View
20
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
waxsAnalysis Software zur computergestützen Auswertung von Flachkammeraufnahmen der Röntgenweitwinkelstreuung Programmentwicklung und erste Anwendungen. Technische Universität Berlin Institut für Werkstoffwissenschaften und -technologien - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
waxsAnalysis
Software zur computergesttzenAuswertung von Flachkammeraufnahmen der Rntgenweitwinkelstreuung
Programmentwicklungund erste AnwendungenRobert Miers22. Januar 2003Technische Universitt BerlinInstitut fr Werkstoffwissenschaften und -technologien - Polymertechnik, Kunststofftechnikum, Polymerphysik -
Flachkammeraufnahmen der RntgenweitwinkelstreuungWICHTIGE ZIELE DER RNTGENWEITWINKEL-STREUUNGSMESSUNG AN POLYMEREN
Bestimmung von
Kristall- und MoleklstrukturKristallorientierungKristallinittsindexKristallitgreGitterstrungen
RNTGENSTRAHLEN Entstehung und MonochromatisierungEntstehung durch Abbremsung schneller Elektronen im Bereich der AtomhlleAbhngigkeit der charakteristische Strahlung von Anregungsspannung und AnodenmaterialMonochromatisierung (Separierung der Ka-Linie)
Filter (Tranmissionskante bei Ka-Linie)Monochromatorkristall (Wellenlnge der Ka-Linie muss Bragg-Bedingung erfllen)(Beispiel: Kupfer-Anode mit Nickel-Filter)
RNTGENSTRAHLEN BeugungBeugung (als Reflektion nach Bragg)
Rntgenstrahlen regen Gitteratome zu Schwingungen anGitteratome senden Sekundrwellen ausKugelfrmige Elementarwellen (mit identischer Wellenlnge l) interferierenResultierendes Streubild durch SuperpositionRegellose Ansammlung von StreuernKeine Phasenbeziehung der der gestreuten WellenStreubild ohne StrukturPeriodische, regelmige Ansammlung von StreuzentrenAuslschung und konstruktive InterferenzStreubild mit StrukturQ Reflektions-/Glanzwinkeln Ordnung des Reflexesl Wellenlnged - Netzebenenabstand
KRISTALLINITT Definition und BedeutungDas Streudiagramm eines teilkristallinen Materials setzt sich aus einem amorphen Anteil (Flche Fa) und einem kristallinen Anteil (Flche Fk) zusammen.Die Flchen (Fa und Fk) dienen zur Definition des Kristallinittsindexes XR1.Einfluss des Kristallisationsgrades auf optische und mechanische Materialeigenschaften (z.B. Transparenz, Bruch- und Biegeeigenschaften).Der Massenkristallisationsgrad bezeichnet den Anteil der kristallinen Phase an der Gesamtmasse.Teilkristalline Thermoplaste (z.B. PE, PP, PET, POM, PA) erstarren (Abhngig von der Abkhlgeschwindigkeit) in amorphen und kristallinen Bereichen (partielle Kristallisation).
