автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Разработка и исследование оптико-электронной системы измерения деформации крупногабаритных инженерных сооружений

На правах рукописи

¿Ж^-иА

КРАСНЯЩИХ Андрей Владимирович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и

комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2004

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

Коротаев Валерий Викторович Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

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

Защита диссертации состоится 21 сентября 2004 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: 190000, г. Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д. 14, ауд. 313-а.

С диссертаций можно ознакомиться в библиотеке «СПбГУ ИТМО». Автореферат разослан « 16 » августа 2004 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 кандидат технических наук

В.М. Красавцев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

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

При разработке и эксплуатации крупногабаритных объектов, таких, как плавающие доки, суда, летательные аппараты, мосты, плотины и другие промышленные сооружения, возникает проблема контроля их деформации с целью обеспечения безопасности выполняемых работ. Деформация перечисленных объектов имеет, как правило, характер прогиба, величину которого необходимо регулярно контролировать, особенно в периоды максимальных нагрузок.

Особое место занимают операции пространственного позиционирования относительно протяженной базы в машиностроении, при управлении исполнительными органами машин при производстве земляных работ, строительной планировки поверхности, при инженерно-геодезических измерениях, а также измерениях прогибов крупногабаритных конструкций, например, плавающих платформ, доков и судов.

При производстве строительных работ широко применяются оптико-электронные системы контроля смещений (ОЭСКС), позволяющие контролировать положение рабочих органов строительных и землеройных машин относительно некоторой базовой плоскости. В мелиоративных работах такие системы используются для планировки земляных участков, которые готовятся под сплошной залив водой (рисовые чеки и т.п.). В строительстве эти системы необходимы при укладке асфальтовых или бетонных площадок, монтаже междуэтажных перекрытий, для контроля положения скользящих опалубок при возведении монолитных объектов, при строительстве дорог, насыпей, каналов и т.д. В настоящее время при производстве строительных, дорожных и мелиоративных работ, связанных с планировкой площадок, требования к погрешности планировки относительно задаваемой плоскости составляют 3...5 см при расстояниях до 300 м.

Анализ показал, что наиболее часто требуется контролировать прогиб конструкций длиной до 300 м. При этом диапазон измеряемых деформаций лежит в пределах мм, а погрешность измерения

прогиба должна составлять от 1 до 10 мм. Контроль обычно осуществляется в достаточно жестких условиях эксплуатации,

РОС. НАЦИОНАЛЬНА* IИ БЛ ПОТЕКА

характеризуемых изменением температуры окружающей среды от -40 °С до +50 °С, воздействием осадков, влажности, электромагнитных помех промышленного происхождения, наличием оптических помех (солнечное излучение, искусственное освещение, вспышки электросварки и т.п.).

В указанных условиях эксплуатации и областях применения ОЭСКС 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 физических принципов построения измерительных систем, методов и алгоритмов обработки сигналов, а также технических решений при разработке и производстве ОЭСКС.

Решение задачи автоматизированного контроля положения объектов представляется на основе системы точечных объектов, жестко связанных с исследуемым объектом. Деформация объекта вызывает их смещение. Картина, создаваемая точечными объектами, регистрируется оптико-электронными датчиками с матричным' фотоэлектрическим преобразователем на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и анализируется с привлечением числовой обработки на ЭВМ. При этом предварительная обработка измерительной информации осуществляется в непосредственной близости от приемника оптического излучения, что позволяет увеличить помехозащищенность системы в целом и исключить избыточность информации.

Цель работы

Целью работы является разработка принципов построения распределенных оптико-электронных систем измерения деформации крупногабаритных инженерных сооружений, а также разработка и практическая реализация указанной системы и исследование ее свойств.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

Задачи исследования

1. Анализ и классификация существующих методов контроля пространственного положения объектов.

2. Разработка принципов построения распределенной оптико-электронной измерительной системы (РОЭИС) с приемниками оптического излучения на основе матричных ПЗС структур, обеспечивающей многоточечный непрерывный контроль деформации наблюдаемого объекта.

3. Разработка методики быстрого поиска изображения точечного объекта в картине регистрируемой приемником оптического излучения на базе ПЗС.

4. Разработка методики определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами.

5. Создание экспериментального макета измерительного канала (ИК) РОЭИС сопрягаемого с ПЭВМ.

6. Разработка алгоритма управления процессом сбора, обработки и хранения измерительной информации.

7. Проведение экспериментальных исследований макетов измерительных каналов РОЭИС.

Методы исследования

Аналитические и численные методы геометрической оптики. Методы цифровой обработки изображений. На отдельных этапах исследований используется математическое моделирование с применением ПЭВМ. Расчеты и выводы проверяются экспериментально на действующих макетах с использованием контрольно-юстировочной аппаратуры.

Научная новизна работы

В диссертации разработаны принципы построения распределенной оптико-электронной измерительной системы с приемниками оптического излучения на основе матричных ПЗС структур, обеспечивающих автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Принципы построения РОЭИС, на основе блочно-модульного способа построения, с обработкой измерительной информации в непосредственной близости к приемнику оптического излучения, обеспечивающей автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

2. Методика быстрого поиска изображения точечного объекта в картине регистрируемой приемником оптического излучения на базе ПЗС, заключающаяся в исключении из процедуры поиска избыточных элементов разложения на основании предложенного критерия, что позволяет существенно снизить время обработки зарегистрированной измерительной картины.

3. Алгоритм программной склейки четного и нечетного полукадров, позволяющий упростить схему блока предварительной обработки информации (БПОИ) и повысить точность измерений.

4. Методика определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами, позволяющая отказаться от измерения дистанции при

регистрации смещений, и за счет этого снизить погрешность и автоматизировать процесс измерений.

5. Алгоритм управления процессом сбора измерительной информации в РОЭИС, позволяющий проводить одновременный захват и обработку измерительной информации в измерительных каналах, что позволяет уменьшить время, необходимое для получения результата измерения.

Практические результаты работы

1. Представленные в работе исследования позволили сформировать основные принципы построения РОЭИС для контроля деформации протяженных крупногабаритных объектов сложной формы.

2. Разработан и изготовлен экспериментальный образец оптико-электронного измерительного преобразователя коллимационного типа с управляемыми источниками оптического излучения, позволяющий проводить высокоточные измерения в широком диапазоне смещений, не требующий трудоемких наладочных операций при подготовке к работе.

3. Разработан и изготовлен действующий макет измерительного канала РОЭИС, осуществляющий цифровую обработку измерительной информации в приборной системе координат на основе алгоритма энергетического взвешивания.

4. Для макета ИК разработан и реализован на ПЭВМ рабочий алгоритм определения параметров деформации контролируемого объекта.

5. Разработан алгоритм управления центральным блоком системы контроля деформаций крупногабаритных сооружений для двух управляемых источников оптического излучения, позволивший исключить вычисление дистанции из процесса определения смещения контрольного элемента.

Реализация результатов работы отражена пятью актами внедрения экспериментального образца оптико-электронной системы контроля соосности элементов СКПУД-1, разработанных методик и алгоритмов, работы измерительных каналов РОЭС. Результаты диссертационной работы использованы в лекционном курсе дисциплины «Измерительные оптико-электронные приборы и системы», а так же при создании лабораторной установки по указанной дисциплине, которая введена в реальную эксплуатацию.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. XXXI научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава СП6ТИТМО (ТУ), 5-7 февраля 2002 года.

2. V международная конференция «Прикладная оптика» 15-17 октября 2002 г. Санкт-Петербург.

3.Х Международная конференция ЛАЗЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ Санкт-Петербург 27-28 ноября 2002 года.

