автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с растровых фотоэлектрических координаторов

На правах рукописи УДК 681.3 : 53.083.71(043.3)

АЛГОРИТМЫ И МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ

ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С РАСТРОВЫХ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КООРДИНАТОРОВ

05.13.01 - системный анализ, управление и обработка информации

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Барнаул - 2006

Работа выполнена на кафедре автоматики и вычислительных систем Алтайского государственного технического университета им. И.И. Пол-

зунова

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор

Якунин Алексей Григорьевич

доктор технических наук, профессор

Тищенко Андрей Иванович кандидат технических наук, доцент

Шатохин Александр Семенович Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится "1" июня 2006 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета КМ 212.004.01 в Алтайском государственном техническом университете по адресу: 656038, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова.

Автореферат разослан " р-УугА^л^, 2006 г.

Ученый секретарь регионального -^^С*^ ^ ^ Блем

диссертационного совета к.э.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

С развитием средств вычислительной техники стало возможным создание оптико-электронных измерительных систем, которые позволяют сочетать быстродействие, высокую точность и реализацию сложных и гибких алгоритмов анализа и интерпретации данных, полученных с измерительных устройств. Особый интерес в этом плане представляют растровые фотоэлектрические устройства, которые широко применяются в промышленности как бесконтактные средства измерений размеров, перемещений и координат движущихся объектов. При осуществлении измерений компьютеризированными и/или микропроцессорными системами контроля и управления путем регистрации и обработки информации с фотоэлектрических преобразователей особенно актуальным является разработка и внедрение новых алгоритмов, предназначенных для автоматизации процессов анализа и обработки первичной измерительной информации с фотоэлектрических устройств.

Цель работы

Создание эффективных алгоритмов обработки информации с оптико-электронных растровых координаторов интерполирующего типа и разработка на их основе специализированного программно-аппаратного обеспечения, предназначенного для использования в режиме реального времени в различных автоматизированных системах обработки информации и управления.

Задачи исследования

1. Анализ предметной области и факторов, влияющих на возможность вычисления координат движущихся объектов путем обработки информации, поступающей с растровых преобразователей, входящих в состав оптико-электронных компьютеризированных информационных и управляющих систем.

2. Создание модели, устанавливающей связь между параметрами растровых фотоэлектрических координаторов (РФЭК) и их информационными свойствами.

3. Применение разработанной модели для исследования влияния различных факторов на работу компьютеризированной системы вычисления координат.

4. Разработка эффективных алгоритмов обработки информации с РФЭК и их применение в информационных и управляющих системах.

Объект исследования

Процесс формирования и трансформации информации о координа-

те объектов управления и контроля в РФЭК.

Методы исследования

Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования. Применялись методы геометрической оптики, методы вычислительной математики, метод е-слоя.

Научная новизна выполненных исследований связана с разработкой и научным обоснованием алгоритмов компьютерной обработки данных с РФЭК и заключается в следующем:

1. Разработана и исследована модель процесса формирования информации в РФЭК, основанная на выявлении взаимосвязи параметров сигналов РФЭК с координатой движущегося объекта.

2. Предложено для оценки эффективности алгоритма обработки информации с РФЭК использовать метод е-слоя.

3. Предложено для повышения эффективности обработки информации с РФЭК применять такие методы, как экстраполяция траектории движения объекта, а также формирование калибровочных зависимостей при его квазистационарном перемещении.

На защиту выносятся

1. Модель процесса формирования и трансформации информации с РФЭК, учитывающая влияние комплекса параметров;

2. Алгоритмы обработки информации с РФЭК, основанные на анализе динамики изменения параметров формируемых им сигналов и интерполяционных методах, позволяющих получить координаты объекта управления и контроля с точностью до доли периода растра.

3. Применение для оценки эффективности обработки информации с РФЭК метода е-слоя.

4. Результаты практического применения предложенных методов обработки информации с РФЭК в автоматизированных системах контроля и управления.

Практическая значимость работы

Предложенные алгоритмы обработки информации с РФЭК позволяют интегрировать их в сложные автоматизированные компьютерные системы контроля, управления и принятия решений самого различного назначения, обеспечивая при этом минимальные дополнительные затраты и высокую точность определения координат объектов управления и контроля.

Предложенная модель процесса формирования информации в РФЭК и алгоритм анализа погрешностей вычисления координат объекта с помощью метода е-слоя позволяют существенно снизить затраты на разработку новых устройств аналогичного назначения.

Реализация и внедрение

На предприятиях и в лечебно-профилактическом учреждении Алтайского края разработаны и внедрены комплексы программно-аппаратных средств, функционирующие как в составе автоматизированных систем управления с реализацией на базе микропроцессора (система автоматического управления водонапорной насосной станцией), так и в составе автоматизированной системы обработки информации (спирометрический модуль системы автоматизированной диагностики на базе ПК). В указанных системах реализованы алгоритмы обработки информации с РФЭК в реальном масштабе времени.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Автоматика и вычислительные системы», межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем АлтГТУ, а также на следующих конференциях: на 7 региональной конференции по математике «МАК-2004», г. Барнаул, 2004 г.; на Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации», г. Новосибирск, 2004 г.; на Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания», г. Таганрог, 2004 г.; на 62 научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ, г. Барнаул, 2004 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Новый материалы и технологии», Москва, 2004 г.; на III Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и математическое моделирование», г. Кемерово, 2004 г.; на XYI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», г. Нижний Новгород, 2005 г.; на региональной научно-методической конференции «Математическое образование на Алтае», г. Барнаул, 2005 г.

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 10 печатных работ, включая 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад

Автором выполнена разработка алгоритмов расчета координат на основании теоретических и экспериментальных исследований процесса

формирования и преобразования информации с РФЭК. Экспериментальные исследования выполнялись в АлтГТУ в межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем при участии автора.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 84 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы актуальность и практическая значимость проблемы, сформулированы цель и научная новизна работы, приведена ее краткая характеристика.

В первой главе «Общая характеристика проблемы и обзор существующих методов ее решения» дан обзор методов определения размеров, перемещений и координат объектов, основанных на обработке информации с растровых оптико-электронных устройств. Под растром при этом понимается периодическая структура прозрачных и непрозрачных элементов, а воздействие растра на оптический сигнал осуществляется с помощью системы фотоприемников, вырабатывающих электрические сигналы.

