автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Многомерная идентификация интерферометрических систем дистанционного динамического мониторинга объектов

23

При контроле геометрических параметров объектов, как правило, используется сочетание перечисленных методов и алгоритмов, оптимальное для решаемой задачи.

Проведенный анализ проблемы создания ИСДМ для бесконтактного интерферометрического контроля геометрических параметров объектов и различных методов ее решения показал, что использование оптико-электронных систем с многоэлементными приемниками излучения в сочетании с современными алгоритмами обработки интерференционных сигналов позволяет успешно решать задачи измерений с высокой точностью при широких функциональных возможностях, гибкости при переналадке и высокой информативности получаемых данных. Многомерная обработка обеспечивает повышение отношения сигнал-шум, уменьшение систематических погрешностей и при определенных условиях возможность измерений в реальном масштабе времени.

1.2. Прямая и обратная задачи дистанционного зондирования поверхностей

Интерференционные измерения основываются на восстановлении (реконструкции) свойств объекта, которые не доступны для измерения с требуемой точностью прямым методом и определяются по свойствам интерференционного сигнала, известным образом зависящего от искомых параметров объекта. Проблема оценивания параметров, «закодированных» в сигнале измерительной информации, может быть решена на основе методологии прямых и обратных задач. Решение прямой задачи позволяет определять характеристики интерференционного поля, полученного при отражении от поверхности объекта измерительной волны, и характеристики интерференционных сигналов, сформированных при фотоэлектрической

195

Для вывода рассмотрим структуру матрицы :

К

к+1

( К+1 ^ К+1 „

Е^ОЖО Е*0>і0)

1=1 1=1

£41 „ К+1 *

Е^іОЖО Е^іО'МО

і=і # /=і

К+\ ' К+1 * ' К+1

Е £ 0X0) 1=1

К+1 ,

Е ОХ (О

/=1

ОЖО Е 0>і0) ^1=1 1=1

Е ^0X0)

(6.30)

У

где 5и 5 - значения данных на "выходе" и "входе" алгоритма обработки соответственно, *- знак комплексного сопряжения. Вводя обозначения

(к+\ ,

£+1

ГК+1 [0,0]= Е 5 О'ЖО > гк+\ 1=1

5>і 0Ж0 і=і

Е^ 0Ж0

V <=1

-

*

Е^і 0Ж0

і=і

к+\ * л Е*і 0X0)

1=1

К+1 / ' К+1

2^1 SN 0М0 - Е ОКО)

V ¿=1 ¿=1

(6.31)

получаем г

И

НЛ

Ъ+,[0,0] гк+1*

Это позволяет записать уравнения для Ет!пА:+1 и в форме к+\ = г£+1'

Используя определение

р.к+1 ~~ А

-1 К+1

получаем следующее решение

(6.32)

(6.33)

(6.34)

(6.35)

(6.36)

применение фильтра нижних частот, имеющего порядок сходимости к нулю на бесконечности не меньший, чем порядок фильтра, подавляющего полиномиальные тренды.

Так как в качестве одного из условий конструируемой системы независимого нахождения фаз составляющих сигнала в двухволновом

208

6.3. Система с рекуррентным восстановлением параметров

стохастического двухволнового интерференционного сигнала

Модель сигнала в двухволновой ИСДМ определяется выражением (6.25), которое с учетом (6.26) можно записать в форме

5(к) = 50(к) + 5т(к) СОв[ф(*) + прк(к)] + па(к) , (6.58)

где = % + % , ¿т(к) = соз(тгА / Яе)

- отсчеты значений фоновой составляющей и огибающей,

Ф(£) = 2тгД / 1У - кАФ, (6.59)

V? = I + Х2)~ среднее значение длины волны, ДФ - величина

фазового сдвига опорного отражателя, при(к) - отсчеты флуктуационной составляющей фазы.