4. III Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика - 2003», Санкт-Петербург 2003г.

5. XXXII научная и учебно-методическая конференция СПбГИТМО(ТУ), посвященная 300-летию Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург, Россия, 4-7 февраля 2003 года.

6. XXXII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург, Россия, 3-6 февраля 2004 года.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 140 наименований и 4 приложений. Общий объем работы составляет 139 страниц, включая 69 рисунков и 4 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность работы, сформулированы её цели и задачи, новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен аналитический обзор и классификация известных методов и средств определения пространственного положения объектов. Выводы, сформулированные в данной главе, определяют цели и задачи работы и подтверждают ее актуальность.

Во второй главе рассмотрены принципы построения распределенных оптико-электронных систем (РОЭС).

Для решения задач контроля деформации крупногабаритных инженерных сооружений, необходимо реализовать распределенную оптико-электронную систему, обеспечивающую многоточечный непрерывный контроль, что позволит получать более полную информацию о состоянии объекта.

Под РОЭС предложено понимать совокупность функционально объединенных оптико-электронных преобразователей (ОЭП), определенным образом распределенных в пространстве, во времени, по спектральному диапазону используемого излучения, воспринимающих часть информации содержащейся в оптическом сигнале об измеряемом объекте, преобразующих её в электрический сигнал, передаваемый по каналу передачи данных на центральный управляющий прибор, причем, информация о распределении ОЭП и о взаимосвязи между ними известна до начала измерения. Центральный управляющий прибор, используя информацию о распределении ОЭП, восстанавливает общую информационную картину из частей, полученных от ОЭП, а также

осуществляет управление процессом собора, хранения и отображения измерительной информации. В состав РОЭС так же могут входить источники дополнительной информации об объекте, например, температурные датчики.

Обобщая сказанное выше, стоит отметить, что РОЭС необходимо строить по блочно-модульному принципу, что позволит создать универсальную систему способную решать различные измерительные задачи, путем изменения набора блоков входящих в её состав, а также обеспечить экономию времени при её разработке и обслуживании. Стоит особо отметить, что РОЭС должна обеспечивать многоточечный контроль состояния объекта.

В дальнейшем ОЭП входящий в состав РОЭС будем называть измерительным каналом (ИК). Каждому ИК в РОЭС присваивается свой уникальный персональный номер - идентификатор. Накопление и обработка измерительной информации производиться по управляющим командам, поступающим с центрального управляющего прибора. В связи с этим каждый ИК должен получить команду на накопление, обработку измерительной информации, а также пересылку результатов измерений. Возможны два варианта организации пересылки управляющих команд, последовательная, т.е. каждому ИК по отдельности, и широковещательная — подается одна общая управляющая команда. В варианте с широковещательными управляющими командами РОЭС работает приблизительно в N (Ы-число ИК в системе) раз быстрее, что позволяет существенно уменьшить объем передаваемых управляющих команд и ускорить процесс получения результатов измерения.

Применение телевизионных датчиков на базе ПЗС предпочтительнее, так как для них характерна жесткая геометрическая привязка фоточувствительных элементов растра к приборной системе координат, что существенно облегчает задачу построения измерительной аппаратуры с высокой стабильностью метрологических характеристик. Анализ показал, что к настоящему времени сложилось три основных метода реализации измерительных систем на базе телевизионных датчиков: аппаратный, программный и программно-аппаратный.

Проведенные исследования показали, что использование достоинств аппаратной (быстродействие) и программной (универсальность, гибкость, адаптация) реализации при одновременной компенсации их недостатков достигается при программно-аппаратной реализации. Сочетание программных и аппаратных средств позволяет создать на основе стандартных телевизионных датчиков и однокристальных электронно-вычислительных машин телевизионно-

измерительные комплексы, работающие в реальном времени и обеспечивающие при наличии соответствующего пакета прикладных программ решение широкого класса измерительных задач. Предлагаемый для построения РОЭС программно-аппаратный метод реализации обладает следующими достоинствами: быстродействие, универсальность, гибкость.

В качестве центрального управляющего прибора предложено использовать ПЭВМ, что позволит обеспечить гибкость настройки параметров системы, а также конфигурировать систему для решения различных измерительных задач. Исследования показали, что на центральный управляющий прибор в необходимо возложить следующие задачи:

- выбор режима работы измерительных каналов;

- сбор основной измерительной информации;

- сбор дополнительной измерительной информации;

- восстановление общей измерительной картины;

- отображение измерительной и вспомогательной информации;

- хранение полученных данных;

- выдача команд.

Выбор режима работы измерительных каналов может зависеть от их количества, а так же от условий, в которых работает измерительная система. В зависимости от решаемых системой задач оптическая часть канала может быть построена по одной из следующих схем: автоколлимационной; авторефлексионной; коллимационной.

Программное обеспечение ИК в общем случае должно выполнять функции:

- управления захватом измерительной информации;

- предварительной обработки измерительной информации;

- извлечения измерительной информации;

- обеспечения двухсторонней связи с центральным управляющим прибором по каналу связи, для передачи измерительной информации и приема управляющих команд;

- обработки управляющих команд;

- обработки программных ошибок.

Таким образом, предложен следующий алгоритм работы системы. Центральный управляющий прибор, связанный каналом связи со всеми ИК системы, собирает фрагменты измерительной информации со всех ИК, используя заранее известную информацию о распределении измерительных каналов системы в пространстве, времени, спектральном диапазоне, производит восстановление полной информационной картины состояния объекта измерений. Далее центральный управляющий прибор в соответствии с программой

производит индикацию информации, запись в базу данных, выдачу управляющих команд на различные устройства, например систему сигнализации, устройства управления и т.д.

Сформированы требования, предъявляемые к программному обеспечению центрального управляющего прибора. Оно должно выполнять следующие функции:

- формирования и передачи по каналу передачи данных управляющих команд для ИК;

— сбора измерительной информации;

- восстановления полной информационной картины;

— анализа измерительной информации и выработки управляющих команд на внешние устройства (например, систему оповещения);

- программных ошибок;

— индикации измерительной информации;

- работы с базой данных измерительной информации;

— управления работой системы оператором.

Проведенные исследования показали, что измерительные каналы системы можно реализовать на базе стандартных ПЭВМ, однако, предложено строить ИК РОЭС на базе однокристальных электронно-вычислительных машин (ОЭВМ), что позволит существенно снизить энергопотребление системы в целом, габариты устройств, входящих в состав системы, а уменьшить её себестоимость. В качестве центрального управляющего прибора может выступать особый блок, разработанный на базе ОЭВМ, однако использование для этих целей ПЭВМ, очевидно, предпочтительнее. Стоит особо отметить то, что систему, построенную на базе ОЭВМ на аппаратном уровне сложнее модернизировать, т.к. весь комплекс аппаратных средств блока обработки измерительной информации, при его реализации будет жестко завязан на возможности выбранной ОЭВМ.

Таким образом, во второй главе сформулированы основные требования, предъявляемые к блокам входящим в состав РОЭС, выделены основные функции, выполняемые блоками системы. Приведены основные требования к программному обеспечению измерительных каналов и центрального управляющего прибора.

В третьей главе рассматриваются методы извлечения координат изображений точечных объектов из измерительной картины, при этом предполагается, что в качестве приемника оптического излучения используется матричный приемник оптического излучения на основе ИЗС структур, сигнал с которого оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя, полученная при этом измерительная картин обрабатывается программым или программно-аппаратным образом.