Анализ существующих оптико-электронных компьютеризированных систем обработки информации и управления позволил сделать вывод о перспективности разработки алгоритмов обработки информации с растровых фотоэлектрических координаторов, позволяющих использовать эти устройства в составе более сложных вычислительных систем управления и обработки информации. При этом алгоритмы обработки информации должны обеспечивать высокую точность вычислений координат движущихся объектов. В связи с этим при разработке алгоритмов необходимо теоретически и экспериментально исследовать процесс формирования и преобразования информации с РФЭК. Теоретическое исследование целесообразно проводить с использованием математического моделирования с учетом влияния факторов, обусловленных особенностями РФЭК как компонента системы обработки информации и управления и условиями его эксплуатации.

Сформулированные направления исследований обеспечивают решение задач, сформулированных во введении, и позволяют разработать алгоритмы обработки данных для компьютеризированной измерительной системы.

б

Во второй главе «Разработка принципов моделирования для исследования интерполяционного алгоритма обработки данных с растрового фотоэлектрического координатора (РФЭК)» рассмотрены характерные сигналы, формируемые РФЭК., включающим два фотоприемника и растр. Для анализа информации с РФЭК рассмотрим функцию чувствительности амплитуды сигнала к изменению координаты подвижного объекта как взятую со знаком первую производную зависимости фотоотклика от координаты растра. Ее вид для Т/2=Ь, где ТиЬ - период растра и ширина поверхности фотоприемника, приведен на рисунке 1. (й/сКУ^/Т)'

1

-1

Г Т

Т/2 J

Рисунок 1 - Функция чувствительности к изменению координаты

(Т/2=Ь)

При Т/2>Ь сигнал с РФЭК имеет области, для которых значение нормированной амплитуды сигнала равно константе (0 или 1). При принадлежности значения амплитуды сигнала такой области необходимо анализировать значение амплитуды сигнала со второго фотоприемника, идентичного первому, но отстоящему от него на расстояние О, которое должно быть подобрано так, чтобы при перемещении объекта в пределах одного периода функции чувствительности сигналов РФЭК к изменению координаты объекта не обращались в ноль одновременно.

Анализ модулей функций чувствительности при различных соотношениях между ТиЬ показал, что при выполнении условия обеспечения ненулевой вероятности расчета координаты объекта в пределах периода можно выделить четыре (при Т/2=Ь) или большее количество (при Т/2>Ь) последовательных участков, характеризующихся различной чувствительностью амплитуд сигналов с РФЭК к изменению координат. Для исключения областей, в которых функции чувствительности к сдвигу

растра одновременно принимают нулевое значение, необходимо, чтобы достигался максимум функции чувствительности для сигнала со второго фотоприемника в областях, когда функция чувствительности сигнала с первого фотоприемника по модулю незначительно отличается от нуля (рисунок 2).

и--------соответственно для 1 и 2 сигналов

Рисунок 2 - Графики модулей функций чувствительности сигналов с РФЭК к изменению координаты объекта при минимизации погрешности оценки координат (Т/2=Ь)

При этом для каждого участка характерно свое соотношение между амплитудами сигналов. Как показали исследования, однозначное соответствие между координатой объекта и значениями амплитуд сигналов с РФЭК наблюдается в предела* каждого участка каждого периода и при Т/2>Ь. Поэтому можно предложить общий алгоритм определения координаты объекта Б, блок-схема которого приведена на рисунке 3.

Увеличение номера периода Р осуществляется при переходе от участка с последним возможным номером на периоде к первому участку, а уменьшение номера периода осуществляется при переходе от участка 1 к участку с номером N^7- Функция С[и,Р,ТДтшДпш,1ь!2) Для идеальных сигналов является кусочно-линейной.

Рисунок 3 - Общий алгоритм вычисления координаты объекта по дан-

ным с РФЭК

Для реальных сигналов в силу отсутствия аналитической формулы для Г(и,Р,Т,1тш, ¡тахД 1, 1г) предлагается предварительно получать, а затем использовать «эталонные» зависимости «амплитуда-координата». Их получение осуществляется путем сдвига растра относительно начального

положения с известным шагом и запоминания значений координаты для отсчетов сигналов ^ и \г для каждого периода Р и участка и.

При проведении расчетов значения ¡| и ¡2, одновременно принимаемые амплитудами сигналов с РФЭК, однозначно позволяют судить о номере участка и. Номер периода Р определяется по динамике изменения номеров участков. Соответствие между значениями амплитуд сигналов и номером участка периода при Т/2=2Ь приведено в таблице 1. При этом количество участков на периоде минимально из всех возможных вариантов.

Таблица 1 - Определение номера участка периода растра (Т/2=2Ь)

Значение ампли- Значение амплиту- Номер U участка

туды ii сигнала с ды i2 сигнала с фо- периода растра

фотодиода 1 тодиода 2

'min — Ц — 'шах ^2— 1min 1

ii^W Inun — '2 — Ьп»» 2

imin — М ~ Imax ^2—¿max 3

ll^ Imui 1щш —^2— imax 4

По эталонным зависимостям «амплитуда-координата» периода Р и участка U выбираются интервалы [iir;iir+i] И КОТОрЫМ ПрИНЙДЛС-

жат амплитуды ii и i2. Тогда значения Sip и S2p координат объекта, соответствующих ii и i2 вычисляются с применением интерполяционных формул таким образом, чтобы значения ii и i2 совпали с дискретными значениями амплитуды сигнала в эталонных зависимостях.

Значение координаты может быть определено либо по амплитуде ib либо по амплитуде i2, либо, еЬли сигналы принимают одновременно не экстремальные значения, по значениям амплитуд ii и i2 одновременно. Так, при T/2=L величина координаты определяется как среднее арифметическое значений координат Sip и S2p. При T/2=2L значение S определяют по формуле (1):

!S2n, если U = 2 или V -4

■ (1)

Sip,eauiU = l илиU = 3

Предложенный алгоритм основан на обработке и преобразовании информации с РФЭК, полученной при калибровке. В реальности же информация с РФЭК может отличаться от «эталонной», полученной при калибровке, из-за влияния таких факторов, как флуктуации освещенности, фактическая геометрия растра, дефекты прозрачной и непрозрачной полос растра и т.п. В связи с этим необходимо оценить влияние на по-

грешность вычисления координаты различных факторов и, возможно, улучшить алгоритм расчета координат объекта.

