автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование оптико-электронных систем измерения параметров пространственной ориентации перемещаемых объектов

На правах рукописи

ЧЖАН Хань

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

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 в Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Э.Д. Панков

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор... Л.Н. Андреев, кандидат технических наук.......Ю.И. Солдатов

Ведущая организация:...........Санкт-Петербургский Балтийский

Университет (ВОЕНМЕХ)

Защита диссертации состоится "......".............2004 г. в. . . . ч . . . мин.

на заседании специализированного совета Д 212.227.01 при Санкт-Петербургском Государственном университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101 г. Санкт-Петербург, ул. Саблин-ская, 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан"_". . . . г.

Ученый секретарь

специализированного совета Д 212.227.01 кандидат технических наук, доцент

В.М. Красавцев

I ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Многие измерительные задачи производственной и научной деятельности предусматривают измерение пространственного положения некоторых объектов контроля относительно базы в процессе их перемещения,

Могут быть выделены следующие измерительные задачи.

1. Метрологическое обеспечение монтажных операций.

Развитие строительства, производства электроэнергии, машиностроения и приборостроения требует точной ориентации сопрягаемых узлов оборудования, определения параметров взаимного расположения частей и блоков в процессе монтажа. Например, необходим контроль точности позиционирования при установке ферм, стеновых панелей, монтаже технологического оборудования. При этом эффективность последующей операции точной юстировки положения оборудования в значительной мере определяется точностью выполнения монтажной операции.

2. Определение пространственного положения буксируемых объектов.

Разработка и исследование новых транспортных средств для водной, воздушной и наземной сред требует трудоемких предварительных испытаний их уменьшенных моделей в опытовых бассейнах, аэродинамических трубах, а также в штатных условиях эксплуатации. Необходимая разработчикам информация в значительной степени заключена в динамике движения и изменения ориентации буксируемой модели.

3. Метрологическое обеспечение юстировочных операций.

Совершенствование технологии изготовления современных средств

производства, самолетов и кораблей, установок для научных исследований требует точного контроля положения деталей при их сборке, юстировке и последующей эксплуатации. Например, такие измерения обязательны при заключительных операциях сборки и юстировки авиационных и корабель-

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ I БИБЛИОТЕКА |

ных стапелей, координатных стендов, наземных радиотелескопов, блоков ускорителей заряженных частиц.

4. Мониторинговые измерения деформаций конструкции с целью повышения безопасности функционирования экологически опасных промышленных и энергетических установок.

Развитие оптоэлектронной элементной базы и основанных на ней средств измерения делает перспективным использование для метрологического обеспечения указанных задач оптико-электронных измерительных систем.

При этом к оптико-электронным системам предъявляются следующие группытребований.

Требования первой группы определяются критерием метрологических параметров и включают требования по точности, диапазону измеряемых угловых и линейных координат и дистанции измерения (рабочей дистанции до контролируемого объекта).

По рабочей дистанции и диапазону изменения измеряемой величины могут быть выделены характерные классы приборов со следующими параметрами:

- дистанция работы до 50 м, диапазоны измеряемых линейных смещений - до 1000 мм, углов поворота - до нескольких утл. град, (при решении задач 1. и 2.);

- дистанция работы до 30 м, диапазоны линейных смещений до 100 мм, углов поворота - до 1 утл. град, (при решении задачи 3);

- дистанция работы до 10 м, диапазоны линейных смещений до 10 мм, углов поворота - до 30 утл. мин. (при решении задачи 4).

Допустимая относительная погрешность измерения как трех угловых, так и трех линейных координат лежит в пределах 0,001 ... 0,0001 от диапазона изменения измеряемой величины.

Требования второй группы определяются критерием многокоорди-

натности измерений и включают требования к количеству измеряемых угловых и линейных координат контролируемого объекта. При решении типовых задач 1...4 перечня необходимо измерение всех шести (трех угловых и трех линейных) координат объекта.

Требования третьей группы определяются критерием функциональных возможностей и включают требования:

- по универсальности, в частности, возможности оперативной перенастройки в соответствии с изменением условий измерительной задачи.

Требования четвертой группы определяются прочими критериями: конструкционным, эксплуатационным, производственно-технологическим, стоимостным и включают требования:

- к простоте схемы и конструкции элементов системы;

- возможности унификации элементов, узлов и конструкции вцелом;

- сравнительно невысокой стоимости.

Современные оптико-механические и оптико-электронные приборы в большинстве имеют требуемую точность для решения всех задач 1 ...4 перечня. Однако серийные приборы реализуют измерения линейных и угловых координат в значительно меньшем диапазоне, чем это требуется для решения задач 1,2, а также угловых координат в меньшем диапазоне чем требуется для решения задачи 3.

Также, имеющиеся приборы не соответствуют второй группе требований, поскольку, как правило, предназначены для измерения или только линейных или только угловых координат. В итоге шести-координатная измерительная система имеет сложную структуру и включает две раздельные подсистемы: для измерения линейных и угловых координат:

В связи с рассмотренными обстоятельствами, исследования оптико-электронных систем определения пространственной ориентации перемещаемых объектов, соответствующих рассмотренным группам требований являются актуальными и своевременными.

Предметом диссертационного исследования являются принципы построения измерительной системы, соотношения между параметрами элементов структурной схемы и метрологическими характеристиками системы, составляющие погрешности измерения, их взаимосвязь и влияние на суммарную погрешность измерения.

Целью диссертационного исследования является разработка принципов построения, методов расчёта параметров и характеристик, теоретический анализ и экспериментальные исследования системы измерения пространственного положения перемещаемых объектов.

Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач.

- проанализировать принципы построения, структуру, основные параметры используемых систем определения пространственного положения по критерию соответствия сформулированным группам требований.

- по результатам анализа используемых систем разработать принципы построения и методики расчета оптимальных параметров оптико-электронных систем измерения параметров пространственной ориентации (ОЭС ИППО) перемещаемых объектов;

- разработать принципы построения и реализовать компьютерные модели для исследования ОЭС ИППО на системотехническом уровне;

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования соотношений между параметрами элементов ОЭС ИППО и ее метрологическими параметрами (диапазон измерения, рабочая дистанция, точность);

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования влияния основных составляющих погрешности измерения ОЭС ИППО на суммарную погрешность;

Методы исследования. В теоретической области предполагается использовать соотношения геометрической оптики, векторно-матричный ме-

тод расчёта и разработанные на их основе методики исследования соотношений между параметрами измерительной системы.