Исследования показали, что задачу определения смещения контрольного элемента (КЭ), жестко связанного с контролируемым объектом, с помощью матрицы ПЗС в общем случае можно разбить на несколько независимых этапов: предварительная фильтрация полученного изображения; выделение точечного объекта; определение координат точечного объекта на матрице ПЗС; пересчет полученных координат из системы координат связанной с плоскостью изображений в систему координат, связанную с пространством предметов.

На этапе предварительной фильтрации решается задача подавления шумов и повышения отношения сигнал/шум. На этапе выделения точечного объекта производится обнаружение объекта и грубая оценка его параметров. После нахождения изображения КЭ вокруг него вырезается окно, что позволяет уменьшить количество обрабатываемых данных, так как обрабатывается не все полученное изображение, а только некоторая окрестность. Далее производится определение координат точечного объекта на ПЗС приемнике, а затем производится процедура восстановления координат.

Двумерная непрерывная функция освещенности в плоскости анализа Е(х, у) заменяется ПЗС приемником на дискретную функцию [/(¡,}), которая в свою очередь после процесса квантования по уровню преобразуется в матрицу

Одним из наиболее простых интерполяционных алгоритмов определения координат точечного объекта является алгоритм энергетического центра. При малых соотношениях сигнал/шум наиболее предпочтительными являются другие алгоритмы. Сущность таких алгоритмов сводиться к восстановлению непрерывной функции У(х,у)> адекватной распределению освещенности в плоскости анализа Е(х,у), с последующим отысканием экстремума функции Ч(х,у).

Наиболее быстрым из рассмотренных алгоритмов определения координат является алгоритм энергетического центра, поэтому в исследуемой системе используется именно он.

Для создания измерительной системы адаптивной к изменению дистанции необходимо иметь априорную информацию о расстоянии между измерительным блоком и КЭ. В исследуемой системе предложено использовать КЭ в виде пары точечных источников, расстояние между которыми известно с большой точностью. Таким образом, осуществляется автокалибровка измерительной системы.

Зависимости, связывающие координаты х,у КЭ в пространстве предметов, с координатами изображений, сформированными матричным приемником имеют вид:

где

, —расстояние между точечными источниками

пространстве

предметов; Мух - коэффициент линейного искажения матричного приемника; - координаты первого и второго

точечных источников формирующих измерительную базу.

Приведенная методика определения соответствия между линейными смещениями КЭ, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами, позволяет отказаться от измерения дистанции при регистрации смещений КЭ и за счет этого снизить погрешность, а также автоматизировать процесс измерений.

Таким образом, в третьей главе производиться рассмотрение и выбор алгоритма определения координат контрольного элемента. Показано, что контрольный элемент должен состоять из пары управляемых точечных объектов, это необходимо для снижения погрешности и автоматизации процесса измерений. Приводится алгоритм пересчета координат контрольного объекта из приборной системы координат, в систему связанную с объектом.

В четвертой главе рассматриваются принцип действия и устройство двух вариантов реализации блоков предварительной обработки измерительной информации с использованием микроконтроллеров, блока управления источниками излучения, рассматриваются две схемы исполнения оптической части измерительного канала, а также приводится описание измерительного стенда и полученные экспериментальные результаты.

Измерительный канал РОЭС контроля деформации крупногабаритных инженерных сооружений элементов включает в себя телевизионный датчик (ТВД), контрольный элемент, блок управления источниками излучения (БУИИ), блок предварительной обработки информации (БПОИ), центральный управляющий прибор (ЦУП). Приборы соединены в сеть линией связи (ЛС).

БУИИ предназначен для управления излучающими диодами, в коллимационном случае установленными в КЭ. КЭ представляет собой пару полупроводниковых излучающих диодов и управляется БУИИ. Расстояние между диодами формирует базу БУИИ представляет

собой микропроцессорное устройство на основе микроконтроллера. Блок имеет два идентичных независимых канала управления излучающими диодами.

БПОИ вычисляет координаты энергетического центра изображения в приборной системе координат и передает результаты по ЛС в ЦУП. В БПОИ реализован алгоритм программной склейки четного и нечетного полукадров, позволяющий упростить схему блока и повысить точность измерений, за счет использования полного видеокадра.

В состав обоих БПОИ и БУИИ введены блоки интерфейса (БИ), преобразующие стандарт передачи данных, для обеспечения связи с ЦУП, выполненного на базе ПЭВМ.

Показано, что ошибки измерения вызываются методическими, технологическими и эксплуатационными факторами. Анализ показывает, что наиболее сильное влияние на погрешность измерения оказывают технологические и эксплуатационные погрешности.

Проведены исследования макета системы с оптической частью построенной по коллимационной схеме. Показано, что полученная в измерительном канале систематическая составляющая погрешности измерения смещения изображения КЭ по горизонтальной и вертикальной осям составляет 0,03 от величины пикселя матрицы ПЗС на дистанции 6м. Эти значения определяют погрешность измерения смещения контрольного элемента, которая в зависимости от расстояния между КЭ и ТВД не превышает 0,01 мм на дистанции 2 м. При исключении влияния рефракции в атмосфере рассмотренные составляющие погрешности составят 0,1 мм на дистанции 200 м.

На основании проведенных исследований был реализован экспериментальный образец оптико-электронной системы контроля соосности элементов СКПУД-1.

Оптико-электронная система СКПУД-1 предназначена для контроля величин двух взаимно перпендикулярных поперечных смещений элементов турбоагрегатов, электрических машин и других элементов оборудования атомных электростанций от протяженной измерительной базы.

Оптическая часть системы реализована по авторефлексионной схеме с ПИД, находящимися во входном зрачке.

Бесконтактность, дистанционность и возможность полной автоматизации процессов измерения с помощью авторефлексионных оптико-электронных систем для контроля смещений позволяет широко использовать эти системы для контроля пространственного положения объектов (позиционирования). При этом отсутствует необходимость применения проводов для связи с отражательным элементом, приемопередающий блок может быть установлен в безопасное для рабочего

персонала помещение. Технические характеристики СКПУД-1 приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Расстояние от ОЭИП до КЭ: расположенного в первой точке контроля, не менее расположенного во второй точке контроля, не менее 1 м 10м

Диапазон контроля поперечных смещений не должен выходить из круга диаметром 10 мм

Дискретность контролируемых смещений 0,01 мм

Метрологические характеристики СКПУД-1 при измерении несоосности: цена единицы наименьшего разряда индикации измерительной информации предел допускаемой систематической составляющей основной погрешности, предел допускаемого среднего квадратического отклонения случайной составляющей основной погрешности предел допускаемой вариации 0,001 мм 0,026* мм 0,008* мм 0,02* мм

* параметры указаны по результатам стендовых испытаний системы

Таким образом, в четвертой главе работы рассмотрены реализации макетов измерительных каналов РОЭС, приведены результаты экспериментальных исследований измерительных каналов системы.

Заключение

Основные результаты исследований, изложенных в работе.

1. Проведен анализ и классификация существующих методов контроля пространственного положения объектов.

2. Изложены принципы построения распределенных оптико-электронных систем, обеспечивающих автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

3. Проведены экспериментальные исследования макетов измерительных каналов РОЭИС.

4. Предложена методика быстрого поиска изображения контрольного элемента в картине, сформированной приемником излучения на базе ПЗС структур, что позволило существенно снизить время измерений и тем самым повысить быстродействие системы в целом.

5. Предложен алгоритм программной склейки четного и нечетного полукадров, что позволило существенно упростить схему блока предварительной обработки измерительной информации.

