автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Исследование адаптивной волоконной измерительной головки для бесконтактного измерения отклонений размеров деталей на основе управляемой акустооптоэлектронной обратной связи

РГО од

MockoeckiUï государственный технологический университет

r/~'r л "СТАИКПН"

¡ . -Il i w ■ . . ,>

Но Прага X рукоттксг

УЖ 531.715.1.082:681.326(043.3)

ЛЕУН ЕВГЕНИЙ БЛАДГЛ1Р0ЕЛ

ЛССДЕДОЗАШЗ АДАИТШИОЛ ¡ЮЛОШНШ'Л I ISVíEК ! ТЯЛЬНО: i ГОЛОВКИ ДЛЯ Е-ЗСКОНШТГ.ОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕН^ РАНЕТОВ JIETAJIEÍÍ НА ОСНОВЕ УПРАВЛЯЕМО" ЛЮСТООПТОЭЛЖРСННО'Л ОБРАТНО;! СШШ

Спощпльиость C5.II.I6 - Л^орулциошю-игморятэлышо

системы (no отреслям)

Автореферат

лпссертацлк in соисканий ученой степени кандидата технических тук

1Г-33

Работа Ешолиона в Московском Государственном Технологическом Университете " СТАНШШ " ,

•Научный руководитель - доктор технических наук, .

профессор Телешевский В.И.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор Котик А.Ф.

кандидат технических наук, •старший научный сотрудник Чудоа В.А.

Ведущее предприятие - ВНШизмерения

Защита состоится " 7 / - - Ь/>/-/^'г199а./г. в ]_/[ час. Е3 заседает! спвциализЕроЕ&нкого совета Д.063.42.03 в Цоскобскоы Государственном Технологическом Университете "Станхин" по сДрзсу; 101472, .Москва, Вадковсккй пер.,д. За. .

Еаяи отзыеы в двух экземплярах, , .'заверенные гербовой печатью, просьба выслать по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

с> О, -

Автореферат разослан " ^ " ^¿-3-й I) и 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.н., доцент

А. П. ЛУКШОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работа. Обеспечение качества продукции является фундаментальной проблемой современной экономики,как важнейшего инструмента поддержания и укрепления конкурентоспособности продукции на мировом ринке.

В машиностроении большой вес в проблеме обеспечения качества изделий тлеют измерения отклонений размеров изделий ( в ряде отраслей до 80 - 90 % ). Развитие, современных технологий г.впиностроения требует обеспечения высоких показателей точности координатных измерений, производительности я обработки большого объема измерений,

В настоящее время для координатных измерений широко используются контактные измерительные головки ( ИГ ), . ИГ отклонения ( ICO ),. ИГ касания ( ИГК ) и • ИГ для допускозого ' контроля ( ИГДК ). Дальнейшее развитие ИГ идет в направлении построения бесконтактных оптических ИГ,. из которых наиболее перспективные конструкции создана на базе волоконных интерферометрических датчиков. В таких датчиках используется лазерная измерительная система ( ЛИС ), которая обеспечивает высокую разрешающую способность, и применяется волоконно-оптический преобразователь ( ВОП ),. определяющий высокую помехоустойчивость при передаче измерительной информации, компактность и механическую гибкость Однако . зти ИГ не позволят1 определить положений неподвижного объекта,. а измеряют только его смещение, что ограничивает их функциональные возможности и не позволяет использовать в режимах,эквивалентных ИГО, ИГК и ИГДК.

Таким образом,, создание еолоконной ИГ, - обладающей как высокими показателями точности и быстродействия, , так я-широкими функциональными возможностями, является актуальной научной задачей.

Цель работы. •Разработка принципов построения-адаптивной волоконной измерительной головки ( АВйГ ) и на осноге этого повышение производительности и точности контроля отклонений размеров деталей.

Метод! исследования.' Работа представляет собсЛ комплекс теоретических и экспериментальных исследований. . Теоретические исследования основаны, нз таких разделах опта:""., как акустосптикз и теория оптических волноводов. • Кроме этого используется аппарат высокоточной фззо- и

частотометркл, прецизионных линейных измерений, теории автоматического регулирования.

1. Выявлена связь мезду значением пространственного периода ЛИС и параметрами схемы с управляемой акустоопто-злектрснной обратной связью ( УАОС ).