В экспериментальной области при исследовании соотношений между параметрами измерительной системы, анализе алгоритмов измерения пространственных координат используются детерминированных и имитационные компьютерные модели функциональных элементов измерительной системы. Модели реализованы на основе компьютерной технологии MathCAD и исследуются методом статистических испытаний (метод Менте-Карло)..

Новые научные результаты и основные положения, выносимые на

1. Результаты аналитического обзора схем и разработанные на их основе принципы классификации ОЭС ИППО.

1.1. По принципу измерения групп пространственных координат ОЭС ИППО разделяются на системы с "единой" и " раздельной" измерительной схемой. В ОЭС с "раздельной" измерительной схемой измерение угловых и линейных координат объекта производится по отдельности, в различных измерительных каналах. В ОЭС с " единой " измерительной схемой величины как трех угловых, так и трех линейных координат объекта находятся после измерения линейных координат контрольных точек объекта в рамках одного измерительного канала.

1.2. ОЭС ИППО с " единой " измерительной схемой включают два вида: смешанные и упорядоченные (в методическом смысле ) системы. В смешанных системах величины линейных координат контрольных точек объекта определяются в результате единой итерационной процедуры измерения и последующей обработки некоторых общих величин - координат изображений контрольных точек в одной общей плоскости анализа. В упорядоченных системах определение линейных координат каждой из контрольных точек объекта выполняется по-отдельности в нескольких плоско-

стях анализа.

2. Соотношения для чувствительность ОЭС к различным пространственным координатам.

2.1. Чувствительность измерения угловых координат и как линейных координат в плоскости перемещения в ОЭС обеих видов обратно пропорциональна дальности до контролируемого объекта, а чувствительность измерения дальности - обратно пропорциональна квадрату дальности.

., 2.2 Чувствительность измерения в ОЭС обеих видов по дальности и угловым координатам прямо пропорциональна геометрическому фактору -произведению базового расстояния между контрольными точками объекта (в ОЭС упорядоченного типа - между осями объективов двух приемных каналов) на фокусное расстояние объектива.

2.3. В случае измерения только линейных смещений контролируемого объекта ОЭС упорядоченного вида потенциально имеет большую чувствительность измерения по сравнению с ОЭС смешанного вида.

2.4. Чувствительность измерения дальности до объекта в установленное число раз меньше чувствительности измерения линейных координат объекта в плоскости перемещения.

3. Результаты анализа составляющих погрешности измерения.

3.1. Наиболее значимой составляющей является погрешность вследствие отклонения фокусного расстояния от номинального значения. Необходима компенсация этой погрешности.

3.2. После компенсации погрешности вследствие отклонения фокусного расстояния наиболее значимой является составляющая вследствие погрешности измерения изображения в плоскости анализа ИОЭП из -за шумов и дискретности ПЗС-матрицы, а также погрешности, приводимые к ней (например, вследствие флюктуации воздушного тракта).

3.3. При измерении как линейных так и угловых координат суммар-

ная погрешность измерения линейных координат ОЭС двух рассматриваемых видов практически одинакова.

Для ОЭС упорядоченного вида погрешность измерения углов относительно коллимационных осей в установленное количество раз превышает погрешность измерения этих угловых координат по сравнению с ОЭС смешанного вида.

4. Результаты экспериментального исследования структуры погрешности измерения на компьютерной модели.

4.1. Относительная погрешность измерения ОЭС двух видов незначительно, на 1% увеличивается при смещениях объекта относительно согласованного положения. Зависимость погрешности измерения координат от величины углов поворота объекта отсутствует в пределах точности эксперимента.

4.2. Погрешности измерения ОЭС линейно зависит от погрешности измерения координат изображений измерительных марок в плоскости анализа и погрешности определения базовых расстояний и нелинейно - от погрешности определения фокусного расстояния.

Также защищаются разработанные автором: -принципы построения алгоритмической модели ОЭС смешанного вида; -принципы построения алгоритмической модели ОЭС упорядоченного вида;

-методика экспериментального исследования составляющих погрешности измерения ОЭС с использованием разработанных моделей.

Практическая ценность работы.

1. Разработаны методики расчёта чувствительности измерения линейных и угловых координат ОЭС упорядоченного и смешанного видов;

2. Выполнен анализ составляющих погрешности измерения ОЭС упорядоченного и смешанного вида;

3. Разработаны принципы построения и реализованы компьютерные

модели ОЭС рассматриваемых видов.

4. В результате экспериментов на моделях ОЭС получены данные, позволяющие выработать пути повышения точности измерения.

, Внедрение результатов работы отражено двумя актами внедрения методик расчета параметров оптико-электронных измерительных систем: в отраслевой лаборатории кафедры Оптико-электронных приборов и систем ГУ ИТМО, а также в учебном процессе ГУ ИТМО

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах:

- научно-технический семинар «Сборка в машиностроении и приборостроению), Брянск, БГТУ, 2001;

- международная молодежная научная конференция "XXVII Гага-ринские чтения", Москва., МАХИ, 2001;

XXXI научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава ИТМО, Санкт-Петербург, ИТМО, 2002..;

- научно-технических семинары кафедры оптико-электронных приборов и систем ГУ ИТМО.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 7 статьях и тезисах докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Работа содержит 121 страницы, включая 8 Таблиц, 43 рисунка; библиографический список включает 30 наименований.

П КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обосновывается актуальность работы. Указываются контрольно-измерительные задачи, средства решения которых составляют область научных исследований, определяются требуемые совокупности свойств. Формулируются цель и задачи диссертационного исследования.

-11В Главе 1 на основе анализа известных схем ОЭС ИППО установлены классы систем, выполняющих измерения всех шести пространственных координат (см. рис.1): трех линейных - координат XO.YO.ZO начала О) системы координат связанной с контролируемым объектом в осях

ХУ2, связанных с базовым объектом и измерительной системой и трех угловых - углов поворота объекта относительно связанных с ним осей Х^А

Показано, что ОЭС ИППО с совместной схемой измерения, определяющие шесть пространственных координат через измерение (с последующим пересчетом) трех линейных координат измерительных марок (не менее трех), размещенных на контролируемом объекте, в большей степени соответствуют предъявляемым требованиям, чем системы с раздельной схемой, по-отдельности измеряющие угловые и линейные координаты.