В третьей главе «Моделирование свойств фотоэлектрических координаторов при применении интерполяционных алгоритмов» приводятся результаты исследования влияния на обработку информации с РФЭК предложенным алгоритмом таких факторов, как нелинейность диаграммы направленности силы излучения светодиода, дефекты растра и его колебания при перемещениях. Все эти факторы различным образом влияют на амплитуду if сигналов, которая прямо пропорциональна освещенности фоточувствительной поверхности фотодиода: N\fN2f £ X % • Aij

{ = 7=1_

"/•"</■ , (2)

где Еу - значения освещенности элементарных площадок фоточувствительной поверхности фотодиода, вычисленные с учетом диаграммы направленности потока излучения; Ау - коэффициенты уровня чувствительности одной элементарной площадки поверхности фотодиода (по краям фотодиода чувствительность составляет 0,9...0,98 от чувствительности в центре); N)f и N2f- количество элементарных площадок по вертикали и горизонтали фоточувствительной поверхности.

Для расчета освещенности Ei} одной элементарной площадки фотодиодов протяженным светодиодом учитывается влияние каждой элементарной площадки светодиода, какой вклад она вносит в его освещенность:

EijJi^B.cos(o0).cos(ou).FL^ (3)

где Nls и N^ - количество элементарных площадок по вертикали и горизонтали поверхности светодиода; ио - угол между нормалью к площадке фотодиода и вектором, направленным из площадки фотодиода [ij] к площадке [is,js] светодиода; R - расстояние между элементарными площадками фотодиода и светодиода; В - значение силы излучения для угла между нормалью к площадке светодиода и вектором между элементарными площадками; FLP - значение прозрачности растра в точке пересечения с растром прямой, соединяющей элементарные площадки светодиода и фотодиода (для непрозрачной полосы ноль, для прозрачной -единица).

Значение В в (3) рассчитывается по диаграмме направленности, заданной множеством векторов, для каждого из которых задан свой угол отклонения от нормали. Так как необходимо получить значение освещенности для заданного угла а, то из диаграммы выбираются два вектора VI и У2, такие, что угол а1 между VI и направлением излучения больше а, а угол а2 для вектора У2 меньше а, т.е. а лежит между углами а1 и ой. Искомое значение В берется прямо пропорционально длине векторов к их углам:

В---(¡К1 ~1У2\)+\У2'

а\-а2 (4)

Тем самым предлагается модель процесса формирования информации в РФЭК для расчета координат, учитывающая как комплекс параметров РФЭК, так и условий его эксплуатации.

Для оценки погрешности расчета координаты предложенным алгоритмом использован метод е-слоя. Пусть наблюдается сигнал ¡(г,А.), где г - вектор координат, а X - вектор параметров. В соответствии с методом е-слоя амплитуда сигнала может быть определена с точностью до некоторого интервала 1=0(г ,Хо)-е"(г); ¡(г ,Ао )+е+(г)). Можно считать, что Кг,Ао) представляет собой модель сигнала фотодиода, а е-слой определяет величину погрешности этой модели. Это допущение справедливо, так как любой сигнал ¡(г,А.) можно представить в виде суммы двух составляющих сигнал функций, одна из которых соответствует модели идеального сигнала, а другая описывает влияние параметров и координат на случайные отклонения реального сигнала'от идеального, причем значения второй функции всегда лежат в пределах некоторого е-слоя:

Цг,Л) = Кг,Ао)+а(гЛЛо), (5)

где 51 - вариация сигнала, обусловленная отклонением вектора параметров \ от его фиксированного значения Хо. Предполагая, что толщина е-слоя достаточно мала, для представления вариации сигнала можно воспользоваться линейным приближением вида:

(6)

Поскольку сигналы ¡(г,А.) при перемещении растра изменяются периодически, то возможно рассмотреть вариации этих сигналов для «обобщенного» периода растра, преобразовав при этом действительные значения расстояния от начала растра в координату, представляющую собой расстояние от начала «обобщенного» периода. Изменяя простран-

ственную координату г от нуля до Т с шагом hr от непрерывного значения координаты г перейдем к вектору Тг дискретных значений координаты. Обозначим через (А.Ьа1;А.2,а2;-- ;^п,ап) значение вектора параметров в некоторой точке (аьаг,...,«*,,) пространства вариации параметров. Для того чтобы оценить функции е"(г) и е+(г), для каждого из значений вектора параметров и каждой точки из вектора Тг, необходимо определить амплитуду реального сигнала затем вычислить вариацию 5i сигнала.

Если для каждого элемента вектора Тг известны амплитуды сигналов i)(r,Xo) и i2(r,^o) при некотором постоянном значении Хо вектора параметров, то по интерполяционному алгоритму измерения координат объекта можно определить значение координаты S(r,^o). По смоделированным реальным сигналам Ц(гДЬа1 М,ой,--;Кап) и 12(гЛ1а1 ,Х2,а2,---,К,ом) путем изменения вектора параметров модели е-слоя по интерполяционному алгоритму вычисляется координата, равная SH(rAiiai,A.2,a2v5?4an), после чего вычисляется вариация 5S(r,A.l al Аг^---;^«) значения координаты для каждого значения геТг. Тогда верхние границы положительных и отрицательных отклонений AS+(r) и AS-(r) значений координаты в пределах «обобщенного» периода растра в точках геТг определяются по формулам:

max

AS+(r)= {5S}, (7)

e uXj

max

(8)

где - область изменения параметра \

Очевидно, что по AS+(r) и AS*(r) можно установить верхнюю и нижнюю границы погрешности расчета координаты РФЭК.

Выполнены расчеты точности вычисления РФЭК координаты при влиянии неравномерности освещенности, дефектности растра и его поперечных отклонений. Совместное влияние на вариацию сигналов дефектности растра и его поперечных отклонений отражено на рисунке 4. Установлено, что при запоминании зависимостей «амплитуда-координата» на точность расчета координаты влияет только амплитуда поперечных отклонений растра от траектории движении. Погрешность расчета при этом, как показало моделирование, не превышает 6% от периода растра

г

аиб- соответственно первый и второй фотодиоды Рисунок 4

В четвертой главе «Практическое применение интерполяционного алгоритма» рассматривается практическое применение разработанных алгоритмов вычисления координат объектов по сигналам с РФЭК в составе компьютеризированных систем управления и обработки информации.

Для получения зависимостей «амплитуда-координата» использовалась установка, состоящая из микрометрического стола, блока питания, электронного блока и персонального компьютера (рисунок 5). На микрометрическом столе размещено соединенное с микрометрическим винтом 1 подвижное основание 2 с закрепленным на нем растром 3, излучатель 4, фотоприемники 5, противолюфтовая система 6. Информация с РФЭК через электронный блок передавалась через интерфейс 118-232 в персональный компьютер для визуализации.