2. Определена обобщенная функция измерительного преобразования ( ФйП ) ЛИС", позволяющая реализовать три ее основные разновидности: I) пилообразную, 2) пилообразную с отрицательной крутизной ( треугольную ) и 3) несимметричную с управляемой скважностью. ;

3. Найдена взаимосвязи мезду параметрами измерительной схема: общим коэффициентом преобразования контура регул1.: -рования система фазовой автоподстройки частоты ( ФАЛЧ ), постоянной времени фильтра низких частот ( ФНЧ ) и временем задержки в акустоопткческсм модуляторе ( АОМ ), . исходя из устойчивой работы ЛИС в динамическом рекиме..

4. Выявлена связь мезду параметрами измерительной схемы и ВОП, определяющими значение рабочего диапазона АВИГ 1 .

5. Выявлена структура суммарной погрешности АВИГ. Определен нижний гфедел суммарной псгреиности АВИГ, . потенциально достижимый в настоящее время.

Практ-тческая данность

1. Разработаны принципа построеш:я АВИГ с электрически управляемой ФИП, соответствующей функциям ИГО, ИГК и ИГДК..

2. Газработаны принципы построения акустооптичэских гетеродинных' ЛИС с частотным еыходом , позволяющие реализовать три разновидности Ш1: I) пилообразную,,

2) пилообразную с отрицательной крутизной ( треугольную ), ;

3) несимметричную с управляемой скважностью,

3.' Создан экспериментальный образец акустооптической гетеродинной ЛИС с частотным выходом на основе схемы УАОС. Экспериментально получено значение пространственного периода 81 мкм при разрешающей епособности 0,5 кГц/мкм. Минимальная частота сканирующих движений АВИГ при использовании разработанной ЛИС составляет до 66 отсчетов в сокунду,. а максимальное время одного сканирующего движения соста -кляет 15 мс.

Вне прение полученных результатов. Результаты диссертационной работы использованы при создании лазерных кокпарато-

2

рОВ) КОТОрЫб ТТрИМ^НЯЮТСЯ В КЗЧ8СТЕ8 индикаторных головок для аттестации линейных измерительных преобразователей и внедрены на ПО "Новосибирский приборостроительный завод".

Апробация работы. Отдельные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на седьмой научно-практической конференции "Применение лазеров в науке и технике", г. Омск, 1990 г.; на научно-теглипес-о:: семинаре "Лазеры в приборостроении и машиностроении", г. Пенза, 1990 г.; на Всесоюзной каучно-тошлоско". конференции "Микроэлектронные датчики в машиностроении", г. Ульяновск, 1990 г.* на заседаниях кафедры • "1»лфс!рмгционно-11?:',ор:;тслы:;'л техника4 МГТУ "СТАККШ", . 1992, 1993 гг.

Публикации. По результата:.? вшохненннх исследований и разработок име тся 5 публикаций, получено 2 авторских свидетельства СССР на изобретение и 2 положительных решения по заяЕкам на изобретения.

Структура- и обьем работа.. Диссертация состоит из 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы - 223 е., в том числе 139 с. основного текста,-59 с. таблиц и рисунков, список литературы из 78 найме -новзнкй на 9 е., приложения на 16 с. .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ обоснована актуальность те?,и,

сформулированы задачи исследования, приведены сснс-снке

НЗУЧНЫЗ ПОЛОЗКвИНЯ ^ ВЫЧ0СИ1,?1»Э Н2 3 ЭПЦ5ТУ*

В первой главе представлены конструкции контактных ИГО и КГК, которые наялк широкое применение в настоящее время. . Крупнейшими изготовителями таких КГ в настоящее время являются известные фирмы "Renlshaw" ( Великобритания ), "Opton" ( Германия ), "DEA" ( Италия ), В СССР Ecnpccavii разработки и исследования контактных КГ загорались в таких организациях, как ¡шетитут машиноведения ( ИМАЩ ) РАН,. ЗННй измерений и другие. Этим вопросом посЕ?.и:е:га работы пекущих отечественных специалистов' т» этой области Чудоея В.А., .(одэстова М.Б., Этиигсфа М.И., Кн:5Ж{ИЦК.ого Д.И. и других. Рассмотрев' т>аз!тоГ1нтт1?сс'гн 'С'онтг.кт¿i'jy VU^vko—

Iii' Прг. Г'' : 'R":I>'l ГХ1 ГфЛ *0Т0:{ TSIdM IÍF тосря'^ш! i*с.-7'"' "о1' ! ] '.'л сйегчл А.!-;. " íci'-':^ *:1-0 в.ii.