В Главе 2 рассматриваются основные габаритные соотношения для двух видов выбранных в качестве объекта исследования ОЭС ИППО с совместной схемой: упорядоченного и смешанного.

В ОЭС упорядоченного вида углы визирования трех (или более) из-

мерительных марок объекта измеряются двумя видеосистемами, каждая из которых включает объектив и ПЗС - матрицу - см.. рис. 2. Оптические оси видеосистем параллельны и расположены на известном базовом расстоянии В

В ОЭС смешанного вида одна видеосистема (например, в составе объектива 1 и ПЗС матрицы 1) определяет углы визирования трех измерительных марок объекта. Базовые расстояния 1)1 И Ьл между измерительными марками предварительно измерены при монтаже ОЭС.

Выполнен теоретический анализ чувствительности ОЭС двух видов к измерению линейных и угловых координат.

В частности, при условии измерительной задачи Ь » В, 1» Ь^Ьд и одной измеряемой координате о чувствительность измерения ОЭС упорядоченного вида смещений ху и дистанции L до объекта определяются выражениями:

Выражения (1),(2) справедливы и для ОЭС смешанного вида при за-

менеВна ¿м

Чувствительность к углам поворота для ОЭС смешанного вида определяется выражением

Выражение (3) определяет чувствительность измерения поворота 03 при Ь = Ьа и измерения поворотов 01,02 при Ь = Ь\.

В ОЭС упорядоченного вида величина Ь базы между измерительными марками не известна заранее, а определяется в процессе измерения линейных координат, что определяет потенциально большую погрешность измерения углов поворота по сравнению с ОЭС смешенного вида

В Главе 3 выполнен анализ составляющих погрешности измерения линейных и угловых координат Рассматривается практическая реализация ОЭС ИППО приборного контейнера, буксируемого самолетом (заказчик -ИЗМИРАН)-рис 3

Условия измерительной задачи диапазон измерений в плоскости перемещения составляет ХОща = УОщю = 3150 мм, Требуемая погрешность измерения перемещений аХ = стУ= 10 мм (0 003 от диапазона измерения)

(3)

Контейнер с '1 вг аппаратурой-

Самолет-буксировщик

Наибольшее контролируемое расстояние буксировщик - контейнер составляет Ь = 30000 мм. Требуемая погрешность измерения координаты го составляет = 150 мм (0.005 от диапазона измерения).

Диапазон измерения угла поворота контейнера относительно любой из координатных осей +-3 угл. град. Среднее квадратическое значение погрешности измерения углов поворота контейнера по углам угл. мин,; - в радианах—0.00044; по углу ©з>в угловых минутах — 3 угл. мин

Выявлены следующие основные первичные погрешности.

1. Погрешность измерения координат изображений измерительных марок на чувствительной площадке матрицы ПЗС ох.

2. Отклонение величины базы В между осями видеосистем в ОЭС упорядоченного типа от номинального значения или отклонение величины баз от номинального значения между тремя (и более) измерительными марками в ОЭС смешанного типа

3. Отклонение величины фокусного расстояния объектива видеосистем от номинального значения

4. Отклонение оптической оси объектива видеосистемы от исходного направления вследствие турбулентности воздушного тракта оп.

Расчеты выявили необходимость компенсации погрешности вследст-вии отклонения величины фокусного расстояния объектива. После калибровки указанная относительная погрешность полагается равной 0,1%. Величины прочих первичных погрешностей: ох = 0.31*10"3 ммов = Оь=0,2 мм оп = 8,2» 10"6 рад

Определены частичные погрешности измерения, определяемые указанными первичными погрешностями. Результаты для погрешности измерения смещений одинаковы для ОЭС двух видов и приведены в Таблице 1

Результаты для погрешности измерения углов поворота для ОЭС смешанного типа приведены в Таблице 2.

Частичные погрешности измерения смещений Таблица 1

N Первичная погрешность Частичная по- Вели-грепшостъ чина

1 Погрешность измерения координаты изображения / 0,13 мм

2 Нестабильность оптической оси вследствие флюктуации воздушного тракта 1 пР —ах / 0.24 мм

3 Погрешность определения расстояния до объекта Хтях Ы. 2 I 2,2 мм

4 Погрешность определения фокусного расстояния объектива Хтях. 2 / 1,6 мм

5 Суммарная средняя квадратическая погрешность 2,7 мм

Частичные погрешности измерения углов поворота Таблица 2

N Углы 01, &2 »ид Уголвз

Первичная погрешность Частичная по- Веда-грешность чина Частичная по- Вели-грешность чина

1 Погрешность измерения координаты изображения 2 -¿-ду V/ 9* 10'5 2 -Ь-Ау' V/ 44* Ю-5

2 Нестабильность оптической оси вследствие флюкгуаций воздушного тракта 2 -Ь-Ау' V/ 16* ю-5 2 -Ь-Ау' ъ,•/ 81* ю-5

3 Погрешность определения базового расстояния 0Ц2 тах — К 0,35 *10"5 _ аЬ 03 тах— 1,7* ю-5

4 Погрешность определения расстояния до плоскости перемещения л 0,, тах— 7,3* ю-3 п °1 0, шах— 3 Ь 7.3* ю-5 рад

5 Погрешность определения фокусного расстояния объектива 0и тах~ 5,2* ю-5 3 / 5,2* ю-5

6 Суммарная средняя квадратическая погрешность 2.0* 10"4 9.3* Ю-4

Для ОЭС упорядоченного типа частичная погрешность из-за неточного определения базового расстояния имеет вид:

Столь значительное превышение аналогичной погрешности для ОЭС смешанного вида имеет принципиально и объясняется погрешностью определения базовых расстояний между измерительными марками непосредственно в процессе измерения.

В Главе 4 рассмотрены принципы построения и реализована компьютерная модель рассматриваемых ОЭС на уровне структурной схемы, позволяющая имитировать влияние первичных погрешностей элементов измерительной цепи. Необходимость использования модели определяется невозможностью аналитического описания влияния первичных погрешностей в общем случае измерения при наличии как линейных смещений по всем трем координатам так и всех трех угловых, поворотов. Разработана методика, на основе которой с использованием модели выполнены исследования влияния первичных погрешностей и параметров измерительной задачи.

Приводятся основные результаты экспериментальных исследований.

III ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Рассмотрены основные принципы построения оптико-электронных систем измерения параметров пространственной ориентации объектов при монтаже, юстировке оборудования, буксировке объектов, мониторинге деформаций; выявлены группы требований к ним.