В простейшем случае электронный блок выполнял аналогово- цифровое преобразование с помощью встроенного микропроцессорного модуля. Микропроцессорный модуль в экспериментальной установке выполнен на базе микропроцессора АТп^а8535., и его программное обеспечение по калибровочным зависимостям выполняло расчет координаты объекта. Зависимости «амплитуда-перемещение», необходимые для расчетов координаты, хранятся во внешней памяти ЕЯАМ емкостью 64 Кб.

Рисунок 5 - Схема экспериментальной установки

Рассмотрим применение экспериментальной установки для получения зависимостей «амплитуда-координата». При перемещении растра с помощью микрометрического винта с заданным шагом, начиная от начальной точки, соответствующей нулевому значению координаты, осуществляется фиксация уровней сигналов и запоминаются значения координаты и амплитуд сигналов с РФЭК. После перемещения растра осуществляется обработка полученных данных с РФЭК с целью выделения калибровочных зависимостей «амплитуда-координата» для всех периодов и всех участков растра. При обработке значений амплитуд ¡1 и \2 устанавливаются пороговые значения амплитуд ¡к и ¡у для фотоприемников с учетом их неидентичности таким образом, чтобы обеспечивалось падение чувствительности на границах участков не более чем в 1,5-2 раза. Этому условию, как показали экспериментальные исследования, удовлетворяет простейший способ. Для каждого фотоприемника определяются минимальное и максимальное значения амплитуды сигнала (¡щшь ¡щ^ь

1|пш2> ¡тай), ВЫЧИСЛЯЮТСЯ ИХ рЭЗНОСТИ А^НщиГ^ш! И Д*2=1т1х2-1тш2, а В КЭ-

честве верхней и нижней границ, по которым судят о принадлежности соотношения значений амплитуд некоторому участку периода, выбираются соответственно для первого сигнала ¡уНтигОДАм и 1М1=11тп1+0,1Д1ь а ДЛЯ второго сигнала ¡У2=1т«х2-0,Ш2 и 1ы2=1тш2+0,1ДЬ-При рассмотрении всех возможных случаев соотношений значений амплитуд сигналов установлено, что в пределах периода растра появляются дополнительные участки Э1, Б2, БЗ, Э4, для которых характерно отлич-

ное от идеального случая соотношение между значениями амплитуд сигналов (рисунок 6). Для наглядности положено ¡ж^ш^'ы,

Поскольку значения амплитуд каждого из сигналов, в зависимости от уровня, могут находиться в трех областях (меньше нижнего уровня, больше верхнего уровня или между нижним и верхним), то всего возможно 32=9 вариантов соотношения между значениями амплитуд, причем один из вариантов, когда амплитуды обоих сигналов одновременно находятся между верхним и нижним уровнем, невозможен.

В основу алгоритма получения калибровочных кривых «амплитуда-координата» положены анализ принадлежности значений амплитуд сигналов с фотоприемников области от нижней границы амплитуды сигналов до верхней границы, и анализ выхода значений амплитуд сигналов за указанные границы. По значениям амплитуд определяется участок периода, после чего анализируется последовательность изменения номеров участков и выполняется выделение периодов.

При использовании полученных зависимостей для вычисления координаты сначала по значениям амплитуд сигналов с фотоприемников определяется номер участка периода растра. Далее, если участок основной (участки 1-4), то сигналы обрабатываются по интерполяционным формулам (1) и (2) с применением зависимости «амплитуда-координата» либо для первого, либо для второго сигнала. Если же комбинация амплитуд соответствует дополнительному участку (D1-D4), то для уменьшения погрешности сначала вычисляются значения координат Sip и S2p по калибровочным зависимостям для двух сигналов, а в качестве результирующего значения координаты принимается их среднее арифметическое.

Для повышения точности расчета координат объекта в областях периода, соответствующих окрестностям границ последовательных уча-

стков, предлагается дополнительно использовать алгоритм, идея которого заключается в экстраполяции значения координаты по ее предыдущим значениям, Суть предлагаемого алгоритма заключается в нахождении путем нелинейной экстраполяции по четырем предыдущим измеренным значениям координаты экстраполированного значения координаты Бэ, которое предлагается использовать для уточнения номера последовательного участка периода. С заданной периодичностью т запоминаются значения координаты в моменты времени Т„ и постоянно хранятся четыре последних значения Бо, Бь вг, 83, необходимых для расчетов экстраполированного значения координаты. При этом 80=8(Т,^), 5 ¡^5(Т,_3), 52=8(Т,.2), 53=8(Т1.1). Нам же необходимо вычислить Бэ^СГ,). Расчеты осуществляются с использованием интерполяционного многочлена Ньютона по четырехточечной схеме:

fn<r)=icj^Nj(T), (9)

>0

где Мо(Т)=1, К;(Т)=(Т-То)(Т-Т1).. .(Т-Т,ч) для.р1,2,...,п.

Для вычисления коэффициентов многочлена с, использовались формулы разделенных разностей:

с,- = [Т^ь..т0 ] = [Т0...Т^ 7) ] = ] - [Т0...Т^2Т^{1),

ÍTj} = Sj (у =0,1,..„я)

Отсюда с0 =Бо,с1=ЩТх1с2 =ЩТ{Т2],съ =ЩТхТ2Тъ] . С учетом равномерности шага по времени и, следовательно, при равноотстоящих узлах интерполяции выражение для вычисления значения многочлена Ньютона может быть после выполнения ряда преобразований записано в упрощенном для вычислений виде, применявшемся для расчета экстраполированного значения координаты:

5э=-5,О + 4-51-6-52+4-5З. (10)

Для уточнения номера участка по экстраполированному значению координаты использовался следующий алгоритм. Пусть по значениям амплитуд сигналов определены номер участка и, номер периодаи по зависимостям «амплитуда-координата» вычислено значение координаты Б. Для уменьшения ошибки вычисления координаты осуществляется сравнение экстраполированного значение Бэ с граничными значениями координат в эталонных зависимостях значений амплитуд сигналов от координаты, соответствующих участкам, граничащих с и-тым участком, и, если оно находится между этими граничными значениями, то номер

участка корректируется, и для вычислений используются зависимости «амплитуда-координата» уже для другого участка. Тем самым интерполяционный алгоритм измерения координаты дополняется на этапе определения номера участка уточняющим блоком, в котором вычисляется экстраполированное значение координаты Бэ , на основании которого уточняется номер участка.

