автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование особенностей построения автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности с оптической равносигнальной зоной

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

На правах рукописи

ПРОКОФЬЕВ Александр Валерьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОСТРОЕНИЯ АВТОКОЛЛИМАЦИОННЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ СООСНОСТИ С ОПТИЧЕСКОЙ РАВНОСИГНАЛЬНОЙ ЗОНОЙ

Специальность 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и

комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена на кафедре оптико-электронных приборов и систем «Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики» («СПбГУ ИТМО»). Научный руководитель кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Тимофеев Александр Николаевич Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Андреев Лев Николаевич, кандидат технических наук Солдатов Юрий Иванович Ведущее предприятие - ОАО «ЛОМО»

Защита диссертации состоится «./» марта 2005 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.227.01 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» при «Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики» по адресу: Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д. 14, ауд. 313-а.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке «СПбГУ ИТМО». Автореферат разослан января 2005 г.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью просим направлять в адрес университета: 197101, г. Санкт-Петербург, ул. Саблинская, д. 14, секретарю диссертационного совета Д 212.227.01.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.227.01, I | \

кандидат технических наук У^^ЛуЧ*^ В.М. Красавцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Развитие современного сложного технологического и научного оборудования характеризуется ужесточением требований к соблюдению высокой точности пространственного расположения составляющих его элементов относительно систем прямолинейных монтажных осей, что является одним из условий его качественного функционирования. Поэтому задача бесконтактного контроля положения объектов относительно протяженной линейной базы актуальна во многих областях техники. В связи с этим возрастают требования к необходимому для выполнения этого условия пространственному контролю, реализуемому на основе оптико-электронных измерительных систем (ОЭИС), в особенности с использованием оптической равносигнальной зоны (ОРСЗ) в качестве протяженной измерительной базы.

Коллимационные ОЭИС с ОРСЗ, предназначенные для измерения линейных смещений контролируемого объекта, в силу таких преимуществ как большой диапазон измеряемых смещений на различных дистанциях до объекта контроля и малое энергопотребление, хорошо изучены, тогда как автоколлимационные ОЭИС изучены недостаточно. Бес контактность, дистанционность и возможность полной автоматизации процессов измерения с помощью автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности (АОЭСКС) в сочетании с их высоким быстродействием позволяет широко использовать эти системы для активного контроля пространственного положения объектов (позиционирования). При этом отсутствует необходимость применения проводов для связи со световозвращателем, и приемо-передающий блок может быть установлен в безопасное для рабочего персонала помещение. Эти ОЭИС позволяют решать ряд проблем, возникающих при монтаже и эксплуатации различных объектов, в том числе и экологически опасных. Поэгому разработка АОЭСКС с ОРСЗ актуальна.

Цель работы

Целью работы являлось исследование особенностей построения автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности с оптической равносигнальной зоной для бесконтактного контроля пространственного положения элементов крупногабаритных инженерных сооружений в лабораторных и цеховых условиях.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи.

Задачи исследования

1 .Исследование теоретических основ построения АОЭСКС.

2.Исследование особенностей регистрации положения ОРСЗ после прохождения отражателя.

3.Создание методики габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ.

4.Проведение экспериментальных исследований макета АОЭСКС.

5.Создание макета ОЭИС с ОРСЗ для ослабления влияния рефракции воздушного тракта и проведение экспериментальных исследований влияния вертикального градиента температуры в воздушном тракте на смещение пучка лучей с ОРСЗ.

6.Анализ погрешностей АОЭСКС с ОРСЗ, вносящих наибольший вклад в суммарную погрешность измерения.

Методы исследования

В теоретической части работы применялись аналитические и численные методы геометрической оптики.

На отдельных этапах исследований используется математическое моделирование с применением персональной ЭВМ, а также компьютерный анализ и интерпретация результатов исследований. Расчеты и выводы проверяются экспериментально на действующих макетах с использованием контрольно-юстировочной аппаратуры.

Научная новизна диссертации

В диссертации впервые рассмотрены особенности построения автоколлимационной оптико-электронной системы контроля соосности с оптической равносигнальной зоной, обеспечивающей автоматизированный бесконтактный контроль пространственного положения элементов крупногабаритных инженерных сооружений в лабораторных и цеховых условиях.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Математическая модель распределения энергии оптического излучения в процессе формирования и приема пучка лучей с ОРСЗ, при различных положениях плоскости фокусировки и контрольного элемента -отражателя, а также при влиянии аберраций оптической системы объектива прожектора и при наличии рефракции в воздушном тракте.

2. Теоретические положения, рассматривающие особенности регистрации положения ОРСЗ при влиянии вертикального температурного градиента в воздушном тракте с использованием дисперсионного двухспектрального метода ослабления рефракции атмосферы и физическая модель ОЭИС с ОРСЗ, реализующая этот метод.

3. Методика габаритно-энергетического расчета оптической системы АОЭСКС с ОРСЗ и методика выбора параметров оптического компенсатора сдвига пучка лучей на основе плоскопараллельной пластины с тангенсным

механизмом смещения.

4. Методика проведения эксперимента по исследованию вертикального температурного градиента воздушного тракта дисперсионным двухспектральным методом.

Практические результаты работы

1. Математическая модель распределения энергии оптического излучения в процессе формирования ОРСЗ при различных положениях плоскости фокусировки объектива задатчика базового направления и контрольного элемента.

2. Методика габаритно-энергетического расчета оптической системы АОЭСКС с ОРСЗ при различных вариантах ее построения.

3. Методика интеграции дискретных воздействий при экспериментальных исследованиях влияния вертикального градиента температуры на точность работы ОЭИС с ОРСЗ.

4. Собран стенд для исследований макета ОЭИС для проведения углубленных исследований физической модели системы с полихроматической ОРСЗ.

5. Доказана практическая реализуемость определяющего уравнения и алгоритма противофазной синхронной манипуляции оптического излучения источников для двухспектрального метода ослабления влияния рефракции воздушного тракта.

6. Выявлены сильно влияющие погрешности позиционирования АОЭСКС с ОРСЗ, и методы их компенсации, в частности, предложен дисперсионный двухспектральный метод ослабления рефракции в воздушном тракте при измерении линейных смещений в условиях сильных градиентов температур.

Реализация результатов работы отражена четырьмя актами использования разработанных методик энергетического расчета, выбора элементов ОЭИС и ослабления влияния рефракции в воздушном тракте.

Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе при подготовке студентов по специальности 19.07.00 «Оптико-электронные приборы и системы», а так же при создании опытного образца оптико-электронной системы контроля формы поверхности радиотелескопа РТ-70.

Апробация работы

Основные результаты работы представлялись на шестнадцати конференциях, в том числе семи международных, таких как Международный оптический конгресс «Оптика - XXI век», Международная конференция "ЛАЗЕРЫ. ИЗМЕРЕНИЯ. ИНФОРМАЦИЯ", Международная конференция «ЛАЗЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ», Третий международный симпозиум "Instrumentation Science and Technology", а также на семинаре в Техническом университете Ilmenau (Германия) в июне 2003

года в рамках стажировки Прокофьева А.В. в этом университете по стипендии им. Л. Эйлера немецкой академии по сотрудничеству с иностранными учеными (DAAD).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 92 наименований, содержит 151 страницу основного текста, 82 рисунка и 5 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы направление исследования, задачи и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основании проведенного аналитического обзора оптических методов и автоколлимационных оптико-электронных измерительных систем для контроля соосности и прямолинейности показал, что предпочтение следует отдать таким АОЭСКС, в которых происходит компенсация сигнала рассогласования, вызванного смещением контролируемого объекта относительно проектируемой опорной базы, в качестве которой предложено использовать ОРСЗ, что позволит получить высокую чувствительность, а, следовательно, и повысить точность системы наряду с большим диапазоном контроля.