2. В результате аналитического обзора разработана классификация ОЭС указанного назначения, выявлены два основных типа систем - с раздельной и единой измерительной схемой. Показано, что наиболее перепек-

тивными для решения рассматриваемых измерительных задач являются системы с единой измерительной схемой.

3. Анализ ОЭС с единой измерительной схемой выявил перспективность ОЭС двух видов - упорядоченного и смешанного. Сравнение метрологических параметров этих видов ОЭС показал, что системы упорядоченного вида имею более сложную структуру, в то время как системы смешанного вида проще, но используют сложный итерационный алгоритм измерения.

4. Выполнено исследование зависимости чувствительности измерения линейных и угловых координат объекта от параметров элементов структурной схемы ОЭС. Сравнение ОЭС этих двух видов по критерию чувствительности измерения групп параметров ориентации позволило установить соответствие между различными измерительными задачами и оптимальной для их решения схемой ОЭС.

5. Исследование составляющих погрешности измерения ОЭС двух видов выявило наиболее значимые первичные погрешности звеньев измерительной цепи, определяющие точность измерения, что позволило выработать рекомендации по повышению точности измрения.

6. Для проверки достоверности полученных теоретических результатов разработаны имитационные модели ОЭС на уровне структурной схемы. С использованием моделей выполнены исследования влияния параметров измерительной задачи(дальность, перемещения, повороты объекта) на точность ОЭС. Также получены зависимости, определяющие суммарную погрешность измерения ОЭС от величин отклонений параметров звеньев измерительной цепы.

Результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

1. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Оптико-электронные датчики углов с неизменной статической характеристикой Тезисы докладов международного научно-технического семинара «Сборка в машиностроении и приборостроении», Брянск, БГТУ, 2001.

-182. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Пути повышения точности и расширения диапазона измерения опико-электронных многокоординатных угломеров. Тезисы докладов международной молодежной научной конференции "XXVII Гагаринские чтения", М., МАХИ, 2001.

3. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Трехкоординатные оптико-электронные угломеры. Тезисы докладов международной молодежной научной конференции "XXVII Гагаринские чтения", М., МАТИ, 2001.

4. Чжан Хань, Э.Д. Панков, А.В. Прокофьев, А.Н. Тимофеев. Автоколлимационная система с оптической равносигнальной зоной для измерения поперечных смещений объекта. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, ИТМО, 2002.

5. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Оптико-электронная система стыковки двух кооперируемых объектов. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, ИТМО, 2002.

6. Чжан Хань, АЖ Нужин, Э.Д. Панков. Широкодиапазонные оптико-электронные автоколлимационные угломеры, ИТМО, СПб, 2002. Деп. В ВИНИТИ, 14.02.02, N315,2002.

7. Чжан Хань, Э.Д Панков, ИА. Коняхин, А.Н. Тимофеев. Автоколлимационные системы с оптической равносигнальной зоной для контроля поперечных смещений объекта. ИТМО, СПб, Научно-технический вестник, N5,2002.

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре "Университетские телекоммуникации". Санкт-Петербург, Саблинская ул., 14. Тел (812) 233-46-69. Тираж 100 экз.

«'2 72 3 0

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ПУТИ РАСШИРЕНИЯ ДИАПАЗОНА ИЗМЕРЕНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ АВТОКОЛЛИМАТОРОВ

1.1. Обобщенная структура измерительной системы

1.2. Принципы классификации измерительных схем

1.3. Измерительные системы с единой измерительной схемой смешанного вида

1.3.1. Измерительные системы прямого действия

1.3.2 Автоколлимационные системы

1.4. Измерительные системы с единой измерительной схемой

1.4.1. Системы прямого действия

1.4.2. Автоколлимационные системы

1.5. Измерительные системы с раздельной схемой

1.5.1 Измерительные системы прямого действия

1.5.2. Автоколлимационные измерительные системы

1.6. Выводы из обзора типовых схем ОЭС ЙППО

1.6.1 Формулировка предмета проводимых исследований.

1.6.2.Элементная база типовых модулей

Глава 2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ 45 2.1. Выбор и обоснование элементов структурной схемы исследуемых систем

2.1.1 .Структура исследуемой системы

2.1.2. Варианты структурной схемы ОЭС

2.1.3 Обобщенная схема ОЭС упорядоченного вида

2.1.4. Обобщенная схема ОЭС смешанного вида

2.1.5. Метод анализа вариантов ОЭС 52 2.2 Анализ чувствительности ОЭС. Принцип раздельного рассмотрения

2.3. Чувствительность к линейным смещениям контролируемого объекта в Плоскости перемещения

2.4. Чувствительность к линейным смещениям контролируемого объекта по оптической оси ИОЭП (измерение расстояния)

2.5. Чувствительность к поворотам контролируемого объекта.

2.5.1. Расположение измерительных марок при построении ОЭС измерения пространственного положения объекта

2.5.2. Особенность измерения угловых координат в ОЭС упорядоченного вида

2.6. Выводы по материалам главы

Глава 3. АНАЛИЗ ТОЧНОСТИ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРИЕНТАЦИИ ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

3.1. Типовая задача - измерение параметров пространственной ориентации буксируемого объекта

3.1.1 Измерительная задача

3.2. Расположение ИОЭП и ИМ ОЭС 69 3.2.1 Элементная база ОЭС

3.3. Основные габаритные соотношения

3.4. Проверочный энергетический расчет 72 3.5 Анализ основных составляющих погрешности измерения

3.5.1. Первичные погрешности

3.5.2. Оценка величины первичной погрешности измерения координат изображений на чувствительной площадке ПЗС-матриц

3.5.3. Оценка величины первичной погрешности — отклонения величины базы от номинального значения

3.5.4. Оценка величины первичной погрешности - отклонения величины фокусного расстояния от номинального значения

3.5.5. Оценка величины первичной погрешности вследствие отклонения оптической оси приемного объектива по причине турбулентности воздушного тракта

3.6. Расчет частичных погрешностей измерения

3.6.1. Оценка погрешности измерения расстояния до контролируемого объекта (координаты по оси визирования OZ)

3.6.2. Оценка погрешности измерения линейных смещений в плоскости перемещения

3.6.3. Оценка погрешности измерения угловых координат ОЭС смешанного типа

3.6.4. Оценка погрешности измерения угловых координат ОЭС упорядоченного типа

3.6.5. Резюме по расчету составляющих погрешности измерения

3.7. Выводы по материалам главы

Глава 4. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ

ОРИЕНТАЦИИ ПЕРЕМЕЩАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ

4.1. Алгоритм измерения ОЭС упорядоченного типа

4.2. Алгоритм измерения ОЭС ИППО упорядоченного вида

4.3. Алгоритм измерения ОЭС ИППО смешанного вида

4.4. Принципы построения модели ОЭС упорядоченного и смешанного типов

4.5. Анализ результатов экспериментального исследования модели ОЭС.