"стафимя В. А., З.-кт К. А. и .

ч

В области создания и исследования конструкций волоконных интерферометрических датчиков представляют интерв» • исследования,проведенные Ругаром Д. ( ОДА ), Накатани Н. ( Япония ). В исследованиях Ругара Д. разработан волоконный датчик с частотной модуляцией оптического излучения на основе магнитооптического эффекта Фарздея. В работа Накатани Н. рассмотрен волоконный штерферомотрический датчик, построенный на базе гетеродинной акустооптической ЛИС. Для рассмотренных датчиков значение разреиающей способности составляет менее чем Ю-" им.

Однако данные конструкции ВИД, реализованные кз базе' ЛИС перемещений, измеряют осевые смещения и не позволяют определять положение контролируемого объекта, . что ограничивает их функциональные еозмохности. в связи с эти,! возникает необходимость создания такой конструкции ЛИС, которая при совместном использовании с ВОП позволяла бы .дшрвть функциональные возможности ВИД.

1^ибольаи.ми потенциальным! возможностями в отношении расширения функциональных возможностей ЛИС обладают гетеро -яшод ЛКС перемещений с акустооптическим преобразованием сьота. принципы которых разрабатываются на кафедре "йьфорлационно-измирительиой техники" МГТУ "СТАНКМН" под руководством д.т.н.,проф. в.11. Телешевского.

Нз основе проведенного анализа сформулированы следующие

,^с^ЗЧП рс!0О ¿11 *

I. Формирование основных требований к адаптивным ИГ обеспечивающих повышение производительности и точности контроля отклонений размеров деталей.

?.. Исследование условий создания согласованного ьолоконно--оптоэлектрснного канала ( ВОЗК ) АВМГ при формировании рабочего диапазона АВИГ 1_„ необходимого значения.

3 Разработка акустооптической гетеродинной ЛКС с управляемым пространственным периодом с целью выполнения условия ^ 1г„,

ум

4. КССЛеДОЬЗНИ" ДИН£МНЧеСКСТО рОЖМЗ к2бОТЫ ЛИС и определение условий е- устойчивости.

5 . 0VIД'-з Л'3М'/А СТТуКТурЦ И^Г^ещНОСТИ АВ!иГ

на основ:' теоретического к экспериментального исследования.*

4

Во второй главе проЕодится теоретическое исследование принципов построения 'АВИГ для измерения отклонений размеров деталей.. Структурная схема АВИГ изображена на рис. I.

При анализе параметров разрабатываемой бесконтактной ИГ выявлена дае основные характеристики: I) 1 - простран -стЕенный период, формируемый ЛИС; 2) 1 - рабочий диапа -зон головки, определяемый параметрами ВОП.

Под пространственным периодом 1 понимается перемещение контролируемого объекта, приводящее к максимальному изменению выходного параметра измерительной системы; при фазовом выходе а при частотном - ДГ^^ -

Если перемещение объекта превысит значение 1 , то в схеме происходит нелинейный процесс в виде перескока; фазового или частотного.

Вторая характеристика АВИГ 1рд определяет длину рабочего участка от торца ВОП и до координаты,. при которой измерительная схема переходит из рабочего состояли в нерабочее.

В связи с тем} что АВИГ измеряет не только смещение объекта, но и определяет положение этого объекта в пределах рабочего диапазона, между этими двумя характеристиками должно выполняться следующее условие;

Чш ä Ья ■ ( 1 >

Для управления значением 1 разработана схема УАОС, представляющая cor,местную схему АОМ И ФАПЧ. Анализ ее работа показал, что значение пространственного периода, Формируемого ЛИС. ззеисит от внутренних параметров схемы УАОС и определяется следующим выражением::

kv

^ = [l + V" ] ^ = = ?'экв • < 2 >

'S: ■ . '

где - коэффициент преобразования АОМ; - общий коэффициент преобразования контура регулирования системы С'АПЧ' К — МПДУЛЧЦИОНН'.'Й Ii'"''ЛТ* \ ~ дл.тна волны исто'-ni«жа излучения". \ ^ '¿уъуъ^ юнтпоя .ллинз волны

иг,!! пг,о1,оянч'";м '1''iij!i"' пилоосрэзная

Я21: частота ыаодегч сигнала шхяюрцяонздьна перемещению обинггз в пссхмах г.сос'трэнстгоннгсг") nvr:W! С раз.Ез ).