При реализации в устройствах с ОРСЗ нулевого метода обеспечивается нечувствительность к изменению питающего напряжения и коэффициента пропускания воздушного тракта, устраняются погрешности, связанные со старением фотоприёмников и изменением характеристик, обусловленных влиянием внешних условий, например, изменением температуры.

Применение специальных алгоритмов модуляции излучения, обеспечивающее создание ОРСЗ, позволяет получить высокую помехоустойчивость измерительных систем к воздействию засветок и других внешних условий.

Указанные преимущества позволяют считать АОЭСКС с ОРСЗ перспективным направлением при разработке приборов для бесконтактного контроля пространственного положения элементов крупногабаритных инженерных сооружений в лабораторных и цеховых условиях. При этом предполагалось, что диапазон измеряемых линейных смещений контролируемого объекта лежит в пределах ±10 мм, а погрешность измерения должна составлять от 0,01 до 0,1 мм при контроле на дистанциях от 1 до 50 м.,

соответственно. Условия эксплуатации, характеризовались изменением температуры окружающей среды от -10°С до +40°С, воздействием влажности, электромагнитных помех промышленного происхождения, наличием оптических помех (искусственное освещение, вспышки электросварки и т.п.).

В указанных условиях эксплуатации и областях применения АОЭСКС с ОРСЗ на первое место выдвигаются, кроме обеспечения необходимой погрешности измерений, требования широкого диапазона измерений и малой энергоемкости систем. Выполнение этих требований можно обеспечить лишь соответствующим выбором принципов построения измерительных систем, методов и алгоритмов обработки сигналов, а также технических решений при разработке и производстве АОЭСКС.

Во второй главе рассматриваются существующие варианты построения оптической системы АОЭСКС с ОРСЗ, особенности их построения, а также особенности формирования и определения положения ОРСЗ при контроле соосности объектов в лабораторных и цеховых условиях.

Исходя из определения ОРСЗ как области пересечения электромагнитных полей оптического диапазона, в которой основные информативные параметры равны, а вторичные информативные параметры различаются, предложено реализовать её путем создания четырех соприкасающихся полей, при этом в каждом соседнем поле фаза амплитудной манипуляции излучения отличается на 90°. Использование высокоэффективных элементов электронной полупроводниковой техники позволит осуществить экономичное энергопотребление, повысить быстродействие и помехоустойчивость системы.

Предложена обобщенная схема построения АОЭСКС с ОРСЗ и определены особенности построения оптических систем (однообъективной, двухобъективной коаксиальной и двухобъективной биаксиальной), заключающиеся в различных вариантах расположения задатчика базового направления (ЗБН) и приемной части (ПЧ) в приемо-передающем блоке (ППБ) системы.

В рассматриваемой АОЭСКС с ОРСЗ пространственное распределение облученности в переходной зоне содержит две составляющие: постоянную и переменную по каждой из координатных осей, связанных с декартовой системой координат выходного зрачка объектива ЗБН (ось 02 направлена по оптической оси объектива вдоль направления распространения пучка лучей; ось ОХ, ось 0У и ось 02 образуют правую тройку декартовой системы координат).

Постоянная составляющая облученности, создаваемой пучком

лучей с ОРСЗ, отраженным контрольным элементом (КЭ), расположенным в плоскости фокусировки объектива ЗБН, описывается выражением:

где f - интегральное по спектру пропускание оптической системы ЗБН, КЭ и воздушного тракта; Л/ - радиус выходного зрачка объектива ЗБН; Loi — ^и постоянные составляющие яркости полей излучения в ОРСЗ; х - текущая координата в горизонтальной плоскости; у - текущая координата в вертикальной плоскости; хк - величина смещения КЭ по горизонтали (вдоль оси ОХ); ук - величина смещения КЭ по вертикали (вдоль оси OY); Zg -дистанция от плоскости выходного зрачка ЗБН до плоскости фокусировки.

Переменные составляющие облученности описываются выражениями:

Е,(х,у,г) =

-iE

ь>

-£,') + 2

«,-г0 J Rt4 Д Я,-*« }

( /?,-г0 ) *Г*о ] { Л,-70 )

W + i5)

(ц+а)

где Ех(х, у, г) - переменная составляющая облученности по оси ОХ; Еу(х, у, г) переменная составляющая облученности по оси ОУ; £'/ — ¿V - переменные составляющие яркости полей излучения в ОРСЗ.

В АОЭСКС с целью уменьшения энергопотребления необходимо использовать излучатели с высоким коэффициентом преобразования электрической энергии в энергию оптического излучения. Целесообразно увеличивать размер выходного зрачка объектива ЗБН, поскольку в этом случае можно добиться той же облученности при пониженной яркости, а, следовательно, и энергопотреблении.

При наличии сферической аберрации в объективе ЗБН энергетическая чувствительность системы по горизонтали и вертикали: МГ(х) и W(y), - может увеличиться или уменьшиться в зависимости от формы и знака сферической аберрации. При этом КЭ считается идеальным, т.е. без аберраций и погрешностей изготовления. Результаты расчета энергетической чувствительности АОЭСКС по горизонтали при помощи компьютерной программы расчета для аберрации разных форм и величин, приведены на рисунке 1. Результаты расчета энергетической чувствительности системы по вертикали будут аналогичны.

Следует выбирать такой объектив ЗБН, форма и величина угловой сферической аберрации которого соответствуют двузнаковой нескомпенсированной форме распределения угловой сферической аберрации относительно радиуса зрачка (кривая 2 на рисунке 1), что обеспечит максимум энергетической чувствительности в плоскости фокусировки этого объектива, а также повысит значения этой чувствительности по дистанции работы АОЭСКС, по сравнению с другими формами распределения угловой

сферической аберрации.

Для случая симметрии яркости источников оптического излучения в каналах ЗБН энергетическая чувствительность АОЭСКС с ОРСЗ по горизонтали и вертикали для взаимно перпендикулярных осей с учетом влияния аберраций объектива ЗБН с точностью, достаточной для инженерных расчетов равны, соответственно:

где г1 - коэффициент пропускания оптики и воздушного тракта; Я;, радиусы зрачков объективов ЗБН и ПЧ; z - рабочая дистанция; 1Л - ширина переходного участка ОРСЗ; Ьх', Ьу' - переменные составляющие яркости в каналах ЗБН.

0,00025

Щх), Вт/м

0,0002

0,00015

0,0001

0,00005

\ /3

2 Л

/-4

г,м

20 30

40 50 . 60 70

Рисунок 1. Графики зависимости энергетической чувствительности Ж(х) от рабочей дистанции г, построенные при помощи компьютерной программы расчета оптико-электронных систем с ОРСЗ (1 - для формы распределения угловой сферической аберрации одиночной двояковыпуклой линзы с максимальным значением +20"; 2 - для двузнаковой нескомпенсированной формы распределения угловой сферической аберрации относительно радиуса зрачка с максимальным значением 3-для однознаковой скомпенсированной на краю зрачка формы распределения угловой сферической аберрации и максимальным значением -20"; 4 -для двузнаковой скомпенсированной на краю зрачка формы распределения угловой сферической аберрации и максимальным значением

Таким образом, представленная обобщенная схема построения АОЭСКС с ОРСЗ и варианты построения оптических систем ППБ, а также формулы распределения облученности и выражения для расчета энергетической чувствительности позволяют осуществить выбор элементов ППБ, и предложить методику габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ.