6. Предложена методика определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами, позволяющая отказаться от измерения дистанции при регистрации смещений, и за счет этого снизить погрешность и автоматизировать процесс измерений.

7. Разработан и программно реализован алгоритм управления процессом сбора измерительной информации в РОЭИС, позволяющий проводить одновременный захват и обработку измерительной информации в измерительных каналах, что позволяет уменьшить время, необходимое для получения результата измерения.

8. Разработаны и реализованы два макета системы, различающиеся блоками предварительной обработки информации и блоками управления излучающими диодами.

9. На базе макетов системы реализована лабораторная установка по дисциплине «Измерительные оптико-электронные приборы и системы», которая введена в реальную эксплуатацию.

10. Создан экспериментальный образец измерительного канала РОЭИС сопрягаемый с ПЭВМ.

11. Показано, что в измерительном канале системы с использованием оптико-электронного измерительного преобразователя коллимационного типа, систематическая составляющая погрешности измерения смещения изображения КЭ по горизонтальной и вертикальной осям составляют 3% от величины элемента ПЗС. Эти значения определяют погрешность измерения смещения контрольного элемента, которая в зависимости от расстояния между КЭ и ТВД не превышает 0,01 мм на дистанции 2 м. При исключении влияния рефракции в атмосфере рассмотренные составляющие погрешности составят 0,1 мм на дистанции 200 м.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Иванов А.Г., Коротаев В.В., Краснящих А.В. О построении оптико-электронных систем контроля прогиба. // Научно-технический вестник СПбГИТМО (ТУ). Выпуск 5. Оптические приборы, системы и технологии / Главный редактор В.Н. Васильев. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2002.-С. 100-104.

2. Коротаев В.В, Краснящих А.В. Исследование макета оптико-электронной системы контроля деформации крупногабаритных инженерных сооружений // V Международная конференция "Прикладная оптика" 15-17 октября 2002 г. Санкт-Петербург. Россия. Сборник трудов. Т.1. Оптическое приборостроение. СПб: Труды оптического общества им. Д.С. Рождественского, 2002. - С. 70-74.

04М 50 3 1

3. Коротаев В.В., Краснящих А.В. Исследование точностных характеристик макета оптико-электронной системы контроля деформаций крупногабаритных инженерных сооружений // Тезисы докладов конференции ЛАЗЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ Санкт-Петербург 27-28 ноября 2002 года. Под ред.

B.Е. Привалова. БГТУ, СПб.: 2002. - С. 40.

4. Краснящих А.В. Исследование возможности создания адаптивной оптико-электронной системы измерения деформаций крупногабаритных инженерных сооружений. // Седьмая Санкт-Петербургская ассамблея молодых ученых и специалистов. Аннотации работ по грантам Санкт-Петербургского конкурса 2002 г. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2002 -

C. 89.

5. Коротаев В.В., Краснящих А.В. Исследование измерительного канала распределенной оптико-электронной системы контроля деформации крупногабаритных инженерных сооружений. // Сборник трудов конференции "Оптика 2003" 20-23 октября 2003 г, СПб.: «СПбГУ ИТМО», 2003. - С.145.

6. Крайлюк А.Д., Краснящих А.В., Мусяков В.Л., Тимофеев А.Н., Ярышев С.Н. Оптико-электронная система контроля положения центра корпусных деталей турбоагрегатов относительно оптической оси // Изв. Вузов - Приборостроение. - 2003. - Т. 46, - №8. - С. 61-63.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре "Университетские Телекоммуникации". Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14 Тел. (812) 233-46-69. Лицензия ПДЛ № 69-182 от 26.11.96 Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СПОСОБЫ КОНТРОЛЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ.

1.1 .Классификация оптико-электронных систем для контроля смещений.

1.2.Схемы, использующие коллимированный лазерный луч.

1.3.Теодолиты, алиниометры.

1 АОптико-электронные приборы с ОРСЗ.

1.5.Оптико-электронные приборы с ПЗС.

1.6.0птико-электронные системы, реализующие метод створных измерений.29 1.7.Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ ДЕФОРМАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

2.1.Принципы построения распределенной оптико-электронной системы.

2.2.Принципы построения измерительных каналов РОЭС.

2.2.1. Принципы аппаратной реализации измерительного канала.

2.2.2. Принципы программой реализации измерительного канала.

2.2.3. Принципы программно-аппаратнной реализации измерительного канала.

2.2.4. Принципы организации взаимодействия телевизионных датчиков с вычислительным устройством при программном и програмнно-аппаратном методе реализации.

2.3.Способы построения оптической части ИК.

2.4.Принципы построения канала связи.

2.4.1. Беспроводные каналы связи.

2.4.2. Кабельные каналы связи.

2.5.Описание РОЭС на базе персональных электронно-вычислительных машин.

2.6.0собенности РОЭС на базе ПЭВМ и ОЭВМ.

2.7.3аключение.

ГЛАВА 3. МЕТОДИКИ ОБРАБОТКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

3.1. Методы устранения шумов с помощью числовой обработки.

3.2. Методы определения координат точечного объекта.

3.3. Методика восстановления координат.

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

При разработке и эксплуатации крупногабаритных объектов, таких, как плавающие доки, суда, летательные аппараты, мосты, плотины и другие промышленные сооружения, возникает проблема контроля их деформации с целью обеспечения безопасности выполняемых работ. Деформация перечисленных объектов имеет, как правило, характер прогиба, величину которого необходимо регулярно контролировать, особенно в периоды максимальных нагрузок.

Особое место занимают операции пространственного позиционирования относительно протяженной базы в машиностроении, при управлении исполнительными органами машин при производстве земляных работ, строительной планировки поверхности, при инженерно-геодезических измерениях, а также измерениях прогибов крупногабаритных конструкций, например, плавающих платформ, доков и судов.

При производстве строительных работ широко применяются оптико-электронные системы контроля смещений (ОЭСКС), позволяющие контролировать положение рабочих органов строительных и землеройных машин относительно некоторой базовой плоскости. В мелиоративных работах такие системы используются для планировки земляных участков, которые готовятся под сплошной залив водой (рисовые чеки и т.п.). В строительстве эти системы необходимы при укладке асфальтовых или бетонных площадок, монтаже междуэтажных перекрытий, для контроля положения скользящих опалубок при возведении монолитных, объектов, при строительстве дорог, насыпей, каналов и т.д. В настоящее щемя при производстве строительных, дорожных и мелиоративных работ, связанных с планировкой площадок, требования к погрешности планировки относительно задаваемой плоскости составляют 3.5 см при расстояниях до 300 м.

Анализ показал, что наиболее часто требуется контролировать прогиб конструкций длиной до 300 м. При этом диапазон измеряемых деформаций лежит в пределах ±200 мм, а погрешность измерения прогиба должна составлять от 1 до 10 мм. Контроль обычно осуществляется в достаточно жестких условиях эксплуатации, характеризуемых изменением температуры окружающей среды от -40 °С до +50 °С, воздействием осадков, влажности, электромагнитных помех промышленного происхождения, наличием оптических помех (солнечное излучение, искусственное освещение, вспышки электросварки и т.п.).

В указанных условиях эксплуатации и областях применения ОЭСКС 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 физических принципов построения измерительных систем, методов и алгоритмов обработки сигналов, а также технических решений при разработке и производстве ОЭСКС.

