當前文件下的“Project”文件下找到系統規定的后綴為“.prj”的所有工程文件。用鼠標選擇相應的工程文件，點擊“OK”按鈕打開該工程文件，點擊“Cancel”按鈕則取消該次操作！Save…點擊該菜單彈出下列窗口：系統自動到當前文件下的“Project”文件下找到系統規定的后綴為“.prj”的所有工程文件。用鼠標選擇相應的工程文件（覆蓋），或在“Filename”文本框內輸入新的工程文件名稱，點擊“OK”按鈕存儲該工程文件，點擊“Cancel”按鈕則取消該次操作！SaveImageas…點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內用鼠標選擇圖片存儲的驅動盤符、文件夾及文件存儲格式后，在“Filename”輸入框內輸入文件名稱后，點擊“OK”按鈕存儲該主窗口顯示的圖片，點擊“Cancel”按鈕則取消該次操作！PrintImage…點擊該菜單彈出下列窗口：打印主窗口顯示的圖片。輸入圖片位置及大小尺寸后，點擊“Print”按鈕打印該主窗口顯示的圖片，點擊“Cancel”按鈕則取消該次操作！注意：圖片是按照圖片具有的長寬比例打印的，因此當輸入圖片寬度時，高度尺寸自動按比例變動。PrintCurve…點擊該菜單彈出下列窗口：用鼠標選擇要打印的曲線（全部或部分）后，點擊“Print”按鈕打印選擇的曲線，點擊“Cancel”按鈕則取消該次操作！點擊“PrintView”按鈕彈出打印預覽窗口：在該窗口內移動滾行杠可預覽所有曲線，點擊“Print”按鈕打印預覽曲線，點擊“Exit”按鈕則關閉預覽窗口！Exit點擊該菜單退出整個系統。Systemparameter點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內輸入系統固有的系統參數。選擇計算一點灰度模式：“Mean”或“Middle”，即取平均值或中值；選擇取值范圍（Gettinggreyrange）：1X1,3X3,5X5,7X7,9X9,11X11，意思是計算一點的灰度值是在一范圍內取平均值或中值，如選擇3X3，即在該點（Xi,Yj）處選擇下列位置的灰度值做平均回取中值：(Xi-1,Yj-1)(Xi,Yj-1) (Xi+1,Yj-1)(Xi-1,Yj) (Xi,Yj) (Xi+1,Yj)(Xi-1,Yj+1)(Xi,Yj+1) (Xi+1,Yj+1)SetVideo點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內可以控制圖象采集卡的硬件參數：亮度（Brightness）和對比度（Contrast）。當在主窗口內顯示的圖象偏暗或亮，或者對比度不夠時，通過該菜單可調節。移動亮度或對比度滾行杠即可。移動過程中，主窗口內顯示的圖象或隨之變化，當參數合適時點擊“OK”按鈕接受，點擊“Cancel”按鈕取消。Live該菜單控制視頻信號的采集狀態。當該菜單為“Live”時，攝像頭的視頻信號經圖象采集卡數字化后實時顯示；此時點擊“Live”菜單，該菜單變為“Freeze”，表示圖象凍結，此時攝像頭的視頻信號不再數字化！該菜單類似一開關，在“Live”與“Freeze”之間可來回切換！Capture該菜單功能與“Append”按鈕一樣，追加當前顯示圖片到工程中。AutotoProject點擊該菜單彈出下列窗口：盡量將干涉圖象中調至圖象窗口中心，輸入最大速度及速度步長（間隔）后，點擊“Run”按鈕，系統將按照這些參數間隔采集圖象到工程里。