4.5.1. Зависимость погрешности измерения линейных и угловых координат от смещений и поворотов контролируемого объекта

4.5.2. Зависимость погрешности измерения координат объекта от погрешности измерения координат изображений измерительных марок

4.6. Резюме по материалам главы

Для совершенствования контрольно-измерительной техники необходимы исследования принципов построения схем и анализ методик расчета параметров высокоточных универсальных оптических и оптико-электронных измерительных систем контроля пространственного положения объектов. Наряду с теоретическими исследованиями для повышения достоверности разработанных методик также требуется практическая реализации и исследование измерительных систем как на компьютерных моделях так и экспериментальных образцах.

1. Актуальность исследования

Метрологическое обеспечение многих измерительных задач производственной и научной деятельности предусматривает измерение пространственного положения некоторых объектов контроля относительно единой жесткой базы в процессе их перемещения.

В частности, могут быть выделены следующие измерительные задачи.

1. Метрологическое обеспечение монтажных операций.

Развитие строительства, производства электроэнергии, машиностроения и приборостроения требует точной ориентации сопрягаемых узлов оборудования, определения параметров взаимного расположения частей и блоков в процессе монтажа. Например, необходим контроль точности позиционирования при установке ферм, стеновых панелей, монтаже технологического оборудования, и т. д /1,2/. При этом эффективность последующей операции точной юстировки положения оборудования в значительной мере определяется точностью выполнения монтажной операции.

2. Определение пространственного положения буксируемых объектов.

Разработка и исследование новых транспортных средств для водной, воздушной и наземной сред требует трудоемких предварительных испытаний их уменьшенных моделей в опытовых бассейнах, аэродинамических трубах, а также в штатных условиях эксплуатации. Необходимая разработчикам информация в значительной степени заключена в динамике движения и изменения ориентации буксируемой модели /6/.

3. Метрологическое обеспечение юстировочных операций.

Совершенствование технологии изготовления современных средств производства, самолетов и кораблей, установок для научных исследований требует точного контроля положения деталей при их сборке, юстировке и последующей эксплуатации. Например, такие измерения обязательны при заключительных операциях сборки и юстировки авиационных и корабельных стапелей, координатных стендов, наземных радиотелескопов, блоков ускорителей заряженных частиц и т.д. /5/.

4. Мониторинговые измерения.

Повышение надежности и безопасности функционирования промышленных, инженерных и жилых сооружений, энергетических установок определяет необходимость оперативного контроля деформаций и прогибов нагруженных элементов конструкций инженерных сооружений: фундаментов реакторов, пролетов мостов, плотин, стенок доков, резервуаров и т.д. /3,4/. При этом деформация приводит к пространственному перемещению элемента конструкции.

Развитие оптоэлектронной элементной базы и основанных на ней средств измерения делает перспективным использование для метрологического обеспечения указанных задач оптико-электронных измерительных систем, позволяющих реализовать высокоскоростные и бесконтактные измерения, автоматизировать процесс снятия отсчета, повысить достоверность получаемой информации.

В связи с рассмотренными обстоятельствами, исследования оптико-электронных систем определения пространственной ориентации перемещаемых объектов являются актуальными и своевременными.

Определение области научных исследований

Описание задачи измерения Анализ показывает, что метрологически указанные задачи в общем случае сводятся к одной процедуре: измерению пространственного положения твердого тела (контролируемого объекта) относительно некоторой базовой системы координат.

При этом с измерительной системой, установленной на жесткой базе или некотором базовом объекте, связана неподвижная система координат XYZ, а с контролируемым объектом — система координат X\Y\Zi (подвижная). Пусть в так называемом «согласованном положении контролируемого

Рис. 1. объекта» оси системы координат XiYjZi параллельны соответствующим осям неподвижной системы координат. Линия, соединяющая начальные точки

0,0i систем координат (линия визирования контролируемого объекта) совпадает с осью OZ неподвижной системы (рис. 1).

Дистанция L до объекта численно равна координате Z0 точки Oj начала системы координат XjYiZ] в системе координат XYZ.

Плоскость, совпадающая с плоскостью X1Y1Z1 назовем плоскостью S перемещения контролируемого объекта. Соответственно, параллельную ей плоскость XjYiZ] назовем базовой плоскостью.

В процессе перемещения контролируемого объекта при монтаже или юстировке нарушается параллельность соответствующих осей рассматривае

Рис. 2. мых систем координат, а линия визирования составляет ненулевой угол с осью OZ неподвижной системы координат (рис. 2).

Пространственная ориентация объекта определена, если известны как угловые, так и линейные параметры ориентации /7/. Наиболее часто используются следующие параметры ориентации:

- три угловые координаты объекта, т.е. величины трех последовательных поворотов системы координат X1Y1Z1 относительно собственных осей, в результате которых оси этой системы из согласованного переместятся в текущее после поворота объекта положение; три линейные координаты объекта, т.е. координаты X0,Y0,Z0 точки Oi начала координат системы XjYjZj в осях неподвижной системы координат XYZ.

Вместо линейных координат X0,Y0,Z0 часто используются параметры, определяющие ориентацию линии визирования контролируемого объекта. Под линией визирования в рассматриваемом случае понимается линия, соединяющая начальные точки 0,0ь Тогда к группе параметров ориентации контролируемого объекта относятся:

- текущее расстояние L между объектами (длина отрезка между начальными точками 0,0j систем координат);

- углы ав,рв,ув, между ортом линии визирования и осями координат системы XYZ.

Очевидно, что эта группа параметров ориентации по элементарным геометрическим выражениям пересчитывается в координаты X0,Y0,Z0 начала системы координат X\Y\Zi и фактически определяет линейные координаты контролируемого объекта.

Таким образом, пространственное положение полагается определенным, если измерены три линейные и три угловые координаты контролируемого объекта в базовой систем координат.