1 2 3 7 4 5 6

Рис. I. Структурная АВ11Г:

I - лазер, 2 - коллиматор, 3 - акустосптический модулятор ( дом ), 4 - оптические элементы ееодз ( еыеодз ) излучения для оптического волокна, 5 - волоконко- опта -чэския преобразователь ( ЁОП ), 6 - контролируемый объект, 7 - элементы оптической схемы интерферометра, 8 - фотопри -емноз устройство ( ФПУ ь 9 - управляемый фазовый детектор ( УФД ), ТО - фильтр низких частот { ФНЧ ), II - усилитель,, 12 - генератор, управляемый напряжением ( ГУН ), 13 -устройство управления ( УУ )

Однако в этом режиме максимальная скорость пере -мещения объект? "Еах имеет ограничение, связанное с наличием дискретных' по длительности частотных перескоков. Если утах превыкзет значение 1га7 /гчгт, где 1; -длительность частотного перескока, то возникает дикэми -ческая погрешность, вызванная потерей текущей информации в измерительном канале из-за кратковременной неработо -способности системы.

Для повышения быстродействия . за счет исключения частотных перескоков предложено формировать пилообразную функцию измерительного преобразования с отрицательной крутизной (треугольная характеристика, рис.36 ).

Кроме того, для расширения функциональных еозможо -стей головки разработана несимметричная СИЛ с управляемой скважностью, которая позволяет реализовать режим работа, соответствующий игдк ( рис.2в ).

При объединении трех полученных родственных ФИП сформирована .обобщенная функция преобразования ЛИС для схемы УАОС, которая имеет вид

КЛ5С( 1 ) - ДГ( 1 ) - к2(р;и;Дф' ) • Д<р' ( I ). ( 3 ) 1

- о [1- га1(р;й<р')1 г. К2(р;я;Дф') = К2 т) " -2 гай (т; Ас/). (4 )

С учетом двойного хода луча в .ТСС

Дер/ ( 1 )- 4%1/ 1т , ( 5 )

где Дф'( 1 ) - входное фазовое рассогласование сяствт ФАЛ'!,. 1 - перемещение объекта, гай(т;Д<р ),гай(р;Дф ) -функции Радемах'эра для аргумента Дф': (П-и р-го порядков, р,т функции булевых переменных, опрэдалякщие рехим работа ЛИС: '

{О - ФИП без интервалов контроля ( рис. 2з );

I - ФИП с интервала!,® контроля ( рис. 2к );

г 0 - ФИП с положительной крутизной .( рис. 2а );

т = {

I I - ФИП с отрицательней крутизной ( рис."б ); -

т) - коэффициент пропорциональности, определяющий нитрилу по чя допуска ДЛЯ

В зтс* гл2в6 т210к9 рзсс^отрон цккд1г16ск1!й р822!м рзоота измерительной схемы. В течете каждого цикла измерения

знзчг-нйо изм"!1яртся в "31шсм дизп2?снз тйкся

7

а)

б)

в)

г)

шх1 тш2

Рис. 2. Статические характерно теки, реализуемые ЛИС т основе схемы УАОС

режим ■ соответствует перестройке пространственного периода ( рис.2г ) и позволяет определять расстояние до неподвижного объекта в выбранной системе координат.

