“物理演示实验拓展”课题:物体表面探测

课题概述

基于原子力显微镜的测量原理,通过“探针”与凹凸不平的物体表面的相互作用,通过应变片测量凹凸程度,最后将电压信号通过计算机将物体表面的形貌绘制出来。

实验器材

步进电机滑杆

课题进度

2014/5/30

今天拍了实验的视频,传上来看看,拍得比较挫。。。大家将就一下~

装置效果展示视频

录像拍得还挺清晰,先赞一下!— 吕景林 2014/06/04 23:43
不过我还是要挑毛病的:1 拍摄桌面东西太复杂,要清理; 2 探针上电流产生的原理要解释;3 障碍物最好不止一个,比如选择3个大小不同、形状不同的物体,放在盘的不同位置;4 探针精度有待提高;5 录像中,指针做径向移动时,有打点似的声音,争取去掉;6 扫描结果镜头停留时间应该再长些,配一点讲解。总之革命尚未成功,同学还需努力哦。加油!!!— 吕景林 2014/06/04 23:53
哦好,那我再弄弄好,谢谢老师指点。 — 沈金辉 2014/06/04 23:45

2014/5/29

好久没来更新页面了~第一次的扫描图像处理工作终于做完了,上图:

实物图 扫描图像

第一次的结果感觉分辨率比较低,但是,总体上还是能看出有地方凸起,可以算是成功的地方吧,可以改进的地方也有很多。继续努力啦! — 沈金辉 2014/05/30 12:34

加油!想改进时,多考虑一下信号如何随时间变化时,你能更好地测量。 — 乐永康 2014/05/30 13:43
先用可以微小移动的东西对你的悬臂的精度进行定标? — 乐永康 2014/05/30 13:46
定标这种事情应该最后做,先把其他的东西弄好。 — 沈金辉 2014/05/30 20:06

2014/5/19

所有的系统都已经搭建完成啦~~撒花~~~~,明天下午开完会就开始第一次的试运行! — 沈金辉 2014/05/19 23:27

赞!祝试运行顺利!一点提醒:不知道这探针粘得有多牢靠,塑料尺弹性如何,一开始扫描控制得慢一些,高度起伏也尽量小。如果都顺利,可以再慢慢地拓展! — 乐永康 2014/05/20 00:59
跟我想一块儿去了~ — 沈金辉 2014/05/20 08:22

2014/5/13

在李老师的帮助下,220VAC转正负12VDC的电源做好了:

内部结构我就不公开了,哈哈~ — 沈金辉 2014/05/13 15:55
你准备出售技术,还是准备让它成为秘密?:-D乐永康 2014/05/13 22:02
这个么。。。保持神秘感~ — 沈金辉 2014/05/13 22:54

2014/5/12

这是最终的电路板:

这个设计的亮点是MCU单元直接安装在板子上,一改以前利用杜邦线进行连接控制的模式,使得板子更加简洁,另一个就是利用MCU单元串联的方式,实现功能上的多线程叠加,即在一路信号控制下的多个系统同时工作,互不影响,使得系统的工作更加稳定。

很勤快地点赞! — 乐永康 2014/05/13 00:50
你的电路中裸露的接头很多,使用时,小心短路,或许可以预先用绝缘胶带处理一下。 — 乐永康 2014/05/13 00:54
我固定做得很好,理论上是不会短路的。。 — 沈金辉 2014/05/13 15:54
就怕理论出问题! — 乐永康 2014/05/13 22:04
理论上理论是不会出问题的8-)沈金辉 2014/05/13 23:28

2014/5/10

这是整理后的信号放大部分的完整的设计报告:设计报告

2014/5/9

花了一个下午加一个晚上的时间,终于把信号放大部分的电路板做好了,上图展示一下:

这是改良后的悬臂:

实验效果非常理想,跟预期的完全一样,也不枉设计了这么多套方案啊~~~

附上最新的滤波器设计报告:滤波电路报告

讨论区

还有这把光荣牺牲的直尺! — 乐永康 2014/05/12 08:44
我觉得这把直尺是个亮点,哈哈。 — 沈金辉 2014/05/12 09:26
高技术集成体啊! — 乐永康 2014/05/12 10:15
上面那张板子只是1/3的电路,过几天把全套电路都拍下来~ — 沈金辉 2014/05/12 13:23

2014/5/5

“针尖”做好了,在直尺上挫一个缺口,然后用502胶水胶上的:

2014/5/2

期中汇报修改稿:课程中期汇报ppt,源文件:source files

2014/4/28

课程中期汇报PPT:课程中期汇报ppt,源文件:source files

中期汇报的PPT已经上传,希望大家多多指正,以便我进行修改,谢谢! — 沈金辉 2014/04/28 13:22

2014/4/23

今天主要利用LabvIEW,设计了一下数据采集部分和三维作图的程序,第一次试验不是很成功,由于一开始设想每一个数据点可以实时画在三维的图上,所以,现在有点编程上的麻烦,不过,问题应该不大,可以考虑先把数据采集上来,再作分析。

这是买到的应变片:

阻值是1000欧姆的,是全桥式应变片,即内部已经做好了电桥,只要在两端加上3-12V的电压,中间两根引线输出的电信号与应变程度成比例的,具体的数据调试还未开始作,接下来可以对应变片定标。

2014/4/15

在李爱萍老师的帮助下,已经顺利将上述的模型做成了实物,上图一张:

再次感谢李老师的帮助。

2014/4/9

周三上午把修改后的模型图纸交给李老师进行加工,由于之前对加工还不是很熟悉,所以在设计时很多地方没有考虑到,后来,经过了诸多的改进,这周应该能做好这两个部件了。

对于上下移动的“臂”的材料,初步定为选用塑料的直尺,有一定的宽度,可以保证不会侧向运动。

这周三的预期:把做好的部件装好后一起调试效果,希望能有初步、满意的实验结果。 — 沈金辉 2014/04/14 23:04

2014/4/2

今天利用Solidworks画了电机的支架和放物品的台子。

等尺寸核实好后就可以开始做了。

2014/3/26

今天利用步进电机实现了平台在一维方向上的来回运动,利用Arduino nano进行控制,效果良好。

下一步计划:在平台上加入电机,使平台能在二维方向上运动。

资料区

留言区

今天先建个页面,过几天再写。 — 沈金辉 2014/03/23 16:34
由于记得实验设备是之前上传的,有点被误导了,刚才看了好几遍才明白:你是按顺序进度排列内容的。 — 乐永康 2014/04/15 13:40
有时候来不及写,所以拖了几天。。。有时间我会整理一下,让这个页面的思路看起来清晰一点。谢谢乐老师提醒。 — 沈金辉 2014/04/15 13:44
很好的进展!这个项目该去申请登辉计划啊! — 乐永康 2014/05/09 22:49
我想着就是平时玩玩,哈哈,可以让别的同学去申请,我可以指导一下~~ — 沈金辉 2014/05/10 10:35
随便玩玩就成老师了啊!:-D乐永康 2014/05/11 11:12
唉,又被乐老师黑了。。 — 沈金辉 2014/05/11 12:42
你的电路板感觉很高端霸气,建议你请李老师做一个透明有机玻璃的盒子,这个有点费时间,提前问问李老师是否可能。 — 乐永康 2014/05/14 10:54
这个建议好,可以再优化阶段进行。 — 沈金辉 2014/05/14 11:52
沈金辉,早点写一个课题概述吧,可以让看这个网站的同学了解:你在做点什么。 — 乐永康 2014/05/14 21:42
哦,看来我还是有点偷懒啊。。 — 沈金辉 2014/05/14 22:22
 
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