Особенностью метрологической задачи при рассматриваемых монтажных, буксировочных, юстировочных и др. операциях является малое изменение расстояния до объекта, поскольку его перемещение выполняется или непосредственно в плоскости перемещения S или объект смещается относительно плоскости S на малую по сравнению с дистанцией L величину.

Область научного исследования

В настоящее время для решения рассмотренных задач используется множество приборов и систем, различающихся по физической природе, принципу действия, схемным решениям и метрологическим свойствам (например, механические - струны и мерные жезлы, электромеханические-уровни и креномеры, гидростатические - ртутные гидронивелиры /5,6,8/).

Опыт метрологического обеспечения операций сборки, юстировки и мониторинговых измерений показывает эффективность использования оптических и оптико-электронных средств. Это объясняется с одной стороны, возможностью реализации бесконтактных измерений в отличие от контактных датчиков: механических, индуктивных, электролитических, и прочих, а с другой стороны, значительно меньшей погрешностью измерения (на порядок и более), чем при использовании других бесконтактных средств, например, радиотехнических систем 111.

Оптические и оптико-электронные измерительные средства могут быть основаны на различных физических явлениях - поляризации, интерференции, дифракциии, а также на основе явлений геометрической оптики. Измерительная система метрологического обеспечения монтажа, сборки, юстировки и т.п. предназначены для работы в цеховых условиях. Это определяет практическую невозможность использования интерференционных и дифракционных систем, чувствительных к возможным вибрациям элементов и температурным градиентам в оптическом тракте /14/. Поляризационные системы даже в одноканальном варианте имеют сложную структуру и значительную стоимость. Это позволяет ограничить область научного исследования только оптико-механическими и оптико-электронными измерительными приборами, основанными на явлениях геометрической оптики.

Определение объекта, предмета и задач научного исследования

Группы требований, предъявляемых к измерительным средствам.

На практике используется ограниченное количество общих критериев оценки качества методов и средств измерений пространственных координат и вытекающих из них требований. В частности, могут быть сформулированы следующие группы требований.

Требования первой группы определяются критерием метрологических параметров и включают требования по точности, диапазону измеряемых угловых и линейных координат и дистанции измерения (рабочей дистанции до контролируемого объекта).

Особенностью измерений положения перемещаемого объекта при монтаже, буксировке, юстировке является относительно малое изменение дистанции (обычно не более чем на 10% от дистанции в согласованном положении). Это следует из того, что измерительная система ориентируется так, чтобы линия визирования контролируемого объекта в согласованном положении была бы перпендикулярна плоскости S перемещения объекта (рис. 1). .

По рабочей дистанции и диапазону изменения измеряемой величины могут быть выделены характерные классы приборов со следующими параметрами:

- дистанция работы до 50 м, диапазоны измеряемых линейных смещений - до 1000 мм, углов поворота - до нескольких угл. град, (при решении задач!, и 2.);

- дистанция работы до 30 м, диапазоны линейных смещений до 100 мм, углов поворота - до 1 угл. град, (при решении задачи 3);

- дистанция работы до 10 м, диапазоны линейных смещений до 10 мм, углов поворота - до 20 утл. град, (при решении задачи 4).

Допустимая относительная погрешность измерения как трех угловых, так и трех линейных координат лежит в пределах 0,001 . 0,0001 от диапазона изменения измеряемой величины.

Требования второй группы определяются критерием особой метрологической характеристики — многокоординатности измерений и включают требования к количеству измеряемых угловых и линейных координат контролируемого объекта.

При решении типовых задач 1.4 перечня необходимо измерение всех шести (трех угловых и трех линейных) координат объекта. Поэтому это требование трансформируется к требованию реализации шести-координатных измерений возможно меньшим количеством измерительных приборов, входящих в состав измерительной системы.

Требования третьей группы определяются критерием функциональных возможностей и включают требования:

- по универсальности, в частности, возможности оперативной перенастройки в соответствии с изменением условий измерительной задачи.

- по возможности автоматизации непосредственно процесса измерения и начальной ориентировки измерительной системы.

Требования четвертой группы определяются прочими критериями: конструкционным, эксплуатационным, производственно-технологическим, стоимостным и включают требования:

- к простоте схемы и конструкции элементов измерительной системы;

- возможности унификации функциональных элементов, узлов и конструкции вцелом;

- сравнительно невысокой стоимости.

В той или иной степени перечисленные группы требований предъявляются при решении практически всех монтажных задач 1.4, однако основными являются требования первой группы. В зависимости от конкретной измерительной задачи к основным могут относиться и требования других групп.

Анализ соответствия требованиям

Рассмотрим соответствие применяемых в настоящее время приборов рассмотренным требованиям.

1. По первой группе требований. Современные оптико-механические и оптико-электронные приборы в большинстве обеспечивают измерения с требуемой точностью для решения всех задач 1.4 перечня. Однако серийные приборы реализуют измерения линейных и угловых координат в значительно меньшем диапазоне, чем это требуется для решения задач 1,2, а также угловых координат в меньшем диапазоне чем требуется для решения задачи 3.

Требуемого диапазона измерения добиваются увеличением количества отдельных приборов, расположенных в базовой плоскости с некоторым шагом.

2. По второй группе требований. Как серийные оптико-механические и оптико-электронные приборы, так и опытные разработки, как правило, предназначены для измерения или только линейных или только угловых координат. Это приводит к тому, что в итоге шести-координатная измерительная система контроля положения перемещаемого объекта в процессе монтажа, буксировки или юстировки в большинстве схем включает два вида подсистем:

- измеритель линейных перемещений /13/;

- измеритель угловых отклонений /9,10/.

В свою очередь, измеритель линейных перемещений обычно включает два канала - канал для измерения смещений (изменения координат X0,Y0 объекта) в плоскости S перемещения и дальнометрический канал для измерения координаты Z0 или дальности до объекта - см. рис. 1 и рис. 2. Аналогично, измеритель угловых отклонений включает канал измерения коллимационных углов 0],02 и отдельный канал для измерения скручивания 03. При этом часто совместно используются: как неавтоматические (оптико-механические), так и автоматизированные или автоматические (оптикоэлектронные) каналы.

Таким образом, в большинстве практических схем требование много-координатности измерений формально выполняется, но посредством реализации сложной системы, включающей несколько раздельных измерительных каналов.

