автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование особенностей построения и применения оптико-электронных систем управления сельскохозяйственными и строительными машинами в условиях Среднеазиатского региона

•• сднкт- петег'еу?гсйш институт точной ' " "' ' " МЕХАНИКИ и ОППШ

На правах рукописи Бахрашан Саматозич РАЛйВЗВ

исследование особенностей ШЛРОШЯ и применения СШШО-электронных систем правления '

сельсколОзялстеенбьш: ;г строительными

î.îaштíhamti е услоелях среднеазиатского региона.

Специальность OS. 11.07. Ояткчосю» и огггнко-элокцйшгьв приборы

Автореферат диссертации на соискание ученой степэнк кандидата технических наук

Саш ст- Петербург 1994

Работа выполнена в Институте Точной Мехшшки и Oimooi(HTWQ) Санкт-Петербург,

Научиый руководитель

- доктор тзхнпч&екик наук,, npoi-rccof

Леонид водоротг; ПОРгЯРЬЕВ.

Офицкальныэ оппоненты

- доктор технических наук, профэсгс

Саятосла'г Михайлович ЛАГ1!Е£ кандидат технических наук,доцент Дмитрий 'Летрояич PAK4KG

Ееду2?ее предприятие

-Ленкнградаое Отсек >-!^хшическш Обгедикелие

_Защита диссертации состоится 1934 года

в Л часов __минут. ' на •. • гасвдакии свецкзлигкровзкнсго coses

Д 053.26. 01 "Спиркекш сптжо-электрснньц приборы** при Ккета туте Точной Механики и Оптики по -адресу: 1S7101, Санкт-Петер бург, Сабликок^л улица, дом 14.

С диссертацией можно ознакомится в бкбляот'екв Института.

Авторефера; разослан " 3/" 1994 года.

■Васи отзывы и замечания по автореферату ( в двух экэемпля pax), заверенные печатиг,. проспи направлять в адрес Института 107101, Санкт-Петербург, ' Саб дине кал ужца, дом 14 секретар специализированного совета.

Ученьй секретарь спеццализирошосюго совата Д 053.26.01

кандидат технических наук,доцен Валерий 16®айлович КРАСАВЦЕВ

Актуальность проблемы

Задача контроля положеннй объектов и рабочих органйв / машин /ткосктельно плоской измерительной базы, с. погрешностями: от деся?^ 5ов' до; единиц миллиметра актуальна в шлйорацк,- •' строительстве, :«льс.ксм хозяйстве, а также при производстве, дорожкьпс и других >®5о?. з рабосе исследушся рптккогэлвкЕрокяыэ системы для контроля положения объектов относитэ'льио Саэов'ой- 'плоскости СЗСНШ,о<"човакнкл на использовании: оптической. равносигнаяьной' !оны';.Ог5). Тадай подход известен достаточно, хорошо, однако-до гзстояптего- времени использовалась узкопольние системы (угол >асходкмзсти пучков в горизонтальяой плоскости до 1*5) в-условиях полосы России. 1 . _ .

/В диссертации' впервые наследуется ; возможности; применения >ЭОКП в условиях 'Среднеазиатского; региона и получения контрольных мсексстей с псммзью • неподвижных 'элементовсхемы' прожектора 5Э2КП, ктиззк горизонтальный угол расходимости: до 90? Рассмотрк-ююгсяг р39лячну5 схэмнш решения для такого типа приборов и их .гатрологичеокне аспекты. Предлагаемое сочетай!» оптических и 9яектронкьк средств обработки измерительной- информации позволяет :ри согдакна гирзкявд&ккх прожекторов, снизить требования к. оп-:ическим компонента;.', ■ перенеся вникания на электронную обработку ?п?кческсй информации, что сущесзенно улучиает экономические показатели системы з целом.