Решение задачи автоматизированного контроля положения объектов представляется на основе системы точечных объектов, жестко связанных с исследуемым объектом. Деформация объекта вызывает их смещение. Картина, создаваемая точечными объектами, регистрируется оптико-электронными датчиками с матричным фотоэлектрическим преобразователем на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) и анализируется с привлечением числовой обработки на ЭВМ. При этом предварительная обработка измерительной информации осуществляется в непосредственной близости от приемника оптического излучения, что позволяет увеличить помехозащищенность системы в целом и исключить избыточность информации.

Целью работы является разработка принципов построения распределенных оптико-электронных систем измерения деформации крупногабаритных инженерных сооружений, а также разработка и практическая реализация указанной системы и исследование ее свойств.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи.

1. Анализ и классификация существующих методов контроля пространственного положения объектов.

2. Разработка принципов построения распределенной оптико-электронной измерительной системы (РОЭИС) с приемниками оптического излучения на основе матричных ПЗС структур, обеспечивающей многоточечный непрерывный контроль деформации наблюдаемого объекта.

3. Разработка методики быстрого поиска изображения точечного объекта в картине регистрируемой приемником оптического излучения на базе ПЗС.

4. Разработка методики определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами.

5. Создание экспериментального макета измерительного канала (ИК) РОЭИС сопрягаемого с ПЭВМ.

6. Разработка алгоритма управления процессом сбора, обработки и хранения измерительной информации.

7. Проведение экспериментальных исследований макетов измерительных каналов РОЭИС.

Структурно работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений.

В первой главе проведен аналитический обзор и классификация известных методов и средств определения пространственного положения объектов. Выводы, сформулированные в данной главе, определяют цели и задачи работы и подтверждают её актуальность.

Во второй главе рассмотрены принципы построения распределенных оптико-электронных систем (РОЭС).

Для решения задач контроля деформации крупногабаритных инженерных сооружений, необходимо реализовать распределенную оптико-электронную систему, обеспечивающую многоточечный непрерывный контроль, что позволит получать более полную информацию о состоянии объекта. Рассмотрены принципы построения распределенных оптико-электронных систем. Рассмотрены схемы построения распределенных оптико-электронных систем. Сформулированы основные требования, предъявляемые к блокам входящим в состав РОЭС, выделены основные функции, выполняемые блоками системы. Приведены основные требования к программному обеспечению измерительных каналов и центрального управляющего прибора.

В третьей главе рассматриваются методы извлечения координат изображений точечных объектов из измерительной картины, при этом предполагается, что в качестве приемника оптического излучения используется матричный приемник оптического излучения на основе ПЗС структур, сигнал с которого оцифровывается с помощью аналого-цифрового преобразователя, полученная при этом измерительная картина обрабатывается программым или программно-аппаратным образом. Показано, что контрольный элемент должен состоять из пары управляемых точечных объектов, это необходимо для снижения погрешности и автоматизации процесса измерений. Приводится алгоритм пересчета координат контрольного объекта из приборной системы координат, в систему связанную с объектом.

В четвертой главе рассматриваются принцип действия и устройство двух вариантов реализации блоков предварительной обработки измерительной информации с использованием микроконтроллеров, блока управления источниками излучения, рассматриваются две схемы исполнения оптической части измерительного канала, а также приводится описание измерительного стенда и полученные экспериментальные результаты.

Краткая формулировка научной новизны работы.

В диссертации разработаны принципы построения распределенной оптико-электронной измерительной системы с приемниками оптического излучения на основе матричных ПЗС структур, обеспечивающих автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

Основные результаты, выносимые на защиту.

1. Принципы построения РОЭИС, на основе блочно-модульного способа построения, с обработкой измерительной информации в непосредственной близости к приемнику оптического излучения, обеспечивающей автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

2. Методика быстрого поиска изображения точечного объекта в картине регистрируемой приемником оптического излучения на базе ПЗС, заключающаяся в исключении из процедуры поиска избыточных элементов разложения на основании предложенного критерия, что позволяет существенно снизить время обработки зарегистрированной измерительной картины.

3. Алгоритм программной склейки четного и нечетного полукадров, позволяющий упростить схему блока предварительной обработки информации (БПОИ) и повысить точность измерений.

4. Методика определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами, позволяющая отказаться от измерения дистанции при регистрации смещений, и за счет этого снизить погрешность и автоматизировать процесс измерений.

5. Алгоритм управления процессом сбора измерительной информации в РОЭИС, позволяющий проводить одновременный захват и обработку измерительной информации в измерительных каналах, что позволяет уменьшить время, необходимое для получения результата измерения.

Практические результаты работы

1. Представленные в работе исследования позволили сформировать основные принципы построения РОЭИС для контроля деформации протяженных крупногабаритных объектов сложной формы.

2. Разработан и изготовлен экспериментальный образец оптико-электронного измерительного преобразователя коллимационного типа с управляемыми источниками оптического излучения, позволяющий проводить высокоточные измерения в широком диапазоне смещений, не требующий трудоемких наладочных операций при подготовке к работе.

3. Разработан и изготовлен действующий макет измерительного канала РОЭИС, осуществляющий цифровую обработку измерительной информации в приборной системе координат на основе алгоритма энергетического взвешивания.

4. Для макета ИК разработан и реализован на ПЭВМ рабочий алгоритм определения параметров деформации контролируемого объекта.

5. Разработан алгоритм управления центральным блоком системы контроля деформаций крупногабаритных сооружений для двух управляемых источников оптического излучения, позволивший исключить вычисление дистанции из процесса определения смещения контрольного элемента.

Реализация результатов работы отражена пятью актами внедрения экспериментального образца оптико-электронной системы контроля соосности элементов СКПУД-1, разработанных методик и алгоритмов работы измерительных каналов РОЭС. Результаты диссертационной работы использованы в лекционном курсе дисциплины «Измерительные оптико-электронные приборы и системы», а так же при создании лабораторной установки по указанной дисциплине, которая введена в реальную эксплуатацию.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. XXXI научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава СПбГИТМО (ТУ), 5-7 февраля 2002 года.

2. V международная конференция «Прикладная оптика» 15-17 октября 2002 г. Санкт-Петербург.

3. X Международная конференция ЛАЗЕРЫ ДЛЯ МЕДИЦИНЫ БИОЛОГИИ И ЭКОЛОГИИ Санкт-Петербург 27-28 ноября 2002 года.

4. III Международная конференция молодых ученых и специалистов «Оптика - 2003», Санкт-Петербург 2003г.

5. XXXII научная и учебно-методическая конференция СПбГИТМО(ТУ), посвященная 300-летию Санкт-Петербурга, Санкт-Петербург, Россия, 4-7 февраля 2003 года.

6. XXXII научная и учебно-методическая конференция СПбГУ ИТМО, Санкт-Петербург, Россия, 3-6 февраля 2004 года.

По теме диссертации опубликованы 6 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 140 наименований и 4 приложений. Общий объем работы составляет 139 страниц, включая 69 рисунков и 4 таблицы.

Основные результаты исследований, изложенных в работе.

1. Проведен анализ и классификация существующих методов контроля пространственного положения объектов.

2. Изложены принципы построения распределенных оптико-электронных систем, обеспечивающих автоматизированный многоточечный непрерывный контроль параметров наблюдаемого объекта.

3. Проведены экспериментальные исследования макетов измерительных каналов РОЭИС.

4. Предложена методика быстрого поиска изображения контрольного элемента в картине, сформированной приемником излучения на базе ПЗС структур, что позволило существенно снизить время измерений и тем самым повысить быстродействие системы в целом.

5. Предложен алгоритм программной склейки четного и нечетного полукадров, что позволило существенно упростить схему блока предварительной обработки измерительной информации.

6. Предложена методика определения соответствия между линейными смещениями контрольного элемента, жестко закрепленного на контролируемом объекте, и регистрируемыми информативными величинами, позволяющая отказаться от измерения дистанции при регистрации смещений, и за счет этого снизить погрешность и автоматизировать процесс измерений.

7. Разработан и программно реализован алгоритм управления процессом сбора измерительной информации в РОЭИС, позволяющий проводить одновременный захват и обработку измерительной информации в измерительных каналах, что позволяет уменьшить время, необходимое для получения результата измерения.

8. Разработаны и реализованы два макета системы, различающиеся блоками предварительной обработки информации и блоками управления излучающими диодами.

9. На базе макетов системы реализована лабораторная установка по дисциплине «Измерительные оптико-электронные приборы и системы», которая введена в реальную эксплуатацию.

10. Создан экспериментальный образец измерительного канала РОЭИС сопрягаемый с ПЭВМ.

11. Показано, что в измерительном канале системы с использованием оптико-электронного измерительного преобразователя коллимационного типа, систематическая составляющая погрешности измерения смещения изображения КЭ по горизонтальной и вертикальной осям составляют 3% от величины элемента ПЗС. Эти значения определяют погрешность измерения смещения контрольного элемента, которая в зависимости от расстояния между КЭ и ТВД не превышает 0,01 мм на дистанции 2 м. При исключении влияния рефракции в атмосфере рассмотренные составляющие погрешности составят 0,1 мм на дистанции 200 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. А.с. 1652819 СССР, МКИ G 01 b 21/00. Оптико-электронное устройство для определения линейных смещений объекта / Ю.Г. Кирчин, И.Л. Метте, А.Н. Тимофеев (СССР).- № 4444647/28; Заяв. 20.06.88; Опубл. 30.05.91, Бюл. № 20.

2. Андреев А.Л., Кузнецов В.И., Пашков B.C. Использование метода конечных разностей при обработке сигнала в телевизионном измерителе координат на ПЗС // Техника средств связи Сер. Техника телевидения. - 1984. - вып. 6. - С. 58-62.

3. Андреев А.Л., Коняхин И.А., Коротаев В.В., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н.,. Проблемы создания оптико-электронных систем для определения взаимного положения разнесенных в пространстве объектов или их элементов. Оптический журнал, 1995, № 5.

4. Андреев А.Л., Костов Л.К., Ярышев С.Н. Оценка быстродействия звездного датчика на ПЗС при интерполяции видеосигнала. Изв. вузов СССР -Приборостроение, 1987, № 5, с. 74-78.

5. Андреев А.Л., Ярышев С.Н. Перестраиваемый телевизионный датчик на ПЗС для оптико-электронных систем обнаружения объектов // Известия вузов СССР. Приборостроение. 1989. - № 10. - С. 73-76.

6. Андреев А.Л., Ярышев С.Н., Стрелков А.Р. Аппаратные и программные средства оптико-электронных приборов с телевизионными датчиками на ФПЗС. Методические указания. -СПб.: ИТМО, 1995. -49 с.

7. Андреев А.Л. Автоматизированные телевизионные системы наблюдения. Часть I. Аппаратные средства и элементная база. Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. СПб.: ИТМО, 2002. - 88с.

8. Афанасьев В.А., Усов B.C. Оптические приборы и методы контроля прямолинейности в инженерной геодезии / -М.: Недра, 1973.

9. Барсуков Ф.И., Величкин А.И., Сухарев А.Д. Телевизионные системы летательных аппаратов / Под. ред. А.И. Величкина. М.: Сов. радио, 1979. -256 с.

10. Батян П.В., Коняхин И.А. Распределение облученности изображения в плоскости анализа автоколлимационных угломеров //Изв. вузов — Приборостроение. 1996, Т.39, № 4, С. 75-78.

11. Батян П.В., Коняхин И.А.,. Панков Э.Д. Контрольные элементы автоколлимационных угломеров с улучшенными метрологическими характеристиками// Оптический журнал, т. 4, №1, 1997.—С. 61-66.

12. Березин В.Ю., Котов Б.А., Сорокин О.В. Преобразование заряда в напряжение на приборах с обратной зарядовой связью // Электронная техника. -Серия 4. вып. 1(84). - 1981. - С. 58-61.

13. Блейхут Р. Э. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов. М: Мир, 1989. 448 с.

14. Бутаков Е.А., Островский В.И., Фадеев И.Л. Обработка изображений на ЭВМ. М., Радио и связь, 1987.

15. Вагнер Е.Т., Митрофанов А.А., Барков В.Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолетостроении. М.: Машиностроение . - 1977.

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

17. Гауэр Дж. Оптические системы связи/ Пер. с англ. М.: Радио и связь. - 1989. - 504 с.

18. Глушков В.М. Кибернетика. Вопросы теории и практики. М.: Наука, 1986.-488 с.

19. Горелик C.JI., Кац Б.М., Киврии В.И. Телевизионные измерительные системы. -М. .Связь, 1980. 168 с.

20. Городов А.Н., Парфенов В.Г., Лукьянов Г.Н., Потягайло А.Ю., Шаргов А.В. Основы метрологии. Учебное пособие по курсу «Основы метрологии и планирование эксперимента». Л.: изд. ЛИТМО, 1983.

21. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения. СПб.: Политехника, 2000. - 277 с.

22. Данилов Д.В., Пашков В. С. Оценка координат изображений точечных излучателей // Оптико-электронные приборы и системы: Сб. науч. статей / Под ред. Панкова Э.Д. СПб.: ИТМО, 1996. Вып. 57. С. 29- 33.

23. Данилов Д.В., Пашков B.C. Оценка координат изображений точечных и протяженных объектов круглой формы // Оптико-электронные приборы и системы: Сб. науч. статей / Под ред. Панкова Э.Д. СПб.: ИТМО, 1996. Вып. 57. С. 34- 39.

24. Джабиев А.Н., Коняхин И.А., Панков Э.Д. Автоколлимационные углоизмерительные средства мониторинга деформаций. СПб: СПбГИТМО, 2000. - 197 с.

25. Джабиев А.Н., Коротаев В.В., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н. Дистанционный автоматический контроль предельных деформаций экологически опасных крупногабаритных объектов// Изв. вузов -Приборостроение.- 1998.- Т. 41 № 3.- С. 18 - 21.

26. Джабиев А.Н., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н. "Оптико-электронные приборы и системы с оптической равносигнальной зоной". Монография / Под. общ. ред. Э.Д. Панкова СПб., ИТМО, 1998. -238 с.

27. Джабиев А.Н., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н. Анализ погрешности приборов для пространственного позиционирования,обусловленной турбулентностью атмосферы // Изв. вузов. Сер. Приборостроение. 1997. - Т. 40, №9.

28. Джабиев А.Н., Панков Э.Д. Об энергетической чувствительности оптико-электронной системы для пространственного позиционирования //Изв. вузов. Сер. Приборостроение. 1997. - Т. ХХХХ, №2.

29. Джабиев А.Н., КоняхинИ.А., Панков Э.Д. Автоколимационные углоизмерительные средства мониторинга деформаций. СПб.: СПбГИТМО, 2000. - 197 с.

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

31. Дональд Дж. Стерлинг Волоконная оптика. Техническое руководство. -М.: ОРИ, 1998-288 с.

32. Ефремов А.Н., Камальдинов А.К., Мармалев А.И., Сомородов В.Г. Лазерная техника в мелиоративном строительстве. М.: Агропромиздат, 1989.223 с.