Разработанные алгоритмы и программное обеспечение для обработки данных с РФЭК практически использованы в системе обработки данных по медицинской диагностике и системе управления водонапорной станцией, где РФЭК являлся компонентом сложных вычислительных систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертационных исследований заключаются в следующем:

1. На основании анализа предметной области показано-, что применение специальных методов обработки информации с РФЭК позволит при использовании их в составе автоматизированных систем управления, контроля и принятия решений существенно повысить точность вычисления координат объектов управления и контроля при минимальных дополнительных затратах.

2. Разработана модель процесса формирования и трансформации информации с РФЭК, основанная на использовании взаимосвязи информационных параметров сигналов РФЭК и координаты объекта управления и контроля.

3. Показано, что точность расчета координаты объекта управления существенно повышается при использовании калибровочных кривых. Разработан метод, позволяющий формировать такие кривые путем обработки информации при квазистационарном перемещении объекта.

4. Предложены алгоритмы обработки информации с РФЭК, основанные на применении экстраполяции траектории движения объекта.

5. Выполнен анализ свойств разработанных алгоритмов с применением модели е-слоя. Результаты проведенных исследований на модели и их экспериментальная проверка показали, что применение разработанных алгоритмов обеспечивает расчет координат объектов с абсолютной погрешностью в пределах 3-6% от значения периода используемого растра.

6. Разработанные алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с РФЭК работают в режиме реального времени и были реализо-

ваны в системе автоматического управления водонапорной станции на основе микроконтроллера и в подсистеме обработки информации в автоматизированных диагностических комплексах на основе персонального компьютера.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Аль-Кайси A.A., Сучкова Л.И. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005613287 «Расчет координат объекта по амплитудам сигналов с растрового фотоэлектрического координатора по интерполяционному методу (РФЭК)», дата регистрации 8.02.2006 г.

2. Аль-Кайси A.A., Аль-Гаиль Ш.М.Х., Жихарев И.М., Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Об одном подходе к проектированию систем обработки измерительной информации // Информационные технологии, измерение и контроль: Приложение к изданию «Ползуновский вестник»/ Алт. гос. тех. ун-т им. И.И.Ползунова. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2005. - С. 14-18.

3. Аль-Кайси A.A.; Сучкова Л.И., Якунин AF. Методы анализа сигналов с растрового координатора АСУТП // Анализ и синтез как методы научного познания: Материалы Международной научной конференции. Ч. 4. - Таганрог, ТРТУ, 2004.-С.7-9.

4. Аль-Кайси A.A., Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Применение растровых измерителей размеров и перемещений в компьютерных системах обработки информации // Наука и молодежь: Материалы 62-й Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Барнаул, 2004. - С. 35.

5. Аль-Кайси A.A. Моделирование процесса выделения информационных параметров сигнала в микроконтроллерных координаторах растрового типа // Материалы 7 региональной конференции по математике. - Барнаул: Изд-во АГУ, 2004.-С.60.

6. Аль-Кайси A.A., Сучкова Л.И., Хомутов О.И. Особенности влияния конструктивных параметров растрового фотоэлектрического преобразователя на алгоритм оценки координаты объекта // «Информационные технологии и математическое моделирование: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. - Анжеро-Судженск, 2004. - С. 143-144.

7. Аль-Кайси А.А, Якунин А.Г. Интерполяционные алгоритмы обработки квазидетерминированных сигналов в растровых преобразователях // Наука. Технологии. Инновации: Материалы Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Новосибирск: Hl ТУ, 2004,- С. 4-5.

8. Аль-Кайси A.A., Сучкова Л.И., Якунин АГ. Применение системы MAT-LAB для моделирования алгоритмов в микропроцессорных системах обработки данных // Новые материалы и технологии: Всероссийская НТК. - Москва: МАТИ, 2004-С. 135-136.

9. Аль-Кайси A.A. Применение микропроцессоров для обработки информации с растровых фотоэлектрических координаторов // Математическое образова-

ZCOGA-

ние на Алтае: Труды региональной научно-методической конференции МОНА-2005. - Барнаул: Изд-ао АлтГТУ, 2005. - С. 11-13.

10. Аль-Кайси А.А., Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Алгоритмические методы повышения эффективности растровых фотоэлектрических координаторов // Информационные технологии в науке, проектировании и производстве: Материалы XYI Всероссийской научно-технической конференции. - Нижний Новгород, 2005. - С.

Подписано в печать 21.04.2006. Формат 60x84 1/16. Печать - ризография. Усл.п.л.1,16, Уч.изд. л.0,875 Тираж 100 экз. Заказ 70/2006. Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46.

Лицензии: ЛР № 020822 от 21.09.98 года, ПЛД № 28-35 от 15.07.97 Отпечатано в ЦОП АлтГТУ 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46

22.

( '

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ЕЕ РЕШЕНИЯ.

1.1 Определение размеров, перемещений и координат объектов при обработке информации с растровых оптико-электронных устройств.

1.2 Общий подход к построению компьютеризированных оптико-электронных систем обработки информации и управления.

1.3 Выбор и обоснование направлений исследований.

Выводы

2. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО АЛГОРИТМА ОБРАБОТКИ ДАННЫХ С РАСТРОВОГО ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КООРДИНАТОРА (РФЭК).

2.1 Принцип работы РФЭК и особенности влияния его конструктивных параметров на определение координат объекта.

2.2 Интерполяционный алгоритм обработки данных для выделения информации о координате объекта.

2.3 Этапы моделирования работы интерполяционного алгоритма обработки данных с РФЭК.

Выводы.

3 МОДЕЛИРОВАНИЕ СВОЙСТВ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КООРДИНАТОРОВ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ИНТЕРПОЛЯЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ.

3.1 Математическое моделирование влияния параметров РФЭК на выходной сигнал.

3.1.1 Моделирование влияния неравномерности освещения фотоприемников на выходной сигнал.

3.1.2 Влияние на амплитуду сигналов фотодиодов неравномерности их поверхностной чувствительности. 3.2 Алгоритм оценки погрешности расчета координат объекта. 73 3.3 Оценка влияния конструктивных параметров РФЭК на погрешность расчета координат интерполяционным алгоритмом.

3.3.1 Влияние погрешностей рисунка растра на точность расчета координаты.

3.3.2 Влияние поперечных отклонений растра на погрешность расчета координаты.

• 3.3.3 Оценка комплексного влияния параметров РФЭК на погрешность расчета координаты.

Выводы.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРПОЛЯЦИОННОГО АЛГОРИТМА.

4.1 Описание экспериментальной установки.

4.2 Особенности формирования калибровочных зависимо-• стей и их практического применения в алгоритмах обработки данных в РФЭК.