Цель и задачи работы: цельв диссертационной' раЗотн является 5азраеотка «рокополькой передающей части ( прожектера) ОЭСКЕ ддя :аботы в условиях Среднеазиатского региона, анализ погрешностей и »годов ;сс устранения, разработка схемная решения, а также оптимизации электронных средств для адаптации к практическому воплощению. Указанная цель достигается формулированием и решением сле-итсг?тх часткыг гадач:

1. Исследование к разработка принципов построения "ояти-«з-электронных систем для авге-маткгздаи управления' машина.«.«', мелиоративного и дорожзого строительства на основе формирования, опти-¿еской опорной плоскости з заде 0?3. '

2. Разработка принципов построения, конструктивных решений-к методов расчета оптических устройств, формирующих широкопольную )РЗ.

2. Исследование влияния турбулентности к запыленности ат-

мосфэрн на работу ОЭСКЛ,

- 4. Ксследоваше путей построения приемной части системы с повышенными параметрам-; .отложения энергии полезного сигнала к фонов»« помехам.

5. Исследован::® к разработка методов я средств улучшения точностных к эксплуатационных характеристик рассматриваемых систем.

Методы иосладовгцкя. В процессе выполнения Работы применялись аналитические к экспериментальные миода исследований.

Аналитические методы базировались на обшей теории математического моделирования. Для подтверждения полученные результатов был: использованы методы физического моделирования схемных решений и натурного эксперимента б лабораторных и полевых условия:-:.

Каучкад новизна работы..;' В работе глзрзые исследованы способы поучения опорных оптических плоекготэй с помоа»ю келодвллньк элементов ехгыы прс»»кгорз 0ЭСК1, имеющих горизонтальный утол расходимости до SD0-. Рассмотрена еозьожость применения электронного сканирования ОРЗ, методика расчета распределения освещенности в прожекторах ОЭСКЛ, .оззичбскиг схемы с рагличкыш техническими характериатзвгаыи, ' влияние скв&авости пигавдяс импульсов на КПД излучающего диода.

Зааииаемыз ролокенкя.

1. Обоснование принципов построения сескп для контроля и управления рабочими органа.® строительна калия относительно базовой плоскости с большими углами рабочей зоны.

. 2. ife-годика расчета пространственного распределен!« энерге-тичеекгй облученности и еляяниэ аберраций на распределение энергии в OF3 Шфокопольных G3CKIL '

3. Результаты исследования электронного сканирования OPS в вертикальной плоскости.

4. Результаты сравнительных исследований оптических схем с различньмг техническим-! характерно тиками.

■5. Структура дестабилизирующих факторов, влияющих на характеристики.' адоекой; разнс-сиг^альной аонч и возможны« направления корр-екцкп. ■

5. ЗЧ-г-улъгаты . исследования влияния скважности питающих км-

пульсов кз КПД излучаюкщ: дисдоз, Практическая ¡;aiо гость работы.

- рагработана инженерная• методика проектирования ОЭСКП и расчета ж метрологических и габаритных .параметров, позволяющая осуществить выбор схемы, элементов и их параметров в зависимости от их конкретных требования к ОЭСКП;

- на основании разработанных методик и проведенных, аналитических исиЛгдэзаний предложены принципы построения ОЗСКП; '.

- яр$дло*£на электрическая ехэма, ■ р$алазушгш 'сканировав»

, 0F3 электрическим способом, с целью построений устройства с кепз- ' шяяой статической характеристикой;

- отттимигировакны параметры 'скважности ' питающих импульсов излучат г лей 0Э:КП;

-•результаты работы использованы для создания прожектора автоматического нивелира - 5ÎÏMO, Санкт-Петербург.

Реализация результатон работа Результаты диссертационной работы внедрены в ТПО "Узстройм*хаш:зация" ' г. Ташкент ' и IÎTM0 г. Санкт-Петербург.

Апробация работа Материалы диссертации докладывались на III Всесоюзной каучно-тешгегской конференции по. микроэлектронике

Г. Тбилиси 1SS7 г.

Публикации. По материалам диссертации имеется 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения четырех глаз, ¿включения, / приложений и библиографического' списка из W наименования, содержит /¿¿¿.'страниц машинописного текста, рисунков и iQ таблиц.

