Всеукраїнська науково-практична конференція



Сторінка25/60
Дата конвертації11.05.2018
Розмір3.74 Mb.
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   ...   60

ЩЕРБАН В.Ю., Д’ЯЧЕНКО Л.І., ОСТАПОВ С.Е.


ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА (УКРАЇНА)

СИСТЕМА АНАЛІЗУ ДЕФЕКТІВ ВИРОЩУВАННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ

КРИСТАЛІВ



Розроблено програмне забезпечення для розпізнавання фотографій дефектної підсистеми, які створюються під час сканування реальних напівпровідникових кристалів в ІЧ-променях. Наведено структурну схему та опис установки, яка використовується для отримання знімків, а також описано алгоритм розпізнавання ІЧ фотографій. Наводяться способи перевірки правильності розпізнавання та запропоновано новий метод тестування коректності роботи існуючих програмних комплексів для моделювання структури та параметрів підсистеми дефектів вирощування напівпровідникових кристалів.
Досконалі знання структури та кінетики дефектів вирощування напівпровідникових кристалів є основою створення високоякісного базового матеріалу для детекторів рентгенівського випромінювання. При дослідженні таких дефектів широко використовується сканування вирощених кристалів в інфрачервоних променях. Для отримання та аналізу фотографій застосовується установка, схема якої наведена на рис. 1.

описание: 1

Рис. 1. Схема установки для отримання та аналізу інфрачервоних фотографій напівпровідникових кристалів


Устаткування складається з трьох модулів, кожен з яких має вбудований мікроконтролер і всі вони під'єднуються до RS-232 комп’ютера та блоку живлення 12В. Модулі закріплені на спеціальній збірці, що дозволяє рухати предметний столик у трьох площинах. Для отримання зображень використовується камера PixeLink, що працює в інфрачервоному діапазоні. Камера з'єднана з комп‘ютером через IEEE 1394 (firewire). Існує можливість дистанційного керування установкою за допомогою джойстика.

Отримані за допомогою установки знімки передаються в пакет програм для аналізу підсистеми дефектів вирощування кристалів та відновлення їх тривимірної структури.

Перший етап роботи пакету програм полягає в попередній фільтрації вхідного зображення, яка проводиться на основі визначеної кількості рівнів розкладення дискретного ортогонального вейвлет-перетворення, яка залежить від розміру вхідного зображення [2]. Метою є згладжування високочастотного шуму навколо дефектів.

Другий етап – це, власне, розпізнавання дефектів. Результатом розпізнавання буде бітове поле, кожен елемент якого знаходиться за формулою:



,

де – поріг розпізнавання; – бітове поле (внутрішнє представлення розпізнаного зображення).

Третій етап – фільтрування бітового поля. Метою цього етапу є відсіювання великих площ з мілкими дефектами. Алгоритм працює на основі аналізу сусідніх точок. Кожен елемент відфільтрованого бітового поля знаходиться за формулою:

,

де – матриця розпізнаного бітового поля; – радіус фільтрації.

Четвертий етап полягає в сортуванні дефектів по площі у відфільтрованому бітовому полі. Алгоритм сортування в процесі роботи генерує групи дефектів і заповнює матрицю індексів, кожен елемент якої відповідає позиції дефекту і вказує на групу, якій цей дефект належить.

Створене програмне забезпечення надає можливість побудувати тривимірне зображення напівпровідникових кристалів на основі серії інфрачервоних знімків та здійснити статистичну обробку результатів моделювання. Результати статистичної обробки можна отримувати як в текстовому, так і в графічному вигляді, у формі гістограм та кругових діаграм [3].

Таким чином, можна зробити висновок, що розроблене ПЗ може успішно застосовуватись для відновлення тривимірної структури та аналізу дефектів вирощування напівпровідникових кристалів.
ПЕРЕЛІК ЛІТЕРАТУРИ

1. L. D’yachenko, Yu. Tanasyuk, P. Fochuk, O. Panchuk, S. Ostapov, E. Minov. Computer Simulation of the Native Point Defects Structure in CdTe // Proceedings of the Xth International Conference CADSM 2009. - Polyana-Svalyava, Ukraine. – pp.22-25.

2. У.Прэтт. Цифровая обработка изображений. – В 2-х книгах, Кн.1.-М.:"Мир", 1982.-T.1.- 310с.

3. Р.Дуда, П.Харт. Распознавание образов и анализ сцен. М., Мир, 1976, 512 с.

4. P.Fochuk, R.Grill, O.Panchuk, The Nature of Point Defects in CdTe// J. Electron. Mater.- 2006. – V.35, No.6. - PP. 1354-1359.

5. Д’яченко Л.І., Танасюк Ю.В.,Обедзинська Ю., Остапов С.Е., Мінов Є.В. Моделювання структури власних дефектів у телуриді кадмію// Науковий вісник Чернівецького університету. Серія Фізика. Електроніка, 2008. – вип. 426.- С.81-86.


СЕКЦІЯ 4




Комп’ютерні

системи

і

компоненти

УДК 004.3, 004.8, 004.048j0299125


БАЛОВСЯК С.В., БУДЗАН Т.М.


ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

(УКРАЇНА)

АПАРАТНО-ПРОГРАМНИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КЕРУВАННЯ

«РОЗУМНИМ БУДИНКОМ» З ВИКОРИСТАННЯМ НЕЧІТКОЇ ЛОГІКИ



У даній роботі описано розробку комплексу для керування «розумним будинком», який призначений для утримання основних параметрів об’єкту (температури і рівня освітлення) у допустимих межах. Комплекс складається з керуючої програми на мові C++ і контролера, який під’єднується до комп’ютера через шину USB. Керування виконавчими пристроями, а саме нагрівачами і джерелами світла, здійснюється через оптопари і реле. Для спрощення процесу керування вхідні і вихідні сигнали комплексу описані за допомогою нечітких множин.
Створення систем «розумний будинок» (розумний дім, smart home, digital house), які допомагають слідкувати за мікрокліматом в будинку, на сьогоднішній день є дуже перспективним завданням [1]. До поширених функцій «розумного будинку» відносяться керування побутовими приладами, регулювання температури і рівня освітленості в приміщенні. При цьому параметри приміщення зручно описувати за допомогою понять нечіткої логіки (fuzzy logic), наприклад, використовувати термін «температура середня» замість чіткого значення «+18°С». Це дозволяє частково спростити систему керування, тому метою даної роботи було розробити апаратно-програмний комплекс для керування «розумним будинком», який використовує нечітку логіку.

Розроблений комплекс складається з програми і пристрою керування (контролера), який під’єднується до комп’ютера через шину USB. Основні функції контролера наступні: блок вводу – зчитування значень температури і освітленості; блок виводу – формування керуючих сигналів для виконавчих пристроїв за допомогою оптопар (рис. 1). Керування пристроями «розумного будинку» можливе з локального комп’ютера або через мережу.

Пристрій керування спроектовано у середовищі розробки Proteus 7 Professional, де з допомогою редактора ISIS 7 Professional створено схему електричну принципову пристрою. Пристрій реалізовано на мікроконтролері AT90USB162, до якого по шині I2C під’єднано 16-бітовий АЦП ADS1100. Одна з функцій АЦП полягає у перетворенні сигналу з сенсора температури LM335. Для можливості подальшого розширення схеми передбачено порт SPI. Програмне забезпечення пристрою керування реалізовано мовою С++.

Розроблену схему електричну пристрою перенесено в редактор друкованих плат ARES 7 Professional, з допомогою якого створено креслення друкованої плати пристрою розмірами 11,0×6,5 см. На основі цього креслення було виготовлено пристрій керування.


Рис. 1. Схема електрична структурна пристрою


Використання нечіткої логіки [2, 3] розглянемо на прикладі регулювання температури. Для цього виділимо три інтервали температур x (рис. 1): №1 від 0 до x1 (низькі температури), №2 від x1 до x2 (середні температури), №3 від x2 і більше (високі температури). Кожний з інтервалів опишемо нечіткою множиною Ti з нечіткою функцією належності μTi класу γ [3] (рис. 2). Наприклад, для інтервалу №2 (нечітка множина T2): якщо температура близька до x1, то вона лише частково є середньою (μT2  ≈ 0), якщо температура рівна середині інтервалу, то вона наполовину є середньою (μT2  = 0.5), якщо температура дорівнює x2, то вона повністю є середньою (μT= 1). Носієм нечітких множин Ti є параметр x (температура в °С).

Аналогічно виділимо три інтервали потужностей P (рис. 3): №1 від 0 до y1 (малі потужності), №2 від y1 до y2 (середні потужності), №3 від y2 до y3 (великі потужності). Кожний з інтервалів потужності опишемо нечіткою множиною Pj з нечіткою функцією належності μPj класу L [3]. Носієм нечітких множин Pj є параметр y (потужність у Вт). При цьому між множинами Ti і Pj є певна відповідність: кожному інтервалу температур відповідає свій інтервал потужностей, наприклад середнім температурам відповідають середні потужності, а високим температурам – низькі потужності. Система регулювання температури працює за наступним принципом. З сенсора зчитується значення температури xS, яке відноситься до однієї з нечітких множин Ti. Множині Ti відповідає множина Pj, тому використовуючи метод простої підстановки нечіткого значення [2, с.122]:



отримаємо на основі температури xS значення потужності yS.

Наприклад, температура xS = 16 °C (рис. 2) відповідає другому інтервалу (μT2 =0.33). В другому інтервалі потужностей значенню μP2 =0.33 відповідає потужність yS = 810 Вт (рис. 3). Тобто температурі xS = 16 °C відповідає потужність yS = 810 Вт. Так само можна отримати потужність для будь-якої іншої температури. В загальному нечіткі функції належності вибрані так, що збільшенню температури відповідає зменшення потужності, і навпаки. Завдяки цьому температура буде приблизно рівна середині другого інтервалу.

Рис. 2. Нечіткі функції належності температури μTi (x)


Рис. 3. Нечіткі функції належності потужності μPj (y)


Таким чином, створений апаратно-програмний комплекс дозволяє дистанційно регулювати температуру і освітленість приміщень, а використання нечітких множин спрощує алгоритми керування.
Перелік літератури

1. Кашкаров А.П. Электронные схемы для "умного дома" / А.П. Кашкаров. – НТ Пресс, 2007. – 256 с.

2. Глибовець М.М. Штучний інтелект / М.М. Глибовець, О.В. Олецький. – К . : КМ Академія, 2002. – 336 с.

3. Рутковская Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. – М.: Горячая линия - Телеком, 2004. – 452 с.



УДК 004.357


Поділіться з Вашими друзьями:
1   ...   21   22   23   24   25   26   27   28   ...   60


База даних захищена авторським правом ©wishenko.org 2017
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка