Reconstruction of stylus tip geometry

• Autorzy: Górka S. , Pawlus P.

Warianty tytułu

PL

Rekonstrukcja kształtu stykowej końcówki pomiarowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Two existing methods of stylus tip geometry reconstruction were studied. Computer generated and measured random surfaces were the objects of the investigations. The benefits of creating connected profiles for tip reconstruction was discussed. The effect of quantisation error on tip reconstruction accuracy was analysed.

PL

Istnieją dwie najczęściej stosowane metody rekonstrukcji kształtu końcówki pomiarowej stosowanej podczas pomiarów stykowych struktury geometrycznej powierzchni. Zasadą pierwszej z nich jest znajdowanie części wspólnej kolejnych wierzchołków. Metoda druga polega na stosowaniu obwiedni dolnej, a następnie górnej mierzonego profilu, przy stale wzrastającym promieniu obwiedni, co prowadzi do określenia promienia końcówki pomiarowej. Metody te były analizowane w niniejszej pracy. Przedmiotem analizy były powierzchnie mierzone oraz generowane komputerowo o zróżnicowanym rozkładzie rzędnych. Zastosowano bezwymiarowe ilościowe i jakościowe wskaźniki dokładności rekonstrukcji. Oryginalną propozycją autorów jest łączenie kolejnych profili ułatwiające szacowanie kształtu końcówki pomiarowej. Przeanalizowano również wpływ błędu kwantyzacji na dokładność rekonstrukcji. Stwierdzono przydatność obu analizowanych metod. Metoda polegająca na estymacji promienia końcówki pomiarowej jest mniej wrażliwa na błędy pomiaru.

Słowa kluczowe

EN

surface topography; roughness; stylus measurement

PL

struktura geometryczna powierzchni; pomiary stykowe; rekonstrukcja kształtu końcówki pomiarowej

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 7
• Strony: 756--759
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Górka S.

autor

Pawlus P.

• Rzeszow University of Technology, Department of Computer Science, W. Pola 2, 35-950 Rzeszów, Poland,

Bibliografia

• [1] Whitehouse D. J.: Theoretical analysis of stylus integration. CIRP Annals 23/1, 1974, p. 181-182.
• [2] Hillman W., Kranz O., Eckolt K.: Reliability of roughness measurements using contact stylus instruments with particular reference to results of recent research at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt. Wear 97, 1984, p. 27-43.
• [3] Wu J. -J.: Spectral analysis for the effects of stylus tip curvature on measuring isotropic rough surfaces. Meas. Sci. Technol. 13, 2002, p. 720-730.
• [4] Wu J. -J.: Spectral analysis for the effects of stylus tip curvature on measuring fractal profiles. Meas. Sci. Technol. 11, 2000, p. 1369-1376.
• [5] Tian A., Liu X., Chetwynd D. G., Cai Z.: Stylus contact on short wavelength random surfaces: a simulation study. Measurement Sci. Techol. 18, 2007, p. 1694-1702.
• [6] Rubert P., Frenzel C.: The use of standard specimens to check stylus tip size in surface measuring instruments. XI International Colloquium on Surfaces, Chemnitz (Germany) 2004, part II p. 129-138.
• [7] Pawlus P.: Mechanical filtration of surface profiles. Measurement 35, 2004, 325-341.
• [8] Michalski J., Pawlus P.: Characteristic features of roughness measurement by Form Talysurf Intra profile measurement gauge. Manufacturing Engineering 6/3, 2007, p. 59-63.
• [9] Villarubia J. S.: Morphological estimation of tip geometry for scanned probe microscopy. Surface Science 321, 1994, p. 287-300.
• [10] Villarubia J. S.: Algorithms of scanned probe microscope image simulation, surface reconstruction, and tip estimation. J. Res. Natl. Stand. Technol. 102, 1997, p. 425-454.
• [11] Chicon R., Ortuno M., Abellan J.: An algorithm for surface reconstruction in scanning tunneling microscopy. Surface Science 181, 1987, p. 107-111.
• [12] Keller D.: Reconstruction of STM and AFM images distorted by finite-size tips. Surface Science 253, 1991, p. 353-364.
• [13] Watts R. A., Sambles J. R., Hutley M. C., Priest T. W., Lawrence C. R.: A new optical technique for characterizing reference artifacts for surface profilometry. Nanotechnology 8, 1997, p. 35-39.
• [14] Dongmo S., Vautrot P., Bommet N., Troyon M.: Correction of surface roughness measurement in SPM imaging. Appl. Phys. A 66, 1998, p. 819-823.
• [15] Wang W. L., Whitehouse D. J.: Application of neural networks to the reconstruction of scanning probe microscope images distorted by finite stylus tip. Nanotechnology 6, 1995, p. 274-280.
• [16] Dongmo L. S., Villarubia J. S., Jones S. N., Renegar T. B., Postek M. T., Song J. F.: Experimental test of blind tip reconstruction for scanning probe microscopy Ultramicroscopy 85, 2000, p. 141-153.
• [17] Villarubia J. S.: Scanned probe microscope tip characterization without calibrated tip characterizers J. Vac. Sci. Technol. B14 (2), 1996, p. 1518-1521.
• [18] Dongmo S., Troyon M., Vautrot P.: Blind restoration method of scanning tunneling and atomic force microscopy images. J. Vac. Sci. Technol B14 (2), 1996, p. 1552-1556.
• [19] Machleidt T., Franke K. -H.: Reconstruction of measurements with scanning force microscopes with special image processing algorithms. XI International Colloquium on Surfaces, Chemnitz (Germany) part 1, 2004, p. 268-273.
• [20] Odin C., Aime J. P., El Kaakour Z., Bohaucina T.: Top’s finite effects on atomic force microscopy in the contact mode: simple geometrical considerations for rapid estimation of apex radius and tip angle based on the study of polystyrene latex balls. Surface Science 317, 1994, p. 321-340.
• [21] deVries W. R., Li C. -J.: Algorithm to deconvolve stylus geometry from surface profile measurement ASME J. Eng. Industry 107, 1985, p. 167-174.
• [22] ISO 14406: Geometric product specifications (GPS). Extraction 2008.