Краткое содержиие работы

Во введения показана.актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первой глазе произведен анализ современного состояния ые-

• тодсб и приемов',' пре назначенных для контроля положения объектов и .рабочих' -органов строительных мазян относительно багозой

• плоскости. ; Как показал англ;» имеющихся работ в настоящее время . при производстве строительна:, дорохных и' мелиоративных работ

связанных с шгаиирсзкой площадок, требования к тсчкоет" планировки откоектельно задаваемой плоскости составляет S-5 см. Иг этого следует, что.прк расстолнли ш*ду задающим к приемы« оптическим блоком рагкоы 100-300 метров опорная плоскость, формируемая оптический г&да?едш ' блохой, не должна отклоняйся от теоретической опорной плоскости на утод, превосходящий 1 * - ' 1',S .

Предложена схема кгасекфзжацвк ОЗСКЛ по угловому размеру зоны контроля, в базовой плоскости.-

При всем разнообразии пришк«емых конструктивных решения во всех ( круговые) системах используется развертка иэлу-:;яия в шюекссть. при.соадак врздао&го злемента. Применение двигателей, обвошчигающих'. вращение, требует дополнительной энергии, вызываю* щей'дополнительные электрические и магнитные поля, окагывают воздействие-как на спорной плоскости, так и на злешктк электронного тракта, гьзтоиу представляется целесообразным отказ от механического сканирования.

Анализ условий работы 03CKÏÏ в Средне азиате ко Л климатической гоне показал, что колебания температуры воздуха, свойственные района.1,'. с кентянеталгкым климатом, отличается не только в' годовом, но тахле б среднесуточном ходе тешератур, особенно зелхки в летни.-. месяцы; мзрйш.гл.ы, 'обычно наблюдаемые между 14 и 15 часами, • могут достигать до С и.'вьзк.

Естественная освещенность изменяется s боаьаях пределах: от 27. клк до 140 уж з ише. Относительная влажность воздуха отражает ■ тес кул 'взаимосвязь температуры воздуха. Е.>.аркне дни, когда темпёра-ура воздуха достигает максимальных значение, относительная влажность- падает до 15-20?.. а 2 отдельных случал:- до 3-5».

Продолжительный, с высокими т«1я:ературз!Ж s: очень малым количеством осадков теплый период способствует процессу пылеобразо-зания. Содержание пыли в кубическом метре колеблете? от 30 да до 90 кг.

На основания проведенного исследование, по ряду критериев у.а-^олее-перспетквккми явллгася ОЭСКП, в которых в качестве изтри-тельноЯ базы используется СРСЗ пучка лучей оптического диапазона. Выводи с формулированные а. данной главе, определя-л1 цели и задачи

работы и подтверждают ее актуальность.

Во второй главе исследована принципы построения основной оп-тичес-ой схемы ОЗСКП.

ГГредлзленк и проанализированы оптические схемы' построения прожектора 0ЭСК11 на еветодаодах, являющегося задзтчиком Саговой плсскс-стп (ЗЕП). Сеногное внимание уделено случаи создания С;?3 з виде раноситнальной плоскости (ГСП),

На основании обзора теоретических и экспериментальных кселэ-денаний сделан вывод, что при использовании в прожекторе ОЬ„КП светондодов полусферической конструкции с расположением р-п-пере-хода гблкзк точки Вэйерштрасса шгао считать яркость кагцдого элементарного отображения постоянной и требование указанной яркости симметрии заменить требованием взаимной симметрии распределений энергетической облученности.

Для центрированной оптической системы облученность в пронз-еслькой точке.еаетсвого поля, создаваемого'ЗЕП описывается функцией распределения облученности иредстазляЕцей собой двухмерную интегральную свертку. Для анализа такого поля можз^ быть псстрсе-ка электронная схема с аналоговой обработкой информационного поля облученности с 0x5. Приведена методика расчета пространственной облученности з любой' точке оптического пучка для случая последовательности круглых источников и:.:е?л;их постоянную яркость в пределах контура, которая сводится к. нзхсадению действующей' площади выходного зрачка осветительней час?й и выделению на последней кольцеяк:: гон на некотором радиусе, считая, что аберрации внутри кольцевой гокь: ягляигся' величиной постоянной. На основании изложенного г зтем разделе, была разработана программа и получены графики распределения энергии в ОРЗ шрокопольных 03СКП. Сделан вывод о практической ценности и перспективности, а так:« о достаточной универсальности предложенной методики для расчета пространственной облученности в дабой точке оптического пучка для случал использования источников, о5рзэущ?ж регулярна структуру.