33. Иванов А.Г., Коротаев В.В., Краснящих М.В., Тимофеев А.Н. Построение оптических систем приборов дистанционного измерения деформаций крупногабаритных сооружений. //Тезисы докл. междунар. конф. "Прикладная оптика 98", СПб, 1998.

34. Иванов А.Г., Коротаев В.В., Краснящих М.В., Тимофеев А.Н. Приборы контроля деформаций крупногабаритных конструкций и сооружений // Оптико-электронные приборы и системы: Сб. науч. статей. Вып. 99 / Под ред. Э.Д. Панкова,- СПб, ИТМО, 1999.- с. 91-98.

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

36. Интерполяционные алгоритмы определения положения центра изображения объекта с помощью ПЗС / И.Р. Иванкин, B.C. Пашков, Т.Ю. Фисенко, Ю.М. Эвентаве // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1986. Вып. 4. С. 37-43.

37. Исследование точностных характеристик оптико-электронных приборов с многоэлементными фотоприемниками / B.JI. Боков, Ю.В. Новикова,

38. B.C. Пашков, Н. А. Тидеман // Изв. Вузов. Приборостроение. 1989. Т. 32, №11.1. C.64-68.

39. Ишанин Г.Г, Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приемники излучения. -СПб.: Правда, 2003, 525 с.

40. Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1986. - 175 с.

41. Казанцев Г.Д., Курячий М.И., Пустынский И.Н. Измерительное телевидение. М.: Высшая школа, 1994. - 288 с.

42. Кирчин Ю.Г. Применение приборов с зарядовой связью для определения положения оптической равносигнальной зоны // Изв. ВУЗов СССР. Сер. Приборостроение.- 1991.- Т. XXXIV, № 7.- С. 88-93.

43. Кирчин Ю.Г. Разработка и исследование оптико-электронных систем для контроля смещений: Дис. канд. техн. наук.: 05.11.07.- Защищена 21.12.93.-СПб., 1993.- 193 с.

44. Кокин Ю. Н. Лазерный комплекс для измерения отклонений формы и расположения поверхностей // Измерительная, техника.- 1983.- № 5.- С. 27-29.

45. Коняхин И.А. Развитие оптико-электронных автоколлимационных средств контроля угловых деформаций // Оптический журнал. 2000. - Т. 67. -№ 4. - С. 52-56.

46. Коняхин И.А., Панков Э.Д. Трехкоординатные оптические и оптико-электронные угломеры. Справочник. М: Недра, 1991. - 224 с.

47. Коротаев В.В., Краснящих М.В. Вариант адаптивного оптико-электронного комплекса измерения деформаций крупногабаритных объектов. //Труды молодых ученых и специалистов: Сб. науч. статей. /СПбГИТМО(ТУ).-2000.-Вып. 1,ч. 1. С 83-85.

48. Коротаев В.В., Мусяков В.Л., Панков Э.Д., Тимофеев А.Н. Дистанционный автоматический контроль предельных деформаций экологически опасных крупногабаритных объектов. Сборник трудов экология и мониторинг окружающей среды, 1996.

49. КрайзмерЛ.П. Кибернетика: Учеб. пособие для вузов. М.: Агропромиздат, 1985.-255 с.

50. Крайлюк А.Д., Краснящих А.В., Мусяков В.Л., Тимофеев А.Н., Ярышев С.Н. Оптико-электронная система контроля положения центра корпусных деталей турбоагрегатов относительно оптической оси // Изв. вузов. Приборостроение. 2003. Т. 46, №8. С. 61 — 63.

51. Кричевский В.И., Мартынов В.Ф. Полупроводниковые лазеры в системах управления землеройной техникой // Гидротехника и мелиорация.-1984.-№ 10.-С. 14-16.

52. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов. Л.: Машиностроение, 1982. - 312 с.

53. Кутько В.В., Тимофеев А.Н. Особенности построения автоколлиматоров с оптической равносигнальной зоной. Тезисы докладов XXX научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава 25-29 января 1999 г., ИТМО, 1999, с 37.

54. Кутько В.В., Тимофеев А.Н. Рациональный выбор параметров ОЭС с ОРСЗ при воздействии воздушного тракта. //Тезисы докл. междунар. конф. "Прикладная оптика 98", СПб, 1998.

55. Кучеренко К.И., Очин Е.Ф. Процессоры двумерной медианной фильтрации на основе сортирующих сетей.// Автометрия. 1988. - N 21. - с.92-94.

56. Лебедев Н. В. Измерение координат точечного объекта телевизионной камерой на ПЗС // Техника средств связи. Сер. Техника телевидения. 1978. Вып. 6. С. 25-34.

57. Лебедько Е.Г., Порфирьев Л.Ф., Хайтун Ф.И. Теория и расчет импульсных и цифровых оптико-электронных систем. Л.: Машиностроение. Лен. отд-ние, 1984. - 191 с.

58. Маккелан Д.Х., Рейдер Ч.М. Применение теории чисел в цифровой обработке сигналов. М.: Радио и связь, 1983. 264 с.

59. Методы цифровой обработки изображений: Учеб. пособие / А.Е. Архипов, С.В. Дегтярев, С.С. Садыков и др. 4.1 / Курск. Гос. техн. ун-т. Курск, 2001,- 167с.

60. Методы цифровой обработки изображений: Учеб. пособие / А.Е. Архипов, С.В. Дегтярев, С.С. Садыков и др. 4.2 / Курск. Гос. техн. ун-т. Курск, 2002.- 118с.

61. Микропроцессоры в радиотехнических системах / Под. ред. Ю.М. Казаринова. М.: Радио и связь, 1988. - 280 с.

62. Мусяков В.Л., Савельев С.Ю., Тимофеев А.Н. Анализ погрешностей измерений оптико-электронного докового прогабомера. // Оптико-электронныеприборы и системы: Сб. науч. статей. Вып. 96 / Под ред. Э.Д. Панкова.- СПб, 1996.- с. 60-75.

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

64. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. М.: Советское радио, 1989.- 360 с.

65. Носов Ю.Р., Шилин В.А. Основы физики приборов с зарядовой связью. М.: Наука, 1986. 320 с.

66. Обработка экспериментальных данных с использованием компьютера: Пер. с япон., / С. Минами Т. Утида, С.Кавата, и др.; Под. ред. С. Минами. М: Радио и связь, 1999. - 256 с.

67. Оптические приборы в машиностроении. Справочник. / М.И. Анапенко, И.П. Араев, В.А. Афанасьев и др.; Под. ред. Н.П. Заказнова М.: Машиностроение, 1974. 238 с.

68. Очин Е.Ф. Вычислительные системы обработки изображений. // JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние. -1989. -136 с.

69. Панков Э.Д., Бреенков Г.В. ОЭУ контроля пространственного положения объектов // Оптико-электронные приборы и системы: Сб. науч. статей. Вып. 97 / Под ред. Э.Д. Панкова.- СПб, 1997.- с. 81-85.

70. Панков Э.Д., Коротаев В.В. Поляризационные угломеры. М.: Недра, 1992.-236 с.

71. Панков Э.Д., Савельев С.Ю. Тимофеев А.Н., Оптико-электронный доковый прогибомер и его юстировка. // Оптико-электронные приборы и системы: Сб. науч. статей. Вып. 96 / Под ред. Э.Д. Панкова.- СПб, 1996.-с. 55-60.