В третьей главе проведено исследование особенностей построения оптической и электронной схемы АОЭСКС с ОРСЗ, выработаны методики габаритно-энергетического расчета с учетом выявленных особенностей.

Для современных сверх ярких полупроводниковых излучающих диодов (ПИД) марки L513sbc, L513src и L513irc, выпускаемых фирмой Kingbright, при расчетах яркости L можно использовать стандартную формулу:

L = 4КР/[ndu „ sin (в/2)]2. где К - коррекционный множитель (К = 0,7); Р - мощность излучения; в -значение угла излучения ПИД для уровня мощности излучения, равной 50% от максимальной; duu - размер излучающей поверхности ПИД.

Показано, что одним из вариантов выполнения оптической системы формирователя ОРСЗ является схема с использованием призменных систем, что позволяет уменьшить габариты и упростить процесс сборки и юстировки этого узла ЗБН.

В качестве объективов ЗБН и ПЧ могут быть использованы отдельные линзы или системы линз, отдельные зеркала или системы из линз и зеркал.

Создана методика выбора параметров двухкоординатного оптического компенсатора сдвига пучка лучей на основе плоскопараллельной пластины с тангенсным механизмом смещения, которая сводится к определению угла наклона, толщины и показателя преломления материала пластины при известном диапазоне и погрешности смещения пучка лучей.

Номограммы для выбора основных параметров компенсатора приведены на рисунке 2.

хЛ (26,б1) 0,5-

00,20,40,60,81,01,2 1,561^71^81^91.601,611.62 0 100 200 300 400 500

Рисунок 2. Номограммы для выбора параметров двухкоординатного компенсатора с плоскопараллельной пластиной: х/Я - отношение величины перемещения толкателя к межосевому расстоянию тангенсного механизма наклона пластины, п - показатель преломления материала пластины; Л - толщина пластины, А,/ диапазон смещения пучка лучей; Дк^шх - погрешность смещения.

Как известно, в АОЭСКС с ОРСЗ целесообразно применение в качестве КЭ зеркальных триэдров, трипель-призм и зеркально-линзовых отражателей, причем применение того или иного типа КЭ определяется схемой построения оптической части ППБ и энергетическими потерями из-за погрешностей изготовления отражателей.

Анализ современных приемников оптического излучения (ПОИ) привел к выводу о целесообразности использования фотодиодов, которые обеспечивают высокую чувствительность к оптическому излучению в диапазоне от 0,43 до 1,3 мкм. И в отличие от фотоприемников с зарядовой связью, обладают большей помехозащищенностью. При использовании амплитудно-фазовой манипуляции излучения ПИД сигнал рассогласования образуется непосредственно на фоточувствительной поверхности фотодиодов, что ускоряет процесс обработки полезной информации.

Методика габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ сводится к нахождению габаритных размеров зрачков объектива ЗБН и ПЧ, а также габаритов КЭ при выбранных параметрах источника и приемника оптического излучения, и заданных значениях погрешности измерений, рабочей дистанции и диапазона контроля соосности.

Показано, что на дистанциях контроля до 5 м., применение двухобъективной биаксиальной схемы построения оптической системы обеспечивает меньшие суммарные габариты ППБ, по сравнению с двухобъективной коаксиальной схемой при одинаковой потенциальной точности контроля соосности.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований АОЭСКС с ОРСЗ, построенной по двухобъективной биаксиальной схеме; проведён анализ математической модели макета для изучения влияния рефракции воздушного тракта на регистрацию положения ОРСЗ, а также описаны экспериментальные исследования вертикального градиента температуры дисперсионным двухспектральным методом.

При работе с макетом двухобъективной биаксиальной АОЭСКС с ОРСЗ, было экспериментально доказано, со среднеквадратическим отклонением 4,251СГ3 мм, наличие эффекта удвоения смещения ОРСЗ по сравнению со смещением КЭ. При этом наличие удвоения частично компенсирует в АОЭСКС проигрыш в чувствительности по сравнению с коллимационными

оэис.

Предложен дисперсионный двухспектральный метод, при помощи которого можно уменьшить погрешность измерений, обусловленную рефракцией воздушного тракта, которая, в рассматриваемом случае, возникает из-за вертикального градиента температуры.

Величина смещения ПЧ А, исключающая воздействие вертикального градиента температуры, определяется выражением:

где - величина суммарного электрического сигнала, снимаемого с предусилителя ПОИ; А11 - величина поправки к смещению от вертикального градиента температуры воздушного тракта, которая определяется при работе макета ОЭИС с ОРСЗ в режиме измерения разности электрических сигналов;

- величина показателя преломления воздушного тракта для

оптического излучения с длиной волны соответственно; -

дистанция фокусировки объектива ЗБН; А = т,8у(Л,)Ц/1г1 = т28у(Х1)Ь'2 Г/, - величина интегрального пропускания оптической системы ЗБН, воздушного тракта и ПЧ для оптического излучения с длиной волны Л/ и X¡, соответственно; - спектральная вольтовая чувствительность

ПОИ; £'/, Ьг2 - переменные составляющие яркости ПИД; /,/ и /Л2 - ширина линейного переходного участка ОРСЗ; - площадь выходного зрачка объектива ЗБН; - площадь входного зрачка объектива ПЧ.

Разработана методика интеграции дискретных воздействий при экспериментальных исследованиях влияния вертикального градиента температуры на точность работы ОЭИС с ОРСЗ при помощи макета системы с полихроматической ОРСЗ. Суть методики в том, что вся дистанция контроля разбивается на несколько равных участков. Измерение смещения полихроматической ОРСЗ, обусловленного вертикальным градиентом температуры, производится последовательно на всех этих участках трассы. По полученным результатам интегрируется общая величина смещения полихроматической ОРСЗ, по которой находится искомое значение вертикального температурного градиента воздушного тракта.

Графики экспериментальной зависимости смещения пучка лучей на различных участках рабочей дистанциях - г, при вертикальном температурном градиенте 21 К/м, приведены на рисунке 3.

Рисунок 3. Графики зависимости смещения пучка лучей с ОРСЗ при наличии вертикального градиента температуры на различных участках рабочей дистанций (1 - для пучка лучей длиной волны 0,43 мкм; 2 - для пучка лучей длиной волны 0,95 мкм).

Из хода кривых видно, что смещение пучков лучей с ОРСЗ, обусловленное вертикальным градиентом температуры, не линейно возрастает по мере удаления источника рефракции от ЗБН. Измеренная величина смещения пучков лучей описывается выражением 8Ир = ¡(Г8г1. При этом погрешность величины смещения пучка лучей, полученной по указанному выражению относительно величины, рассчитанной по формуле: дИр = -[(п - 1)/(п Т)] %гас1уТхй2/2,

где Т- температура окружающей среды, К; го - дистанция фокусировки объектива ЗБН, м; ^а^Т - вертикальный градиент температуры, К/м), -составляет менее 0,01%, что подтверждает правильность предлагаемых теоретические положений.