В следующем _ разделе приведены реализация системы '£срмирева-ния РСП. Полечено"- выражение для ■ расчета минимальной дистанции Формирования неп'-ерьвкого распределения сблученноел! з горизонтальной плоскости , ' при использовании в качестве излучателя последовательности М-светодиодоз,

^ /Л; г M-dUf+n) ¿mn.-Jlr J ocrHn(di (f+x<-/) +cL] J

гге ¿ -' "размер 'выходного эрачвз ■ обгекгива^ пролектора, , ДС/ - расстояние от излучателя до ребра разделительной призш, di г размер- 'келучзвцей плопздки светодиода, # - расстояние между центрами двух соседних сЕетодподсг/ __- коэффициент перекрытия CBSTOBHK.пучког, _£ - фокусное расстояние,

Величина отступления формы OPS от идеальной плоскости не-посредственк" входит в погрвшссть контроля плэсвоскостн, который может осуществляться в лпСом нормальном сечении РОГТ.

Шкагадо, что независимо от метода создания 0F3 ее плоскостность определяется выполнением условия i-oain .ной энергетической симметрии- относительно требуемого полосная- OPS яркостикх, информационных каналов, формируемых соответствующими излучателями в плосксст» выходного' зрачка объектива прожектера. Йггшмовзнке з прожекторе рассматриваемой сдкокоордякаткой системы, источников, образующих регулярную структуру, предъявляется особые требования к идентичности ta: налучатёльньх характеристик.

Экспериментально получено, что «¿плоскостность проектора ОЭСКП, в котором в качестве источников использована последовательность Н светодиодов з угле от О- до 45 градусов составила

Проведены теоретические 'исследования сканирования OFS в гер-■гикальной плоскости путам модулями яркости источников. Доказано, что РСП сшщдзтсу. в пространстве по .заданном)' закону, ' то есть йэбт место сканирован?» РСП. При этом амплитуда сканирования _¿L2L будет:

где - угловая аберрация, - дистанция фокусировки, d - поперечный размер зрачка объектива ЗЕП, 6L -относительное значение разбалзнса яркости, Z _- расстояние от выходного

зрачка до плоскости, - В которой рассматривается распределение об-лучаинооти,-JCft'--;коэффициент учитывающий аберрации.

lis выражения видно, что амплитуда сканирования РСП прямо .пропорциональна : абсолютной величине разбаланса яркости в каналах в-зависит рт дистанции, величины аберрации , размера ерачка.

Сделан вывод, что при фокусировке прожектора на бесконечность величина'сканирований не зависит от дистанции, в этом случае РЛП смэадется параллельно относительно оптической оси SHI На

основании проаедекнкх аналитических исследований докагзно, что электронное сканирование эквивалентно механическому. Все описанные Еыа? тс-орэткческкэ Результаты, подтвержден«* экспериментально. Основным параметром ОЭСКП, определяющим их качество' работы, является чувствительность к поперечным смещэниям.- Наиболее 8(|фэктивно пг-зкеить чувствительность можно путем уменьшения величины переходной зоны ¿п , э так,« поеыязния облученности, на зрачка." Поскольку з реальных приборах с ОРЗ основной является схема, с использованием•пригмы, грани которой подсвечены,-тс'реальная толщина , & зависит также и от величины притупления разделительного ребра приэш. В этом случае дохно говорить о 'величин® рабочей гоны /я . складьшзщвйся из величины переходной доны ^ . и величины обусловленной притуплением ребра призмы. Зависимость для величины рабочей зоны имеет, вид: '■ ■

Предел пороговой чувствительности © учетом соотноше-

ний, приведенных выве, определится

&Сг Нг 2^Ка * *

где д-> '7 - суммарная мощность. помех, приведенная к фотсприе!,;-нкку, - площадь входного зрачка, / яркость источни-

ка, Л(, > - площадь выходного зрачка прожектора, ..-суммарный коэффициент пропускания оптического тракта,

Основа методики сравнительных исследований прожекторов ОЭСКП сводится к определению разрешающей способности объектива, фокусировки прожекторов на одинаковую дистанцию,- проверки заполнения объективов равнояркими пучками' частот, снятию переходных характеристик и определении чувствительности при одинаковых вкевянг условиях.