72. Пат. 0153189 ГДР, МКИ G 01 b 11/00 / Salewski К., Dreuckhu Ji. (ГДР).-Заяв. 23.12.81.

73. Пат. 3790284 США, МКИ G 01 b 9/02 / Richard R. Baldwin (США).-Заяв. 05.02.74; НКИ 356-106.

74. Патент РФ № 2050737. Оптический прогибомер. СПБГИТМО. Авторы: Панков Э.Д., Коротаев В.В., Тимофеев А.Н., Енученко С.А., Мусяков

75. B.Л.; приоритет 23.06.1994.

76. Пашков В. С., Тидеман Н. А. Исследование алгоритмов оценки координат изображений точечных излучателей а оптико-электронных приборах с многоэлементными фотоприемниками // Изв. Вузов. Приборостроение. 1988. Т. 31, №4. С.63-68.

77. C.Н. // Тема № 20083 (Г.Р.№ 01.200.1 11552). СПб.: СПбГИТМО (ТУ), 2001. -54 с.

78. Порфирьев Л.Ф. Теория оптико-электронных приборов и систем. Л.: Машиностроение. Лен. отд-ние. - 1980. - 272 с.

79. Пресс Ф.П. Фоточувствительные приборы с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1991. - 264 с.

80. Прикладная оптика / Под ред. А.С.Дубовика. М.: Недра, 1982. - 612 с.

81. Проектирование оптико-электронных приборов: / Ю.Б. Парвулюсов, С.А. Радионов, В.П.Солдатов и др.; под. Ред. Ю.Г. Якушенкова Ю.Г. М.: Логос, 2000. - 488 с.

82. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. В двух книгах. М.: Мир, 1982.

83. Роджерс Д., Адаме Дж. Математические основы машинной графики: Пер. с англ. М.: Мир, 2001. - 604с.

84. Розенфельд А. Распознавание и обработка изображений с помощью вычислительных машин. М: Мир, 1972. 232 с.

85. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы. /Под ред. Е.П. Попова. М.: Машиностроение, 1985. - 256 с.

86. Сойфер В.А. Компьютерная обработка изображений. Части 1,2. Статьи Соросовского Образовательного журнала № 3. 1996.

87. Справочник конструктора оптико-механических приборов. / В.А. Панов, М.Я. Кругер, В.В. Кулагин и др.; Под. ред. В.А. Панова Л.: Машиностроение, 1980. 742 с.

88. Сравнительная оценка квазиоптимальных методов определения координат / Д.В. Данилов, B.C. Пашков, Л.А. Перешивайлов // Изв. Вузов. Приборостроение. 1997. Т. 40, № 9. С.47-49.

89. Статистическая обработка результатов экспериментов на микро-ЭВМ и программируемых калькуляторах / Костылев А.А., Миляев П.В., Дорский Ю.Д. и др. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991. - 304 с.

90. Стенин В.Я. Применение микросхем с зарядовой связью. М.: Радио и связь, 1989.-256 с.

91. Стэн Шатт. Мир компьютерных сетей: Пер. с английского К.: BHV, 1996.-288 с.

92. Твердотельное телевидение: Телевизионные системы с переменными параметрами на ПЗС и микропроцессорах / Л.И. Хромов, Н.В. Лебедев,

93. A.К. Цыцулин, А.Н Куликов; Под. ред. И.А. Росселевича. М.: Радио и связь, 1986.-184 с.

94. Терменологический словарь по электронной технике /

95. B.Н. Вениаминов, Г.Н. Грязин и др.; Под ред. Г.Н. Грязина и И.П. Жеребцова. -СПб.: Политехника, 2001. 783 с.

96. Теслер Г.С. Интенсификация процесса вычислений // Математические машины и системы. 1999. - 2. - С. 25 - 37.

97. Теслер Г.С. Концепция создания вычислительных средств с высоким уровнем отказоустойчивости // Математические машины и системы. 2002. -2.-С. 176-183.

98. Теслер Г.С. Перспективы развития вычислительных средств с сетевым взаимодействием // Математические машины и системы. 2001. - 1,2. -С. 3-12.

99. Толковый словарь по вычислительным системам / Под ред. В. Иллингуота и др.: Пер. с англ. А.К. Белоцкого и др.; Под ред. Е.К. Масловского. М.: Машиностроение, 1990. - 560 с.

100. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М: Мир, 1980. 280 с.

101. Хуанг Т. Обработка изображений и цифровая фильтрация. М.: Мир, 1979. 320 с.

102. Хуанг Т.С., Наусбауэр Г. Дж., Эклунд Дк. О. Быстрые алгоритмы в цифровой обработке изображений / Под ред. Т.С. Хуанга: Пер.с англ. -М.: Радио и связь, 1984. 221 с.

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

104. 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.

105. Цыцулин А.К. Телевидение и космос: Учеб. пособие. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2003. - 228 с.

106. Шестов Н.С. Выделение оптических сигналов на фоне случайных помех. М.: Советское радио, 1967.

107. Эпштейн М.И. Измерения оптического излучения в электронике. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 254 с.

108. Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов. М.: Машиностроение, 1989. 360 с.

109. Ярышев С.Н. Распределенная телевизионная система для измерения угловых и линейных смещений. Тезисы докладов XXX научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава 25-29 января 1999 г., ИТМО, 1999, с 37.

110. Baldwin R.R., Erote В.Е., Harland D.A. // Hewlett Packard Jornal.- 1974.-Vol. 25, № 3, P.10.

111. Baldwin R.R., Grote B.E., Harland D.A. // The Hewlett Packard Journal -1974.-Vol. 25.-N.5-p. 10.

112. Dutschke W., Grossman B. // Werkstattstechnik.- 1978.- Vol.68, № 4, S.209.

113. Heider M., Preusse S., Stuck M. Verfahren und Messanordnung zur Bestimmung der Form- und Lageabweichung.// Пат. ГДР 254430. МКИ G 01 В 7/00. Опубл. 24.02.88.

114. Kung S.Y. VLSI Array Processors. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey - 1988.

115. Moore R.E. The automatic analysis and control of error in digital computing based on the use of interval numbers. //Error in Digital Computation, L.B. Rail, Ed., John Wiley and Sons, Inc., New York, 1965, Vol. I, pp. 61.130.

116. Persoon Е. A Piplined Image Analysis System Using Custom Integrated Circuits. // IEEE Trans, on Pattern Analysis and Machine Intelligence 1988 -Vol. 10-N 1 - p. 110-116.

117. Pfeifer.T., Bawbach M., Schneider C.A. // Feinwerktechn. und Mess-techn.-1977.- Vol. 85, №7.- S.319.

118. Salomon P.M. Charged Coupled Devices (CCD) Tracker for High-accuracy Guidance Applications // Optical Engineering. 1981. Vol. 20, N 1. P. 135-142.

119. Salomon P.M., Goss W.C. A Microprocessor-controlled CCD Star Tracker// AIAA Paper. 1976. N 76-116. P.l-11.

120. Schroer G., Lutz R., Gregor E. Optical Sensors for Position Measurements// Sens, and Actuators. 1989 - 17 N 3-4 - p. 329-338.

121. Sellin N., Mendat H.-J., Kupper W. Schaltungsanordnung fur ein optoelektronisches Erfassungssystem.//naT. ГДР 268050. МКИ G 01 В 11/03. Опубл. 17.05.89.

122. Silc J., Robic В., Ungerer T. Asynchrony in Parallel Computing: From Dataflow to Multithreading. . Parallel and Distributed Computing Practices, 1998, Vol.1, No. 1, pp. 3-30.