SCHEMATISCHER AUFBAU DER FLACHKAMMER-KAMERA
VERSUCHSAUFBAU
FLACHKAMMERAUFNAHMEN - Beispiel PETPET5 Stunden bei 100C getempertPET5 Stunden bei 250C getempert
FLACHKAMMERAUFNAHMEN manuelle und computergesttzte AuswertungSchnittebeneMANUELLE AUSWERTUNG
Maxima (Fingerabdruck des Thermoplasten)amorpher und kristalliner AnteilKristallisationsgradPROBLEME DER MANUELLEN AUSWERTUNG
Augenma bei Grauwertabschtzungen Messungenauigkeit bei Streckenbestimmungen manuelle IntegrationCOMPUTERGESTTZTE AUSWERTUNG
Digitalisierung der Grauwerte und Umrechnung in Streuintensitten (Kalibrierung der Grauskala)Automatische Zuordnung von Radius zum StreuwinkelAutomatische Bestimmung von Strukturparametern (Kristallisationsgrad, Kristallitgren, Orientierung)
FLACHKAMMERAUFNAHMEN Probleme der Auswertungvon der manuelle Auswertung zur computergesttzten Auswertung
BILDVERARBEITUNG Raster- und Vektorgrafik DIGITALE BILDVERARBEITUNG
Unterscheidung in Rastergrafik und Vektorgrafik
RASTERGRAFIK
Matrix mit Farb- und Helligkeitsinformationen fr jeden einzelnen PunktEignung fr BilderManipulation (Drehung, Verzerrung) nur verlustbehaftet mglichVEKTORGRAFIK
Objektbezogene Bildinformationen (Koordinaten von Punkten und Vektoren, Linientyp, Linienfarbe )Eignung fr nicht rasterfhige ObjekteManipulation erfolgt verlustfrei (Vektoralgebra)waxsAnalysis
Rastergrafik zur Darstellung des entwickelten FilmsVektorgrafik zur Darstellung von Auswertungsobjekten (Mittelpunktskreise, Randkreise, Orientierungspunkten), Fehlstellen und Schnitt- bzw. Integrationslinien
BILDANALYSE von der Vektor- zur RastergrafikPROBLEME DER AUSWERTUNG
Darstellung einer Linie (Vektor-Objekt) als RastergrafikAnwendung: Schwrzungsverteilung fr einen definierten Winkel (Auswertung einer Linie beliebigen Winkels)ADAPTIERUNG DES ALIASING
Generelles Problem der Darstellung einer (mathematischen) Linie oder Kreises durch Punkte (Rasterung)Berechnung der Punkte durch Bresenham-AlgorithmenNachteile: Treppchen statt gerade Linien, eckige Formen statt RundungenLSUNG DURCH ANTIALIASING
Verwischen der Rnder durch Einbeziehung der direkten NachbarnMathematisch errechneter Linien-Punkt und die umliegenden acht Bildpunkte dienen (gewichtet) zur Berechnung des tatschlichen Farbwertes
ALGORITHMEN Bresenham fr LinienBerechnung der Koordinaten jedes einzelnen Punktes, indem vom zuletzt gezeichneten Punkt ausgegangen wird (iterativ)Entscheidung zwischen 2 Punkten (oberhalb oder unterhab der Geraden) durch Berechnung der Differenz zur tatschlichen GeradenOptimierung: Berechnung der Differenz aus den vorhergehenden Punkten
ALGORITHMEN Bresenham fr KreiseFr einen Kreis gilt: F(x,y) = x + y - r
F(x,y) = 0 fr (x,y) auf dem Kreis,F(x,y) < 0 fr (x,y) innerhalb des Kreises,F(x,y) > 0 fr (x,y) auerhalb des KreisesBerechnung der Koordinaten jedes einzelnen Punktes, indem vom zuletzt gezeichneten Punkt ausgegangen wird (iterativ)Entscheidung zwischen 2 Punkten (innerhalb oder auerhalb des Kreises) durch Berechnung der Differenz zum tatschlichen Kreispunkt
WIDE ANGLE X-RAY SCATTERING ANALYSIS
AUSWERTUNG - Bestimmung wichtiger BildparameterORIENTIERUNGSPUNKT Ausrichtung der Planfilmaufnahme in Bezug auf die ProbeFILMRANDMITTELPUNKTZentrum fr radiale und azimutale AuswertungenGRUNDSCHWRZUNGDefinition der Null-IntensittUSSERERAUSWERTUNGSRANDEnde des AuswertungsbereichesINNERERAUSWERTUNGSRANDBeginn des AuswertungsbereichesManuelle Vorgabe von Abstand Probe FilmGradation (Grauwert-Streuintensittszuordnung)Automatische Auswertung von Bildparameter werden als Vektor-Objekte dargestellt und sind in Gre und Lage editierbar.