4.3 Исследование возможности повышения точности расчетов координат за счет применения экстраполирующего алгоритма.

4.4 Примеры практического применения предложенных алгоритмов.

Выводы

С развитием средств вычислительной техники стало возможным создание оптико-электронных измерительных систем, которые позволяют сочетать быстродействие, высокую точность и реализацию сложных и гибких алгоритмов анализа и интерпретации данных, полученных с измерительных устройств. Особый интерес в этом плане представляют растровые фотоэлектрические устройства, которые широко применяются в промышленности как бесконтактные средства измерений размеров, перемещений и координат движущихся объектов. При осуществлении измерений компьютеризированными и/или микропроцессорными системами контроля и управления путем регистрации и обработки информации с фотоэлектрических преобразователей особенно актуальным является разработка и внедрение новых алгоритмов, предназначенных для автоматизации процессов анализа и обработки первичной измерительной информации с фотоэлектрических устройств.

Цель работы

Создание эффективных алгоритмов обработки информации с оптико-электронных растровых координаторов интерполирующего типа и разработка на их основе специализированного программно-аппаратного обеспечения, предназначенного для использования в режиме реального времени в различных автоматизированных системах обработки информации и управления.

Задачи исследования 1. Анализ предметной области и факторов, влияющих на возможность вычисления координат движущихся объектов путем обработки информации, поступающей с растровых преобразователей, входящих в состав оптико-электронных компьютеризированных информационных и управляющих систем.

2. Создание модели, устанавливающей связь между параметрами растровых фотоэлектрических координаторов (РФЭК) и их информационными свойствами.

3. Применение разработанной модели для исследования влияния различных факторов на работу компьютеризированной системы вычисления координат.

4. Разработка эффективных алгоритмов обработки информации с РФЭК и их применение в информационных и управляющих системах.

Объект исследования

Процесс формирования и трансформации информации о координате объектов управления и контроля в РФЭК.

Методы исследования

Для решения поставленных задач при выполнении работы использовались как теоретические, так и экспериментальные методы исследования. Экспериментальные исследования проводились с помощью разработанного программно-аппаратного комплекса. Теоретические исследования проводились путем математического моделирования. Применялись методы геометрической оптики, методы вычислительной математики, метод s-слоя.

Научная новизна выполненных исследований связана с разработкой и научным обоснованием алгоритмов компьютерной обработки данных с РФЭК и заключается в следующем:

1. Разработана и исследована модель процесса формирования информации в РФЭК, основанная на выявлении взаимосвязи параметров сигналов РФЭК с координатой движущегося объекта.

2. Предложено для оценки эффективности алгоритма обработки информации с РФЭК использовать метод 8-слоя.

3. Предложено для повышения эффективности обработки информации с РФЭК применять такие методы, как экстраполяция траектории движения объекта, а также формирование калибровочных зависимостей при его квазистационарном перемещении.

На защиту выносятся

1. Модель процесса формирования и трансформации информации с РФЭК, учитывающая влияние комплекса параметров;

2. Алгоритмы обработки информации с РФЭК, основанные на анализе динамики изменения параметров формируемых им сигналов и интерполяционных методах, позволяющих получить координаты объекта управления и контроля с точностью до доли периода растра.

3. Применение для оценки эффективности обработки информации с РФЭК метода е-слоя.

4. Результаты практического применения предложенных методов обработки информации с РФЭК в автоматизированных системах контроля и управления.

Практическая значимость работы

Предложенные алгоритмы обработки информации с РФЭК позволяют интегрировать их в сложные автоматизированные компьютерные системы контроля, управления и принятия решений самого различного назначения, обеспечивая при этом минимальные дополнительные затраты и высокую точность определения координат объектов управления и контроля.

Предложенная модель процесса формирования информации в РФЭК и алгоритм анализа погрешностей вычисления координат объекта с помощью метода е-слоя позволяют существенно снизить затраты на разработку новых устройств аналогичного назначения.

Реализация и внедрение

На предприятиях и в лечебно-профилактическом учреждении Алтайского края разработаны и внедрены комплексы программно-аппаратных средств, функционирующие как в составе автоматизированных систем управления с реализацией на базе микропроцессора (система автоматического управления водонапорной насосной станцией), так и в составе автоматизированной системы обработки информации (спирометрический модуль системы автоматизированной диагностики на базе ПК). В указанных системах реализованы алгоритмы обработки информации с РФЭК в реальном масштабе времени.

Апробация работы

Результаты работы . докладывались и обсуждались на научно-технических семинарах кафедры «Автоматика и вычислительные системы», межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем АлтГТУ, а также на следующих конференциях: на 7 региональной конференции по математике «МАК-2004», г. Барнаул, 2004 г.; на Всеросссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации», г. Новосибирск, 2004 г.; на Международной научной конференции «Анализ и синтез как методы научного познания», г. Таганрог, 2004 г.; на 62 научно-технической конференции студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава АлтГТУ, г. Барнаул, 2004 г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Новый материалы и технологии», Москва, 2004 г.; на III Всероссийской научно-практической конференции «Информационные технологии и математическое моделирование», г. Кемерово, 2004 г.; на XYI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, проектировании и производстве», г. Нижний Новгород, 2005 г.; на региональной научно-методической конференции «Математическое образование на Алтае», г. Барнаул, 2005 г.

Публикации

По материалам выполненных в диссертации исследований опубликовано 10 печатных работ, включая 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Личный вклад

Автором выполнена разработка алгоритмов расчета координат на основании теоретических и экспериментальных исследований процесса формирования и преобразования информации с РФЭК. Экспериментальные исследования выполнялись в АлтГТУ в межкафедральной лаборатории информационно-измерительных систем при участии автора.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 48 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 84 наименований.

Выводы по главе 4

1. Рассмотрено практическое получение зависимостей «амплитуда* координата» с помощью экспериментальной установки. В основу алгоритма получения зависимостей «амплитуда-координата» положены анализ принадлежности значений амплитуд сигналов с РФЭК области от нижней до верхней границы, и анализ выхода значений амплитуд сигналов за указанные границы. По значениям амплитуд определяется участок периода, после чего анализируется последовательность изменения номеров участков и выполняется выделение периодов. ► 2. Для повышения точности расчета координат объекта в областях периода, соответствующих окрестностям границ последовательных участков, предлагается дополнительно использовать алгоритм, идея которого заключается в экстраполяции значения координаты по ее предыдущим значениям, интерполяционный же алгоритм измерения координаты дополняется на этапе определения номера участка уточняющим блоком, в котором вычисляется экстраполированное значение координаты Sa , на * основании которого уточняется номер участка.