Сделан вывод, что оптимальным путем повызения чувствительности является применений объективов', риекздак малые аберрации , а также использование1?.а1;;-.г';тве излучателей, светодиодов с болыйй яркость®.

Третья глава посвящена обосновании принципов построения и анализу схем электронных: трактоа ОЭСКП. Тип модуляции, выбранный для создания информационных признаков а зоне излучения ЗЕЛ в гна-

.читааной ' степени определяет особенности как схемного, так к лКОйструкционного решения приемной'Я передающей части электроники!

оээкп.

Установлено, что при двухчастотяом методе модуляции, оптимальным -частотным диапазоном шдулцкп для крехаиэвах фотодиодов модно считать диапазон от 2 кГц до 5, 5 кГц. При выборе абсолютного значения частоты необходимо 'учитывать ряд дополнительных

■ ТОрОВ.

Во-первых, частотный диапазон используемых приемников и во-вторых, возможность формирования необходимого ряда кееудах Частот путем деления частоты гздащего генератора на Целые числа с обеспечением достаточной расстройки.

Проанализированы электрические схемы питания ЗЕК и найдены решения, устраняете порок:! этих- схем.

Получены зависимости КПЛ г.злучзвцего .светодкодоз от сквал-ности питзщих ;аиуаьсов. Сделан вьзод, что максимальны.',; КГЦ для СЕетодиодов марки АЛ10™ и АЛ1"5 в диапазоне среднего ?ска /у;,-30 - 100мА, находится в диапазоне скважности N 4 - 7, а для езетоди-о'дов изркки ЛЛ115 и АЛ123 в диапазоне среднего тока /у- 50-500».',, .в диапазоне М 3-8.

Детально исследованы Слои; приемного тракта 05СКП и определены требования, предъявляемое к ним-. 1) коэффициент усиления комплексного сигнала 0,5-10" (120дб); 2) диапазон работы А?У не менее 55 дб; 3) входное сопротивление не менее 2 Мои; 4; суммар-• ная полоса пропускан:'.?. -фильтров 1,0-1,2 кГц; 5) уровень сушг в пределах данной полосы 1- 1,5' мкЕ-

Точнее«, помехозащищенность, надежность и стабильность работа прибора в по:роко;.: температурном диапазоне, зо многом зависят ст качества и характеристик примененных фильтров, ^.использования в системе ОЭСКП были проведены исследования для получения оптимальной структуры активных КО-фильрон 3 порядка. В частности исследовалась' аппроксимация, поз велящая получить угкополоскьй выброс амплитудно-частотной характеристик. Для построения полосового фильтра следует использовать последовательное включение фкльтрОЕ ФВЧ- и ФНЧ. При этом, в зависимости от того, соЕшгцены или разнесены,максимумы этих фильтров по оси частот, можно получить избирательные усилители -с р«ш;чньз.т частотными характерист-ками.

По результатам исследований-предложено использовать фильтры

с коэффициентом аппроксимации К = 10. При этом максимальные гяа-ченил юдуяя передаточной функции Д. для 034 к ФКЧ практически равны вплоть до 5-го знака, а также имеют более простую реализацию при подборе резисторов и кондвсаторов.