Кроме того, из полученных значений дисперсионной разности смещений пучков лучей на различных дистанциях между ЗБН и ПЧ, найдено, что эта разность для синего и инфракрасного пучка лучей с ОРСЗ более чем на порядок меньше значений смещения как синего, так и инфракрасного пучка лучей. Поскольку чувствительность системы позволяет регистрировать указанную разность исследуемый метод измерения рефракции воздушного тракта, обусловленной вертикальным градиентом температуры, можно применять для компенсации смещения пучка лучей с ОРСЗ при контроле линейных смещений, как в лабораторных, так и в цеховых условиях.

В итоге на основании анализа математической модели макета для изучения влияния рефракции воздушного тракта на регистрацию положения ОРСЗ дисперсионным двухспектральным методом доказана его реализуемость, разработана его оптическая система, а также изготовлен сам макет и с его помощью проведены лабораторные испытания по оценке указанного влияния.

В пятой главе проведен анализ погрешностей АОЭСКС с ОРСЗ, вносящих наибольший вклад в суммарную погрешность измерения. Показано, что наибольшее влияние на погрешность измерения среди систематических составляющих оказывают разбаланс яркости источников оптического излучения в каналах ЗБН и регулярная рефракция воздушного тракта, в то время как среди случайных составляющих - внутренние шумы ПОИ, изменения параметров и характеристик модуляции излучения и турбулентность атмосферы.

Для круглого зрачка объектива ЗБН при небольших отклонениях яркости полей (до 10%) и отсутствии аберраций отклонение ОРСЗ, обусловленное разбалансом яркости ПИД, составит на максимальной дистанции контроля 0,03 мм.

Пространственная регулярная неоднородность показателя преломления воздушного тракта, заключающаяся в систематическом изменении его среднего значения, вызывает отклонение оптического луча от заданного направления. Предложено уменьшать эти отклонения с помощью введения

поправок в процессе измерения, либо компенсировать их дисперсионным двухспектральным методом, суть которого изложена выше.

Погрешность, обусловленная внутренними шумами ПОИ, в качестве которого используется кремниевый фотодиод составит примерно 0,005мм.

Показано, что нестабильность скважности прямоугольной модуляции излучения приводит в амплитудно-фазовых схемах к ошибкам, аналогичным ошибкам за счет фазового сдвига измерительных сигналов в каналах. Приведенные расчеты показали, что величина погрешности в фазировке сигналов не должна превышать при допустимой погрешности контроля смещений, не превышающей 10 мкм.

В диссертации предложено АОЭСКС с ОРСЗ представлять линейной стационарной системой, энергетический спектр флуктуаций которой преобразуется с учетом инерционных свойств электронной схемы обработки измерительной информации. В этом случае для АОЭСКС с передаточной характеристикой инерционного звена первого порядка получены выражения погрешностей для энергетических спектров в условиях закрытых помещений и сильно нагретых подстилающих поверхностей воздушного тракта.

Показано, что введение электронных интегрирующих устройств снижает степень влияния турбулентности воздушного тракта, однако при этом увеличиваются период обновления информации и динамическая погрешность измерения АОЭСКС с ОРСЗ, что не всегда допустимо.

Заключение

Результаты работы сводятся к следующему.

1. Сделан вывод о практической целесообразности построения АОЭСКС, использующих в качестве измерительной базы оптическую равносигнальную зону.

2. Получены выражения, описывающие распределение облученности в пределах общей переходной зоны при регистрации отраженного пучка лучей с ОРСЗ контрольным элементом.

3. Получены выражения, описывающие зависимость энергетической чувствительности системы при регистрации положения ОРСЗ с учетом различных вариантов построения оптической системы и воздействия аберраций объектива ЗБН.

4. Доказано, что оптимальной, с точки зрения величины и положения максимума энергетической чувствительности системы, является двузнаковая нескомпенсированная форма распределения угловой сферической аберрации относительно радиуса зрачка объектива ЗБН.

5. Создана методика выбора параметров двухкоординатного оптического компенсатора сдвига пучка лучей на основе плоскопараллельной пластины с тангенсным механизмом смещения, которая сводится к определению угла наклона, толщины и показателя преломления материала пластины при известном диапазоне и погрешности смещения пучка лучей.

6. Создана методика габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ, учитывающая особенности построения оптической системы ППБ, которая сводится к нахождению габаритных размеров зрачков объектива ЗБН и ПЧ, а также габаритов КЭ при выбранных параметрах источника и приемника оптического излучения, и заданных значениях погрешности измерений, рабочей дистанции и диапазона контроля соосности.

7. Экспериментально подтверждено, что в АОЭСКС с ОРСЗ при смещении КЭ отраженная ОРСЗ смещается на двойную величину.

8. Доказана практическая реализуемость определяющего уравнения и алгоритма противофазной синхронной манипуляции излучения источников для двухспектрального метода ослабления рефракции.

9. Экспериментальные исследования показали, что в ОЭИС, реализующей дисперсионный двухспектральный метод ослабления рефракции воздушного тракта и источниками оптического излучения с длинами волн, близкими к 0,4 и 0,95 мкм, а также фотоприемником на основе кремния, хроматическая разность на порядок меньше, чем погрешность регистрации смещений, обусловленная воздействием вертикального градиента температуры воздушного тракта.

10.Теоретически выявлено, что наиболее сильное влияние на погрешность измерения среди систематических составляющих оказывают разбаланс яркости источников оптического излучения в каналах ЗБН и регулярная рефракция воздушного тракта, в то время как среди случайных составляющих - внутренние шумы ПОИ, изменения параметров и характеристик модуляции излучения и турбулентность атмосферы.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Повышение энергетической чувствительности автоматических позиционирующих систем с оптической равносигнальной зоной // Изв. вузов. Приборостроение. 2000. Т. 43, №4. С. 48—52.

2. Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Повышение энергетической чувствительности систем с оптической равносигнальной зоной // Сб. трудов (том 1) Международной конференции "Прикладная оптика 2000". СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2000. - С. 64-65.

3. Калиниченко Ю.Н., Прокофьев А.В. Выбор показателя преломления однокоординатного компенсатора сдвига изображения, реализуемого плоскопараллельной пластиной // Современные технологии: Труды молодых учёных ИТМО. / Под ред. профессора Козлова СА СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2001. - С. 58-60.

4. Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Особенности энергетического расчёта автоколлимационных оптико-электронных систем с оптической равносигнальной зоной // Современные технологии: Сб. научных статей / Под ред. Профессора С. А. Козлова. - СПб.: СПбГИТМО(ТУ), 2001. - С. 240-244.

5. Pankov E.D., Procofjev A.V., Tymofeev A.N. Autocollimational optoelectronic system for monitoring of the position of elements of turbine aggregates // Proc. SPIE Vol.4680, pp. 150-156, (2002).

6. Егоров Г.В., Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Исследование методической погрешности компенсатора смещения пучка лучей // Изв. вузов. Приборостроение.2002. Т45, №4.С.49-53.

05.09-05. И

7. Автоколлимационные системы с оптической равносигнальной зоной для контроля поперечных смещений объектов / Э.Д. Панков, А.В. Прокофьев, А.Н. Тимофеев, Чжань Хань // Оптические приборы, системы и технологии. Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Выпуск 5. СПб.: СПб ГИТМО(ТУ), 2002. С. 8995.