Для выявления услоеий формирования рабочзго диапазона головки проведено . исследование ВОЭК.. При этом приняты следующие допущения:: I) отражающая поверхность является зеркальной, т.е. йа £ 0,10 кка; 2) ЕОП представляет® ' соединение одномодовых однополяризационных волокон и сохраняет поляризацию светз-, 3) оптическое излучение вводится, выводится и распространяется по световоду без потерь мощности излучения; 4) коэффициент разветвления БОИ равен 0,3. •

Расчет значения 1рд производится с помощь» разработан -ной . методики, в основе которой лежит связь между, оптическими, геометрическими и электрическими параметрами ВОЭК.. При этом максимальное удаление детали от торца ВОП соответствует минимально допустимому отношению амплитуд сигнала и шума $ на входе.системы ФАЩ (рис. За). В расчетах принимается условие £„,;„= 3 определяющее границу перехода системы из устойчивого состояния з неустойчивое, связанное с наруше-

8

ни ем синхронизма. Общий расчет показал, что при ис пользой ни лазера мощностью 4 мВт, фотодиода типа ФД=256, Еолокна с диаметром сердцевины »10 мкм значение 1рд рзено 2,4 мм,-Таким образом, сформирован* участок. [ 0; е пределах

которого изменения интенсивности сигнала не. влияют на работоспособность КС.

Различные комбинации при совмещении статических характеристик ЛИС с рабочим диапазоном ВОП формируют три режима работы головки. На рис.3 показаны пространственные диаграммы, поясняющие возможности АВИГ.

Если в пределах 1 происходит линейное изменение выходной частоты, а нелинейные процессы в виде частотных перескоков находятся за его границей ( рис.36 ), то такой режим рзботы АВИГ соответствует бесконтактной ИГО.

Введение фазового рассогласования в измерительную схему приводит к появлению в пределах рабочего диапазона частот -кого перескока ( рио.Зв-о ). Использование этого нели-

нейного процесса создает одну пространственную точку 1 которая выполняет роль измерительного наконечника. Поэтому такой режим работы АВИГ эквивалентен бесконтактной ИГК.

Формирование в пределах рабочего диапазона двух пространственных точек 1 и 1 путем использования несимметричной ФИЛ с управляемой скважностью позволяет создать интервал контроля i l ; l ] (рис.3ж,и,к ). Такой реям работы АВИГ соответствует бесконтактной ИГДК.

При рзботе е режиме ИГК головка позволяет пройзв&дить смещение,. сканирование пространственной координаты 1 в пределах 1 . Это приводит к тому, что при контроле изделия траектория движения АВИГ может быть как кусочно-линейной ( если формировать сканирующие измерительные движения при 1 ~ таг ), так и эквидистантной . ( при 1„^ const ). Работа АВИГ в режиме ИГДК позволяет задавать значение поля допуска и смещать его- в пределах* рабочего диапазона.

Таким образом, ф использование Есех функциональных возможностей АВИГ позволяет адаптивно подстраивать ре им работы под требуемый ( ИГО ИГК ИГДК ), сделать траекторию даижения головки более прямолинейной, а также изменять значение поля допуска в зависимости от требований, предъявляемых к контролируемому объекту.

В третьей главе исследуются динамические свойства схема УАОС . При представлении передаточной функции АОМ в виде ограниченного степенного ряда "20М<Р> = е-^"1 = Г-^р+Т,?2, где Ат - время акустической задержки в АОМ, пспользоткпп одаозвеннрго интегрирующего фильтра ГСф(р)= 1/(1 + Т3р) передаточная ф^шция измерительной схемы при положительнсй крутизне имеет вид

/ 1 1 "

Я.<р) = к'---—т:- . ( 6 )

• + Р Те Р + I

»

При выполнении условия Tg > О схема является устойчивой.

При отрицательной крутизне ФИЙ передаточная функция сводится я подобному Еырзженив:

Я_(р) = - к" • - • —7.- , ( 7 )

Р Т6 Р + I

Устойчивость измерительной схемы также обеспечивается вцполпенивм аналогичного условия; > О .

Объединение следствий выражений < 6 ) и ( 7 ) в систему неравенств и преобразование ее в систему уравнений приводят к соотношениям между

¡1?: Н

1С- =

тз

I

( а )

5*1

где ае и С - так называемое "устойчивые коэффициента" соответственно при положительной и отрицательной крутизне ФИН.

В результате анализа соотношений ( 8 ) вводятся понятия "устойчивых коэффициентов". Под этим понятием понимается параметр измерительной системы,. значение которого определяет границу перехода из устойчивого состояния системы в неустойчивое.

В четвертой главе представлены маториалк.связанние с разработкой и исследованием измерительной система АЕИГ.

Приведены структурные схемы. ЛИС, реализующие следую -щиэ рожмн работы: с пилообразной ФИЛ, с пилообразной ФШ при отрицательной 1срутизне ( треугольная статическая характеристика ), с несимметричной СИП и управляемой скважностью,

с определением положения объекта при линейном изменении ка.