При работе ОЭСКП в широком диапазоне теьатератур . необходимо у-тгтяэать возможность температурного "угода" за счет "угода" характеристик электронных трактов. Hi основании экспериментальных иозледевакпй установлено, что наиболее подвержены тамтературяоку "уходу" характеристики частотных фильтров. При нагревании электронных схем частотного фильтра до 4QSC, OPS ств&ъчоя незначительно, при температуре 50° С отклонение ОРЗ от первоначального пояожтт составляет 5,1 мм. Сделан вквсд, что при реализации фильтров 2 качестве активных ' злемектоа Солее предпочительнэ яспольгогать прецекзионные операционные усилители- ОУ Кт-1С УД14, К140 уд:?, к:40 УД26, с мала.( сиещением нуля и низким температурным дрейфом этого смешения. В качестве пассивных элементов, кон-деоатсры с наиболее низким THE пли слюдяные и полистерольньм, киекгг» ТК." г пределах (EG. ..200) 10*1/С°и пслккарбскатные е 0К2 ± 50 -10 1/0; прецекзионные резисторы, ТКС которых не превышает

jriGO-lv'l/C? вместо резисторов общего нааначеяия, ТКО которых мо--е а

у.ет достигать 2000-10 1/0. С учетом сложности обеспечения трудоемкости. пргдлолен способ термоотатирования, погвсллкг;^ скол • пенспровать -эту погрешность до 10"

Исследованы В08ШЖНССТЯ создания системы, выходной сигнал которой пропорционален величине отклонения приемника от ОРЗ и в диапазоне рабочей дистанции не зависит от.дальности и состояния воздушного тракта. Указанный эффект достигается за .счет формирования луча с переходной зоной,, имеющей. з диапазоне рабочих дистанций одну и ту:« вирину и введением электронного сканирования CPS. Амплитуда низкочастотной составляющей,. характеризующей качание СРЗ, пропорциональна круги".:*.» Статической характеристики приемной части.

Результаты проведенных экспериментов-с макетом вышеописанной системы показали-спраз-длизость полуденных соотнесений и позвслИ-ли сделать вывод о возмояности построения систем, сОвсгнчизаюарй постоянную чувствительность з диапазоне рабочих дистанций и состояния Боздулного траста, при относительней погрешности несколько процентов.

: В чотсоргрй глага "рассмотрено влияние внешних факторов на работу ОЭСКП. '

При прохождении излучения через среду, показатель преломления-которой /I С?i) зггисиг с-т пространственных координат и -времени, распространения ' излучения перестает быть прямолинейным, свет частично .или полность» отклоняется или дифрагирует в вависи-мооти 'от размера неоднородностек. ■ Эти гоны играют роль зрачков, на которых происходит дифракция. Установлено/ что для работы приборов с ■ OÍS наиболее существенны: искревленйе пучка световых лучей и флуктуацгш.изображения так гак они.определяют точность измерения.

, 'Исследования показали, что смещения пучка лучей еависит от размеров- к формы 'зрачков прожектора и приемника, и может бьггь больше величина нводкородаостй воздузкого тракта. Вгледгтвпи. этого в лкюбом сечении 'луча одновременно действует несколько некоррелированных' неоднородностей, . что приводит к меньшему смешению энергетической оси луча' по- сравнению со смещением "тонкого" луча.

..-'При:работе -строительных íjjkíh .в-зсходяггши потоками захватываются мелкодисперсные - -частицы грунтам Шкрскопкрованкеи были получены.плотности распределения этих частиц VfS}. для указанных условий. Как показали эти исследования,' в.основном пыль состоит иг частиц размеры которых значительно превосходят рабочие длины волн оптического излучения. На созданной фотометрической аппаратуре, - били записана величины пропускания, ойич&екого тракта при работе бульдозера Т-130, Экспериментально установлено, что через 10 сек пропускание иэман.т'ется в 2 раза, а через'20 сек пыль полностью . рассеивается/ .'Экспериментально подтверждена возможность использованик приведенной методики расчета пропускания для условий работы ОЭСКП в Среднеазиатском регионе. '

На основе анализа'фоновой ситуаций получена зависимость ОКО погрешности измерения (для фотодиода ФД-24К;, в.ывванной аумамй ■ПОИ.

Проведен общий 'анализ погрешностей и исследование точности ОЭСКП. Точность 'ОЭСКП ограничивается 'совокупностью случайных и систематических погрешностей.: В таблице ' 1 приведены источники погрешностей, влияющие' ка отклонение ■ Форш ОРЗ от идеальной плоскости, а таюле-на стабильность ее пространственного положения. Сделан обвдй'вывод, что из составляющих суммарной случайной погрешности для рассматриваемых условий и диапазона рабочих

дистанция определявшей является погрешность, выгванная шумами ПОИ, обусловленная фокозсй васветкой, а для составляющих суммарной систематической погрешности, погрешность вызванная регулярной рефракцией.