8. Панков Э.Д., Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Особенности построения автоколимационной оптико-электронной системы контроля положения элементов турбоагрегатов // Оптические приборы, системы и технологии. Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Выпуск 5. СПб: СПб ГИТМО(ТУ), 2002. С. 135-138.

9. Мусяков ВЛ., Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Исследование возможностей ослабления влияния турбулентности воздушного тракта в оптико-электронных измерительных системах с оптической равносигнальной зоной. // Сб. трудов Пятой международной конференции "Прикладная оптика" 15-17 октября 2002 г. СПб.: ГОИ Т.1.,С.75-77.

10.Прокофьев А.В., Тимофеев А.Н. Распределение энергетической облученности в оптической равносигнальной зоне за плоскостью фокусировки // Современные технологии: Сборник научных статей / Под ред. С.А. Козлова и В.О. Никифорова. СПб.: СПбГИМТО(ТУ), 2002. С. 110-118.

11.Refraction's slacking in optoelectronic systems for positioning of elements of ecological dangerous objects / Sviatoslav M. Latyev, Ernst D. Pankov, Alexander V. Prokofjev, Alexander N. Tymofeev // Proc. SPIE Vol.5381, pp.157-163, (2004).

12Alexander V. Prokofjev, Alexander N. Tymofeev. A Refraction's Slacking in Optoelectronic Systems for Positioning of Bulky Objects Elements // Proceedings ofthe Third International Symposium on Instrumentation Science and Technology. Held in Xi'an, China. Aug. 18-22,2004. Published by Harbin Institute ofTechnology Press., pp. 3-0103 - 3-0106.

13.Выбор параметров измерительной оптико-электронной системы, ослабляющей влияние градиента температуры воздушного тракта. / Э.А. Витол, ВЛ. Мусяков, А.В. Прокофьев, А.Н. Тимофеев // Сб. трудов Шестой Международной конференции "Прикладная оптика" 18-21 октября 2004 г. СПб. ГОИ Т.1. С. 79-83.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре "Университетские телекоммуникации". Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел. (812)233-46-96 Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

16ФЕВ 2005 1 358

Введение.

Глава 1. Обзор оптических методов и оптико-электронных приборов и систем контроля соосности и прямолинейности.

1.1. Автоколлимационный метод.

1.1.1. Автоколлимация параллельных пучков лучей.

1.1.2. Автоколлимация сходящихся пучков лучей.

1.1.3. Автоматизация измерений автоколлимационным методом.

1.2. Метод авторефлексии.

1.3. Выводы.

Глава 2. Теоретические основы построения АОЭСКС с ОРСЗ.

2.1. Понятие оптической равносигнальной зоны и принципы ее формирования.

2.2. Автоколлимационная оптическая система ОЭИС с ОРСЗ.

2.3. Авторефлексионная оптическая система ОЭИС с ОРСЗ.

2.4. Обобщенная схема АОЭСКС.

2.5. Особенности построения оптических систем АОЭСКС.

2.6. Теоретические основы распределения яркости в пучке лучей с ОРСЗ

2.7. Теоретические основы определения облученности в ОРСЗ.

2.7.1. Распределение облученности в ОРСЗ при фокусировки объектива ЗБН ^ на конечную дистанцию.

2.7.2. Распределение облученности в ОРСЗ после отражения пучка лучей контрольным элементом.

2.8. Влияние аберраций оптической системы ЗБН на распределение облученности в ОРСЗ.

2.9. Теоретические основы определения положения ОРСЗ.

2.9.1. Особенности регистрации пучка лучей с ОРСЗ.

2.9.2. Влияние аберраций оптической системы объектива ЗБН на регистрацию пучка лучей с ОРСЗ.

2.10. Выводы.

Глава 3. Особенности построения оптической и электронной схемы АОЭСКС. ф 3.1. Оптическая система АОЭСКС с ОРСЗ.

3.1.1.Построение оптической системы ЗБН.

3.1.2.Построение оптической системы КЭ.

3.1.3. Построение оптической системы ПЧ.

3.2. Обработка электрических сигналов в АОЭСКС с ОРСЗ.

3.2.1. Формирование электрических сигналов для питания источников оптического излучения.

3.2.2. Обработка электрических сигналов.

3.3. Методика габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ.

3.3.1. Методика габаритно-энергетического расчета однообъективной АОЭСКС с ОРСЗ.

3.3.2. Методика габаритно-энергетического расчета двухобъективной коаксиальной АОЭСКС с ОРСЗ.

3.3.3. Методика габаритно-энергетического расчета двухобъективной биаксиальной АОЭСКС с ОРСЗ.

3.3.4. Анализ полученных результатов габаритно-энергетического расчета

АОЭСКС с ОРСЗ.

3.4. Выводы.

Глава 4. Экспериментальные исследования.

4.1. Экспериментальные исследования макета АОЭСКС с ОРСЗ, построенного по двухобъективной биаксиальной схеме.

4.1.1. Оптическая система макета.

4.1.2. Экспериментальные исследования макета двухобъективной биаксиальной АОЭСКС с ОРСЗ.

4.2. Создание макета для изучения влияния рефракции атмосферы на регистрацию положения ОРСЗ.

4.2.1. Оптическая система макета.

4.2.2. Выбор элементов оптической системы макета.

4.2.3. Выбор схемы питания и модуляции источников оптического излучения макета.

4.2.4. Экспериментальные исследования влияния рефракции атмосферы дисперсионным двухспектральным методом на регистрацию положения ОРСЗ.

4.3. Выводы.

Глава 5. Анализ погрешностей АОЭСКС.

5.1. Систематические погрешности.

5.1.1. Методическая погрешность.

5.1.2. Разбаланс яркости.

5.1.3. Влияние характеристик и параметров воздушного тракта на положение и форму ОРСЗ.

5.2. Случайные погрешности.

5.2.1. Погрешность, обусловленная внутренними шумами ПОИ (потенциальная точность).

5.2.2. Инструментальные погрешности.

5.2.3. Погрешность, обусловленная изменением параметров и характеристик модуляции излучателей.

5.2.4. Влияние турбулентности атмосферы на погрешность регистрации положения ОРСЗ.

5.3. Выводы.

Одним из основных направлений научно-технического прогресса является автоматизация работ с применением современных средств измерения, позволяющих обеспечить повышение производительности оборудования, снизить затраты труда на подготовительные и доделочные операции, сэкономить ресурсы, повысить объективность контроля и сократить ручной труд.

Особое место занимают операции контроля пространственного положения объектов (позиционирования) относительно протяженной базы в машиностроении [1, 2], при управлении исполнительными органами машин при производстве земляных работ [3, 4], контроле строительной планировки поверхности [5], инженерно-геодезических измерениях [6], а также контроле соосности элементов крупногабаритных конструкций, например, валов турбин большой мощности для атомных электростанций [7].

Для выполнения этого условия необходим пространственный контроль, который часто реализуется с помощью оптико-электронных измерительных систем (ОЭИС), в том числе и с оптической равносигнальной зоной (ОРСЗ).

Коллимационные ОЭИС с ОРСЗ в силу таких преимуществ как большой диапазон измеряемых смещений на различных дистанциях до объекта контроля и малое энергопотребление хорошо изучены [11, 12]. Тогда как автоколлимационные схемы построения указанных приборов изучены не достаточно.