3. Разработанные алгоритмы и программное обеспечение для РФЭК практически использованы в компьютеризированных системах обработки данных и управления: системе медицинской диагностики и системе измерения уровня жидкости в емкости.

Заключение

1. На основании анализа предметной области показано, что применение специальных методов обработки информации с РФЭК позволит при использовании их в составе автоматизированных систем управления, контроля и принятия решений существенно повысить точность вычисления координат объектов управления и контроля при минимальных дополнительных затратах.

2. Разработана модель процесса формирования и трансформации информации с РФЭК, основанная на использовании взаимосвязи информационных параметров сигналов РФЭК и координаты объекта управления и контроля.

3. Показано, что точность расчета координаты объекта управления существенно повышается при использовании калибровочных кривых. Разработан метод, позволяющий формировать такие кривые путем обработки информации при квазистационарном перемещении объекта.

4. Предложены алгоритмы обработки информации с РФЭК, основанные на применении экстраполяции траектории движения объекта.

5. Выполнен анализ свойств разработанных алгоритмов с применением модели е-слоя. Результаты проведенных исследований на модели и их экспериментальная проверка показали, что применение разработанных алгоритмов обеспечивает расчет координат объектов с абсолютной погрешностью в пределах 3-6% от значения периода используемого растра.

6. Разработанные алгоритмы и методы компьютерной обработки данных с РФЭК работают в режиме реального времени и были реализованы в системе автоматического управления водонапорной станции на основе микроконтроллера и в подсистеме обработки информации в автоматизированных диагностических комплексах на основе персонального компьютера.

1. Аксененко М.Д., Бараночников М.Л. Приемники оптического излучения: Справочник. М.: Радио и связь, 1987. - 296 с.

2. Аль-Кайси А.А. Интерполяционные алгоритмы обработки квазидетер-минированных сигналов в растровых преобразователях // Материалы Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации»,4.1.-Новосибирск, НГТУ, 2004. С.4-5.

3. Арефьев В.А., Кузнецов П.К. Определение координат геометрического центра детали посредством системы технического зрения, содержащей

4. ПЗС-матрицу // Тез. докл. Всес. конф. «Координатно-чувствительныефотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе», ч. 1.-Барнаул, 1985.-С. 30.

5. Бабенко К.И. Основы численного анализа. — М.: Наука, 1986. 744 с.

6. Бабиков А.А., Захаренко В.А. Устройство сопряжения датчиков с ЭВМ // Материалы пятой Международной научно-технической конференции «Измерение, контроль, информатизация». Барнаул, 2004. - С. 72-74.

7. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987.-600 с.

8. Биберман Л.М. Растры в электрооптических устройствах. Пер. с англ. -М.: Энергия, 1969. 160 с.

9. Боднер В.А., Алферов А.В. Измерительные приборы. Т. 1. Теория измерительных приборов. Измерительные преобразователи. М.: Изд-востандартов, 1986.-392 .с.

10. Букатый В.И., Петренко К.В., Суранов А .Я., Чефранов И.П. Экспериментальная установка для проведения спектрального анализа // Материалы шестой Международной научно-технической конференции «Из>мерение, контроль, информатизация». Барнаул, 2004. - С. 77.

11. Гилой В. Интерактивная машинная графика / Пер. с англ. М.: Мир, 1981.-384 с.

12. Гордиенко Г.Ю., Тушев А.Н., Якунин А.Г. Применение метода е-слоя для оптимизации проектирования радиоэлектронной аппаратуры // Труды конф. «Сибконверс-95», т.1. Томск, 1995. - С. 130-132.

13. Гордиенко Г.Ю., Тушев А.Н., Якунин А.Г. Автоматизированный диагностический комплекс для кардиологических исследований ЭФКР-4 //Приборы и техника эксперимента. 1995. -№2. -С.207.

14. Гультяев А.К. Визуальное моделирование в среде MatLab. СПб.: Питер, 2001.-432 с.

15. Гультяев А.К. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие. СПб.: Корона принт, 1999. - 288 с.

16. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света. М.: Энерго-издат, 1983.-384 с.

17. Де Бор К. Практическое руководство по сплайнам / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985. - 304 с.

18. Домрачев В.Г. Схемотехника цифровых преобразователей перемещений: Справочник. -М.: Энергоатомиздат, 1987.

19. Дунин-Барковский И.И. Построение системы контроля размеров крупногабаритных деталей на основе ЗЭ-системы технического зрения // Измерительная техника. 2004. - № 12. - С. 24-26.

20. Завьялов Ю.С., Квасов Б.И., Мирошниченко B.JI. Методы сплайн-функций. М.: Наука, 1980. - 352 с.

21. Завьялов Ю.С., Jleyc В.А., Скороспелов В.А., Сплайны в инженерной геометрии. М.: Машиностроение, 1985. - 224 с.

22. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. Л.: Наука, 1985.-112 с.

23. Зотов В.Д. Полупроводниковые приборы восприятия оптической информации. М.: Энергия, 1976. - 151 с.

24. Зрюмов Е.А. Оптический метод контроля линейных микроперемещений с помощью цветной видеокамеры при нониусном сопряжении растров // Автореф. дисс. канд. техн. наук. Барнаул, 2005. - 24 с.

25. Ильин В.Н. Интерференционно-растровые преобразователи линейных перемещений // Измерительная техника. 1990. - № 3. - С. 15-17.

26. Ишанин Г.Г. Приемники излучения оптических и оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1986. — 175 с.

27. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Радайкин B.C. Источники и приемники излучения. JL: Машиностроение, 1982. - 224 с.

28. Калиткин Н.Н., Численные методы. М.: Наука, 1978. - 512 с.

29. Карманов В.Г. Математическое моделирование.- М.: Физматлит, 2000.

30. Королев А.Н., Гарцуев А.И. Цифровой двухкоординатный автоколлиматор с разрешением 0,001 // Измерительная техника. 2004. - № 12. -С. 29-31.

31. Куафэ Ф. Взаимодействие робота с внешней средой.- М.: Мир, 1985.

32. Лазарев Ю. MATLAB 5.x. К.: Издательская группа BHV, 2000. - 384 с.

33. Левшин В.Л. Обработка информации в оптических системах пеленгации. М.: Машиностроение, 1978. - 168 с.