Таблица 1

К ;1 Источники погрешности 1" | Характер 1 ■ 1 Способ

п/п ¡погрешности мм определения

1 Fе гуля р нал ре фрзкц!и I Систематический 41. 5 Теоретический

2 Температурная деформация |Систематический 0. 045 - " -

корпуса i

3 Изменение яркости сзето- j '» - 4,2 - » *т _

дкодов при изменении

температуры

4 Изменение частоты ! - " - ' 0.27 - ч —

модуляции при изменении

температуры

5 Погрешность, обусловлен- |Случайный 5.0 _ н „

ная АРУ

О Погрешность, обусловлен- |Случайный S. 0 , " -

ная неопределенностью

фОрМЫ CPS

7 Погрешность, вызванная 1 - " - 81.0 _ к _

шумами ПОИ, обусловлен-

ная фоновой засветкой

а Погрешность за счет |Систематический 0.1 Эксперимен-

"ухода" характеристик тальный

фильтров при изменении

температуры

3 Погрешность га счет I Случайный 0.18х :-етперкмен-

изменения токов излуча- xid" тальный

теля при включении

10 Деградацией светсдиодов ------------------- ------- ----- Систематический 2. 4 Теоретический

Приведенные..ханныг в таблице 1 для светсдиодов АЛ1С7Е при

Zirax

В процессе експлуагации СЭСХП было выявлено, что-при каждой включении про/е:-:т;ра тою;, протекавд» через сзетодиоды, отличны

..... -.14 -•как друг от друга, так к. от tokos предыдущих включений. Это вли-<:яет на их ярк10ть 'и приводит к погреоности OF3 ' .(приведена в • табл.' 1)> .которая на несколько порядназв меньше оскоеных составляй-лих, -яощтоиу. их.-можно-не учитывать.. ""

7- Расчеты-»токазали, что уменьшение фоновой еасветкк в ¿5-20 •.раз наменяет-доверительнгй границу суммарной погрешности до 50 мм при использовании светофильтров.

Предложены способы' -коррекций регулярной"рефракции, влияющей .на положение плоской - равносигнальной зоны, базирующиеся: первый -■ на определенной суточной .зависимости градиента температур, второй - кз- прямых измерениях при двух длинах волн, третий - такие на использовании двух длинк волн,..но является компенсационным.

Сс-ков'аь® p-scy."ыаты исследовайвй. . иглсжккь::: в работе состоятся в слздугггем:

-'• 1. Показано, что-при решении задачи контроля положения оСъ-ектов относительно базовой' плоскости по информативности выходного сигнала, надежности-точности намерений, экономичности, энергопотреблению ОЗОКЯ, секов-зккые на иолсльвое^нии OFS'наиболее перспективны по .сравнению с -традиционными 0SC, основанными на использовании излучения ОКР. -, ' '

2. Применительно к специфике, работы строительных и мелиоративных мвшгн в полевых условиях с учетом-условий эксплуатации целесообразно применять электронные тракты,- 'аналоговой обработки информационного . .сигнала не требующие высотой квалификации обслу-жизакш-го переокала и бо..ее экономичные . в производств* и при эксплуатации, v

3. Предложены принципы построения ОЭС для контроля положения. И выработки сигналов для управления рабочими органами строительных и мелиоративных малага относительно базовой плоскости рбладаю-

' цие - существенными достоинствам»! ш сравнению к существующим ■системам.

' 4. Разуйбот-ана .методика расчета'пространственного распределения энергетической освещенности, позволяющая учесть влияния сферической аберрации на характеристики .плоской равноснгнальной зоны при использовании линеек источников излучения с . регулярной структурой.