Бесконтактность, дистанционность и возможность полной автоматизации процессов измерения с помощью автоколлимационных оптико-электронных систем контроля соосности (АОЭСКС) в сочетании с их высоким быстродействием позволяет широко использовать эти системы для активного позиционирования [13]. При этом отсутствует необходимость применения проводов для связи с контрольным элементом (отражателем), и приемо-передающий блок может быть установлен в безопасном для рабочего персонала помещении.

В связи с вышеизложенным, разработка АОЭСКС с ОРСЗ актуальна.

Отличительной особенностью устройств с ОРСЗ является то, что информация о смещении относительно базы содержится в величине основного информативного параметра оптического излучения, которым в большинстве случаев является глубина модуляции излучения. Эта особенность позволяет также обеспечить высокую помехоустойчивость при малых габаритах и энергопотреблении, что немаловажно при создании переносных приборов, работающих от автономных источников питания. Кроме того, устройства с ОРСЗ по сравнению с лазерными имеют больший диапазон контроля поперечных и угловых смещений, менее подвержены влиянию внешних условий.

В свою очередь, достижения науки в области электронной техники в настоящее время привели к существенному изменению приборов, использующих ОРСЗ в качестве базы для измерения и управления. Например, применение высокоэффективных излучателей позволяет достигать высокой позиционной чувствительности, а также реализовать дисперсионную двухспектральную схему, снижающую погрешность от регулярной рефракции атмосферы на больших дистанциях.

Однако сейчас не существует единой методической точки зрения на вопросы построения и точностного анализа АОЭСКС с ОРСЗ для контроля взаимного пространственного положения объектов. Кроме того, невелико количество экспериментальных данных по оценкам влияния внешних условий на работу автоматических оптико-электронных измерительных систем с ОРСЗ.

Изложенное выше определило выбор направления диссертационной работы, а именно: исследование особенностей построения высокоточных АОЭСКС с ОРСЗ при использовании наиболее распространенных средств компьютерного расчета, используемых как для проектирования оптических систем, так и отдельных узлов оптико-электронных приборов. Последнее объясняется тем, что использование в приборостроении компьютерных систем расчета дает возможности проанализировать большое число различных схемных и конструктивных решений за достаточно короткий интервал времени, и создавать схемы, оптимально отвечающие предъявляемым к ним техническим требованиям.

Выбранное направление определило следующие задачи исследований:

1. Исследование теоретических основ построения АОЭСКС.

2. Исследование особенностей регистрации положения ОРСЗ после прохождения отражателя.

3. Создание методики габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ.

4. Проведение экспериментальных исследований макета АОЭСКС.

5. Создание макета ОЭИС с ОРСЗ для ослабления влияния рефракции воздушного тракта и проведение экспериментальных исследований влияния вертикального градиента температуры в воздушном тракте на смещение пучка лучей с ОРСЗ.

6. Анализ погрешностей АОЭСКС с ОРСЗ, вносящих наибольший вклад в суммарную погрешность измерения.

В первой главе проведен аналитический обзор автоколлимационных методов и приборов контроля соосности и прямолинейности, а также сформулированы требования к АОЭСКС с ОРСЗ. Выводы, сформулированные в данной главе, определяют цели и задачи работы и подтверждают её актуальность.

Во второй главе исследуются теоретические основы построения АОЭСКС, анализируются способы формирования ОРСЗ и особенности регистрации ее положения, влияние аберраций и других параметров оптической системы АОЭСКС на распределение облученности в ОРСЗ при контроле соосности и прямолинейности в лабораторных и цеховых условиях.

В третьей главе проведено исследование особенностей построения оптической и электронной схемы АОЭСКС с ОРСЗ, выработаны методики габаритно-энергетического расчета с учетом выявленных особенностей.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований АОЭСКС с ОРСЗ, построенной по двухобъективной биаксиальной схеме; проведён анализ математической модели макета ОЭИС для изучения влияния рефракции атмосферы на регистрацию положения ОРСЗ, а также описаны экспериментальные исследования влияния рефракции атмосферы дисперсионным двухспектральным методом на регистрацию положения ОРСЗ.

В пятой главе проведен анализ погрешностей АОЭСКС с ОРСЗ, вносящих наибольший вклад в суммарную погрешность измерения.

В заключении делаются выводы о проделанной работе и приводятся её результаты.

Основные положения, защищаемые автором:

1. Математическая модель распределения энергии оптического излучения в процессе формирования и приема пучка лучей с ОРСЗ, при различных положениях плоскости фокусировки и контрольного элемента — отражателя, а также при влиянии аберраций оптической системы объектива прожектора и при наличии рефракции в воздушном тракте.

2. Теоретические положения, рассматривающие особенности регистрации положения ОРСЗ при влиянии вертикального температурного градиента в воздушном тракте с использованием дисперсионного двухспектрального метода ослабления рефракции атмосферы и физическая модель ОЭИС с ОРСЗ, реализующая этот метод.

3. Методика габаритно-энергетического расчета оптической системы АОЭСКС с ОРСЗ и методика выбора параметров оптического компенсатора сдвига пучка лучей на основе плоскопараллельной пластины с тангенсным механизмом смещения.

4. Методика проведения эксперимента по исследованию вертикального температурного градиента воздушного тракта дисперсионным двухспектральным методом.

Работа выполнена на кафедре "Оптико-электронные приборы и системы" Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 92 наименований, содержит 151 страницу основного текста, 82 рисунка и 5 таблиц.

Результаты работы сводятся к следующему.

1. Сделан вывод о практической целесообразности построения АОЭСКС, использующих в качестве измерительной базы оптическую равносигнальную зону.

2. Получены выражения, описывающие распределение облученности в пределах общей переходной зоны при регистрации отраженного пучка лучей с ОРСЗ контрольным элементом.

3. Получены выражения, описывающие зависимость энергетической чувствительности системы при регистрации положения ОРСЗ с учетом различных вариантов построения оптической системы и воздействия аберраций объектива ЗБН.

4. Доказано, что оптимальной, с точки зрения величины и положения максимума энергетической чувствительности системы, является двузнаковая нескомпенсированная форма распределения угловой сферической аберрации относительно радиуса зрачка объектива ЗБН.

5. Создана методика выбора параметров двухкоординатного оптического компенсатора сдвига пучка лучей на основе плоскопараллельной пластины с тангенсным механизмом смещения, которая сводится к определению угла наклона, толщины и показателя преломления материала пластины при известном диапазоне и погрешности смещения пучка лучей.

6. Создана методика габаритно-энергетического расчета АОЭСКС с ОРСЗ, учитывающая особенности построения оптической системы ППБ, которая сводится к нахождению габаритных размеров зрачков объектива ЗБН и ПЧ, а также габаритов КЭ при выбранных параметрах источника и приемника оптического излучения, и заданных значениях погрешности измерений, рабочей дистанции и диапазона контроля соосности.

7. Экспериментально подтверждено, что в АОЭСКС с ОРСЗ при смещении КЭ отраженная ОРСЗ смещается на двойную величину.

8. Доказана практическая реализуемость определяющего уравнения и алгоритма противофазной синхронной манипуляции излучения источников для двухспектрального метода ослабления рефракции.