34. Медицинская электродная аппаратура для здравоохранения. Пер. с англ.// Кромвелл Л., Ардитти М., Вейбелл Ф. и др. Под ред. Утямышева Р.И.-М.: Радио и связь, 1981 .-344 с.

35. Микрокомпьютерные медицинские системы: Проектирование и применение. Пер. с анг. / Под ред. У.Томпкинса, Дж. Уэбстера.-М.:Мир, 1983.-544 с.

36. Мироненко А.В. Фотоэлектрические измерительные системы. М.: Энергия, 1967.-358 с.

37. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов. Л.: Машиностроение, 1983. - 696 с.

38. Оптическая обработка информации. Применения / Под ред. Д. Кейсе-сента: Пер. с англ. М.: Мир, 1980. - 349 с.

39. Павлов А.В. Оптико-электронные приборы (Основы теории и расчета). М.: Энергия, 1974. - 360 с.

40. Парвулюсов Ю.Б., Солдатов В.П., Якушенков Ю.Г. Проектирование оптико-электронных приборов. М.: Машиностроение, 1990. - 432 с.

41. Пиотровский Я. Теория измерений для инженеров. М.: Мир, 1989.335 с.

42. Порфирьев Л.Ф. Теория оптико-электронных приборов и систем. Л.: Машиностроение, 1980. - 272 с.I

43. Пудовкин А.П., Чернышов В.Н., Колмаков А.В. Активный контроль геометрических размеров вкладышей подшипников скольжения // Измерительная техника. 2004. - № 9. - С. 32-35.

44. Самарский А.А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. М.: Физматлит, 2002. - 415 с.

45. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. -432 с.

46. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985.-271 с.

47. Соломатин В.А., Якушенков Ю.Г. Сравнение некоторых способов определения координат изображения с помощью многоэлементных приемников излучения // Изв. вузов. Приборостроение. 1986. - № 9. - С. 62-69.

48. Справочник конструктора оптико-механических приборов / Под ред. В.А. Панова. Л.: Машиностроение, 1980. - 742 с.

49. Справочник по приемникам оптического излучения / В.А. Волков, В.К. Вялов, Л.Г. Гассанов и др.; Под ред. Л.З. Криксунова и Л.С. Кременчугского. -Киев: Техшка, 1985.-216 с.

50. Суранов А.Я. Анализ погрешности методов измерения координат точечных объектов с помощью многоэлементного фотоприемника // Тез.докл. Всес. конф. «Оптические сканирующие устройства и приборы на их основе», ч. 2.- Барнаул, 1986. С. 54-55.

51. Телешевский В.И., Глубокое А.В. Компьютеризированная измерительная информационная система для контроля отклонений от плоскостности на базе электронных уровней // Измерительная техника. 2004. - № 11.-С. 15-18.

52. Твердотельное телевидение. Телевизионные системы с переменными параметрами на ПЗС и микропроцессорах / Хромов Л.И., Лебедев Н.В. и др. / Под ред. Росселевича И.А. М.: Радио и связь, 1986.- 184 с.

53. Фотоэлектрические преобразователи информации / Под ред. Л.Н. Пре-снухина. М.: Машиностроение, 1974. - 376 с.

54. Шоль К., Марфан И. Приемники инфракрасного излучения. М.: Мир, 1969.-300 с.

55. Якунин А.Г. Об учете сверхэффективных оценок при синтезе и анализе ОЭП // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе, ч. 2: Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Барнаул, 1987. - С. 150-155

56. Якунин А.Г. Применение модели в-слоя для оценки точностных характеристик ОЭП // Координатно-чувствительные фотоприемники и оптико-электронные устройства на их основе, ч. 2: Тезисы докладов Всесоюзной конференции. Барнаул, 1987. - С. 212-214.

57. Якунин А.Г. Оценка возможности экспериментального определения параметров модели в-слоя // Материалы 2 междунар. науч.-техн. конф. «Измерение, контроль, информатизация». Барнаул, 2001. - С. 54-56.

58. Якунин А.Г., Сучкова Л.И. Выбор параметров модели в-слоя для сигналов с фотоэлектрического растрового измерителя линейных перемещений // Пятая краевая конференция по математике: Материалы конференции. Барнаул, Изд-во Апт. ун-та, 2001. - С. 80-81.

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

60. Ярославский Л.П. Введение в цифровую обработку изображений. М.: Сов. радио, 1979. - 312 с.

61. Grossman S.B., Emmons R.B. Performance analysis and size optimization of focal planes point-source tracking algorithm applications // Opt. Eng. 1984.-V23.-N2.-P. 167-176.

62. Park K. Intelligents Robots and Systems // IEEE/RSJ Intern.Conf.- 1992. -V.3.- P. 2080.

63. Prettyjohns K.N. Charge-coupled device image acquisition for digital phaseimeasurement interferometry // Opt. Eng. 1984. - V 23.- N 4.- P. 371-378.

64. Sadowski H. Signal processing for TDI-CCD in the panoramic scan mode // Proc. of SPIE. 1981. -V 282. -P. 115-128.

65. A.c. СССР № 1652811. Датчик линейных перемещений // Дич JI.3., Ма-ламедЕ.Р., Трегуб В.П.-БИ, 1991, №20.-С. 151.

66. А.с. СССР № 1677521. Растровый датчик линейных перемещений // Куштанин К.И., Хайзников Ю.О. БИ, 1991, № 34. - С. 165.

67. А.с. СССР № 1652809. Устройство для измерения линейных перемещений // Гладырь В.И., Степанов А.В. БИ, 1991, № 20. - С. 151.

68. А.с. СССР № 1779923. Устройство для измерения перемещения объекта // Дмитриев С.П., Баранов В.В., Кузнецов П.М., Быстров Ю.А. БИ, 1992, №45.-С. 95.

69. А.с. СССР № 1793214. Фотоэлектрический преобразователь перемещений // Киселев Н.А., Веденисов С.Б., Антиповский Ю.А., Гермогентова Г.Г.-БИ, 1993,№5.-С. 95.

70. Патент РФ № 2156434 RU. Оптико-электронный преобразователь для бесконтактного измерения линейного перемещения и(или) диаметра // Киселев Л.В., Лянзбург В.П. БИ, 2000, № 26. - С. 348.

71. Патент РФ № 2219491 RU Способ измерения и измеритель линейных перемещений // Сучкова Л.И., Якунин А.Г., Тушев А.Н. БИ, 2003, № 35.

72. Патент РФ № 2091708 RU. Устройство для измерения линейных и угловых перемещений // Гришин В.А., Ничипорук С.В. БИ, 1997, № 27. -С. 376.