Рассмотрена конструкция электронной модели УАОС, описаны схемные решения основных функциональных узлов Представлено оригинальное техническое ренение цифрового формирователя фазового сдвига,. который позволяет вводить фазовое рассогласование с положительным или отрицательным знаком в ручном иди автоматическом режимах. Минимальное дискретное значение для 8 управляющих деоичных разрядов составляет 1,41°. -

Экспериментальные исследования схемы УАОС проводились с помощью электронного моделирования путем .эквивалентной замены АОМ набором последовательно соединенных электрических линий задержек. Максимальное время задержки составило 5 мке, а дискретность 0,1 мкс. Эксперт,',ентально определены

значения устойчивых коэффициентов ге и Полученные значения составили; ж = 300 рад с погрешностью 30,1 %,. а С = I рад с погрешностью 14 Ж.

Метрологический анализ суммарной погрешности АВИГ, . представленный в четвертом разделе, основан на рассмотрении двух составляющих погрешности: погрешности, "вносимой ВОП, и погрешности, сбуслоЕленшЁ. процессом преобразования в акустооптической ЛИС. Основное . внимание уделено исследований Еторой компоненты. Она в своя очередь раскладывается . I) на погрешности, обусловленные акустооптичвским преобразованием частота;. 2) погрешности, , связанные с влиянием внешних факторов и нестабильностью источника излучения; 3) погрешности, формируемые системой ФАПЧ.

Отработкой конструкции АОМ . выбором среды свето -ЗЕукопровода с минимальным относительным температурным коэффициентом (3 и другими способами погрешность пергой группы доводится до пренебрежимо малых значений.

Использование оптических симметрирующих устройств позволяет уменьшить наибольшую составляющую второй группы погрешностей в 100 раз. Поэтому третья группа погреш- • ноете Я является преобладающей в суммарной погрешности НС..

Результирующая погрешность Нормируется электронной измл;;итлЛ):НоЯ системой, учитнзаэдей все составляхзщив: а! погрешность квантования цифрового флагового детектора; 6) погрешность обуг."пь::еннап температур:

в) погрешность из-за временной нестабильности элементов схемы; г) погрешность линейности генератора, управляемого напряжением. Результаты расчета результиругзщзй погрешности показывают. что ее значение составляет 0,17 мкм при заданном значении пространственного периода = 2,4 мм.

В приложении представлены принципиальные электрические • схемы электронных устройств, результаты расчетов п:1ра?летров ВОЭК и исследований схемы УАОС при электронном моделировании.

ОСНОВШЕ ЕЫВОДЫ

1. В результате анализа существующих конструкций 1ТГ показано, что для создания высокоточной помехоустойчивой ABIT для бесконтактного контроля отклонений размеров деталей необходимо обеспечить превышение пространственного периода

, формируемого ЛИС,. над рабочим диапазоном 1 , образуемым ВОП 1Ш > 1рд. .

2. Совместная схема АОМ и системы ФАПЧ (схема УАОС* .дает возможность электрического управления пространственным периодом гетеродинной ЛИС. Значение пространственного периода определяется как произведение модуляционного коэффглщ-ента схемы УАОС и «длины волны лазера. Модуляционный коэффициент представляется отношением сумма коэффициентов преобразований контура регулирования систем ФАПЧ и АОМ к коэффициенту преобразования АОМ.

3. Использование гетеродинной ЛИС с управляемым пространственным периодом на основе схемы УАОС совместно с ВОП позволяет создать бесконтактную волоконную КГ с перестраиваемой функцией измерительного преобразования. Управление видом функции измерительного преобразования расширяет функциональные возможности этой ИГ за счет изменения режима работы соответствующего игк, ИГО и ИГДК.

4. Формирование пилообразной функции измерительного преобразования о отрицательней крутизной ( треугольная 'характеристика ) исключает из процесса преобразования нелинейные явления в виде частотны:: перескоков. Использование такого режима работы повышает быстродействие, исключает возникновение динамической погрешности из-за кратковременном потери nif-oyxain-.;: р д'.с.