9. Экспериментальные исследования показали, что в ОЭИС, реализующей дисперсионный двухспектральный метод ослабления рефракции воздушного тракта и источниками оптического излучения с длинами волн, близкими к 0,4 и 0,95 мкм, а также фотоприемником на основе кремния, хроматическая разность на порядок меньше, чем погрешность регистрации смещений, обусловленная воздействием вертикального градиента температуры воздушного тракта.

10. Теоретически выявлено, что наиболее сильное влияние на погрешность измерения среди систематических составляющих оказывают разбаланс яркости источников оптического излучения в каналах ЗБН и регулярная рефракция воздушного тракта, в то время как среди случайных составляющих - внутренние шумы ПОИ, изменения параметров и характеристик модуляции излучения и турбулентность атмосферы.

Заключение

1. Карасев В.И., Монэс Д.С. Методы оптических измерений при монтаже турбоагрегатов. - М.: Энергия. - 1973. - 168 с.

2. Вагнер Е.Т. Лазеры в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1982.- 184 с.

3. Неумывакин Ю.К. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве. М.: Недра, 1984. - 128 с.

4. Лазерная техника в мелиоративном строительстве / А.Н. Ефремов, А.К. Камальдинов, А.И. Мармалев, В.Г. Сомородов; М.: Агропромиздат, 1989.- 223 с.

5. Сытник B.C. Лазерные геодезические приборы в строительстве. -М.: Стройиздат, Будапешт, Мюсекл, 1988.- 200 с.

6. Васютинский И.Ю., Рязанцев Г.Е., Ямбаев Х.К. Геодезические приборы при строительно-монтажных работах. М.: Недра, 1982. - 272 с.

7. Разработка и создание специализированного оптического комплекса дистанционного зондирования / В.В. Коротаев, В.Л. Мусяков, Э.Д. Панков, А.Н. Тимофеев // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. -1996. №2. - С. 40-43.

8. Кирчин Ю.Г. Разработка и исследование оптико-электронных систем для контроля смещений: Дис.канд. техн. наук. 1993.- 193 с.

9. Рахманов Б.С. Исследование особенностей построения и применения оптико-электронных систем управления сельскохозяйственными и строительными машинами в условиях Среднеазиатского региона: Дис.канд. техн. наук. СПб., 1994. - 189 с.

10. Порфирьев Л.Ф. Основы теории преобразования сигналов в оптико-электронных системах. Л.: Машиностроение, 1989. - 387 с.

11. Цуккерман С.Т., Гридин A.C. Приборы управления при помощи оптического луча. Л.: Машиностроение, 1969. - 204 с.

12. Оптико электронные приборы и системы с оптической равносигнальной зоной. Монография. / А.Н. Джабиев, В.Л. Мусяков, Э.Д. Панков, А.Н. Тимофеев // Под общей редакцией Э.Д. Панкова - СПб., ИТМО, 1997.-238с.

13. Панков Э.Д., Прокофьев A.B., Тимофеев А.Н. Автоколлимационная оптико электронная система контроля положения элементов турбоагрегатов // Конференция "Лазеры. Измерения. Информация". 6-7 июня 2001г. / СПб.: тез. докл. БГТУ, 2001. - с 39 - 40.

14. Ефимов М.В. Прицеливание баллистических ракет. М., Воениздат, 1967. -119 с.

15. Попов В.Ф. Производство и монтаж судовых турбокотельных установок. Л. М., Судпромгиз, 1949. - 484 с.

16. Усов B.C. О применении зеркальных систем для линейныхизмерений методом автоколлимации // Изв. вузов, «Геодезия .и аэрофотосъемка», вып. 3 1964 - с. 117 -123.

17. Усов В. С. Повышение точности при контроле прямолинейности // Измерительная техника 1970 - № 6 - с. 90 - 91.

18. Усов B.C. Об ошибке перефокусировки при контроле прямолинейности методом автоколлимации сходящихся пучков лучей // Изв. вузов, «Геодезия и аэрофотосъемка» вып. 4 1965 - с. 133- 135.

19. Абалжи К.И., Дружинин Б.И., Исаев Б.И. Контроль взаимного расположения поверхностей деталей машин. М. Л., Машгиз, 1962. - 116 с.

20. Афанасьев В.Я., Яковлев Н.В. Способ проверки несоосности отверстий. Авт. свид. М- 195640, бюл. № 13, 1968.

21. Авдулов А.Н., Табенкин А.Н. Современные приборы для контроля прямолинейности и плоскостности в станкостроении. М., НИИТМАШ, 1968,64 с.

22. Морин В.А., Данилевич Ф.М., Никитин В.Л. Прибор ППС-11 для контроля прямолинейности, плоскостности и соосности изделий // Измерительная техника 1969 - № 5 - с. 20-22.

23. Русинов М.М. Юстировка оптических приборов. М., Недра, 1969.-326 с.

24. Левин Б.М. Оптическая линейка ИС-Э6. Л., Изд. ГОИ, 1964.

25. Левин Б.М., Панков Э.Д., Шевцов И.В. Фотоэлектрические устройства для контроля прямолинейности профиля поверхности // Оптико-механическая промышленность -1971 -№8-с.55-62.

26. Мейер Б., Дерихайн Г. P. FF — 1 и AKF — 0,5 — новые оптические контрольно-измерительные приборы для определения отклонений расположения и формы при контроле соосности и направления // Иенское обозрение 1968 - № 5 - с. 271 - 277.

27. Киссам Р. Оптические приборы для точных измерений крупногабаритных изделии. Пер. с англ., под ред. Э. И. Розенберга. Л., Машиностроение, 1966. 167 с.

28. Проблемы разработки оптико-электронных систем для контроля деформаций крупногабаритных объектов А.Г. Иванов, В.В. Коротаев, А.Н. Тимофеев // Оптический Журнал. 2000. Т.67, №4. С. 43 46.

29. Гуткин JI.С. Принципы радиоуправления беспилотными объектами. М.: Советское радио, 1959. - с. 389.

30. Справочник по радиоэлектронике. Т.З / Под ред. проф. А.А Куликовского. М.: Энергия, 1970. - с. 816.

31. Зюко А.Г., Коробов Ю.Ф. Теория передачи сигналов. М.: Связь, 1972.-с. 282.

32. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов.- М.: Сов. радио, 1980.- 392 с.

33. Цуккерман С.Т., Великотный М.А. Экспериментальное исследование прибора управления лучом на светодиодах // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. 1973. - Т. XVI, № 2.- С. 114 -116.

34. Система дистанционного контроля прямолинейности и соосности элементов крупногабаритных конструкций / М.А. Великотный, Г.Г. Ишанин, Ю.М. Савельев, С.Т. Цуккерман // Труды ЛИТМО.- 1974.- Вып. 76.-С.74 77.

35. Чуриловский В.Н. Теория оптических приборов. М. Л. Машиностроение, 1966. - 564с.: ил.

36. Бурдун Г. Д., Марков Б.И. Основы метрологии. М.: Издательство стандартов, 1972. - 312 с.

37. Волосов Д.С., Цивкин Н.В. Теория расчета светооптических систем. М., Искусство, 1960. 215с.

38. Тогулев В.П., Пейсахсон И.В. Методы расчета распределения освещенности в пространстве изображений оптической системы // Оптико-механическая промышленность 1976 - №1 - с 59-63.

39. Якушенков Ю.Г. Основы оптико-электронного приборостроения.- М.: Сов. радио, 1977. 272 с.

40. Гридин А. С. Распределение энергии в оптической равносигнальной зоне // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. 1967.Т. X, №1.- С. 93-97.