5. На основании исследования сканирования ОРЗ предложены аналитические ' выражения,- позволяйте расчитать требуемый закон

сканирования ОРЗ 'электронными 'средствами, Такое сканирование ОРЗ псввоялет совместно с АРУ поддерживать постоянную величину кру-тиены статической характеристики управления на' протяжении всей рабочей дистанции и. при изменении состояния воздушного тракта.

6. Показано,что основным.фактором, влиявшим на погрешность . определения смещения, является регулярное воздействие рефракции в атмосфере гависяпее линейно от градиента 'температуры. и квадратич--.-ко с-т. дистанции контроля смешений. 3 работе предложены методы коррекции регулярной рефракции и другие схемные решения, направленные на устранение причин , ■ виггазадазс -наибольшие псгревности смещения CPS.

Разработан макет ОЭСКП, шеодкй угол расходимости пучков до 90°, проведены его лабораторные-исследования, в результате которых его чувствительность составила ми. Sa счет отсутствия каких-либо подвижны* элементов, формирует;!:-: вировоугольную ра'в-носигналькую плоскость , з рзгргботзнном пакете в значительной степени устранены недостатки, присущие' современна система» подобного назначения. "

' 8. Ка основании исследований оптических - схем с различна®, параметра.® выявлено, что дуя - согдшшг высокоточных 05СКП оптимальным путем гозмкнид чувствительности является уиеньеени* сум-' марньпс аберраций, а тзкле использование в качестве излучателей светодиодсв с большей яркостью.

S. На основании «следования влияния скважности питавща импульсов на-амплитуду первой гармоники, получены зависимости КПД излучатели диодов от скважности питающих. импульсов, позволяй?» оСесп^чить высока яркость и надежность работы светедкодов при значительно онйленных средних значениях цктающк токов.

'-10. Разработана фотометрическая аппаратура и проведены акспериментальнш исследования интегрального пропускания оптического -тракта е. полевых условиях тзшк-знекой-области ппи работе бульдозера т-130. Это позволило обоснованно сформулировать требования к системе з соответствии со специфическими условия!« их работы в Среднеазиатском регионе. -

Основное содзржзиие диссертации опубликовано в работах: ' 1. Агаьа.тсва Э. ».,' Рахманов B.C., ' Умаралиев К., Пой Г. К. Необходимость г*здан*<р> бптозлектроняызс РИС с - многофункциональным назначение!.! для информационно-измерительной техники. . Тез. докл. III научяо-тех. конференции по'микрозлектрони-

ке. Тбилиси, 198? г. ДСД

' 2. Азамзтова Э. А. , Рахманов Б. С. Устройство для определения спектральных характеристик источников излучения. Ташкент, 1988 - 5с. кл.-Деп s ysKDSTK gO.Ol.SS N - 747 .

■ 3. Азаматоза Э. А., Byr&sa Т., Рахманов B.C., Умаралиев К., Цой Г. а ■ Шкропроцбссорная информационно-измерительная система оптоэлектрокного контроля коконов но цветовым. дефектам. Ташкент 1528 - 70. ил.-Деп S УгКШКГИ 03, Ci. S£ N 745 - Уз 33

4. Рахманов Б. С. Оптико-электронная система контроля положения. Информационный листок К 181-S3, ЦйГИ Санкт-Штербург, 1933 Г.

Б. Тимофеев А. Е , Рахманов В, С. Оптико-электронная система для измерения- несооскостн отверстий. Информационна листок К 181-93. дкгй Оанкт-Петербург, 1393 г.

6. Анохин А. П., • Рахманов Б. С. Оптико-электрснньй Геодезический ' прибор. информационный листов. N 498-93. ЦКТИ Санкт-Петербург,' 1SS3 г.

7. .Пбрфиръев Л.Ф., - Рахманов B.C., Тнмофзез А. К. Влияние отклонения !:злучательной способности пар ' светодиодов при включениях' на работу прожектора пул-Е Изв. высш. учебных заведений. Приборостроение. - 1SS3 г. N 1 с.

Подписано к печати 17.01.94 г. Заказ 8 ■ ■ Тира»: ICO экз.

Объем I п.л, Бесплатно

Ротапринт. ЙТМО. IS00Û0, С.-Петербург, пер.Гривцова, i4