AUSWERTUNG - FehlstellenFEHLSTELLEN
meist kleine, punktuelle FehlerHervorgerufen durch fehlerhaftes Filmmaterial (Lagerung, Vorbelichtung, Verunreinigungen, fehlerhafte Entwicklung)Ausschlieung der Fehlstellen bei den AuswertungenMARKIERUNG
anklicken des fehlerhaften Bereichsoptionale Parametrisierung der Rand-Farb-ToleranzAutomatische Randbestimmung durch Boundary-Fill-AlgorithmusVektorobjekt in Gre und Position beliebig nderbarMarkierung auch durch Rechteck, Ellipse und Polygon mglich
ALGORITHMEN Boundary-FillDer rekursive Algorithmus luft wie folgt ab:
Prfen ob es sich um einen Randpixel handelt oder ob der Pixel bereits ermittelt wurde (d.h. ob die Farbdifferenz zwischen Pixels und Vorgnger bereinstimmt) Falls nicht, wird das Pixel gefllt und der Algorithmus rekursiv fr die 4 bzw. 8 Nachbarpixel aufgerufenBeim Boundary-Fill Algorithmus werden die Pixel im Innern des zu fllenden Gebietes bestimmt. Farbdifferenz zwischen Fllung und Rand mssen bekannt sein.
AUSWERTUNG - GradationBESTIMMUNG DER GRADATION (Zusammenhang Grauwert Streuintensitt)
Erstellung eines Graukeils durch partielle, zeitlich-unterschiedliche Belichtung eines FilmstreifensZuordnung: Farbbereich - BelichtungszeitErmittlung der Gradation als Steigung der Schwrzungskurve
AUSWERTUNG Falsch-Farb-DarstellungFALSCH-FARB-DARSTELLUNG
digitalisierte Planfilmaufnahmen auf der Basis von 256 Graustufen (8 Bit)Visualisierung von marginalen Grauwert-unterschieden durch Erstellung und berlagerung von 256-Farben-Paletten
AUSWERTUNG - Intensittsdiagramm
Abspeichern der Auswertungsparameter fr sptere VerwendungExport der Zahlenwerte als ASCII-Datei (Trennzeichen frei whlbar)Druck (Grafik, Bericht)
Zweiseitig, durch Mittelpunkt
Einseitig, beginnend im Mittelpunkt
Kreissegment, durch Mittelpunkt
frei definierbare Anfangs- und EndpunkteMarkierung der relevanten PeaksQualitative Auswertung durch GradationBercksichtigung von Fehlstellen
waxsAnalysis auf einen BlickVORBEREITUNGEN ZUR AUSWERTUNG
Import von Planfilmaufnahmen aus Datei oder ScannerKenntnis der Aufnahmeparameter (Abstand Probe Film, Filmmaterial )Organisation der Planfilmaufnahmen in ProjektenAUSWERTUNG
Berechnung von Intensittsverteilungen Radiale Intensittsverteilung (fester Azimutwinkel j, Integration ber Sektoren von j) azimutale Intensittsverteilung (Bestimmung der Orientierung) Intensittsverteilung mit beliebigen Start- und EndpunktBestimmung von Strukturparametern (Gitterabstnde, Kristallitgre, Gitterstrungen, Kristallinitt) Abspeicherung der Auswertungsparameter (zur spteren Wiederverwendung)Ausgabe von Mess- und AuswerteprotokollenBILDNACHBEARBEITUNG
Kontrast, Helligkeit, FarbsttigungFilter (Schrfen, Weichzeichnen, Benutzerdefiniert)Rotieren und SpiegelnHistogramm (Farbhufigkeitsverteilung)SCHNITTSTELLEN
Grafikformate: TIF, JPG, PCX, BMP, PNG, WMF, EMF, TARGAExport von Daten: Komma separierte Werte, Tabulator separierte Werte, eigenes TrennzeichenScanner: alle Scanner mit TWAIN-Ansteuerung
waxsAnalysis - weitere Infos weiterfhrende Informationen und Download der Prsentation unter:
http://waxsAnalysis.miers.de
Kontakt:
Robert.Miers@miers.de
Recommended