3. По требованиям третьей и четвертой групп. Система для решения какой-либо из задач 1.4 включает несколько ряда приборов, различающихся по принципу действия и составу элементов, что не позволяет унифицировать составляющие компоненты, а также делает систему узкоспециальной. Это обстоятельство определяет несоответствие используемых приборов третьей группе требований. Соответственно, усложнение структуры системы, использование большого количества специальных элементов приводит к удорожанию системы, что определяет несоответствие используемых систем и четвертой группе требований.

Таким образом, отсутствуют серийные приборы, позволяющая выполнить с одной стороны, шести-координатные измерения, а с другой стороны, реализовать требуемый в задачах 1 .4 диапазон измерения. Поэтому в практических случаях измерительная система строится по принципу сочетания различных приборов или отдельных измерительных каналов. В результате измерительная система существенно усложняется, что приводит к повышению суммарной стоимости проведения контрольно-измерительных работ, увеличению погрешности измерений из-за субъективных ошибок и накапливаемых погрешностей взаимного базирования отдельных приборов системы, резко снижается производительность измерений вследствие усложнения методики измерений и обработки результатов при использовании разнотипных приборов.

Известны широкодиапазонные универсальные измерительные комплексы, основанные на сканировании пространства прибором с малым диапазоном измерения, однако они имеют высокую стоимость (до десятков тысяч долларов США) и используются только для уникальных работ.

Формулировка объекта, предмета, цели и задачи исследования, методы исследований

В результате предварительного рассмотрения выявлено, что отсутствует единая измерительная схема, созданная на основе серийно выпускаемых приборов и отвечающая необходимым группам требований.

Вместе с тем появление в последние годы новых высокотехнологичных оптоэлектронных элементов:

- инфракрасных излучающих диодов с повышенной (до десятков милливатт) мощностью и равномерной светимостью;

- широкопольных объективов с малыми аберрациями;

- матричных фотоприемников с малым уровнем шумов и большим -более миллиона - количеством элементов на чувствительной площадке;

- высокопроизводительных сигнальных процессоров и средств сопряжения с ними, позволяет расширить метрологические свойства известных схем и реализовать несложную по структуре, относительно недорогую систему измерения пространственных координат перемещаемых объектов при решении рассмотренных практических задач.

Указанные обстоятельства позволяют предварительно выбрать в качестве объекта исследования оптико-электронные системы определения параметров пространственной ориентации, основанные на явлениях геометрической оптики и реализующие шестикоординатные измерения в рамках одного измерительного канала.

Предметом исследования являются принципы построения измерительной системы, соотношения между параметрами элементов структурной схемы и метрологическими характеристиками системы, составляющие погрешности измерения, их взаимосвязь и влияние на суммарную погрешность измерения.

Целью диссертации является разработка принципов построения, методов расчёта параметров и характеристик, теоретический анализ и экспериментальные исследования системы измерения пространственного положения перемещаемых объектов.

Для достижения указанной цели, необходимо решить следующие задачи.

- проанализировать принципы построения, структуру, основные параметры используемых систем определения пространственного положения по критерию соответствия сформулированным группам требований.

- по результатам анализа используемых систем разработать принципы построения и методики расчета параметров оптимальных оптико-электронных систем измерения параметров пространственной ориентации (ОЭС ИППО) перемещаемых объектов;

- разработать принципы построения и реализовать компьютерные модели для исследования ОЭС ОППО на системотехническом уровне;

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования соотношений между параметрами элементов ОЭС ОППО и ее метрологическими параметрами (диапазон измерения, рабочая дистанция, точность);

- на основе компьютерной модели выполнить экспериментальные исследования влияния основных составляющих погрешности измерения ОЭС ОППО на суммарную погрешность;

Методы исследования. В теоретической области предполагается использовать соотношения геометрической оптики, векторно-матричный метод расчёта и разработанные на их основе методики исследования соотношений между параметрами измерительной системы.

В экспериментальной области при исследовании соотношений между параметрами измерительной системы, анализе алгоритмов измерения пространственных координат используются детерминированных и имитационные компьютерные модели функциональных элементов измерительной системы. Модели реализованы на основе компьютерной технологии MathCAD и исследуются методом статистических испытаний (метод Монте-Карло).

Обработка и оценка результатов эксперимента с компьютерными моделями проводятся по общепринятым методикам.

Структура диссертационной работы

Диссертация включает Введение, четыре Главы и Заключение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Рассмотрены основные принципы построения оптико-электронных систем измерения параметров пространственной ориентации объектов при монтаже, юстировке оборудования, буксировке объектов, мониторинге деформаций, выявлены группы требований к ним.

2. В результате аналитического обзора разработана классификация ОЭС указанного назначения, выявлены два основных типа систем - с раздельной и единой измерительной схемой. Показано, что наиболее перспективными для решения рассматриваемых измерительных задач являются системы с единой измерительной схемой.

3. Анализ ОЭС с единой измерительной схемой выявил перспективность ОЭС двух видов - упорядоченного и смешанного. Сравнение метрологических параметров этих видов ОЭС показал, что системы упорядоченного вида имею более сложную структуру, в то время как системы смешанного вида проще, но используют сложный итерационный алгоритм измерения.

4. Выполнено исследование зависимости чувствительности измерения линейных и угловых координат объекта от параметров элементов структурной схемы ОЭС. Сравнение ОЭС этих двух видов по критерию чувствительности измерения групп параметров ориентации позволило установить соответствие между различными измерительными задачами и оптимальной для их решения схемой ОЭС.

5. Исследование составляющих погрешности измерения ОЭС двух видов выявило наиболее значимые первичные погрешности звеньев измерительной цепи, определяющие точность измерения, что позволило выработать рекомендации по повышению точности измрения.

5. Для проверки достоверности полученных теоретических результатов разработаны имитационные модели ОЭС на уровне структурной схемы. С использованием моделей выполнены исследования влияния параметров измерительной задачи(дальность, перемещения, повороты объекта) на точность

ОЭС. Также получены зависимости, определяющие суммарную погрешность измерения ОЭС от величин отклонений параметров звеньев измерительной цепы.

Полученные данные моделирования подтвердили правильность теоретических разработок принципов построения ОЭС измерения параметров пространственной ориентации перемещаемых объектов.

Результаты диссертации отражены в следующих публикациях.

1. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Оптико-электронные датчики углов с неизменной статической характеристикой. Тезисы докладов международного научно-технического семинара «Сборка в машиностроении и приборостроении», Брянск, БГТУ, 2001.

2. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Пути повышения точности и расширения диапазона измерения опико-электронных многокоординатных угломеров. Тезисы докладов международной молодежной научной конференции "XXVII Гагаринские чтения", М., МАТИ, 2001.

3. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Трехкоординатные оптико-электронные угломеры. Тезисы докладов международной молодежной научной конференции "XXVII Гагаринские чтения", М., МАТИ, 2001.

4. Чжан Хань, Э.Д. Панков, А.В. Прокофьев, А.Н. Тимофеев. Автоколлимационная система с оптической равносигнальной зоной для измерения поперечных смещений объекта. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, ИТМО, 2002.

5. Чжан Хань, Э.Д. Панков. Оптико-электронная система стыковки двух кооперируемых объектов. Тезисы докладов XXXI научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО, СПб, ИТМО, 2002.

-1176. Чжан Хань, А.В. Нужин, Э.Д. Панков. Широкодиапазонные оптико-электронные. автоколлимационные угломеры, ИТМО, СПб, 2002. Деп. В ВИНИТИ, 14.02.02, N315, 2002.

7. Чжан Хань, Э.Д. Панков, И.А. Коняхин, А.Н. Тимофеев. Автоколлимационные системы с оптической равносигнальной зоной для контроля поперечных смещений объекта. ИТМО, СПб, Научно-технический вестник, N5, 2002.

Разработанные методики расчета параметров и компьютерные модели на их основе внедрены в отраслевой лаборатории кафедры оптико-электронных приборов и систем ГУ ИТМО и учебном процессе ГУ ИТМО .

Материалы диссертационного исследования могут использоваться в научно-исследовательских, конструкторских и проектных организациях при разработке оптических и оптико-электронных угломеров, реализующих автоколлимационный метод измерения.

1. Баран П.И. Геодезические работы при монтаже и эксплуатации оборудования.-М. .Недра, 1990. -233 с.:ил.

2. Неумывакин Ю.К. Автоматизация геодезических измерений в мелиоративном строительстве.- М., Недра, 1984.

3. Кирочкин Ю.И., Журавлев И.А., Мухин Б.Л., Уланов В.А. Общие принципы геодезического обеспечения сооружения ускорительно-накопительного комплекса (УНК).-М., типография Института Физики высоких энергий, 1991.

4. Щеглов П.В. Проблемы оптической астрономии. М.: Наука, 1980.271 с.

5. Карапетян Б.К. Колебание сооружений, возведенных в Армении. -Ереван: Айастан, 1987г. -250 с.

6. Беликов С.И. Докукина Н.А. Допуски, посадки и технические измерения в производстве летательных аппаратов. М.: Оборонгиз, 1963. -291 с.

7. Зацаринный A.B. Автоматизация высокоточных инженерно-геодезических измерений. М. Недра, 1976.

8. Сытник B.C. Лазерные геодезические приборы в строительстве. М, Стройиздат, Будапешт, Мюсекл, 1988.

9. Голубовский Ю. М., Пивоварова Л. Н. Фотоэлектрические автоколлиматоры.// Оптический журнал. 1992. No9.

10. Афанасьев В. А., Жилкин А. М., Усов В. С. Автоколлимационные приборы. -М.: Недра, 1982.11. 22-th Aerospace Sciences Military Conferenc 1985. January AAS 85027 Autonomous spacecraft rendezvous and docking. John C. and Bonni J. Almand

11. Takeo Konade, Naruhiko Asada. Noncontakt visual tree-dimensional ranging devices. SPIE, 1981, Vol. 283, p. 48 - 53.

12. Вагнер Е.Т., Митрофанов В.Н., Барков В.Н. Лазерные и оптические методы контроля в самолето строении. М.: Машиностроение, 1977 176 с.

13. Высокоточные угловые измерения / Под ред. Ю.Г. Якушенкова, М.: Машиностроение, 1987 480 с.

14. Пат. 7345703 (Франция) Appareal de mesure sans contact de deplacements dans un espace tridimensionnel / Bernard Marcel Geoffroy. N2255611; Опубл. 18.07.75. МКИ GOI b 11 / 16 Прибор для безконтактного измерения перемещений в трехмерном пространстве.

15. Коняхин И.А. Панков Э.Д. Трехкоординатные оптические и ОЭ угломеры. М.: Недра 1991.

16. Пат. 3375750 (США) Three axies optikal aligment device / Ellis C.R., Barker A.L. Заявл. 15.09.69 N138525; Опубл. 2.04.68 МКИ. GOI с 6 / 01; НКИ 88-14.- Трехосный оптический прибор для выравнивания.

17. Пат. 3816000 (США) Three axies aligment means / Fiedler G.C. Заявл. 24.01.72 N219997; Опубл. 11.06.74 МКИ. GOI b 11 / 26; НКИ кл 356-152. -Трехосное выравнивающее устройство.

18. Bohlin J. D. Simultaneous Optical Monitoring of Angular and Translation Alignment. Applied Optics, 1972, Vol. 11, N 3, p 961 - 962.

19. Salomon P.M., Gross W.S. Microprocessor controled CCD Star Tracker - AIAA Paper, 1976 N116, pi.

20. Проектирование оптико-электронных приборов: учебное пособие для студентов втузов / Под ред. Ю.Г. Якушенкова, М.: Машиностроение, 1990-432 с.

21. Тудоровский А.И. Влияние ошибок изготовления отражательных призм на ход лучей в них. Журнал технической физики, 1934, т. 5, вып. 4,с. 719-747.

22. Дьяконов В.П. Система MathCAD: Справочник. М.: Радио и связь, 1993 - 128 с. Саутин С.Н. Пунин А.Е. Мир компьютеров и химическая технология. - Л.: Химия, 1991. - 144 с.

23. Андреев A.JI. Коняхин И.А. Методические указания к выполнению УИРС. Ленинградский институт точной механики и оптики, 1986.

24. Парфенов В.Г. Регрессионный и корреляционный анализ. Обработка результатов наблюдений при измерениях. /Учебное пособие / Ленинградский институт точной механики и оптики, 1983.

25. Парфенов В.Г. Статистические методы исследования в оптическом приборостроении. / Учебное пособие / Ленинградский институт точной механики и оптики, 1980.

26. 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. Оптический журнал, N 8,1995, с.8-12.

27. Davis J. Consideration of atmosferic turbulence in laser design //Appl.Optics. 1966.V.5, N1. P.139-147.