Сигнал (6.58) содержит случайные составляющие, поэтому целесообразно применить для обработки такого сигнала метод нелинейной стохастической марковской фильтрации, исследованный в [110]. При этом сигнал (6.58) определяется обобщенной моделью

5(*) = 5[М(£)]+ /!(*), (6.60)

где 0 = (Ф, и, V, прк) - вектор параметров

компонентами

Для восстановления компонентов вектора параметров используется рекуррентная процедура, основанная на модели марковского процесса },

который определяется стохастическим разностным уравнением

Щ) = аУ(к -1) + рл(£), (6.61)

где аир- положительные константы, а < 1, п(к) рассматриваются как отсчеты гауссовского некоррелированного шума. С учетом вышеизложенного запишем (6.58) в виде

АКТ

О внедрении результатов диссертационной работы соискателя Джабиева А.Н. на тему: «Многомерная идентификация интерферометрических систем дистанционного динамического мониторинга объектов»

Сомиссия в составе: Тредседатель комиссии:

1ав. лабораторией «Методы и средства автоматизации» д.т.н., проф. "ородецкий А.Е.

. Зав. базовой учебной лабораторией, к.т.н. Тарасова И. Л. I С.н.с., к.ф.-м.н. Курбанов В.Г.

доставила настоящий акт в том, что при выполнении научно-исследовательской темы «Развитие и поддержка Санкг - Петербургского учебно-научного центра «Проблемы машиностроения, механики и процессов вправления» в рамках Федеральной целевой программы «Интеграция» подраздел «Разработка принципов построения и практическая реализация габораторного макета базового образца адаптивной оптоэлектронной системы») использованы материалы диссертационной работы соискателя Цдабиева А.Н., а> именно, разработанная при его участии схема устройства динамического измерения малых углов и пакет компьютерных программ для обработки информации, получаемой с помощью такого устройства.

Использование указанных материалов позволило практически реализовать макет базового образца адаптивной оптоэлектронной системы, используемый з базовой учебной лаборатории.

Председатель комиссии Члены комиссии:

В.Г. Курбанов

УТВЕРЖДАЮ Директор ФНВД «НПО ГШО» (\ / г А.С.Макар'%

1ц! , \ ' " ^ и , ig.Pi 199^ г:

у

АКТ " — - Т ^

использования результатов диссертационной работы

Джабиева А.Н. «Многомерная идентификация интерферометриче-ских систем дистанционного динамического мониторинга объектов», представленной на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.07 -Оптические и оптико-электронные приборы

Метод бесконтактного определения профиля негладких поверхностей с использованием интерферометрических методов с синтезированными функциями когерентности, разработанный в рамках диссертационной работы Джабиева А.Н. «Многомерная идентификация интерферометрических систем дистанционного динамического мониторинга объектов», использован в ФНПЦ «НПО ГИПО» при совершенствовании технологии изготовления профилированных дифракционных решеток.

Начальник отделения дифракционной оптики, к. ф.-м. н.

.В.Лукин

ректор; СГГА по HP ^ В .А.Середович « /?:•)) ноября 1998 г.

«УТВЕРЖДАЮ»

АКТ

использования результатов диссертации Джабиева А.Н. «Многомерная идентификация интерферометрических систем дистанционного динамического мониторинга объектов»

Мы, нижеподписавшиеся, директор Института оптики и оптических технологий Сибирской государственной геодезической академии (ИООТ СГГА) Ушаков O.K., заведующий кафедрой оптических приборов ИООТ СГГА Шлишевский В.Б. и профессор названной кафедры Хацевич Т.Н., составили настоящий акт в том, что результаты диссертационной работы Джабиева А.Н. на тему «Многомерная идентификация интерферометрических систем дистанционного динамического мониторинга объектов» апробированы и с I кв. 1998 г. внедрены в ИООТ СГГА в виде:

1) пакета компьютерных программ для оптимальной обработки интерферометрических данных методом селективной фильтрации;

2) пакета компьютерных программ для оптимальной обработки интерферометрических данных методом стохастической фильтрации,

которые используются при проведении плановых госбюджетных НИР и в учебном процессе при дипломном проектировании и спецкурсах для магистрантов и аспирантов оптических специальностей.

Подписи:

ишевский В.Б.