41. Гридин A.C., Тимофеев А.Н. Пространственно-временное распределение энергетической освещенности в пучке лучей с интегральной равносигнальной зоной // Труды ЛИТМО.- 1974.- Вып. 76. -С. 49-57.

42. Ли Янь. Исследование особенностей построения оптико-электронных систем с оптической равносигнальной зоной для контроля линейных смещений: Дис. канд. техн. наук. СПб., ИТМО, 1994. - 231 с.

43. Гридин A.C. Влияние аберраций на распределение энергии в оптической равносигнальной зоне // Изв. Вузов СССР. Приборостроение. -1967. №5. - С106 - 109.

44. Прокофьев A.B., Тимофеев А.Н. Повышение энергетической чувствительности автоматических позиционирующих систем с оптической равносигнальной зоной // Изв. вузов. Приборостроение 2000 - Т. 43; №4. - С. 48 - 52.

45. Великотный М.А. Распределение градиента облученности в энергетической равносигнальной зоне // Сб. науч. Трудов. Л.: ЛИТМО, 1977. Вып. 90.-С. 80-83.

46. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: 1971. - 192 с.

47. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1972. - 400 с.

48. Великотный М.А. Разработка и исследование системы для контроля прямолинейности и управления прямолинейным перемещением: Дис. канд. техн. наук: 05.11.07.- Л., 1975. 206 с.

49. Великотный М.А. О построении прибора управления лучом с неизменной выходной статической характеристикой // Труды ЛИТМО.-1977.-Вып. 90.-С. 84-88.

50. Ишанин Г.Г. Конспект лекций по курсу "Источники и приемники излучения", Л. ЛИТМО, 1978.- 184 с.

51. Справочник конструктора оптико-механических приборов. / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под общ. ред. В. А. Панова. 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1980. - 742 с.

52. Сухопаров С.А. Сборка и юстировка морских оптических дальномеров. М.: Оборонгиз, 1961. - 180 с.

53. Дистанционный автоматический контроль предельных деформаций экологически опасных крупногабаритных объектов / А.Н. Джабиев, В.В. Коротаев, Э.Д. Панков, А.Н. Тимофеев // Конверсия: Изв. ВУЗов. Сер. Приборострение. 1997,- Спец. вып.

54. Елизаренко A.C. Применение оптико-механических компенсаторов в оптико-электронных углоизмерительных приборах // Изв. вузов СССР. «Геодезия и аэрофотосъёмка» 1969 - № 2. - С. 35 - 40.

55. Морозова Н.Г., Савельев Ю.М., Тимофеев А.Н. Оптимизация параметров компенсатора с плоскопараллельной пластиной // Изв. Вузов. Приборостроение. ЛИТМО.: отдельный оттиск, - 1988. - 4с.

56. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов: Учеб. Пособие для приборостроительных вузов Л.: Машиностроение, 1982.-312с.

57. Савельев Ю.М. Линеаризация функции преобразования компенсатора с плоскопараллельной пластиной // Труди ЛИТМО: Оптико-электронные приборы в контрольно-измерительной технике, 1983. с. 2729.

58. Егоров Г.В., Прокофьев A.B., Тимофеев А.Н. Исследование методической погрешности компенсатора смещения пучка лучей // Изв. вузов. Приборостроение 2002 - Т. 45; №4. - С. 49 - 53.

59. Павлов A.B., Черников А.И. Приемники излучения автоматических оптико-электронных приборов. М.: Энергия, 1972. - 240 с.

60. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. М.: Радио и связь, 1981.- 232 с.

61. Шитиков Г.Т., Цыганков П.Я., Орлов О.М. Высокостабильные кварцевые автогенераторы / Под ред. Г.Т.Шитикова. М.: Сов. Радио, 1974.- 375 с.

62. Смагин А.Г., Ярославский М.Н. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. М.: Энергия, 1970. - 488 с.

63. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приёмники излучения. СПб.: «Папирус», 2003. - 527 с.

64. Корн. Г., Корн. Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1970.832 с.

65. Pankov E.D., Procofjev A.V., Tymofeev A.N. Autocollimational optoelectronic system for monitoring of the position of elements of turbine aggregates // Proc. SPIE Vol.4680, pp.150-156, (2002).

66. Бегунов Б.Н., Заказнов Н.П. Теория оптических систем (учебноепособие для втузов). М., Машиностроение, 1973. - 488с.

67. Цуккерман С.Т. Новые приборы автоматического управления машинами оптическим лучом // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. 1982 - T.XXV; №10. - с. 71 - 74.

68. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве / Ю.К. Неумывакин, М.И. Перский, М.А. Захарченко и др. // М.: Недра. 1984. 126 с.

69. Панков Э.Д. Исследование возможностей применения приборов управления при помощи оптического луча для тяжелого машиностроения: Дис. канд. техн. наук: 05.11.07.- JL, 1968. 156 с.

70. Панков Э.Д. Влияние несимметрии каналов осветителя на положение энергетической равносигнальной зоны системы "ПУЛ" // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. 1967. - Т. X; №9. - С. 105 - 109.

71. Refraction's slacking in optoelectronic systems for positioning of elements of ecological dangerous objects / Sviatoslav M. Latyev, Ernst D. Pankov, Alexander V. Prokofjev, Alexander N. Tymofeev // Proc. SPIE Vol.5381, pp. 157-163, (2003).

72. Цуккерман C.T., Панков Э.Д. Влияние воздушного тракта на точность приборов управления лучом // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение. 1968.- Т. XI; №12. - С. 94-100.

73. Маслич Д.И. Некоторые общие закономерности влияния вертикальной рефракции на точность геодезического нивелирования // Геодезия, картография и аэрофотосъемка: Сборник. Вып.9. - Львов, 1969. -С. 69-75.

74. Михелев Д.Ш. Определение угловых и линейных поправок на боковую рефракцию // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Геодезия и аэрофотосъемка. -1969.- №2. С. 89-94.

75. Тимофеев А.Н. Разработка и исследование оптико-электронных преобразователей для контроля положения железнодорожного пути в продольном профиле и плане: Дис.канд. техн. наук. Л., 1979. - 256 с.

76. Зацаринный A.B. Автоматизация высокоточных инженерно-геодезических измерений. М.: Недра, 1976.- 247 с.

77. Неумывакин Ю.К. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве. М.: Недра, 1984.- 128 с.

78. Гуткин Л.С. Потенциальная точность измерения в одноканальных и многоканальных измерителях параметров сигнала // Радиотехника. 1965.- Т. 20; №6. - С. 75 - 80.

79. Панков Э.Д., Рождественский A.B., Тимофеев А.Н. О погрешностях положения измерительной базы одного типа оптико-электронных приборов // Труды ЛИТМО.- 1974.- Вып.76.- С. 57 62.

80. Hodara H. Laser propagation through the atmosphere // Proc IEEE. -1966. Vol. 54; No3. pp.157 - 163,

81. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. -М.: Наука, 1967. 548 с.

82. Основы автоматического управления / Под редакцией B.C. Пугачева. М.: Наука, 1974. - с. 720.

83. Левин Б.М., Шевцов И.В., Серегин А.Г. Исследования смещения оси пучка лучей вследствие воздушной рефракции // Оптико-механическая промышленность. 1973.-Т. 4; №4. - С. 3-8.