13

5. Значение рабочего диапазона АВИГ определяется параметрами ВОЭК ( мощностью источника излучения, эффективностью возбуждения ВОП, коэффициентом разветвления ВОП,

п>1*Т7Л\М ifWT>n ЛО*ГаТ/Щ»Г\Т»С» 1* т» тт ^ т» %гтгш***о ттт.гзг\ ЛПГт^ФТ*?»"*« г itu<ji" ЧЛ-* L -I i u U^i<-( жх л. * j gi rnjuiiuiiuiiiuri1-/ ^JLlj v/ i. iiituxjtt

отноаеншм амплитуд сигнала и шума на входе системы ФА1И.

6. Введение фазового рассогласования в. измерительную схему АВИГ позволяет реализовать функциональную возможность сканирования пространственной точки { для режима эквивалентного МГК ) или интервала контроля [ 1в; 1с 3

( для режима ИГДК ) в пределах рабочего диапазона, что существенно повышает скорость измерительных операция, .

7. Передаточная функция схемы УАОС при положительной и отрицательной крутизне функции измерительного преобразования эквг-взлентна последовательному соединению усилительного

( /¡.-¡инвертирующего к инвертирующего соответственно ), интегрирующего и инерционного звеньоЕ..

8. При исследовании устойчивости измерительной схемы вводятся так называемые "устойчивые коэффициенты", значе -нпя которых определяют границу перехода кз устойчивого состояния в неустойчивое, и представляются следующим образом:

а) при положительной крутизне "устойчивый ксэф$и -ционт" гфопорционален постоянной времени интегрирующего фильтра и обратно пропорционален произведению общего коэффициента преобразования контура регулирования системы ФАЛЧ и Еремени задержки распространения звуковой bojjhh. в АОМ

ъг\ г>тл*т\/-\Л г»тiiTTotm •

UU 4L' X ujjuii о i J

б) прг отрицательной крутизне ■ "устойчивый коэффи -циент"' обратно пропорционален произведению общего коэффи -циента преобразования контура регулирования системы ФАПЧ и времени задержки распространения звуковой волны в АОМ.

9. Погрешность гетеродинной ЛИС, . вносимая в погрешность АВИГ, определяется акустооптической и ■ электронной составляющими. Отработкой конструкции АОМ, применением акустических сред с минимальным температурным коэффициентом скорости звука, использованием оптических симметрирующих схем и контура регулирования системы ФАПЧ с минимально достижимой в настоящее время погрещностью линей -ности погрешность гетеродинной Л'ЛС может быть доведена до 0,1 - 0,2 мкм.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Волоконно-оптический датчик контакта// Микроэлектроника датчики в машиностроении: Тез. докл. Всосоюз. науч.-техн. Koirf.

- Ульяновск, 1990. - С. 90.

2. Бесконтактный волоконно-оптический щуп для контроля геометрических параметров изделий. ( В соавторстве ) // Проблемы интеграции образования и науки: Тез. докл. науч.-метод, кон*.

- 1.1.: Мосстанкин. 1990. - С. 157-158.

3. К вопросу создания лазерной бесконтактной измерительной головки для контроля геометрических параметров изделий. ( 3 соавторства ) // Применение лазеров в науке и технике: Тез. докл. лауч.-техя. конТ. - Омск, 1990. - С. 36-37.

4. К вопросу создания бесконтактной головки для координатно-измзрителышх машин. ( В соавторство ) // Лазеры в приборостроении и машиностроении: Тэз. докл. науч.-техн. сем. - Пенза, 1990. -С. 7-9.

5. Перспективы создания бесконтактной измерительной голопки для координатно-измерительных машин. ( В соавторстве ) // Приборы и системы управления. 1992. 2. - С. 26-27.

6. A.c. I762II7 СССР. Способ контроля оптического взаимодействия с объектом. ( В соавторстве ) // Открытия. Изобретения. -1992. - J? 34.

7. A.c. 1803734 СССР. Интерференционный способ контроля геометрических параметров изделий. ( В соавторстве ) // Открытия. Изобретения. -1993. -Ш.

8. Положительное решение по заявке Л 4951482/28. Интерференционный способ измерения разового сдвига световых волн. ( В соавторстве.) Приоритет от 28.06.91.

9. Положительное решение по заявке ß 4952452/28. Оптический способ определения расстояния до объекта. ( В соавторстве.) Приоритет от 28.06.91. •