如：0，10，20，30，40…..300，直到最大速度停止采集。需要注意：此時系統除將圖片加入到工程外，還將當前接觸區、分析區等參數一并帶入到工程中，可能這些區域參數不正確，所以當系統采集完成后，通過主界面的“Call”按鈕依次調出圖片，重新設定干涉環中心、分析區、接觸區和計算區，然后調用主界面的“Replace”按鈕替換即可！這些設定好的系列速度圖片可以用來進行動態校正，0速度圖片可以用來進行靜態圖片校正。校正完成后就可以對每一張圖片進行膜厚計算與分析了。在采集系列圖片過程中，可以按鍵盤上“ESC”鍵終止連續采集，該功能主要防止動態圖象中心偏離圖象窗口中心過多，利用終止功能可手工調節干涉中心至圖象窗口中心。調節好后，接著按“Run”按鈕，系統將從中斷點開始繼續連續采集圖片到工程中。SetAreaGetCenterPoint在該菜單中包含兩個子菜單：FindCenter…和Getbymousepick該菜單主要功能是找到干涉圖象中心，方法有二：FindCenter…：點擊該菜單彈出下列窗口：該方法原理是利用干涉環是同心園，因此在屏幕上X,Y方向上波峰波谷應相同并重合，此時X,Y位置即為干涉圖象中心。操作：分別點擊“X+”，“X-”，“Y+”，“Y-”按鈕來移動X軸或Y軸曲線使X,Y軸曲線重合即可。點擊“OK”按鈕接受，點擊“Cancel”按鈕取消！退出該窗口后系統以黑白相間線段畫出X,Y兩條貫穿圖象的直線，其交點即為干涉圖象中心。Getbymousepick點擊該菜單后圖象窗口內的鼠標呈短十字線狀，用鼠標沿接觸區里圓的邊界上采點（最好整個圓周均布采點），當采到第五個點時，系統自動擬合圓，該圓圓心即為干涉圖象中心。系統以該圓中心黑白相間線段畫出X,Y兩條貫穿圖象的直線。同時得到接觸區。可以通過壓鍵盤上的上下左右箭頭鍵來移動中心點！！！ContactArea應在得到干涉中心后點擊該菜單，點擊該菜單后圖象窗口內的鼠標呈短十字線狀，用鼠標在接觸區邊界上點一點后得到接觸區。接觸區是一圓形區域，其圓心為干涉中心，半徑為該點到干涉中心點間距離。可以通過壓鍵盤上的“+”或“-”鍵來擴大或縮小接觸區！！！AnalysisArea應在得到干涉中心后點擊該菜單，點擊該菜單后圖象窗口內的鼠標呈短十字線狀，用鼠標在分析區邊界上點一點后得到分心區。分析區是一圓形區域，其圓心為干涉中心，半徑為該點到干涉中心點間距離。分心區與接觸區是同心圓環，分析區半徑大于接觸區！！！CalculatingArea點擊該菜單后圖象窗口內的鼠標呈短十字線狀，用鼠標左鍵在圖象上某一位置壓下（不要松開），然后拖動鼠標得到一矩形區域（黑白相間線段顯示），該區域即為計算區域。計算區域可在圖象上任意位置。可利用主界面上相應的快捷按鈕來調節該區域。Calibration在計算膜厚之前必須先得到系列圖象后進行校正！Static…點擊該菜單彈出下列窗口：在該窗口內首先應選擇靜態校正圖片來源（Staticimagesource）：Astaticimagefile，Currentproject，Currentimage，點擊“Astaticimagefile”按鈕后在接下來的窗口內選擇一靜態圖象文件打開后在該窗口內顯示該文件對應的圖片；點擊“Currentproject”按鈕后，系統從工程中調出靜態圖片；點擊“Currentimage”按鈕后，系統從主界面圖象窗口中調出靜態圖片；選擇好靜態圖片后，選擇操作類型（OperationType），分別點擊“Dir–Xgetparameter”，“Dir–Ygetparameter”，“Allimage”和“anyDirection”后，系統按照指定方向和區域計算最大灰度，最小灰度，中心灰度和中心相對光強。點擊“OK”按鈕接受，點擊“Cancel”按鈕取消。之所以要靜態校正，是因為系統計算時要用到靜態參數：Maxgrey,MinGray,I0，這些參數將作為系統參數保存在當前工程中!!!Dynamic…點擊該菜單彈出下列窗口：動態校正是為了得到動態跳級！系列動態圖象可以來自工程，也可以直接驅動電機得到不同速度（盤速）下的中心灰度，從速度與中心灰度曲線上得到跳級點位置（如圖中紅色圓點所示）。為了保證得到新的速度與中心灰度曲線，請先點擊“Redo”按鈕初始化系統內存！！！首先選擇系列動態圖片來源：用鼠標點擊“ConditionDrive”或“Fromproject”，如果選擇“Fromproject”,那么系統將從主界面工程中調出系列圖片得到速度與中心灰度曲線（注意工程中每一張圖片都已正確設定干涉中心），然后點擊“Autocalibration”按鈕即可得到該曲線。如果選擇“ConditionDrive”，（首先設定靜態干涉圖象中心，并保證干涉中心盡量位于圖象窗口中心）那么系統將自動驅動電機得到每一速度下的中心灰度。需要注意的是：因盤轉動時干涉中心會發生偏移（相對靜態圖象），因此先點擊“HandNext”得到靜態（0速度）下的中心灰度，此時系統速度為下一步長速度（盤已轉動），觀察主界面圖象是否偏移，如偏移請重新設定干涉中心并保證干涉中心盡量在圖象窗口中心；自動方法：調節好干涉中心后，輸入最大速度和速度間隔（為了得到精確曲線，請將速度間隔設定小一點為好！）點擊“Autocalibration”按鈕系統將按照設定速度參數一個間隔一個間隔的采集動態圖象并計算該速度對應的中心灰度，從而得到速度與灰度曲線。在采集過程中若發現干涉中心偏移較嚴重（系統默認偏移不多不影響中心灰度值），可以按鍵盤上“ESC”鍵終止連續采集，該功能主要防止動態圖象中心偏離圖象窗口中心過多，利用終止功能可手工調節干涉中心至圖象窗口中心。調節好后，接著按“Autocalibration”按鈕，系統將從中斷點開始繼續連續采集。手工方法：調節好干涉中心后，輸入最大速度和速度間隔（為了得到精確曲線，請將速度間隔設定小一點為好！）點擊“HandNext”按鈕一次將得到一次速度與中心灰度對應點,反復點擊該按鈕直到盤速為設定的最大盤速終止。該手動方法好處是可以每次都正確調整干涉中心，不會發生錯誤。采集完成后，點擊“Order”按鈕,系統自動畫出速度與灰度曲線，并計算跳級點位置。為了保證跳級點正確，可以人工增加或刪除跳級點及位置。操作：點擊“DeleteOrderPoint”按鈕后，在曲線窗口內鼠標呈十字線，用鼠標在某一跳級點上點擊一下將刪除該跳級點；點擊“AddOrderPoint”按鈕后，在曲線窗口內鼠標呈十字線，用鼠標在速度灰度曲線上任意位置點擊一下則在該處增加一新跳級點；當所有工作都設定正確后，點擊“OK”按鈕接受該次工程校正。該次校正將作為系統參數保存在當前工程中，下次調出該工程時將不再需校正操作！！！Plot點擊該菜單彈出下列窗口：該菜單主要功能是自動計算分析區內所有位置的膜厚數據并以2D或3D顯示出來。因此在點擊該菜單之前必須正確設定干涉中心、接觸區、分心區，并已動、靜校正完成。點擊該菜單之后系統自動計算各坐標位置膜厚（因運算工作量繁重，所以請耐心等待系統運算完成），計算完成后彈出右圖所示窗口。在該窗口內，點擊“2Dx-curveinanalysisarea”將顯示X軸二維膜厚曲線；點擊“2DY-curveinanalysisarea